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Introduccion a la tecnologia Mecanica
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Tecnología Mecánica

 

 
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Introducción a la tecnología Mecánica:

La Tecnología mecánica como asignatura parte de una introducción donde se plantean que metales se utilizan más en la industria, la mayoría de los procesos más utilizados de elaboración de piezas metálicas existentes, nuevas técnicas de organización de la producción.A continuación se detalla la fabricación de piezas por deformación tanto en caliente como en frío, por fusión y colada y finalmente por arranque de viruta. Se trata también en la asignatura los tipos de tratamientos térmicos y anticorrosión a que se someten las piezas. Con ello se obtendrá una visión generalizada de la tecnología mecánica, ya que su estudio completo comprendería toda una carrera.

 

 

Clasificación de los sistemas productivos:
Como una respuesta a las necesidades cada vez mayores de productos manufacturados se ha hecho necesario que los sistemas productivos se apoyen más en conocimientos científicos, técnicos y administrativos, que permitan obtener grandes volúmenes de producción a menor costo y con la mayor calidad y eficiencia posible.

Existen dos tipos básicos de sistemas productivos:
- Sistema de producción continuo o masivo.
- Sistemas intermitentes.

Sistemas de producción en masa o continuos:
Las instalaciones, los productos y los flujos de producción se encuentran estandarizados, sus principales características son:
- Tienen poca diversificación, ya que son productos que la sociedad requiere en grandes cantidades.
- Las líneas de producción están generalmente automatizadas.
- Los cambios en las instalaciones de la línea de producción, debidas a modificaciones o mejoras de producto son muy costosas.
- Los costes unitarios de producción, son bajos debido a los grandes volúmenes de productos manufacturados.
- El mantenimiento preventivo, es muy importante, puesto que cuando se para una máquina, generalmente, se para toda la línea de fabricación, como ejemplo:
*Fábricas de automóviles.
*Fábricas de motores electrónicos.
* Industria siderúrgica.

Sistemas de producción intermitente:
Deben ser instalaciones flexibles para poder producir gran variedad de productos. Algunas de sus características son:
- Fabrican productos que la sociedad requiere en gran cantidad.
- Debido a que cada producto tiene una secuencia diferente de operaciones, la
distribución de la maquinaria para la producción es muy compleja.
- Las instalaciones se pueden adaptar con facilidad a los cambios en el proceso.
- Tienen poca automatización y requiere de más trabajadores cualificados, ejemplos:
*Talleres de engranajes.
*Talleres de estructuras.
*Empresas de cuchillería
.

Los materiales utilizados en la industria:

Si realizásemos un balance sobre los materiales más utilizados en la industria comprobaríamos que son los metales y aleaciones, los plásticos, las cerámicas, los elastómeros y los materiales compuestos. Dentro de estos y si nos basamos en una tabla que valora a los dos primeros grupos, deduciremos que no materiales férricos continúan siendo los más utilizados a nivel mundial. Observaremos además que la manipulación del resto de materiales metálicos también es importante, por lo que el ingeniero debe enfatizar el estudio de la obtención y fabricación de las piezas metálicas.

Obtención de los metales:

Los metales se suelen obtener a partir de minerales extraídos de minas subterráneas si el mineral se encuentra en vetas o a cielo abierto si se presentan en grandes depósitos.

Metales férricos:

Se obtienen fundiendo los minerales junto con carbón en los altos hornos. A veces también puede obtenerse por reducción directa pero es menos común.
El hierro no existe en estado puro sino en minerales denominados mena. De las minas de hierro extraemos la ganga que consta de la mena y de tierra, barro y rocas. El contenido de hierro en las menas es de 40% en carbonatos y de 60% en óxidos. Es por eso que nos interesa trabajar con óxidos por lo que en caso de tener minerales de sulfuros o carbonatos primero los transformaremos en óxidos.

Criterio de la producción económica:
El costo de un producto depende de las inversiones o gastos que se generan en cuanto al consumo de materias primas, máquinas, mano de obra, ventas, almacenamiento y otros gastos generales. Los tres criterios fundamentales que determinan una producción económica o rentable son:
- Un proyecto funcional lo más simple posible y de una calidad estética apropiada.
- La selección de un material que represente la mejor concordancia entre las propiedades físicas, su aspecto exterior, su costo y la facilidad para trabajarlo o maquinarlo.
- La selección de los procesos de manufactura para fabricar el producto debe ser de tal manera que con ellos se obtenga la necesaria exactitud y acabado superficial con un costo unitario lo más bajo posible.


Clasificación de los procesos de manufactura:
A. PROCESOS QUE CAMBIAN LA FORMA DEL MATERIAL:
1. Fundición o moldeo.
2. Conformado por deformación plástica en frío y en caliente.
3. Metalurgia de polvos.
4. Moldeo de plásticos.
B. PROCESOS QUE PROVOCAN DESPRENDIMIENTOS DE VIRUTA:
1. Maquinados convencionales con arranque de viruta.
2. Maquinados no convencionales.
C. PROCESOS PARA ACABAR LA SUPERFICIE:
1. Por desprendimiento de partículas.
2. Por pulido.
3. Por recubrimiento.

Procesos siderúrgicos:

*Lavado, cribado y sinterizado:Separamos parte de la ganga (tierra y barro) y trituramos el resto.

*Alto horno:Reducción del hierro mediante carbón de coque (carbón con afinidad por oxígeno) y extracción total de la ganga con un fundente (cal, básica, si la ganga es ácida y sílice, ácido, si la ganga es básica) obteniendo el arrabio y la escoria. Separación por diferencia de densidades de la escoria del arrabio. El resultado es el arrabio que es hierro con un 2,5 a 5 % de carbono, 1 a 3% de silicio y azufre, fósforo, manganeso.

*Afino del arrabio:
Quemamos el Azufre y el fósforo y afinamos el tanto por ciento de carbono al material.

Entran
Salen
Mineral 2t Arrabio 1t
Coque 1t Escorias 0,5 t
Fundente 0,5 t Gases 6 t
Aire 4 t  

Las escorias se utilizan como abonos, aislantes térmicos.
Dependiendo del tanto por ciento de carbono del metal férrico obtendremos hierro, acero o fundición. Se considera como hierro el metal férrico con 0,05 a 0,08 % de C ; aceros con 0,08 a 1,8 % de C y fundición con 2,5 a 5 % de C. Debido a que el arrabio contiene impurezas y un alto contenido de carbono debemos afinarlo.

Afino del arrabio
Esquema: Arrabio CUCHARA Afino del Acero (Sin solidificar)


Afino del Acero (A. solidificado más chatarra) Convertidor H. eléctrico
H. Martín-Siemens

SURCOS Afino de fundición
(A. Solidificado) Cubilote

Afino del acero:
Afino en convertidor o horno básico de oxígeno:
Consiste en quemar por medio de oxígeno tanto las impurezas (fósforo,azufre) como el exceso de carbono del arrabio líquido.
Los problemas de estos convertidores es que producen óxido de hierro y nitrógeno por lo que los aceros obtenidos son de calidad media aptos para elaborar tubos, chapas, perfiles laminados, alambre.
Afino en horno Martin-Siemens o de hogar abierto:
Son hornos de gas que funden en su interior a 1 800ºC lingotes de arrabio solidificado y chatarra. Al alcanzar dicha temperatura se destruyen todas las impurezas y se consiguen aceros de calidad aptos para fabricar piezas de maquinaria.
Afino en horno eléctrico:
Transforman la energía eléctrica en calor por lo que alcanzan temperaturas superiores a los anteriores. Al no generarse llama sólo se queman las impurezas y no el metal. Los aceros son de alta calidad o aleados. Los dos tipos de hornos eléctricos son: De arco y de inducción. Una vez afinado el acero se recoge en cuchara y vierte en lingoteras obteniendo lingotes de acero que tras calentarse en pozos de inmersión se forjarán o laminarán para obtener piezas comerciales
.

Afino de la fundición:

Cubilote:
El cubilote es un horno cilíndrico en el cual se introducen capas alternadas de arrabio y de carbón de coque (tras encender con maderas) hasta sobrepasar la altura de las toberas. Una vez incandescente se añade el fundente y se inyecta aire por las toberas. El metal fundido cae en un crisol y cuando está lleno se abre la piquera y se recoge el metal en cucharas de colada para después verter en los moldes de fundición.

La diferencia entre los aceros y la fundición en cuanto a propiedades se refiere:

ACEROS
FUNDICIÓN
Dureza media Gran dureza (F blanca), dureza media (F gris)
Resilencia Baja resilencia
Soldabilidad No soldables
Forjables No forjables
Dúctiles y maleables No dúctiles ni maleables
Resistencia No resistencia
Oxidan Resistencia a corrosión
No colabilidad Colabilidad
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Esta página fue modificada por última vez el 19 Marzo, 2020

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