TEMA 4:Procesos Fabriles

1. Calderería
2. Conformado en frío manual
3. Estampación
4. Extrusión
5. Forja
6. Fundición
7. Inyección
8. Laminado
9. Mecanizado con arranque de viruta;
10. Sinterizado
11. Tratamientos Térmicos
12. Trefilado
13. Embutición en frío

14. Tratamientos termoquímicos de los metales

Calderería

La calderería es una especialidad profesional de la fabricación mecánica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos o áridos, líquidos y gas; así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.

Conformado en frío manual

El conformado en frío es empleado a nivel mundial para fabricar los productos más diversos. Clavos, tornillos, bulones, tubos de cobre, botellas de aluminio, cord metálico para neumáticos etc. 

También la mayoría de los objetos metálicos de uso doméstico se producen mediante este método: mangos, bisagras, elementos de unión, listones y utensilios de cocina.

El concepto del conformado en frío comprende todos los métodos de fabricación que permiten deformar plásticamente (a temperatura ambiente y ejerciendo una presión elevada) metales o aleaciones de metales tales como cobre, aluminio o latón, pero sin modificar el volumen, el peso o las propiedades esenciales del material. Durante el conformado en frío la materia prima recibe su nueva forma mediante un proceso que consta de diferentes etapas de deformación. De tal manera se evita que se exceda la capacidad de deformación del material y por lo tanto su rotura.

Estampación

La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el cual se somete un metal a una carga de compresión contra un molde. La carga puede ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se utilizan prensas y martinetes. Los moldes, son estampas o matrices de acero, una de ellas deslizante a través de una guía (martillo superior) y la otra fija (yunque o estampa inferior).

Extrusión

La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja a través de un troquel de la sección deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.

"Desgraciadamente no todos los vídeos son tan explicativos como este."

Forja

La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión.

Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.

"Un poco de forja a maquina y de mecanizado"

Fundición

Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso más común es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida.

 "En la primera parte del vídeo se ve como utilizan los moldes de arena con resina, para realizar la fundición y obtener así algunas partes del motor como el bloque o la culata."

Inyección 

El proceso de inyección de termoplásticos se fundamenta en fundir un material plástico y hacerlo fluir hacia un molde, a través de una boquilla en la máquina de inyección, en donde llena una cavidad que le da una forma determinada permitiendo obtener una amplia variedad de productos. El moldeo por inyección es la técnica de procesamiento de mayor utilización para la transformación de plásticos. Su popularidad radica en la versatilidad para obtener productos de variadas geometrías y para diversos usos.

http://docencia.udea.edu.co/ingenieria/moldes_inyeccion/imagenes/unidad_2/Gif_Inyeccion.gif

Laminado

El laminado es un proceso de conformación plástica en el que el metal fluye de modo continuo y en una dirección preferente, mediante fuerzas de compresión.

Mecanizado por arranque de viruta

El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión.

Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.

Sinterizado

Sinterización es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas.

En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma un producto en polvo en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de alúmina, berilia, ferrita y titanatos.

Tratamientos Térmicos

Se trata de variar la temperatura del material pero sin variar la composición química.
Se utiliza para mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, por lo general, de
tipo mecánico. En ocasiones se utiliza este tipo de tratamientos para, posteriormente,
conformar el material.

-Temple

El temple se utiliza para obtener un tipo de aceros de alta dureza llamado
martensita. Se trata de elevar la temperatura del acero hasta una temperatura
cercana a 1000 ºC y posteriormente someterlo a enfriamientos rápidos o bruscos y
continuos en agua, aceite o aire.
La capacidad de un acero para transformarse en martensita durante el temple
depende de la composición química del acero y se denomina templabilidad.
Al obtener aceros martensíticos, en realidad, se pretende aumentar la dureza.
El problema es que el acero resultante será muy frágil y poco dúctil, porque existen
altas tensiones internas.


-Revenido

El revenido es el tratamiento térmico que sigue al temple. Un acero templado es aquel que tiene una dureza muy alta (llamado martensita), pero tiene el inconveniente de ser frágil y poco porque tiene tensiones internas. El revenido consiste en calentar la pieza templada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que tiene el acero martensítico (de alta dureza). De esto modo, evitamos que el acero sea frágil, sacrificando un poco la dureza.La velocidad de enfriamiento es, por lo general, rápida.

-Recocido

El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y, 

posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para 

suprimir los defectos del temple.

Se persigue:

– Eliminar tensiones del temple.

– Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero.

¿Cómo se practica el recocido?

– Se calienta el acero hasta una temperatura dada

– Se mantiene la temperatura durante un tiempo

– Se enfría lentamente hasta temperatura ambiente, controlando la velocidad de 

enfriamiento.

Si la variación de temperatura es muy alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o deformaciones.

El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la velocidad de 

enfriamiento y la temperatura a la que se elevó inicialmente.

- Normalizado

Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el 

material tras una conformación mecánica, tales como una forja o laminación para 

conferir al acero unas propiedades que se consideran normales de su composición.

El normalizado se practica calentando rápidamente el material hasta una 

temperatura crítica y se mantiene en ella durante un tiempo. A partir de ese 

momento, su estructura interna se vuelve más uniforme y aumenta su tenacidad.

Trefilado

Es una operación que consiste en reducir el diámetro de la sección de un producto metálico (barra de metal dúctil, hilo metálico,..) mediante tracción, haciéndolo pasar por agujeros calibrados, cada vez más estrechos.

Embutición en frío

La embutición es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas. Este proceso permite obtener piezas de formas muy diversas y es una técnica de gran aplicación en todos los campos de la industria.

En la embutición de una pieza se parte de una porción de chapa que descansa sobre la matriz, mientras el pisador la mantiene sobre esta y el punzón ejerce la presión necesaria para conformar la pieza provocando la fluencia del material a través de la cavidad abierta en la matriz. La pieza va a conformarse en función de la forma de la abertura de la matriz y la forma del punzón, mientras que el pisador va a evitar el pandeo del material al tratarse de formas generalmente no desarrollables.

Tratamientos termoquímicos de los metales

Mediante este tipo de tratamientos, el metal sufre procesos de calentamiento y 
enfriamiento y se varía la composición química superficial de los aceros, adicionando 
otros elementos para mejorar las propiedades en la superficie, principalmente la 
dureza o resistencia a la corrosión, sin modificar otras propiedades esenciales tales 
como ductilidad.

a) Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de 
los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas que 
deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros.

b) Nitruración: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones. Las 
durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente químico 
añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco.

c) Cianuración o carbonitruración: Se trata de endurecer la superficie del material 
introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y nitruración. La 
temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y la nitruración, que 
es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros. (En las válvulas de competición se realiza este proceso además de crear un alma hueco, relleno de sodio para favorecer su refrigeración.)

d) Sulfinación: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y 
carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste, 

favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.