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Universidad nacional Abierta y a DistanciaEscuela de Ciencias Bsica, tecnologa e IngenieraProcesos de manufactura

www.unad.edu.co grupo colaborativo 48 Pgina 1

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

PROCESOS DE MANUFACTURA

Trabajo grupal No.2

Presenta

Lady Johanna Rojas Guatame

Cdigo: 52.905.197

Tutor

Victoriano Garca

BOGOT D.C NOVIEMBRE2012

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INTRODUCCION

Los procesos de manufactura, hacen parte de la transformacin de materia prima en unproducto, la seleccin adecuada del proceso ptimo de desarrollo de cualquier producto esvital en el xito de cualquier compaa. Son muchas las variables que estn asociadas a lamanufactura y que influyen directamente sobre el desarrollo de un proceso y su viabilidadeconmica.

El ingeniero de produccin en el mbito laboral industrial, se encuentra con decisionesdiarias que estn directamente relacionadas con el mejoramiento de los procesos y elcorrecto funcionamiento estos, por esto es de vital importancia la formacin que elingeniero tenga acerca de las diferentes opciones y modos de manejo de los procesosasociados con la transformacin de materia prima trasformada en productos. Dentro de lossistemas de transformacin de metales encontramos diferentes mtodos utilizados en laelaboracin de mquinas y piezas tiles que un conjunto formarn un elemento til que serutilizado en cada una de las mquinas elaboradas para el desarrollo de la industria, desde laelaboracin de un tornillo de fijacin hasta la elaboracin de grandes mquinas compuestaspor pequeas piezas es utilizados los diferentes mtodos de transformacin para lo cualdebe tenerse en cuenta mltiples factores que se describirn a continuacin.

El siguiente trabajo contiene un ejerci de un proceso de manufactura de maquinado en elcual se analiza los procesos de trasformacin, tambin contiene unos conceptos de sobrecomo elaborar un pistn y cules son los factores a tener en cuenta, siguiente explica lasdiferencias y similitudes de otros procesos de manufactura importantes que hacen parte delcurso y que son importantes tenerlos presente.

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Actividades para el desarrollo del trabajo colaborativo:

PARTE I

La figura define una operacin de mecanizado para la pieza mostrada. (Medidas en mm).

Velocidad de corte para el material (Vc)= 70 m/min

F= 0,2 mm/rev

Profundidad mxima (dmax)= 1,5 mm

Si el dimetro de la barra utilizada como materia prima es de 60 mm. Cunto tiempo tomaen maquinar toda la pieza?

Tp = L / (S x N)L: es la longitud total incluyendo la longitud anterior (la) y ulterior (lu), en mm.S: es el avance de la herramienta en mm/rev. N: es el nmero de revoluciones.

a) Material a desbastar 60 - 55 = 5 mm

Daremos una profundidad de corte de 1,5 mm, por lo que en cada pasada quitaremos 3mm.Nmero de pasadas 5 / 3 = 1.6La Vc para ese tipo de material es 70 m/min y el avance 0,2 mm/rev

Por lo que calculamos las N.N = (Ve x 1.000) / x D; N = (70 x 1.000) /3,14 x 60 = 371.36

Rp = L / a; Rp = 340 /0,2 = 1700Tc = Rp / N; Rp = 1700 /371.36 = 4,57 minutos por pasadaTt = 4,57 x 1.6 = 7.312 minutos

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b) Material a desbastar 55 - 40 = 15 mm

Daremos una profundidad de corte de 1,5 mm, por lo que en cada pasada quitaremos 3mm.Nmero de pasadas 15 / 3 = 5La Vc para ese tipo de material es 70 m/min y el avance 0,2mm/revPor lo que calculamos las N.N = (Ve x 1.000) / x D; N = (70 x 1.000) /3,14 x 55 = 405.12Rp = L / a; Rp = 120 /0,2 = 600Tc = Rp / N; Rp = 600 / 405.12 = 1.48 minutos por pasadaTt = 1,48 x 5 = 7.4 minutos

c) Material a desbastar 40 - 30 = 10 mm

Daremos una profundidad de corte de 1,5 mm, por lo que en cada pasada quitaremos 3mm.Nmero de pasadas 10 / 3 = 3.3La Vc para ese tipo de material es 70 m/min y el avance 0,2mm/rev Por lo que calculamos las N.N = (Ve x 1.000) / ( x D); N = (70 x 1.000) /3,14 x40 = 557Rp = L / a; Rp = 50 /0,2 = 250Tc = Rp / N; Rp = 250 / 557 = 0.44 minutos por pasadaTt = 0.44 x 3.3 = 1.45 minutos

d) Material a desbastar 55 - 35 = 20 mm

Daremos una profundidad de corte de 1,5 mm, por lo que en cada pasada quitaremos 3mm.Nmero de pasadas 20 / 3 = 6.6La Vc para ese tipo de material es 70 m/min y el avance 0,2mm/revPor lo que calculamos las N.N = (Ve x 1.000) / x D; N = (70 x 1.000) /3,14 x 55 = 405.12Rp = L / a; Rp = 70 /0,2 = 350Tc = Rp / N; Rp = 350 / 405.12 = 0.86 minutos por pasadaTt = 0.86 x 6.6 = 5.7 minutos

Tiempo del refrentado (careo) para la superficie z:

Entrada de la herramienta generalmentee = 0,1 x D; e = 0,1 x 30 = 3L = (30 + 3) / 2 = 16,5t = (16,5 + 3) / (0,2 x 743) = 0.12 minutos.

Tiempo del refrentado (careo) para la superficie v:

Entrada de la herramienta generalmentee = 0,1 x D; e = 0,1 x 35 = 3.5L = (35 + 3.5) / 2 = 19,25t = (19,25 + 3.5) / (0,2 x 743) =0.030 minutos.

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Tiempo principal total es de: 21 minutos

Tiempo total fabricacin de la pieza es de: 35 minutos.Costo mano de obra = $10.000 x 35 min/ 60 min = $ 5833.3

PARTE II

Una empresa ensambladora de motores para vehculos quiere contratar la manufactura de un lote

de 10.000 pistones como el que se muestra a continuacin. Ustedes como grupo asesor de

expertos en el tema, qu material, proceso de conformacin forzada y maquinado

recomendaran para la Fabricacin del pistn mostrado? (justificar ampliamente la eleccin del

material y procesos de manufactura). Mnimo 2, mximo 4 pginas de extensin.

Fig 1.

Como asesora en el tema recomiendo la fabricacin de los 10.000 pistones con aleacin deAluminio (Al) por ejemplo el silicio (Si) que combinado con magnesio (Mg) tiene mayorresistencia mecnica, adems de ser ligero y resistente a la corrosin y es fcil de cortar consierra, esta las corta de acuerdo a la longitud deseada, el proceso de conformacin forzadala hacemos de forja y en algunas partes algo de laminado, el de maquinado con torneado ytaladro, adicional para dar un mejor acabado usaremos brocas escariadoras para tener unproducto de calidad.

El proceso de fabricacin inicia con la prensa y el horno se precalienta a 426C esta es la

temperatura necesaria para forjar los discos, los discos se ponen a la misma temperatura enel horno.

La prensa aplica 200 toneladas de fuerza para darle la forma inicial al pistn se sumergeuna de cada diez piezas de agua para buscar imperfecciones. Para que la forja sea mssencilla se lubrican los discos antes de calentarlos, por eso el trozo llamea al golearlo laprensa y esta necesita solo de dos segundos para realizar el trabajo. El forjado en caliente seest utilizando cada vez ms como un medio para eliminar uniones y por las estructurasparticularmente apropiadas u propiedades que puede ser conferida al producto final. Es elmtodo de formado de metal ms antiguo y hay muchos ejemplos que se remontan hasta1000 aos A. C.

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El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresin indirecta, involucra la

aplicacin de esfuerzos de compresin que exceden el esfuerzo de fluencia del metal. Elesfuerzo puede ser aplicado rpida o lentamente. El proceso puede realizarse en fro o encaliente, la seleccin de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo queinvolucre la deformacin, la produccin de piezas con ciertas caractersticas mecnicas o deacabado superficial es un factor de menor importancia.

FORJADO EN PRENSA

Las grandes forjas invariablemente son producidas en grandes prensas hidrulicas. Estastienen arietes que se mueven vertical y lentamente hacia abajo, bajo presin considerable.Una prensa tpica de forja es capaz de cargas del orden de 6000 a 10 000 ton. Forjas de ms

de 100 ton de peso pueden ser movidas fcilmente en estas prensas forjadoras y losproductos de ms alta calidad son manufacturados por esta tcnica.

Como la forja se hace a una temperatura tan alta debemos esperar por lo menos una horapara que pueda pasar al siguiente proceso:

Los operarios calienta el metal dos veces ms la primera a alta temperatura paraendurecerlo y la segunda a temperatura ms baja para estabilizarlo

Ahora cada pieza se inserta en un Torno para darle la forma correcta y para que lasmquinas lo puedan manejar ms tarde, con el taladro realizamos los agujeros por donde

entra el aceite y permiten lubricar el pistn cuando este en uso, otro torno reduce eldimetro en 3mm y luego hace tres hendiduras dos para el anillo de comprensin y otrapara el control del aceite, estas se conocen como operacin de tronzado, esos anillos ayudanal pistn a deslizarse y le dan un sellado a prueba de are, con el trabajo de una fresadorahace el agujero de la biela que unir al pistn con una varilla de conexin.

Una laminadora recorta hasta dos centmetros el metal en ambos extremos del pistn parareducir el peso total para estas operaciones debemos tener en cuenta lubricar el materialpara refrescar la zona durante el corte, otra laminadora recorta parte de lo que se denominacampana de esta manera limpiara otras partes cuando se mueva dentro del cilindro, lospistones deben tener la forma y tamao adecuados algunos se mueven arriba y abajo hasta

6.000 veces por minuto cuando el motor est en funcionamiento , despus de nuevo el tornoelimina una porcin del ancho de un cabello en el exterior, eso permite que el pistn seexpanda ligeramente cuando se gener calor dentro del cilindro.

Un taladro hace dos agujeros para el drenaje del aceite que permite la lubricacin de labiela y para finalizar pulimos los pistones con una maquina de corte como el taladro yejecutamos la operacin de escariado que se llevan a cabo para obtener un buen acabado alinterior de la pieza. El escariador es una herramienta de filos mltiples y rectos pero deirregular longitud para evitar el rayado del agujero y para que la biela se pueda sujetar confirmeza, una vez completado todo el proceso de corte se evaporizan los pistones a alta

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presin con agua caliente desionizada, la limpieza remueve los restos de aceite y lubricante,

despus de secar con una pistola de aire es listo para su funcionamiento.

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PARTE III

En que se distingue el maquinado de otros procesos de manufactura?

El mecanizado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de cortepara quitar el exceso de material de una pieza, de tal manera que el material remanente seala forma deseada de la pieza. La accin predominante del corte involucra la deformacin

cortante del material para forma runa viruta, y al removerse esta, queda expuesta una nuevasuperficie. El mecanizado es un proceso de fabricacin el cual consiste en la remocin dematerial por medio de desprendimiento de viruta o por abrasin, con el cual se logra laformacin de una pieza con una figura geometra especifica. Este proceso no estcompuesto por una sola operacin si no, por el conjunto de varias operaciones las cualeslogran alcanzar la pieza final. Este proceso lo podemos realizar a partir de piezas yaelaboradas como lingotes, al maquinar estas piezas podemos obtener el producto ya acabo osemi-acabado para posteriormente darle el acabado final. Hay tres tipos de maquinados enlos cuales tenemos el maquinado convencional, el cual una herramienta de corte conocidacomo buril es utilizada mecnicamente para cortar el material y as poder obtener la piezadeseada, en este tipo te maquinado tenemos 3operacin importantes que son el torneado, el

fresado y taladrado. En el otro tipo de mecanizado tenemos dos procesos que son lasoperaciones de molido y los dems procesos abrasivo y por ultimo como, tercer clase demecanizado tenemos el maquinado no convencional el cual est compuesto por 3 procesosque son, el maquinado electromecnico, el proceso de energa trmica, el proceso deenerga mecnica y el maquinado qumico. Al ser el mecanizado uno de los procesos demanufactura ms importantes y utilizado en la industria, no hace ponernos a pensar cualesson las ventajas y las desventajas que este proceso de fabricacin nos brinda. Comoventajas del proceso de maquinado tenemos que:

Podemos obtener gran precisin en el acabado de la pieza. Es decir es mucho ms preciso que otrosprocesos.

Mejores acabados que muchos otros procesos de fabricacin. La obtencin de variedades de figuras y formas de las piezas. Amplia gama de materiales a los cuales se le puede aplicar el proceso de mecanizado.

Identifique algunas de las razones por las que el maquinado es comercial y tecnolgicamente

importante?

Prcticamente todos los metales slidos se pueden mecanizar, inclusive los compuestosplsticos. Las cermicas presentan dificultades debido a su alta dureza y fragilidad; sinembargo, la mayora de los cermicos se pueden cortar mediante procesos de mecanizadoabrasivo. El mecanizado se puede usar para generar cualquier forma geomtrica regular,

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como superficies planas, agujeros redondos y cilindros. Combinando varias operaciones de

mecanizado en secuenciase pueden producir formas de complejidad y variedad ilimitada. Elmecanizado puede producir dimensiones con tolerancias menores a 0,025 mm, y crearterminados superficiales muy tersos que pueden llegar a 0,4m. Algunos procesos abrasivos puedenlograr an mejores terminados. Debido a sus caractersticas, el mecanizado se realizageneralmente despus de otros procesos de manufactura como fundicin o deformacinvolumtrica como forjado y estirado de barras. Otros procesos crean la forma general de laparte y el mecanizado produce la geometra final, las dimensiones y su terminacin.

Defina la diferencia entre las operaciones de desbaste primario y las de acabado en maquinado?

Las operaciones de desbaste primario se usan para remover grandes cantidades de material

de la parte de trabajo inicial tan rpido como sea posible a fin de producir una formacercana a la requerida, pero dejando algn material en la pieza para una operacin posteriorde acabado. Los cortes de acabado se usan para Completar la parte y alcanzar lasdimensiones finales, las tolerancias y el acabado.de la superficie. En los trabajos demaquinado para produccin se realizan uno o ms cortes para desbaste, seguidos de uno oms cortes de acabado. Las Operaciones para desbaste se realizan a altas velocidades yprofundidades, Algunos de los avances tpicos van de 0,015 a 0.050 pulg/rev (0,4 a 1.25mm) y Profundidades de 0,100 a 0.75 pul (2,5 a2.0 mm) Las operaciones de acabado Serealizan a bajas velocidades de avance y abajas profundidades, como son: Avances de0.005 a 0.015 pulg/rev (0.125 a 0.4 mm) y profundidades de 0.030 a 0.75 pulg (0.75 a 2.0mm). Las velocidades de corte son ms bajas en el trabajo de desbaste que en el de acabado

.El maquinado se diferencia del desbaste primario porque la remocin de viruta se presentaen pequeas cantidades lo que se requiere de mucha precisin y cuidado en las medidasesto con el fin de no daar la pieza trabajada.

Las de acabado en maquinado se puede aplicar a una amplia variedad de materiales detrabajo prcticamente todos los metales slidos se pueden maquinar. Los plsticos y loscompuestos plsticos se pueden cortar tambin por maquinado. Mientras las operaciones dedevast primario se usan para remover grandes cantidades de material de la pieza de trabajoinicial tan rpido como sea posible a fin de producir una forma cercana a la requerida perodejando algn material en la pieza para una operacin posterior de acabado.

PARTE IV

Investigando en las diferentes fuentes bibliogrficas sugeridas para la actividad, establezcanun cuadro comparativo que muestre, a nivel general, las similitudes y diferencias quelogren identificar entre el moldeo, extrusin, laminacin y soldadura de materiales plsticosy los mismos procesos para materiales metlicos.

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Materiales Plsticos Materiales Metlicos

MOLDEO

Similitud: Se utiliza un proceso de manufactura para sutransformacin y utilidad de los materiales.Es un mtodo de formacin deobjetos en el que el material se adaptaen una cavidad cerrada. Existendiversas variantes de este proceso yse caracteriza con tcnicas como:

composicin, presin y contacto levepresin e inyeccin forzada.

Consiste en introducir elmaterial en un recipienteque dispone de una cavidadinterior, puede estarfabricado a base de arena,

acero o fundicin.El moldeo se realizasiguiendo estos pasos.1. Se calienta el metal en unhorno hasta que se funde.2. El metal lquido vierte enel interior del molde.3. Se deja enfriar hasta queel metal se solidifica.4. Se extrae la pieza delmolde.

EX

TRUSIN

Similitud: Se pueden trabajar a presin mecnica con o sin calor.Es un mtodo en el cual un materialplstico, calentado o sin calentar, esforzado a pasar por un orificio que leda la forma y lo transforma en unapieza larga de seccin transversalconstante.

Se hace pasar la piezametlica por un orificio quetiene la forma deseada,aplicando una fuerza decompresin mediante unpistn. Se pueden obteneras piezas largas con elperfil apropiado.Estampacin: Se introduceuna pieza metlica en

caliente entre dos matricescuya forma coincide con laque se desea dar al objeto,seguido se unen las dosmatrices, con o que elmaterial adopta la formainterior.

SOLDADURA

Similitud: Se utilizan procesos de manufactura par la obtencin deun producto y su objetivo es unir dos piezas compatibles.Fusin aporte (unin de piezas)Es la unin de dos o ms piezas por

Existen diversas clases yequipos de soldadura.

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fusin del material de la pieza situada

en las proximidades de la unin, conaportacin de ms material plstico,(por ejemplo, procedente de unavarilla) o sin ella. La soldadura seefecta moderadamente con sopleteselctricos de alta frecuencia.

La soldadura es un metal

fundido que une dos piezasde metal, de la mismamanera que realiza laoperacin de derretir unaaleacin para unir dosmetales, pero diferente decuando se soldn dos piezasde metal para que se unanentre s formando una uninsoldada.

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CONCLUSIONES

Con el desarrollo del anterior trabajo se obtienen conocimientos de cmo elaborar un plande trabajo en un proceso de manufactura de maquinado el cual nos permite calcular eltiempo y de total de la operacin y el valor total. Tambin se adquieren conocimientos deque es un pistn, cual es su funcin, donde trabaja y que aparatos lo utilizan al igual nospermite dar un concepto de cmo elaborarlo. Al igual nos permite conocer diferentesprocesos de manufactura como lo es forjado, laminacin maquinado extrusin entre otroslos cuales nos sirven para conocer la forma como son trasformados los diferentes materialespara su utilidad en las diferentes campos de aplicacin. Los procesos e manufactura son eleje principal en la revolucin industrial por eso este curso ha sido de gran utilidad ennuestra formacin profesional y con estos conocimientos podremos aportar conceptosimportantes en algn caso que se nos presente en el ejerci de nuestra profesin por lo tanto

se resume como la introduccin a los diferentes procesos de manufactura existentes.

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REFERENCIAS

Guerrero, O.E (2008).Procesos de Manufactura en Ingeniera Industrial. UniversidadNacional Abierta y a Distancia. Colombia: [S.N] Barragn Serrano, A. Esquivel Lara, V. E. Villalobos Ordaz, G. (1997).Procesos de

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Fundamentos de manufactura moderna: materiales, Procesos y sistemas(3a.ed.).Espaa: McGraw-Hill.

Kabanas, H. C. Baker, G. E. Gregory, T. (1981). Procesos bsicos de manufactura. Mxico:McGraw-Hill Interamericana.

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