Resumen procesos de manufactura tipo tesis
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CAPITULO 1 INGENIERIAS DEL PRODUCTO Introducción El punto de partida de los procesos de manufactura modernos puede acreditarse a Eli Whitney que en 1880 con su máquina despepitadora de algodón así como sus principios de fabricación intercambiables o su máquina fresadora. El origen de la experimentación y el análisis en los procesos de manufactura se acreditan en gran medida a Taylor Un siglo después de whitney, Taylor publico los resultados de sus trabajos sobre el labrado de los metales Los adelantos en maquinaria de potencia, han contribuido a la sustitución progresiva de la fuente de energía humana. El conocimiento de principios y la aplicación de mecanismos permiten al hombre optimizar la producción Criterios 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, 1
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Resumen procesos de manufactura tipo tesis (CUCEI)
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CAPITULO 1
INGENIERIAS DEL PRODUCTO
Introducción
El punto de partida de los procesos de manufactura modernos puede acreditarse
a Eli Whitney que en 1880 con su máquina despepitadora de algodón así como
sus principios de fabricación intercambiables o su máquina fresadora.
El origen de la experimentación y el análisis en los procesos de manufactura se
acreditan en gran medida a Taylor
Un siglo después de whitney, Taylor publico los resultados de sus trabajos sobre
el labrado de los metales
Los adelantos en maquinaria de potencia, han contribuido a la sustitución
progresiva de la fuente de energía humana. El conocimiento de principios y la
aplicación de mecanismos permiten al hombre optimizar la producción
Criterios 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.
Si se tiene disponible un tipo de máquina dada, esto implica es poder trabajar
solamente ciertas materias primas y no cualesquiera.
El objetivo de una producción económica radica en generar un producto bajo cierto
beneficio.
1
El costo debe ser aceptable y competitivo y debe existir una demanda para el
producto.
El que en la actualidad la mayoría de las máquinas sean automáticas ha hecho
posible a la industria alcanzar altos volúmenes de producción a un bajo costo de
mano de obra.
El desarrollo de máquinas de alta producción viene acompañado de la calidad en
las manufacturas y la precisión en las operaciones.
Los tres criterios que determinan una producción económica son:
1. Un proyecto funcional lo más simple posible y con una calidad estética
aprobada.
2. La selección de un material que represente las mejores propiedades
físicas, su aspecto exterior, costo y facilidad para trabajarlo o
maquinarlo.
3. La selección de los procesos de manufactura para fabricar el producto
debe ser de tal forma que con ellos se obtenga la necesaria exactitud y
rugosidad y a un costo unitario lo más bajo posible.
Diseño del producto y del proceso
Con el objeto de que la fabricación sea competitiva es importante que el producto
se proyecte, de tal manera, que el costo asociado con el material, la manufactura y
el almacenamiento sean lo más bajo posible.
El proyectista debe estar comprometido con el criterio de la producción lo más
económicamente posible.
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Un proyecto dado puede aceptar más cantidad de un material más barato con
objeto de evitar cantidades considerables de un material más resistente pero
implícitamente más caro.
Para manufacturar piezas de la más alta precisión, se requieren máquinas
herramientas más caras, operadores más calificados y además los desperdicios
pueden aumentar.
Los productos deberían proyectarse cuidadosamente conforme a las
especificaciones requeridas por el tipo de servicio al cual va a estar sometido y no
proyectarlo indiscriminadamente.
Un buen proyecto además de su función y operación también es juzgado por su
apariencia. En producción masiva, el proyecto de las piezas debe adaptarse al tipo
de maquina con un mínimo de operaciones diferentes.
Materiales de ingeniería
En el proyecto y manufactura de un producto, es esencial que el material y el
método de fabricación sean compatibles.
Los materiales difieren ampliamente en sus propiedades físicas, sus
características de maquinibilidad, su grado de conformación plástica en sus
posibles índices de vida de su servicio.
El proyectista deberá tomar en cuenta todos éstos factores a la hora de
seleccionar el material más económico y el proceso que sea más adecuado al
producto que se estudia.
Los materiales son de dos tipos básicos:
-Metálicos
3
-No Metálicos
-Sustancias orgánicas
-Sustancias Inorgánicas
Pocos materiales utilizados en la industria existen como elementos naturales.
Los metales, por ejemplo, tienen componentes inherentes tales como óxidos,
sulfuros o carbonatos y deben someterse a un proceso de separación o
refinamiento antes de que puedan ser utilizables.
El hierro en estado puro tiene poco uso comercial, pero cuando se combina con
otros elementos da lugar a varias aleaciones convirtiéndose en el metal por
excelencia de la ingeniería.
Clasificación de procesos de maquinado
Para la fabricación se requieren herramientas y maquinas que puedan producir
tanto económicamente como la precisión deseada. Esta selección se ve influida,
en primer término, por la cantidad de piezas a producirse.
Las maquinas de propósitos generales (torno, taladradora, etc.), se justifican como
el tipo de maquinas mas apropiado dado que son las más adaptables, representan
un costo inicial bajo y requieren menos mantenimiento.
Por otra parte, las maquinas de propósitos especiales deben tomarse en cuenta
para la fabricación de grande lotes de un producto normalizado.
Para la selección de la mejor maquina o del método de fabricación para un
problema dado se requiere de un amplio conocimiento de todos los métodos de
fabricación existentes.
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Los factores a conocer son el volumen de producción, calidad del producto
terminado y las ventajas y limitaciones de diversos tipos de equipos capaces de
hacer el mismo trabajo.
Clasificación de los procesos de manufactura
A. Procesos que cambian la forma del material.
1. Metalurgia extractiva.
2. Fundición.
3. Formado en frio y caliente.
4. Metalurgia de polvos.
5. Moldeo de plástico.
B. Procesos que provocan un desprendimiento de viruta para obtener las piezas
dentro de tolerancias indicadas.
1. Maquinados convencionales con arranque de viruta.
2. Maquinados no convencionales.
C. Procesos para acabar las superficies.
1. Por desprendimiento de viruta.
2. Por pulido.
3. Por recubrimiento.
D. Procesos para el ensamblado de los materiales.
E. Procesos para cambiar las propiedades físicas.
Modificación de la forma de materiales
La mayoría de los productos metálicos tienen su origen en un lingote fundido
obteniendo a su vez en algún proceso de reducción o de refinamiento de mineral.
Algunos de los métodos de fabricación mediante los cuales se modifican
convenientemente la forma de los materiales son:
Fundición.
5
Forja.
Embutido
Extruido.
Laminado.
Cizallado.
Por este proceso, la forma original del material se pierde modificándose
adecuadamente hasta alcanzar la forma geométrica deseada. Algunas veces, las
piezas trabajadas obtienen su acabado comercial.
Métodos de maquinado
1.- TORNEADO
2.- RIMADO
3.- BROCHADO
4.- TALADRADO
5.- ASERRADO
6.- MANDRILADO
7.- ACEPILLADO
8.- CEPILLADO
9.- FRESADO
10.- RECTIFICADO
11.- TALLADO DE ENGRANES
12.- CONTORNEADO
Métodos de maquinado no convencionales
1.- ULTRASÓNICO6
2.- ELECTROEROSIÓN
3.- POR ARCO ELÉCTRICO
4.- MAQUINADO POR HAZ DE LASER
5.- ELECTROQUÍMICO
6.- FRESADO QUÍMICO
7.- MAQUINADO POR CHORRO ABRASIVO
8.- POR HAZ DE ELECTRONES
9.- POR ARCO DE PLASMA
Tratamientos superficiales
Se utilizan cuando las superficies requieren pulidas con mayor prresición y una
apariencia estética.
1.- PULIDO
2.- BRUÑIDO
3.- ASENTADO
4.- SUPERACABDO
5.- RECUBRIMIENTO
Ensamblado
• productos que requieren la unión de 2 ó más piezas.
1.- SOLDADURA
2.- SOLDARURA BLANDA Y SOLDADURA FUERTE
3.- SINTETIZADO
4.- PEGAMENTOS
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Cambio de las propiedades físicas
• Esto significa modificar las propiedades físicas de los materiales al aplicarles
temperaturas elevadas o someterlos a compresiones repetidas o rápidas.
1.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS
2.- TRABAJO EN FRIO Y TRABAJO EN CALIENTE
3.- EL MARTILLADO
CAPITULO 28
PRODUCCION DE LOS METALES FERROSOS
En la actualidad mundial, el acero predomina como un material de los más
utilizados con una producción aproximada a los 1.300 Billones de toneladas
anuales, México se ubica en el segundo lugar, en Latinoamérica, y décimo sexto
mundial, con una producción aproximada de 16.7 millones de toneladas anuales.
Alto horno
Un alto horno es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los
minerales de hierro y la transformación química en un metal rico en hierro
Llamado arrabio. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de diámetro, su
capacidad de producción puede variar entre 500 y 1500 toneladas diarias.
Productos obtenidos del alto horno:
• Humos y gases residuales
Se producen como consecuencia de la combustión del coque y de los gases
producidos en la reducción química del mineral de hierro que, en un elevado
porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto horno.
• Escoria
Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya
que se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de
la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio.
• Fundición, hierro colado o arrabio
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Es el producto propiamente aprovechable del alto horno y está constituido por
hierro con un contenido en carbono que varía entre el 2% y el 5.
Algunos altos hornos en el mundo
En Estados Unidos:
Altos hornos Sloss
En Argentina:
Altos Hornos Zapla
En España:
Altos hornos de Marbella
Altos Hornos de Vizcaya
Altos hornos de Duro Felguera
La Constancia
Ferrería de San Blas
En México:
Altos Hornos de México (AHMSA)
Refinado del arrabio
La materia prima más importante para todos los productos ferrosos, es el arrabio,
el producto del alto horno.
El arrabio se obtiene fundiendo el mineral de hierro con coque y piedra caliza. Su
análisis final depende de la clase de mineral utilizado.
La diferencia principal en metales ferrosos es la cantidad de carbón que contienen.
Procesos principales empleados para refinar el arrabio:
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Proceso de pudelado
Proceso Bessemer
Proceso Aston
Horno de oxígeno básico
Proceso de hogar-abierto
Proceso eléctrico
Horno de aire
Cubilote
Horno cubilote
Los colados de hierro, se hacen volviendo a fundir chatarra junto con
arrabio, en un horno llamado cubilote.
La construcción de este horno es simple, de operación económica y funde
hierro continuamente con un mínimo de mantenimiento.
Consiste en un tubo vertical recubierto con material refractario, con la
disposición necesaria para introducirle una corriente de aire cerca del
fondo.
Las toberas tienen el extremo mayor en el interior del horno para provocar
que el aire se difunda uniformemente.
A la abertura a través de la cual fluye el metal hacia el vertedor se le llama
agujero de sangrar.
Esta abertura está colocada debajo de las toberas para evitar que la escoria
penetre a ellas y también para evitar un posible enfriamiento de la escoria,
provocado por la corriente de aire.
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Horno reverbero
Como hornos estacionarios, pueden construirse para manipular una capacidad
casi ilimitada. La absorción de gas de los
productos de combustión en contacto con la
superficie expuesta de metal es alta, pero
hay ventajas en la alta capacidad y alta
relación de fusión que puede llevarse a
cabo de esta manera. Los hornos de
reverbero pequeños del tipo basculante se usan para la fusión rápida de pequeñas
cantidades de metal.
Horno de inducción eléctrico
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El calor se produce por un flujo interno de corriente inducida. La energía se
suministra al horno en forma de corriente alterna de alta frecuencia que se pasa a
través de conductores en el cuerpo del horno para establecer un campo magnético
variable de alta frecuencia, el cual pasa a través del metal que se calienta. El
metal, que es en sí un conductor, tiene voltajes inducidos que causan el flujo de
corrientes parasitas, y debido al flujo de la corriente eléctrica a través de la
resistencia 8el mismo metal) causa calor, la temperatura del metal se eleva.
Sin embargo, producen rápida fusión sin productos de combustión y, por tanto,
reducen el mínimo la oxidación, la absorción de gas en el líquido y la
contaminación ambiental.
Horno de oxigeno básico
Este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con
lo que se eleva mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo
muy reducido.
.La carga del horno está constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno
y el resto es chatarra y cal.
La temperatura de operación del horno es superior a los 1650°C y es considerado
como el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad.
Este horno fue inventado por Sir Henry Bessemer a mediados de 1800.
Horno eléctrico
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Clasificación y producción de acero
Cuando el arabio posee alto contenido de fosforo se utiliza el convertidor Thomas.
Clasificación de aceros:
Porcentaje de hierro-carbono
Grado de dureza y aplicación
Aleación
Grado de dureza
o El I.H.A clasifica los materiales metalúrgicos en cinco grandes
grupos:
F Aleaciones férreas
L Aleaciones ligeras
C Aleaciones de cobree
V Aleaciones varias
S Productos sinterizados
Aleación
o Elementos que aumentan la dureza: Fosforo, níquel, silicio, aluminio,
cobre cobalto, manganeso, cromo, wolframio, molibdeno, vanadio, y
titanio
o Elementos que modifican los puntos críticos: Bajan los puntos
críticos (temperatura de transformación): níquel manganeso y cobre.
Elevan los puntos críticos: molibdeno, aluminio, vanadio; wolframio y
silicio. El cromo los eleva en aceros de alto contenido en carbono y
los baja
o Elementos que influyen en la templabilidad. La aumentan:
Manganeso, molibdeno y, en menor proporción, cromo, silicio y
níquel. La disminuye el cobalto.
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o Elementos que influyen en la resistencia a la corrosión: El cromo
favorece la resistencia a la corrosión. El molibdeno y el wolframio, la
resistencia a la oxidación
Aplicación
o F-100: aceros finos de construcción general
o F-200: aceros finos de uso especiales
o F-300: aceros resistentes a la oxidación y la corrosión
o F-400: aceros de emergencia
o F-500: aceros para herramientas
o F-600: aceros comunes
o F-700: aceros de moldeo
o F-800: fundiciones
o F-900: aleaciones férreas especiales
CAPITULO 3
15
PRODUCCION DE MATERIALES NO FERROSOS
Los metales se clasifican como: metales ferrosos o metales no ferrosos. Siglos
antes de la fundición del Hierro, ya se usaban metales no ferrosos tales
como Oro, Plata, Cobre y Estaño. El Hierro y el Acero son metales
ferrosos, mientras que a cualquier otro metal es no ferroso. Los metales no
ferrosos no son atraídos por un imán, a excepciones de Níquel y Cobalto.
En general, los metales no ferrosos son más costosos que los ferrosos.
Producción del Aluminio
El aluminio se produjo por primera vez en 1825.
Es el 3er metal más abundante en la superficie de la tierra, el 8% de la corteza
terrestre.
Su producción se encuentra en segundo lugar, solo detrás del acero.
El principal mineral para el aluminio es bauxita, un oxido hidratado de aluminio e
incluye diversos óxidos.
El proceso más utilizado para producir alúmina a partir de bauxita es el método de
Bayer este proceso consiste en lavar la bauxita para retirar la arcilla y la suciedad,
el mineral se tritura y se trata con sosa cáustica caliente para retirar impurezas.
De esta solución, se extrae la alumina (oxido de aluminio) y después se disuelve
en un baño fundido de fluoruro de sodio y fluoruro de aluminio de 940 C a 980 C.
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Después, se pasa al proceso hall- heroult, que consiste una caja de acero, a
manera de celda electroquímica, revestida interiormente de carbono. la mezcla se
somete a electrolisis con corriente directa.
El aluminio metálico se forma en el cátodo(+), mientras en el ánodo(-) se libera
oxigeno.
El proceso de su producción consume una gran cantidad de electricidad, lo que
contribuye de modo significativo al costo del aluminio.
Producción del Magnesio
Características
Es un elemento metálico blanco plateado, relativamente no reactivo.
El magnesio es uno de los metales alcalinotérreos.
El magnesio es maleable y dúctil cuando se calienta.
Aplicaciones
El carbonato de magnesio
El cloruro de magnesio
hidróxido de magnesio
Oxido de magnesio
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Producción del plomo
Características
Es un elemento metálico, denso, de color gris azulado.
Es un metal blando, maleable y dúctil.
Presenta una baja resistencia a la tracción y es un mal conductor de la
electricidad.
Producción
1.La galena es pasada por un horno de tostado para eliminar en lo posible la gran
cantidad de azufre que contiene este material.
2.El concentrado es mezclado con caliza, arena, escoria y mena de hierro, la que
es pasada a un horno de sinterizado.
3.El material aglomerado se pasa a un alto horno del cual se obtiene cadmio al
procesar sus gases y su producto es transferido a un tanque espumador.
4.El sedimento del tanque espumador pasa a un horno de oxidación, también
conocido como horno ablandador.
5.El plomo derretido se pasa a una marmita de vacío.
6.En la marmita de vacío se agrega zinc con el que el oro y la plata se disuelven,
las aleaciones de oro y plata en la marmita flotan y se desnatan.
7.El plomo derretido pasa a la cámara de vacío luego derramado en una marmita
a la que se agrega sosa cáustica de la cual se obtiene el plomo de gran calidad.
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Aplicaciones
Fabricación de baterías y en el revestimiento de cables eléctricos.
Tuberías y tanques industriales.
En aparatos de rayos X.
Producción del cobre
Uno de los primeros materiales que se usaron, descubierto alrededor de 6,000a.C.
Los antiguos pueblos fabricaron implementos y armas por medio del golpeo del
metal; esto y su color rojo atractivo lo hacían valioso.
Alrededor de 4,000a.C. se fundió.
Aproximadamente del 2,000a.C.
Propiedades:
Rojizo o raso distintivo.
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Resistividad eléctrica baja.
Excelente conductor térmico.
Metal noble por lo que es resistente a la corrosión.
La resistencia y dureza son relativamente bajas, por lo que se combina con otros
elementos para formar aleaciones.
La nomenclatura de las aleaciones de cobre se basa en el Unified Numbering
System for Metals and Alloys (UNS).
Los estados unidos son productores de ¼ parte de cobre en el mundo.
En tiempos antiguos, existía el cobre en la naturaleza como elemento libre.
El cobre se extrae principalmente del mineral calcopirita CuFeS ₂.Y usualmente
yacen debajo de la maleza.
20
Por lo general de baja riqueza (aunque algunos contienen 15% de cobre) y
usualmente de minas al cielo abierto.
Proceso para la obtención del cobre a partir de un mineral:
1. El mineral se tritura y se forma un barro.
2. Este barro es molido en partículas finas en molinos de bolas.
3. Se agregan productos químicos y aceite.
4. Se agita esta mezcla.
5. Las partículas de mineral forman una espuma, que es recogida y secada.
6. El cobre resultante se denomina cobre ampollado con una pureza de 98% y
99%, y este es fundido.
7. Y finalmente se refina.
Al proceso de anterior se conoce como pirometalurgia y posteriormente es
refinado electrolíticamente hasta una pureza de por lo menos 99.95%.
Una técnica más reciente para el procesamiento del cobre es la hidrometalurgia,
un proceso que involucra reacciones químicas y electrolíticas.
Hornos de Crisol
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En estos hornos se funde el metal, sin entrar en contacto directo con los gases de
combustión y por esta razón se llaman algunas veces hornos calentados
indirectamente.
Tipos de hornos
Determinados por:
La necesidad de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible
y elevarla a temperatura de vaciado requerida.
La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como
precisión de su composición.
La producción requerida del horno.
El costo de operación del horno.
Horno de crisol móvil
El crisol se coloca en el horno que usa aceite gas o carbón pulverizado para
fundir la carga metálica, cuando el metal se funde, el crisol se levanta del
horno y se usa como cuchara de colada.
Horno de crisol estacionario
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En este caso el crisol permanece fijo y el metal fundido se saca del
recipiente mediante una cuchara para posteriormente llevarlo a los moldes.
Horno de crisol basculante
El dispositivo entero se puede inclinar para vaciar la carga, se usan para
metales no ferrosos como el bronce, el latón y las aleaciones de zinc y de
aluminio.
Fundición en matrices
El proceso de inyección en matriz o dados, es un ejemplo adicional de la fundición
en molde permanente. El metal fundido es forzado dentro de la cavidad de la
matriz o dado a presiones que van de 0.7 MPa a 700 MPa. Formando piezas que
van de los 90 gramos a aproximadamente 25 kg.
Existen 2 tipos básicos de maquinas de inyección en matriz: las de cámara
caliente y las de cámara fría.
Proceso de cámara caliente
Involucra el uso de un pistón, que atrapa un cierto volumen de metal
fundido y lo obliga a pasar a la cavidad de la matriz de vaciado a través de
23
un cuello de cisne y una tobera. Las presiones de inyección son de hasta
35 MPa, con un promedio aproximado de 15 MPa.
El metal se mantiene a presión hasta que se solidifica en matriz de vaciado.
Para mejorar la vida de la matriz y ayudar con un rápido enfriamiento del
metal, las matrices de vaciado usualmente son enfriadas por agua o aceite
en circulación a través de varios canales en el interior de la matriz colada.
Proceso de cámara fría
El metal fundido se vacía en el cilindro de inyección (cámara de inyección).
La cámara de inyección no es calentada, de ahí el termino cámara fría. El
metal fundido es forzado en la cavidad de la matriz de vaciado a presiones
en un rango usualmente de 20 MPa a 70 MPa, aunque pueden ser tan altas
como 150 MPa. La maquina puede ser Horizontal o vertical.
Capacidades del proceso y selección de máquinas
Debido a las altas presiones involucradas, las matices tienden a abrirse a
menos que estén firmemente sujetas. La capacidad de las maquinas
comercialmente disponibles están en el rango que va desde
aproximadamente de 25 a 3000 toneladas.
Las matrices y dados a presión
24
Típicamente la relación del peso del dado al peso de la pieza es de 1000 a
1, por lo que el dado para una fundición que pese 2 kg pesaría
aproximadamente 2000 kg. El diseño incluye un ángulo de salida para
permitir la extracción de la pieza.
CAPITULO 4
25
MOLDEO
El producto de la fundición es una pieza colada que puede variar desde una fracción
de kilogramo hasta varias toneladas.
También puede variar en su composición, ya que prácticamente todos los metales y
aleaciones se pueden fundir.
Las altas cifras de producción, el buen acabado de las superficies, las pequeñas
tolerancias en las dimensiones y la mejoría de las propiedades de los materiales,
han permitido fundir partes de forma complicada ya sea de tamaño grande o
pequeño.
Los moldes se pueden hacer de:
Metal
Yeso
Cerámica
Alguna otra sustancia refrigerante
MODELOS
Modelos desechables y removibles
Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera,
plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al
26
elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos
sirven para varias fundiciones se les llama removibles.
Tipos de modelos removibles
La forma más simple es el modelo sólido o de una sola pieza.
Muchos modelos no pueden hacerse de una sola pieza, por la dificultad que se
encuentra en el moldeo.
Para eliminar esto, algunos se hacen en dos partes, así una mitad del modelo
descansa en la parte inferior del molde y la otra mitad en la parte superior.
Las placas de coincidencia proporcionan un montaje sustancial a los modelos y se
usan ampliamente en el moldeo a máquina. En la figura E se muestra una de estas
placas, sobre la cual están montados los modelos de dos mancuernas pequeñas.
El tablero soporte, se puede usar con modelos de canal de alimentación simple o
múltiples.
Los modelos que requieren tableros soporte, son difíciles de hacer como modelos
divididos.
Muchos moldes de forma regular se pueden construir con el uso de modelos de
esqueleto.
El modelo que debe hacerse para una pieza determinada depende en mucho del
juicio y experiencia del modelista, tomando en cuenta el costo del modelo y las
piezas que se van a producir.
MÉTODOS DE MOLDEO
Los procesos en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:27
Moldeo en banco: Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un
banco de altura conveniente para el moldeador.
Moldeo en piso: Cuando las piezas de fundición aumentan en tamaño, resulta difícil
su manejo, por consiguiente, el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se
usa para prácticamente todas las piezas medianas y de gran tamaño.
Moldeo en fosa: Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas
en una fosa en vez de moldear en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se
usa una capa separadora encima de él. Los lados de la fosa son una línea de
ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación
conectados a nivel de piso.
Entonces los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el
calor de los gases, ésta práctica ahorra mucho en moldes costosos.
Moldeo en máquina: Las máquinas han sido construidas para hacer un número de
operaciones que el moldeador ordinariamente hace a mano, tales como apisonar la
arena, voltear el molde completo, formar la alimentación, y sacar el molde; todas
estas operaciones pueden hacerse con la máquina mucho mejor y más eficiente que
a mano.
Existen también métodos mecánicos, como los siguientes
Máquina de percusión
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La máquina de moldeo simple por percusión está equipada por pernos ajustables
para permitir el uso de diferentes tamaños de cajas dentro de la capacidad de la
máquina. Los moldes como pesos arriba de 6000 kg se pueden hacer en máquinas
grandes.
Máquinas de prensado
Las máquinas de prensado comprimen la arena de la caja entre la mesa de la
máquina y un pistón superior. La mayor densidad del molde se obtiene en el lado
sobre el cual se aplica la presión. Debido a que es imposible obtener una densidad
uniforme en el molde por éste método, las máquinas de prensado están limitadas a
moldes de sólo unos cuantos centímetros de espesor.
Máquinas de percusión prensado
Se arma la caja con la placa de coincidencia entre la tapa y la base, colocando el
conjunto invertido sobre la mesa de la máquina.
Se palea la arena dentro de la base y se nivela poniéndole un tablero inferior arriba.
Luego la acción de percusión apisona la arena en la base. El conjunto se voltea, se
llena la tapa con arena y se nivela.
En la tapa de la caja se coloca un tablero de presión y la plancha del pistón de la
máquina se pone en posición. Al aplicar la presión, la caja se encuentra prensada
entre la plancha y la mesa, comprimiendo la arena de la tapa a la densidad
apropiada.
Después que se quita la presión, se retira la plancha. La placa de coincidencia se
hace vibrar después de lo cual se retira la base.
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Máquina de percusión prensado con volteo
Esta máquina ha sido diseñada para manejar cajas grandes que también son
manejadas convenientemente en la máquina común de percusión-prensado.
Máquinas de diafragma para moldeo
Un desarrollo reciente en máquinas de moldeo, utiliza un diafragma de hule puro
para compactar la arena sobre el contorno del modelo.
Todo el proceso es muy rápido y se mantienen las tolerancias muy pequeñas debido
a la uniformidad con que se compacta la arena.
Máquina de percusión con volteo y extracción del modelo
Para moldes grandes, arriba de 5500 kg que son difíciles de manejar a mano, se han
desarrollado máquinas como éstas.
Esta máquina se usa para moldeo por separado de la tapa y la base; en la mayoría
de los casos la cavidad queda solamente en la base.
TOLERANCIAS DE LOS MODELOS
En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario
tener en consideración varias tolerancias.
Como lo son:
Contracción
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Cuando un metal puro, así como la mayoría de las aleaciones metálicas se enfría,
ellas se contraen y para compensar esto existe la regla de contracción que puede
ser usada en el trazo de las dimensiones del modelo.
Extracción
Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario agrandar las
superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se deben considerar
en sus dimensiones la holgura por extracción. A esto se le conoce como salidas.
Esta holgura debe ir de 1.04 a 2.08% de la pieza.
Los agujeros interiores requieren salidas de 6.25%.
Acabado
Cuando una pieza es fabricada es necesario realizar algún trabajo de acabado o
terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún
material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta
rebaja de material.
La cantidad que deba añadirse al modelo depende de las dimensiones y forma de la
pieza fundida.
Para piezas pequeñas y medianas es de 3.0 mm, y para las más grande debe
aumentar.
Distorsión
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La tolerancia para la distorsión se aplica solamente a aquellas piezas fundidas de
forma irregular que se distorsionan en el proceso de enfriamiento, debido a la
contracción del metal.
Golpeteo
En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes,
acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas
obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en
la fabricación de los modelos.
MATERIALES USADOS EN LOS MODELOS
Materiales para modelos removibles
La mayoría de los modelos son hechos por madera la cual es barata y puede
trabajarse fácilmente.
Algunos otros son hechos por metal porque soportan el uso intenso. Estos metales
son: latón, metal blanco, hierro fundido y aluminio.
Los plásticos no absorben humedad, son fuertes y dimensionalmente estables.
Materiales para modelos desechables
Todos los modelos desechables están hechos de hule, espuma o poliestireno.
El poliestireno debe ser sometido a camas sobre un tablero con las condiciones
siguientes: las camas de poliestireno son usadas en la manufactura de modelos
pequeños en cantidades de producción.
Tolerancias en los modelos desechables
32
Debido a que no es extraído el modelo del molde, no necesita tolerancia para la
salida, las únicas tolerancias que necesita hacerse son para la contracción, acabado
y distorsión.
ARENAS PARA MOLDES
La arena silícea es el material de moldeo de uso más amplio, para metales que
funden a temperaturas altas, pues es de fácil disponibilidad, baja en costo y puede
formarse con facilidad en formas complicadas y es capaz de soportar el metal
fundido.
Las tres partes principales de un molde de arena son:
Los granos de arena
Un material de liga
Agua
Tipos de arenas
Arenas naturales
Contienen solo el aglutinante minado y se usan conforme se reciben con la adición
de agua, mantienen el contenido de humedad por largo tiempo, tienen márgenes de
humedad amplios para trabajarse y permiten el retocado y acabado fácil de los
moldes.
Arenas sintéticas
33
La base puede se arena natural con cierto contenido de arcilla o una arena lavada
con toda la arcilla eliminada. Se agrega un aglutinante, como bentonita y agua. Sus
características son:
◊ Tamaño de grano más uniforme.
◊ Propiedades refractarias más altas.
◊ Facilidad de moldeo con menos humedad.
◊ Requieren menos aglutinante.
◊ Control más sencillo de las propiedades.
Arena para moldes
Alto contenido de arcilla, hasta 50%, se endurece al secar.
Por lo común se hace para un colado grande haciendo el molde con ladrillos
cementados y revestidos con arena para moldear y dejándola secar.
PRUEBAS Y TRATAMIENTOS DE ARENA
Son necesarias algunas pruebas periódicas, pues las propiedades cambian por
contaminación con materiales extraños, por la acción de lavado en el recocido, por el
cambio gradual y la distribución de tamaños de grano y por la continua exposición a
altas temperaturas.
Las pruebas pueden ser químicas o mecánicas. Varias de las pruebas están
diseñadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo:
Permeabilidad
La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados
en el molde.
34
Resistencia:
La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el
contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.
Resistencia en seco:
Es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la cavidad del
molde cuando este seca.
Resistencia en verde:
Es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma necesaria.
Refractariedad:
La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.
Resistencia en caliente:
Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus dimensiones. Una
vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará
mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la
arena.
35
Desprendimiento:
Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la pieza.
Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difícil
separarla de la pieza fundida.
Tamaño y forma del grano:
La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la superficie que se trate
de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que mantenga
suficiente resistencia a la cohesión.
EQUIPO PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE LA ARENA
Las arenas nuevas y usadas son preparadas adecuadamente de esta forma y por
consiguiente contienen los siguientes resultados:
1. El aglutinante está distribuido más uniformemente en los granos de arena.
2. El contenido de humedad está controlado y además las superficies
particulares están humedecidas.
3. Las partículas extrañas son eliminadas de la arena
4. La arena se ventila de tal manera que no se compacta y esté en condiciones
propias para el moldeo.
5. La arena es enfriada a la temperatura próxima a la de una habitación.
36
CORAZONES
Se utiliza en las fundiciones con cavidades y se fabrican como los moldes,
dependiendo de la forma, puede o no requerir sujetadores (soportes que lo
mantengan en posición en la cavidad del molde durante el vaciado).
Corazones de arena verde
Son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen de la misma arena que el
resto del molde.
Corazones de arena seca
Se forman separadamente, para insertarse después que se ha retirado el modelo y
antes de cerrar el molde.
La caja en la que se forma se llama caja de corazones.
Cualidades esenciales
La porosidad es una importante consideración en la fabricación de los corazones.
Cuando metal caliente se vacía sobre los corazones, se generan gases por el
contacto del calor con el material aglutinante.
Los corazones deben tener suficientes propiedades refractarias para resistir la
acción del calor hasta que el metal fundido encuentre su lugar en el molde.
37
Fabricación de corazones
El corazón se forma apisonándolo dentro de una caja para corazones o por medio
de terrajas.
Los corazones frágiles y de tamaño medio deben reforzarse con alambres, en
corazones grandes se emplean tubos perforados o árboles.
Los corazones con secciones circulares se hacen en mitades y se juntan con
pegamento después de horneadas.
38
CAPITULO 5
TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS
El tratamiento térmico de los aceros es un modo importante de cambiar la
resistencia, dureza, ductibilidad y otras propiedades de los metales, pero es
efectivo solo con cierto tipo de aleaciones.
Endurecimiento del acero
El acero puede endurecerse debido a que el carbono es mas soluble en la
estructura cubica de cara centrada a temperaturas altas (austenita) que en la
estructura de cuerpo centrado (ferrita) a temperaturas bajas.
Tratamientos Térmicos de Aleaciones no Alotrópicas
Una aleación que no cambia la estructura de su malla cuando se calienta puede
endurecerse si tiene una fase menor que es mas soluble en la fase primaria a
temperaturas mayores que a temperaturas inferiores.
Recocido
Recocido pleno
Consiste en calentar una aleación con base de hierro desde 30 a 55 °C (50 a
100°F) por en cima de la temperatura critica.
Recocido Normalizado
Consiste en calentar cerca de 55°C (100°F) arriba de la temperatura de
transformación y enfriar en aire tranquilo.
Recocido de Proceso ó Comercial
39
Consiste en mantener las aleaciones con base de hierro a una temperatura un
poco debajo de la crítica de 2 a 4 horas y enfriar para obtener los resultados
deseados.
Normalización
Es un tratamiento térmico que se practica calentando el material a una
temperatura de 40 a 50 ° superior a la crítica (temperatura de transformación), y
una vez que haya pasado todo el metal al estado austenitico, se deja enfriar al aire
lentamente.
Objetivos del normalizado:
Refinar el grano y homogeneizar la micro estructura para mejorar la
respuesta del acero en una operación de endurecimiento por temple.
Mejorar las características de maquinabilidad del acero.
Modificar y refinar las estructuras dendríticas de colada.
Alcanzar las propiedades mecánicas deseadas.
Esferoidización
Se aplican particularmente a aceros que demandan la mínima dureza y la máxima
plasticidad es el proceso cuando el carbón se colecta en partículas gruesas
redondas de carburo, esta es una estructura deseable para maquinar.
Se emplean temperaturas cercanas a la crítica inferior A1 y se caracterizan por
tiempos largos de permanencia para lograr la esferoidización o globulización del
carburo de hierro (Cementita) en la matriz ferrítica.
40
Objetivos de la esferoidización:
Preparación de materias primas para conformar en frío.
Aumento de permeabilidad magnética.
Métodos más comunes de esferoidización
Mantener durante un tiempo prolongado a una temperatura justamente por debajo
de la línea crítica inferior.
Calentar y enfriar alternadamente entre las temperaturas que están justamente por
encima o por debajo de la línea crítica inferior.
Calentar a una temperatura o por encima de la línea enfriar muy lentamente en
horno o mantener a una temperatura justo por debajo de la línea crítica inferior.
Temple
Consiste en un calentamiento del material hasta una temperatura crítica seguido
de un enfriamiento muy rápido, para impedir la transformación normal del
constituyente obtenido en el calentamiento. El objetivo central del temple es
fundamentalmente, aumentar la dureza y resistencia mecánica.
El constituyente obtenido es la martensita, la cual representa la sobresaturación
distorsionada de los cristales de hierro alfa. El temple utiliza como medios de
enfriamiento el agua, aceites, baños de plomo, mercurio y sales fundidas. Las
temperaturas del temple son más elevadas que la crítica superior Ac (entre 900-
950ºC). Un acero de determinada templabilidad adquiere un grado de temple tanto
mayor cuanto más elevada sea la velocidad de enfriamiento, que, a su vez,
depende del medio de enfriamiento, del grado de agitación y del espesor de la
pieza.
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Medios donde se realiza el temple
Agua
Salmuera
Aceites
Temple superficial
Cuando las piezas de trabajo deben tener una superficie dura, resistente al
desgaste, que sea nuclear pero tenaz, se debe entonces templar su superficie.
Este tipo de piezas de trabajo pueden resistir grandes esfuerzos de choque y de
flexión.
Problemas del temple
Problema Causas
Ruptura durante el enfriamiento
• Enfriamiento muy drástico
• Retraso en el enfriamiento
• Aceite contaminado
• Mala selección del acero
• Diseño inadecuado
Baja dureza después del temple
• Temperatura de temple muy baja
• Tiempo muy corto de mantenimiento
• Temperatura muy alta o tiempos muy largos
• Descarburación de los aceros
Deformación durante el temple • Calentamiento disparejo
42
• Enfriamiento en posición inadecuada
• Diferencia de tamaño entre sección y continuas
Tipos de temple
Temple de llama: Aceros sin aleación de 0,35 hasta 0,6 % de contenido de
carbono se calientan rápidamente a la temperatura de temple y luego se refrigeran
inmediatamente (sin tiempo de suspensión).
Temple por cementación: En el proceso de carburación se deponen las piezas de
trabajo metálicamente puras en polvo con contenido de carbono (carbón de cuero
o de madera), baños de sal (con contenido de cianuro) o se soplan con gases
carburados y se recosen al abrigo del aire de 4 hasta 10 horas, a temperaturas
entre 880° C y 920° C.
Revenido
Su fin es de variar la dureza y cambiar la resistencia mecánica, de los aceros.
Consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una
temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que
puede ser rápido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento,
para reducir al máximo las tensiones térmicas que puedan causar deformaciones.
Factores que intervienen:
La temperatura
El tiempo
La velocidad de enfriamiento
Las dimensiones de la pieza (1 a 2 horas por cada 25mm de espesor o
diámetro)
Los fines que se consiguen con este tratamiento son los siguientes:
Mejorar los efectos del temple (fragilidad mínima).
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Mejorar las características mecánicas:
Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza.
Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de
tenacidad.
Cianurado
También llamado carbonitrurado líquido, imparte una cáscara resistente al
desgaste y dura por la inmersión en un baño de sales de cianuro fundido durante
un tiempo y después es enfriado brusco. Trabaja a temperaturas de 870°C y un
tiempo de 30 a 60 minutos. Hay que tener debido cuidado esta sustancia ya que
es totalmente mortal si se ingieren internamente y altamente tóxicos en contacto
con rasguños y/o heridas.
Nitrurado
El acero se nitrura con gas en un horno de 510 a 565°C con una atmósfera,
comúnmente de amoniaco, que permea la superficie con nitrógeno. El proceso
básico toma largo tiempo. Es necesario el enfriamiento brusco ya que la cáscara
consta de nitruros metálicos inherentemente duros. Para resultados eficientes, se
usan aceros de aleación nitrurables con aluminio, cromo, vanadio y molibdeno
para formar nitruros estables.
Proceso Nitemper:
Opera cerca de 575°C con una atmósfera de medio gas endotérmico y medio de
amoniaco. Después de calentar por solo cerca de 1.5 horas, el trabajo puede
enfriarse bruscamente en aceite para obtener máxima resistencia a la fatiga.
La mezcla de gas que se utiliza es explosiva y debe manejarse con cuidado, pero
da resultados rápidos.
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La cáscara es mucho más delgada de la que se obtiene mediante el nitrurado
regular, pero contiene un compuesto complejo de hierro-carbono-nitrógeno
extremadamente duro.
El nitrurado es más caro que cualquier otro proceso, pero su cascara bastante
dura y es notablemente resistente al desgaste, fatiga y corrosión. Se aplica a
engranes de alta confiabilidad, bujes, para rodillos de transportadores que
manipulan materiales alcalinos abrasivos, cojinetes antifricción etc.
45
CAPITULO 6
TRATAMIENTO EN CALIENTE DE LOS METALES
Los dos tipos de trabajo mecánico en el que los metales pueden sufrir una
deformación plástica y cambiarse de forma son los trabajos en caliente y en frio.
Cuando un metal se trabaja en caliente, las fuerzas requeridas para deformarlo
son menores y las propiedades mecánicas se cambian moderadamente.
Durante todas las operaciones de trabajo en caliente, el metal está en estado
plástico y es formado rápidamente por presión. La temperatura de re cristalización
de un metal determina si el trabajo en caliente está siendo cumplido o no.
El trabajo en caliente de los metales toma lugar por encima de la re cristalización.
Para el acero la re cristalización permanece alrededor de 500 a 700 °C.
Ventajas del tratamiento en caliente
La porosidad en el metal es considerablemente eliminada
Las impurezas son destrozadas y distribuidas a través del metal
Los granos gruesos son refinados
Las propiedades físicas se mejoran
La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma es menor
Desventajas del tratamiento en caliente
Debido a la alta temperatura del metal existe una rápida oxidación
El equipo para trabajo en caliente y los costos de mantenimiento son altos.
Los principales métodos de trabajo en caliente de los metales
Laminado
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Forjado
Estampado
Embutido
Extrusión
Laminado
El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero
fundido a una temperatura que permita la deformación de éste por un proceso de
estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión
llamado tren de laminación.
Un efecto del trabajo en caliente con la operación de laminado, es el refinamiento
de grano. La estructura gruesa es definitivamente eliminada y comienzan a
formarse pequeños granos. La mayoría de los laminados primarios se hacen ya
sea en un laminador reversible de dos rodillos o en un laminador rolado continuo
de tres rodillos.
Forja
Tipos de forja:
Forja Abierta o de herrero
Estampado
Forja con martinete
Forjado en Prensa
Forjado Horizontal
Forja por Laminado
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Forja Abierta o de Herrero
Consiste en martillar el metal caliente ya sea con herramientas manuales o entre
dados planos en un martillo de vapor. La naturaleza del proceso es tal que no se
obtienen tolerancias cerradas, ni puede hacerse formas complicadas.
Estampado
La forja se produce por presión o impacto, lo cual obliga al metal caliente y flexible
a llenar la forma de los dados.
Temperaturas de forjado
Acero de 1100 a 1250 °C
Cobre y sus aleaciones 750 a 925 °C
Magnesio 315 °C
Aluminio 370 a 450 °C
Tipos de Martinete
Martinete de vapor
Trabajan rápidamente, se obtienen sobre 300 golpes por minuto. El rango
de capacidades de martinetes de vapor va desde 2 hasta 200kn. Son
normalmente diseñados de doble bastidor, con un cilindro de vapor
ensamblado en su parte superior que provee la potencia para actuar el
apisonador.
Martinete de caída libre
La presión de impacto es desarrollada por la fuerza de caída libre del
apisonador y del dado cuando golpea sobre el dado que esta fijo abajo.
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Utiliza aire o vapor para levantar el apisonador. Este tipo de martinete
permite la preselección de una serie de golpes de carrera corta o larga.
Los martinetes de este tipo pueden servir para apisonar masas de 225 kg y hasta
masas de 4500 kg. La fuerza de golpe es enteramente dependiente de la masa del
martillo, el apisonador, y el dado superior, el cual pocas veces excede los 35 kN.
Martinete de forja por impacto
Tiene dos cilindros opuestos en un plano horizontal el acciona los
impulsores y los dados unos hacia el otro. El material se posiciona en el
plano de impacto en el cual los dados chocan. Su deformación absorbe la
energía y no hay choque o vibración en la maquina. Con este proceso al
material se le trabaja igualmente en ambos lados; existe menos tiempo de
contacto entre el material y el dado; se requiere menos energía que con
otros procesos de forja; y el trabajo es realizado mecánicamente.
Ventajas
Fina estructura cristalina del metal.
Eliminación de cualquier vacío.
Tiempo reducido de maquinado.
Insuperables propiedades físicas.
Adaptable a aceros aleados y al carbono, hierro dulce, cobre, aleaciones
ligeras, de aluminio y magnesio.
Desventajas
Abarcan las inclusiones de escamas
Alto costo de los dados que lo hacen prohibitivo para trabajos de pequeña
serie.
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Forjado en Prensa
Las prensas de forjado emplean una acción lenta de comprensión deformando el
metal plástico, contrariamente al rápido impacto del golpe del martillo. Las prensas
mecánicas, cuya operación es mas rápida, pueden ejercer una fuerza de 4 a 90
MN. La presión necesaria para formar el acero a temperatura de forja varía desde
20 hasta 109 MPa.
La forja de aleaciones de cobre puede hacerse con menos ensayos que en acero;
consecuentemente pueden realizarse formas más complicadas. Se trasmite una
mayor proporción de trabajo. Las prensas de forjado se usan frecuentemente para
operaciones de calibrado sobre partes hechas por otros procesos.
Forjado Horizontal
Implica la sujeción de una barra de sección uniforme en dados y se aplica una
presión sobre el extremo caliente, provocando el que sea recalcado o formado
según el dado.
Forja por Laminado
Las maquinas para forja para laminado son primeramente adaptadas para
operaciones de reducción y conificación sobre barras de acero de pequeña
longitud. En el rolado de ruedas, tiras metálicas se usa un tren de rolado de
construcción un poco diferente.
Embutido
“Se usa para hacer piezas en forma hueca”
Las piezas comunes:
Latas de bebidas
50
Lavabos
Piezas para carrocería de automóviles
Se realiza colocando una lámina de metal sobre la cavidad de un troquel y
empujando el metal hacia la cavidad de éste con un punzón, logrando así las
formas huecas. Es importante realizar previamente el análisis correcto para
determinar la factibilidad de esta operación.
Las etapas del deformamiento
Doblado Enderezado Forma final de copa
Embutido inverso: es cuando se coloca una pieza ya embutida hacia abajo en el
troquel y una segunda operación de embutido produce lo que se ve en la imagen.
a) arrugamiento en la pestaña
b) arrugamiento en la pared
c) desgarramiento
d) orejeado
e) rayados superficiales
Extrusión
“Proceso parecido a apretar una pasta de dientes”
El metal a trabajar es forzado a fluir a través de la abertura de un troquel para
darle forma a su sección transversal.
Se debe saber que la extrusión…
Proceso industrial surge en Inglaterra en 1800.
Es un proceso de deformación volumétrica.
Se lleva acabo de varias maneras.
Generan diferentes formas geométricas.
Mejora la estructura de grano y resistencia.
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Admite tolerancias estrechas.
Genera poco o ningún desperdicio.
Trabaja con el material por encima de su temperatura de cristalización.
Extrusión Directa
Cuando un pistón comprime en un recipiente al material para que fluya en
aberturas en el extremo opuesto del recipiente. Se pueden hacer secciones
huecas.
Extrusión Indirecta
Conocida también como inversa. El troquel estando montado sobre el pistón,
fuerza al metal a fluis a través de él pero en dirección opuesta al pistón. También
se pueden hacer secciones huecas.
52
RESUMEN 7
TRABAJO EN FRIO DE LOS METALES
Cuando un metal es rolado, extruido o estirado a una temperatura abajo de la de
re cristalización, el metal es trabajado en frio.
La mayoría de los metales se trabajan en frio a temperatura ambiente aunque la
acción de formado en ellos causa una elevación de temperatura. El trabajo en
caliente realizado sobre metal en estado plástico, refina la estructura del grano,
mientras que el trabajo en frio distorsiona el grano y reduce un poco su tamaño.
El trabajo en frio mejora la resistencia, maquinibilidad, exactitud dimensional y
terminado de superficie del metal.
Efectos del trabajo en frio
Todos los metales son cristalinos por naturaleza y están hechos de granos de
forma irregular de varios tamaños. Cada grano está constituido por átomos en un
arreglo ordenado conocido como malla. La orientación de los átomos en un grano
dado es uniforme pero difiere de aquellos granos adyacentes. Cuando el material
se trabaja en frio, los cambios resultantes en la forma del material los trae consigo
marcados en la estructura del grano.
Los cambios estructurales que ocurren son fragmentación del grano, movimiento
de átomos y distorsión de la malla.
53
Los planos de deslizamiento, revelan a través de la estructura de mallas, algunos
puntos en donde las uniones atómicas de atracción son las más débiles y bloques
completos de átomos son desplazados. En los casos en que los átomos son
reorientados ocurre un fenómeno conocido como ligamiento.
En el ligamiento la malla sobre un lado del plano se orienta de manera diferente de
la otra, pero los átomos adyacentes tienen formas idénticas. El deslizamiento es el
método más común de provocar deformación en el metal.
• Se requieren presiones muchos mayores para trabajo en frio que para
trabajo en caliente.
• Como el metal permanece en un estado más rígido, no es
permanentemente deformado hasta que los esfuerzos aplicados han
excedido el límite elástico.
• Puesto que no puede haber re cristalización de granos en el rango de
trabajo en frío, no hay recuperación de la distorsión del grano o
fragmentación.
• Conforme la deformación del grano aumenta, se opone mayor resistencia a
su acción, resultando un aumento en el esfuerzo y en la dureza del metal.
• La cantidad de trabajo en frío que un metal soportara depende sobre todo
de su ductilidad; entre mayor ductilidad tenga un metal, mejor podrá
trabajarse en frío.
• Los metales de grano grande son mas dúctiles que los de grano pequeño y,
por lo tanto, más adecuados desde el punto de vista de trabajo en frío
• Cuando el metal es deformado por trabajo en frío, severos esfuerzos
conocidos como esfuerzos residuales, son dejados en el metal. Estos
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esfuerzos son indeseables y se eliminan recalentando el metal abajo del
rango re cristalino de temperatura.
Ventajas y limitaciones
1. Los esfuerzos son dejados en el metal y permanece con ellos hasta que se
eliminan por un tratamiento térmico posterior.
2. Se crea una distorsión o fragmentación de la estructura del grano.
3. La resistencia y la dureza del metal se aumentan con la correspondiente
perdida de ductilidad.
4. La temperatura re cristalina para el acero se aumenta.
5. Se mejora el término superficial.
6. Pueden mantenerse tolerancias dimensionales cerradas.
Procesos de trabajo en frio
Los efectos antes listados no se realizan para todos los procesos de trabajo en
frio. Operaciones tales como doblado, estirado y compresión de metal dan por
resultado distorsión del grano y cambios en las propiedades físicas, mientras que
el cizallado u operaciones de corte cambian solo la forma y el tamaño. A los
procesos de trabajo en frio pertenecen primeramente el laminado, estirado o
extruido.
55
Terminado de tubos
La tubería, que requiere exactitud dimensional, lisura de superficie y
mejoramiento de propiedades físicas se termina ya sea por estirado en frio o por
reducción del tubo.
La tubería que ha sido primero rolada en caliente es tratada por baño químico y
lavado para eliminar cualquier escama. Antes de cualquier operación de terminado
en frío del tubo, se aplica un lubricante para prevenir deterioro, reducir el
rozamiento y aumentar la lisura de superficie.
Estirado en frio
Se realiza en un banco. Un extremo del tubo se reduce en diámetro por una
operación de estampado para permitirle entrar al dado, y sujetarlo entonces con
tenazas fijas a la cadena del banco estirado. En esta operación el tubo se estira a
través de un dado menor que el diámetro exterior del tubo. La superficie interior y
el diámetro están controlados por un mandril fijo sobre el cual el tubo es estirado.
Los bancos de estirado requieren un rango de potencia de tracción de 200 a 1300
kN y pueden tener una longitud total de 30 m. El metal es forzado por encima de
su límite elástico para permitir el flujo plástico a través del dado. La reducción
máxima para una pasada es del 40%
Reducción del tubo
El tubo reductor tiene dados semicirculares con ranuras cónicas a través de las
que el tubo, previamente laminado e caliente, es alternadamente avanzado y
girado. Los dados basculan hacia adelante y hacia atrás cuando el tubo se mueve
a través de ellos. Un mandril cónico interior regula el tamaño al cual el tubo se
56
mueve a través de ellos. Un mandril cónico interior regula el tamaño al cual el tubo
se reducirá. El tubo reductor puede efectuar la misma reducción en una pasada,
que podría tomar 4 o 5 pasadas en un banco de estirado, pero su gran ventaja
está en la mucha mayor longitud del tubo que puede producirse.
Estirado de alambre
El alambre se hace estirando en frío alambrón laminado en caliente a través de
uno o más dados, para disminuir su tamaño e incrementar sus propiedades
físicas. El alambrón de alrededor de 6mm de diámetro se rola a partir de un tocho
simple que se limpia con un baño acido para eliminar escama, oxido y
recubrimiento. El recubrimiento se aplica para prevenir la oxidación, neutralizar
cualquier sobrante de acido y para actuar como lubricante o un revestimiento al
cual un lubricante aplicado más tarde pueda adherirse. El extremo del alambre es
agarrado con tenazas sobre un banco de estirado y arrastrado a través de tal
longitud que pueda enrollarse alrededor de un bloque de estirado o carrete. La
rotación del bloque de estirado arrastra al alambre a través del dado y lo convierte
en bobina. Esto se repite con dados y bloques más pequeños hasta que el
alambre se estira a su tamaño final.
Manufactura de hojalata
La hojalata se hace a partir de una amplia variedad de metales puros y aleaciones
por laminado en frio en espesores tan delgados como 0.0020mm. Un productor de
hojalata de aluminio funde el material por el proceso hunter en el cual el metal
fundido es forzado a través de una tobera a base de asbesto o rodillos inclinados
enfriados por agua donde solidifican 6mm de espesor en menos de 3s.
57
En una serie continua de operaciones, el aluminio se rola con espesor de
alrededor de 0.15mm a velocidades cercanas a los 66 m/min. El espesor de la
hojalata se obtiene por una combinación de rodillos de presión, y tensión
controlada sobre el material.
Rechazado de metal
El rechazado de metal es la operación de formado de metal delgado
presionándolo contra una forma mientras gira. E tipo de trabajo se hace sobre un
torno rápido, el cual es semejante al torno ordinario para madreo excepto que, en
lugar del cabeza móvil común, está provisto de algunos medios de sujeción de la
pieza contra la forma.
Lubricantes tales como jabón, cera carbonato de plomo y aceite de linaza se usan
para reducir la fricción de la herramienta. El rechazado se presta para producción
de series pequeñas de alrededor de 5000 piezas o menos, aunque tiene muchas
aplicaciones en cantidad de trabajos de producción. Este proceso es
frecuentemente usado en la manufactura de campanas de instrumentos musicales
y también para aparatos ligeros, utensilios de cocina, reflectores, embutidos y
grandes calderas de proceso.
Rechazado cizallado
En el rechazado de placas metálicas gruesas, deben usarse potentes rodillos
conductores en lugar de herramientas manuales convencionales de rechazado. A
esta operación se le llama rechazado cizallado. En donde se forma un contorno
cónico a partir de una placa plana.
58
La placa esta inicialmente unida con firmeza contra el mandril con un sujetador.
Los rodillos formadores fuerzan a la placa a conformarse al mandril, manteniendo
un espesor de pared uniforme desde el comienzo hasta su terminación.
En el rechazado cizallado, el metal es uniformemente reducido en espesor sobre
el mandril por una combinación de rolado y extrusión.
Formado por estirado
En el formado de grandes laminas delgadas metálicas que incluyen formas
simétricas o doblado con doble curvatura, puede usarse en forma efectiva una
prensa para estirado de metal.
Estampado o forja en frio
Estos términos se refieren a los métodos de trabajo en frio por una fuerza de
compresión o impacto que causa que el material fluya de alguna forma
predeterminada de acuerdo al diseño de los dados. El calibrado, la forma más
simple de forja en frio es una ligera operación de compresión de una pieza forjada,
moldeada o un montaje de acero para obtener tolerancias cerradas y superficies
planas.
Acuñado
Es realizado con dados que confinan el metal y restringen su flujo en una
dirección.
Las configuraciones poco profundas sobre las superficies de objetos planos tales
como monedas, se producen de esta manera.
59
Debido a que se requieren altas presiones en esta operación su uso se limita a
aleaciones bastante suaves.
Repujado
Es una operación de estirado o alargamiento y no requiere de una alta presión
como el acuñado. El punzón es usualmente con relieve de tal manera que solo
toca la parte de la lámina que está siendo repujada.
El mayor uso para el repujado se encuentra en la manufactura de emblemas,
medallones y dibujos estéticos sobre láminas delgadas.
Doblado de placa
Este se realiza por medio de una maquina dobladora de rodillos. Esta máquina
está formada por 3 rodillos del mismo diámetro.
Dos de ellos mantienen una posición fija y el tercero es ajustable.
Cuando la maquina entra y pasa a través de los rodillos, su diámetro final se
determina por la posición del rodillo ajustable; cuando el espacio entre ellos se
reduce el diámetro es más pequeño
Engargolado
En la manufactura de tambores metálicos, cubetas latas y muchos otros
productos hechos a base de metal de poco calibre se utiliza el engargolado. El
cual consiste en una vez que el recipiente este formado, las orillas se doblan y
presionan juntas las uniones anteriores pueden formarse ya sea a mano o con
prensas mecánicas.
60
CAPÍTULO 8
METALURGIA DE POLVOS
La metalurgia de polvos es el arte de elaborar productos comerciales a partir de
polvos metálicos bajo presión.
El calor, que puede o no utilizarse en este proceso, debe mantenerse a una
temperatura abajo del punto de fusión del polvo
Los productos elaborados por metalurgia de polvos se mezclan frecuentemente
con diferentes polvos metálicos o que contienen componentes no metálicos para
mejorar las cualidades de la liga de las partículas y ciertas propiedades o
características del producto final.
El metal en forma de polvo es mas caro que en su forma solida y, el proceso,
adaptable solo a producción en masa, requiere de costosos moldes y maquinas.
Características importantes de los polvos metálicos
El tamaño de la partícula, la forma y la distribución de los tamaños de los polvos
metálicos afectan las características y propiedades físicas de los productos
prensados.
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Los polvos se producen de acuerdo a especificaciones tales como:
Forma
Finura
Distribución del tamaño de la partícula
Capacidad para fluir
Propiedades químicas
Compresibilidad
Densidad aparente
Propiedades de sinterizacion
Forma
Esta depende principalmente de como se produce y puede ser esférica,
quebrada, dendrítica, plana o angular
Finura
Se refiere al tamaño de la partícula
Distribución por tamaños de partículas
Hace referencia a la cantidad de cada tamaño de partícula normalizado en el
polvo, esta tiene influencia en la porosidad final del producto
Propiedades químicas
Tiene relación con la pureza del polvo, cantidad permitida de óxidos y el
porcentaje de otros elementos que se admiten
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Compresibilidad
Es la razón del volumen inicial del polvo al volumen de la pieza comprimida
Densidad aparente
La densidad aparente de un polvo se expresa en kilogramos por metro cubico.
Debe mantenerse constante de tal forma que se alimente cada vez la misma
cantidad de polvo en el molde
Facilidad de sinterización
Sinterizacion es la unión de las partículas por la aplicación de calor. Esto no
deberá requerir una gama de temperatura demasiado estrecha
Métodos para producir polvos
Aunque todos los metales pueden producirse en forma de polvo, solo algunos se
aplican ampliamente en la manufactura de piezas metálicas prensadas.
Algunos adolecen de las características o propiedades deseadas que se
describieron antes y que son necesarias para la producción económica.
Clases principales
Las dos clases principales en uso son los polvos a base de hierro y de cobre.
Ambos se prestan bien para la metalurgia de polvos.
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Mientras el bronce se usa para cojinetes porosos, el latón y el hierro se usan más
a menudo en pequeñas piezas de maquinas.
Otros polvos de níquel, plata, tungsteno y aluminio tienen una aplicación limitada,
pero importante en el campo de la metalurgia de polvos.
Todos los polvos metálicos debido a sus propias características físicas y químicas
no pueden manufacturarse en la misma forma. El procedimiento varía
ampliamente así como varían los tamaños y estructuras de las partículas
obtenidas por los diferentes procesos:
Maquinado:
Se producen partículas gruesas y se usa principalmente para producir polvos de
magnesio.
Molido:
Utilizan diferentes tipos de trituradores, molinos rotatorios de rodillos y por
estampado, rompen los metales por trituración e impacto.
Por este método, los materiales frágiles pueden reducirse a formas irregulares casi
de cualquier finura.
El proceso se aplica también en la manufactura de pigmentos de materiales
dúctiles, en que se obtienen partículas en forma de hojuela.
Para mantener las partículas unidas, se utiliza un aceite en el proceso.
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Perdigonado:
Es la operación de vaciar el metal fundido a través de un tamiz u orificio y enfriarlo
dejándolo caer en el agua. Con este proceso se obtienen partículas esféricas o
con forma de pera. La mayor parte de los metales pueden perdigonarse, pero el
tamaño de las partículas es demasiado grande en muchos casos.
Pulverización:
Sea la operación de aspersión de metal, es un medio excelente para producir
polvos de muchos de los metales de baja temperatura tales como: plomo,
aluminio, zinc y estaño.
Las partículas son irregulares de forma y se producen en muchos tamaños
Deposito electrolítico:
Es un medio común para procesar hierro, plata, tántalo y algunos otros metales.
Para producir hierro, las placas de acero se colocan como ánodos en tanques que
contienen un electrólito. Las hojas de acero inoxidables se colocan también en los
tanques y actúan como cátodos una vez que el hierro se deposita. Se usa
corriente continua y después de 48 horas se obtiene un depósito alrededor de
2mm de espesor. Las placas del cátodo se quitan y el hierro electrolítico se
levanta de ellas en tiras. El hierro, que es frágil, se lava, se tamiza y se separa por
tamaños. La mayoría de polvos se someten después a una operación de recocido
para suavizar las partículas de polvo.
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Método de reducción
Reduce los óxidos metálicos a la forma de polvo por contacto con un gas a
temperaturas abajo del punto de fusión.
Para hacer polvo de hierro, se alimenta con escamas de laminación, que es una
forma de óxido de hierro, a lo largo de un horno rotatorio con choque triturado.
Cerca del extremo de la descarga, la mezcla se calienta alrededor de 1050 °C,
originando que el carbón se una con el oxígeno en el óxido de hierro. Esta forma
un gas que se elimina por una chimenea. Con el oxígeno suprimido, el producto
restante es un hierro relativamente puro que tiene una estructura esponjosa. Entre
otros metales producidos comercialmente por este proceso se incluyen tungsteno,
molibdeno, níquel y cobalto
Preparación de polvos especiales
Polvos prealeados
Los productos aleados en polvo que se obtienen por mezclas de polvos metálicos
puros no proporcionan algunas de las propiedades que son posibles con polvos
prealeados.
Polvos recubiertos
Los polvos metálicos pueden ser recubiertos con un elemento, pasando el polvo a
través de un gas portador. Cada partícula es uniformemente revestida,
produciendo así un producto en polvo, el cual, cuando se sinteriza adquiere ciertas
características del recubrimiento. Esto permite usar un polvo de menor calidad,
que se utiliza como un portador para el material activo exterior. Los productos
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elaborados a partir de polvos recubiertos que se sinterizan, son más homogéneos
que aquellos producidos por mezcla
Conformación
Prensado.
Compactación Centrífuga.
Conformación por Vaciado.
Extrusión.
Sinterizado por Gravedad.
Laminado.
Moldeo Isostático.
Compactado por Explosivos.
Procesos con Fibras Metálicas.
Prensado
Moldes de acero.
Presión variable de 20 a 1400 MPa.
La densidad y dureza se incrementan con la presión.
El costo de producción de incrementa con las altas presiones..
La cavidad del molde se llena hasta un nivel de aproximadamente tres veces la
altura de la pieza ya prensada.
La pieza en verde se asemeja a la pieza terminada, con pequeña resistencia; la
resistencia final se obtiene por sinterización y mejora la estructura cristalina.
Para piezas de hierro y cobre67
Compactación centrífuga
Se obtiene una densidad uniforme.
Se obtienen presiones hasta de 3 MPa.
Utilización de polvos pesados como carburo de tungsteno.
Piezas con sección aproximadamente uniforme, ya que las pequeñas
irregularidades en espesor no se comprimen con buen resultado.
Conformación por vaciado
Las piezas en verde para tungsteno, molibdeno y otros polvos.
El polvo, convertido en una lechada, se vacía primero en un molde poroso de yeso
mate.
El liquido se drena dentro del yeso dejando una capa solida de material
depositada sobre la superficie del molde.
El procedimiento es simple y permite considerable variación en tamaño y forma.
Extrusión
Formas largas producidas a partir de polvos metálicos.
Produce formas extruidas con altas densidades y excelentes propiedades
mecánicas.
El polvo se comprime en lingote y luego se calienta o sinteriza en una atmosfera
no oxidante antes de colocarlo en la prensa.
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Producción de elementos combustibles nucleares sólidos y otros materiales para
aplicaciones de altas temperaturas.
Pueden extruirse metales como aluminio, cobre, níquel, y muchos otros.
Sinterizado por gravedad
Se elaboran láminas metálicas con porosidad controlada, especialmente laminas
de acero inoxidable.
Se deposita un espesor uniforme de polvo sobre charolas de cerámica y se
sinteriza hasta 48 hrs. en gas amoniaco disociado a alta temperatura.
Las hojas se laminan después para obtener uniformidad en el espesor y un mejor
acabado superficial.
Se usan para filtros de gasolina, aceite y productos químicos.
Laminado
Los polvos se alimentan desde una tolva a dos rodillos, los que los comprimen y
entrelazan para formar una lamina lo suficiente resistencia para poder
transportarla a través de un horno de sinterización.
Las láminas pueden pasar a través de otro juego de rodillos y tratarse
térmicamente si es necesario.
Se pueden obtener láminas de aleación.
Los polvos usados son el cobre, latón, bronce, monel y acero inoxidable.
Con este proceso pueden obtenerse propiedades mecánicas uniformes con
porosidad controlada.
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Moldeo isostático
Se obtiene densidad uniforme del producto, resistencia uniforme en todas las
direcciones, bajos costos del equipo y una resistencia de la pieza en verde mayor
que la que es posible obtener por cualquier otro método.
El polvo se coloca en un recipiente elástico el cual sujeta a presión por todos
lados.
Entre los polvos metálicos están el aluminio, magnesio, berilio, hierro, tungsteno y
acero inoxidable.
Compactado por explosivos
Se utiliza en polvos difíciles de compactar.
Son posibles presiones extremadamente altas lo que da por resultado un producto
de alta densidad; lo cual reduce el tiempo de sinterización y la contracción de la
pieza compactada es menor.
Ahorros en el costo del equipo ya que los diseños son relativamente simples.
Procesos con fibras metálicas
Se adapta especialmente para filtros, amortiguación de vibraciones, placas
para baterías y barreras para llama.
La mayoría de los metales y aleaciones pueden formarse por este proceso.
Se produce a partir de alambres finos o lana metálica cortadas a longitudes
convenientes, las fibras metálicas se mezclan con un liquido en forma de
suspensión y vaciadas sobre un fondo poroso.
La esterilla en verde se prensa y se sinteriza.
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La densidad se puede incrementar por laminado o acuñación.
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RESUMEN 9
PLASTICOS
La fabricación de productos plásticos en gran escala, data del descubrimiento de
la ebonita o hule duro por Charles Goodyear en 1839 y el descubrimiento del
celuloide por J. W. Hyatt en 1869 marcaron el comienzo de esta industria.
Uno de los primeros objetos de plástico es el daguerrotipo termoplástico es un
grandioso ejemplo de un producto de plástico uniforme cuando es comparado con
piezas moldeadas contemporáneas.
Materiales de plásticos
Los productos hechos de materiales plásticos pueden producirse rápidamente con
tolerancias dimensionales exactas y excelentes acabados en las superficies. Estos
han sustituido a los metales en los casos en que han de ser cualidades
esenciales, la ligereza de peso, la resistencia a la corrosión y la resistencia
dieléctrica son factores para ser considerados.
A menudo son más fáciles de fabricar que los metales.
El uso de los plásticos queda limitado por su comparativamente baja fuerza, por su
poca resistencia al calor y en algunos casos por el alto costo de los materiales y
poca estabilidad dimensional.
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Comparados con los metales, estos son más suaves, menos dúctiles y más
susceptibles a deformaciones bajo carga y quebradizos a baja temperatura.
Algunos plásticos son flamables y pueden deteriorarse a la luz del Sol.
Afortunadamente, los plásticos tienen una buena combinación con una variedad
de propiedades, más bien que extremos de una sola propiedad.
Tipos de Plásticos
Termofraguantes: Los materiales termofraguantes son formados mediante calor y
con o sin presión, resultando un producto que es permanentemente duro.
Termoplásticos: Son procesados principalmente por inyección o moldeo soplado,
extrusión, termo formado y satinado.
Materias Primas
Las materias primas para los compuestos plásticos, son diversos productos
agrícolas y muchos otros materiales minerales y orgánicos, incluyendo carbón,
gas, piedra caliza, sílice, y azufre.
En el proceso de fabricación se agregan otros ingredientes tales como polvos
colorante, solventes lubricantes, plastificantes y materiales de relleno.
Fenólicas
La resina fenólica, desarrollada originalmente por el Dr. Baekeland, es uno de los
principales platicos termofraguantes que se usan en la actualidad en la industria.
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Este material tiene alta resistencia al calor y al agua y puede producirse en gran
variedad de colores. Se usa en la fabricación de materiales de revestimiento,
producto laminado, ruedas esmeril etc.
Epóxidos
Se utilizan para colados, laminados, moldeo, envasado, como ingredientes para
pinturas y como adhesivos.
Las resinas curadas tienen poco encogimiento buena resistencia a las sustancias
químicas, excelente características eléctricas entre otras.
Debido a su resistencia al desgaste y al impacto últimamente se han empleado
extensamente las resinas de epoxy, en la fabricación de estampas etc.
Poliestireno
Es un material adaptado principalmente para moldeo por inyección y extrusión.
Algunas características mas notable son: su bajo peso especifico, es fácil de
obtener en colores de clara a opaco, resistencias al agua y a la mayor parte de
agentes químicos y estabilidad dimensional.
Polipropileno
Puede ser procesado por todas las técnicas termoplásticas.
Tiene excelente propiedades eléctricas, alta resistencia al impacto y a la tensión,
con buena resistencia a los productos químicos y al calo
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Estos se usan para hacer sogas, redes, telas, artículos para hospital y laboratorio,
juguetes, equipaje, muebles, hojas para envolver alimentos, gabinetes y
aislamientos eléctricos.
POLIAMIDAS: se fabrican en forma de sólidos (polímero SP), cintas (Kapton) o
soluciones.
Propiedades:
Bajo coeficiente de fricción
Alto grado de resistencia a la radiación
Buenas propiedades eléctricas
Resistencia al calor arriba de los 400°C
Nylon: utilizado por un tiempo en moldeado y extruido también como en fibras
textiles y filamentos del campo.
Resinas acrílicas: son de valor especial debido a su excelente poder en la
transmisión de la luz, facilidad de fabricación y resistencia a la humedad.
Resinas de vinilo: se obtienen comercialmente, incluyen los cloruros de polivinilo,
butiratos de polivinilo y cloruro de polivinilideno.
Métodos de procesos
Cuando los compuestos plásticos difieren grandemente entre si se prestan a una
variedad de métodos de procesos.
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Agregado y preformado: en el preformado el polvo termofraguante se moldea en
frio y no tiene lugar ninguna cura. Las preformas se usan solo en los procesos de
moldeo por compresión y transferencia.
Moldeo por compresión: se coloca una cantidad de material en un molde metálico
caliente y al cerrar el molde se aplica presión haciendo que el material ya
suavizado, fluya y se conforme al molde.
Moldeo de transferencia: el polvo termofraguante o preformas se colocan en la
cámara de presión arriba de las cavidades del molde, luego se plastifica por calor
y presión y se inyecta a las cavidades del molde, como liquido caliente donde el
material cura y endurece.
Moldeo por inyección de termoplásticos: Los materiales termoplásticos se
convierten de granular a líquido para ser inyectados en el molde donde se
solidifican.
Moldeo por inyección de termofraguantes
Los materiales termofraguantes son moldeados por inyección o por un proceso
conocido como moldeo a chorro. Con unos cuantos cambios de menor
importancia, casi cualquier maquina normal para moldeo de termoplásticos por
inyección, se puede convertir en una maquina de moldeo a chorro.
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Moldeo rotacional
El moldeo rotacional emplea la rotación simultánea de moldes de paredes
delgadas en dos ejes, primarias y secundarias, los cuales son perpendiculares uno
del otro. Después de cargar con material de plástico apropiado, los moldes son
calentados durante la rotación, originando que las partículas se fundan en la
superficie interior del molde, depositándolas en capas hasta que todo el material
se funda. Los moldes son enfriados al dejar de girar y se abren para que el artículo
terminado sea sacado y los moldes recargados.
Encostrado y capsulado
El encostrado se refiere al aislamiento y posicionamiento de tales pizas, en tanto
que el capsulado es la envoltura de piezas en un plástico transparente para
conservación y exhibición. El encostrado y capsulado no se incluye en los
procedimientos convencionales para fabricación de láminas de papel y tela.
Moldeo de soplado
Se ilustra una maquina con ocho estaciones, para el soplado continuo de botellas
por el proceso del tubo apretado. Los artículos hechos en esta forma incluyen
envases para cosméticos, botellas, flotadores, ductos para calefacción en
automóviles, recipientes para detergentes líquidos y bolsas de agua caliente.
Termoformado
Consiste en calentar una lamina de material termoplástico hasta ablandarlo para
forzarlo conforme algún molde a presión de aire diferencial o medio mecánico.
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Plásticos reforzados
Los plásticos reforzados incluyen un extenso rango de productos hechos de
resinas termofraguantes con fibras texturizadas o irregulares.
Se pueden hacer por moldeo abierto o cerrado.
Moldeo abierto: Con una cavidad en el molde, hembra o macho se hacen
productos con o sin presión.
Se adapta a fabricaciones de piezas grandes donde únicamente un lado es
acabado.
Moldeo cerrado: También llamado matriz machihembran utiliza dos piezas por
molde, en general son de metal. Ambos lados son acabados y se obtienen buenos
detalles.
Es muy bajo el costo de la mano de obra, así que una vez calentados los moldes
es posible una alta producción.
Plásticos laminados
Consisten en hojas de papel, tela, asbestos, madera o materiales similares que
primeramente se impregnan o recubren con resina y luego se combinan bajo
presión y calor para formar materiales comerciales
Estos materiales son duros, resistentes al impacto, fuertes, y no son afectados por
el calor y el agua, tienen propiedades deseables para numerosas aplicaciones
eléctricas
El producto final puede tener pocas hojas o más de 100, dependiendo del espesor
y propiedades deseadas.
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