TECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA

LOGRO (S) DEL CURSO 

Al finalizar el curso el alumno evalúa técnicamente procesos de manufactura y toma decisiones económicas y ecológicas respecto de dichos procesos; los procesos deben garantizar la calidad del producto y productividad del proceso. Los resultados los presenta en un informe escrito en forma clara, ordenada, y lo sustenta en una exposición. 

Manufactura y el ingeniero industrial

El ingeniero industrial observa a la manufactura como un mecanismo para la transformación de materiales en artículos útiles para la sociedad. También es considerada como la estructuración y organización de acciones que permiten a un sistema lograr una tarea determinada.  

UNIDAD 1 : INTRODUCCION, ESTRUCTURA DE LO PROCESOS DE MANUFACTURA

LOGRO:

Al término de la unidad, el alumno conoce y realiza el análisis de los diversos estados en que los materiales se pueden procesar en la industria, los clasifica y establece diferencias y semejanzas entre ellos, con el fin de obtener posibles métodos de manufactura para producir componentes específicos.

MODELO GENERAL DE LOS PROCESOS

Material (e) Material(s) (El material es producto + desperdicio Energía ( e) Energía ( s) Información (e ) Información ( s)

Un proceso de material puede ser descrito mediante el correspondiente sistema de flujos: flujo de material, flujo de energía y flujo de información. El término “proceso”, se puede definir, como un cambio en las propiedades de un objeto, incluyendo geometría, dureza, estado y contenido de información.         

Proceso

FLUJO DE MATERIALTrata del estado del material al cual se le cambia la geometría y/o propiedades, del proceso utilizado para realizar el cambio y del tipo de flujo que caracteriza al proceso.

Flujo de Material

Estado del Material

Solido

Granular

Liquido

Gaseoso

Proceso Básico

Mecánico

Térmico

Químico

Tipo de Proceso

Conservación de Masa

Reducción de Masa

Unión

Estado del Material.-

-Estados en que el material puede ser procesado: sólido, líquido, granular y gaseoso.-Cuando  se  procesan  materiales  compuestos,  pueden  aparecer  al  mismo  tiempo diferentes estados.-El estado granular puede ser considerado como una subdivisión del estado sólido.-Los  diferentes  estados  de  los materiales  dan  por  resultado  estructuras  de  proceso muy diferentes.-Además del estado del material, su composición también es importante.-Los  materiales  también  pueden  caracterizarse  por  sus  propiedades  térmicas, químicas, mecánicas y de manufactura.

Materiales homogéneos incluyen mezclas  homogéneas  y materiales  puro,  en  forma de elementos y compuestos químicos. Materiales heterogéneos incluyen mezclas mecánicas. 

Procesos básicos

-Crean cambios en la geometría y/o en las propiedades de los materiales. -Se caracterizan por la naturaleza de su interacción con el material.-Un proceso de manufactura consiste generalmente en una serie de procesos básicos que constituyen la estructura del flujo de material.Cualquier serie de procesos básicos puede dividirse en tres fases típicas:Fase 1, procesos  básicos  de  calentamiento,  fusión,  aserrado,  recorte:  confieren  al material  un  estado  adecuado  para  efectuar  el  cambio  primario  de  geometría  y/o  de propiedades.Fase 2, procesos básicos primarios ( de acuerdo con el objetivo primario), permiten crear la geometría y/o los cambios de propiedades deseados. Fase 3,  procesos  básicos  (enfriamiento,  solidificación,  eliminación  de  rebabas)  que confieren al componente el estado final especificado.  Los procesos básicos asociados a las fases 1 y 3 se llaman procesos básicos secundarios.

Procesos básicos

MecánicosDeformación elásticaDeformación plásticaFractura frágilFractura dúctilFlujoMezclaSeparaciónColocaciónTransporte

TérmicosCalentamientoEnfriamientoFusiónSolidificaciónEvaporaciónCondensación

QuímicosSolución/disoluciónCombustiónEndurecimientoPrecipitaciónTransformación de faseDifusiónEtc

Esta clasificación se basa en la naturaleza de la interacción con el material de trabajo

Tipo de proceso

Se divide en:1- Flujo directo, correspondiente a procesos de conservación de masa (dM=0): La masa inicial del material de trabajo (materia prima) es igual, o casi igual, a la         masa final del material trabajado (producto final), solo cambia de forma.      Ejemplo: forja, extrusión, laminación.

2- Flujo divergente, correspondiente a procesos de reducción de masa (dM<0): Se efectúa un cambio de forma a través de la remoción de material.      Ejemplo: mecanizado en torno, fresadora.

3- Flujo convergente, correspondiente a procesos de ensamble o unión (dM>0):  La geometría final se obtiene ensamblando o uniendo componentes, de manera        que la masa de la geometría final  es aproximadamente igual a la suma de las       masas de los componentes, los cuales se manufacturan usando algunos de los      métodos previos o ambos.     Ejemplo: Procesos de soldadura

Conformación de materiales en estado líquido

Incluye las siguientes fases:Fase 1: fusiónFase 2: conformación (creación de forma).Fase 3: solidificación ( estabilización de la forma)En la práctica, las fases 2 y 3 pueden estar más o menos integradas.El proceso depende de la composición química del material, de su afinidad hacia el medio circundante, de su absorción de gases y otros factores.Producida la fusión, se requiere la disponibilidad de un molde adecuado para una solidificación apropiada.Después de la solidificación, el producto se enfría a temperatura ambiente, produciéndose una contracción uniforme determinada por la diferencia entre la temperatura de fusión y la ambiente. Esta contracción se compensa empleando un molde ligeramente mayor que el producto terminado.

Conformación de materiales en estado líquido

Conformación de materiales en estado líquido

Conformación de materiales en estado sólido

Procesos de conservación de masa.- En  la  conformación  de  metales,  el proceso  básico  primario  es  la  deformación  plástica  de  tipo  mecánico.  La capacidad  de  un  material  para  experimentar  deformación  plástica  está determinada principalmente por su ductilidad. La curva esfuerzo-deformación proporciona información al respecto.Procesos de reducción de masa.- Son procesos mecánicos  (fractura dúctil o frágil),  químicos  (disolución  y  combustión)  o  térmicos  (fusión).  Lo  procesos basados  en  la  fractura,  industrialmente  son  los  más  importantes,  ya  que incluyen  todos  los  procesos  de  corte,  el  comportamiento  de  un material  al proceso  de  corte  se  conoce  como  maquinabilidad  (interacción  entre  la herramienta de corte y el material)Procesos de unión.-  Principalmente se considera al proceso de soldadura por fusión.

Procesos de conservación de masa

Procesos de reducción de masa Arranque de viruta

Procesos de union-soldadura

Conformación de materiales en estado granular

Todos los materiales que pueden producirse en estado granular pueden ser compactados y sinterizados.Un material granular es una mezcla de partículas o granos sólidos que pueden tener tamaños variados. Cada grano o partícula puede ser una combinación de unidades más pequeñas (los cristales de los granos metálicos).El uso de este proceso se justifica por;      -El material solo puede producirse en estado granular.      -La manufactura del producto es más económica que por otros métodos.      -Los componentes pequeños son difíciles de producir por otros métodos. 

Conformación de materiales en estado granular

VIDEOS CLASE

Aceros Arequipa - Proceso de Producción v.2011 http://www.youtube.com/watch?v=pb66CS8YeQwG-1 Carga y fusiónG-2 producción de palanquillasG-3 Control de calidad: MP y producto terminadoG-4 laminación en caliente y alambrónG-5 SSO, Medio ambiente.G-6 Uso de residuos.