1.3 Historia de los procesos de Fabricación A pesar que es difícil, la manufactura existe desde hace aproximadamente 5000-4000 A.C. es más antigua que la historia registrada porque los símbolos primitivos y los dibujos en las cuevas o grabados, se hacían con un tipo de pincel o instrumento primitivo que utilizaba pintura o algún medio de grabar en la roca, para estas aplicaciones se tuvieron que hacer herramientas adecuadas. La manufactura de productos para diversos usos, se inicio con la producción de artículos de madera, cerámica, piedra y metal. Los materiales y procesos que se utilizaron para formar productos mediante la fundición y la forja, ha venido desarrollándose gradualmente durante los siglos, utilizando nuevas materiales y procesos más complejas, a tasas crecientes de producción y niveles más elevados de calidad. Tabla. Desarrollo histórico de los materiales y los procesos de manufactura. Periodo
Antes de 4000 a.C 4000 – 3000 a.C C . d I 4 C C . 7 2 V . a 4 9 X a – 4 l 0 6 1 a C 0 4 . a V 3 1 a I - – 0 6 X 7 C o . 0 4 l . C a a 5 . g . x i s 0 0 x l 0 0 o o r 1 1 r p e 3 1 p a d . . x x a a o i t o r o r o d n n p p a e e i a a m M m o a o d i t i R a c p a i c d n g e r o i E G r E e R e p m I
a 0 5 7 1 . x o r p a l a 0 i r 5 t s 8 u 1 d n I n ó i c u l o v e R
3000 – 2000 a.C 2000 – 1000 a.C 1000 – 1 a.C 1 a.C – 1000 1000 – 1500
1500 – 1600
1600 – 1700
1700 – 1800
1800 – 1900
Proceso de Fundición
Proceso de Formato
Oro, Cobre y hierro meteórico Fundición de cobre, moldes de piedra y metal, proceso a la cera perdida, plata, plomo, estaño y bronce Fundición de bronce
Martillado
Hierro forjado y latón Hierro fundido y acero fundido Zinc y acero Alto hornos, metales tipo, fundición de campanas y de peltres Cañones de de hierro hierro fundido, lamina estañada
Fundiciones de moldes permanente, latón y zinc metálico Hierro fundido maleable, acero de crisol
Fundido centrifugo, proceso de Bessemer, aluminio electrolítico, aceros al níquel, aleaciones babbitt, acero galvanizado, metalurgias de polvo, acero al
Estampado y joyería
Alambre cortando hojas y estirando: hojas de oro Estampado de monedas Armaduras, acuñado, forja, espadas de acero Estirado de alambre, oro y trabajo en oro y plata Energía hidráulica trabajado en metal, laminadora para tiras de monedas Laminado (oro, plomo, plata) rolado de forma (plomo) Extrusión (tubería de plomo), embutido profundo, laminado, barras varillas de hierro Martillo accionado por vapor, laminado de acero, perforado de tubos sin costura, laminado de riel de acero, laminado continuo, electrodeposito
tungsteno, acero hogar abierto. Primera Guerra Mundial
a r r e l u a G i d a n d u n M u g e S
de
1900 – 1920 1920 – 1940
Fundiciones en dados
1940 – 1950
Cera perdidas en piezas de ingeniería
1950 – 1960
Moldes cerámicos, hierro nodular, semiconductores, coladas continuas Fundiciones de espachurramiento, alabes de turbinas monocristalinas Grafico compactado, fundición por vacio, arena aglutinada orgánicamente, automatización del moldeo y del vaciado, tecnología de solidificación rápida, compositos de matriz metálica, trabajado de metal semisólido, reofundición.
1960 – 1970
1970 – 2000 l a i c a p s E a r E
Laminación de tubos, extrusión en caliente Alambre de tungsteno a partir de polvos Extrusión (acero), suajeado, metales en polvo para piezas de ingeniería Extrusión en frío (acero), formando explosivos, tratamiento termomecánico. Extrusión hidrostática; electroformado.
Forja de presión, forja isotérmica, formado superplástico, daos fabricados mediante el diseño y manufactura asistido por computadora, prototipado rápido, formado de forma neta
Libro: manufactura ingeniería y tecnología Autores: kalpakjian, serope y schmid Steven R. 4° Edicion Editorial: Pearson Educación, México, 2002
1.3 categoría de procesos 1. Operaciones de procedimiento. Utiliza energía para alterar la forma, las propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo a fin de agregar valor al material. La energía que utiliza puede ser química, mecánica, eléctrica y térmica, en la cual se aplica la energía de manera controlada a la maquinaria y su herramental. 1.1 procesos de formato.- la mayoría de los procesos de formado se aplican calor, fuerza mecánica o una combinación de ambas para efectuar un cambio en la geometría del materia de trabajo.
1.1.1
fundición, moldeado, etc.- en esta categoría, el materia inicial se calienta lo suficiente para transformarlo en un liquido o llevarlo a un estado altamente plástico (semifluido). Casi todos los materiales se pueden procesarse de esta manera. El material en forma líquida o semifluida, se vierte o es forzado a fluir en una cavidad de un molde para dejar que se solidifique, tomando así una forma igual a la de la cavidad. Fundición es el nombre usado para los metales y moldeado en el término de uso común para plástico.
1.1.2
Procesado de partículas.- los materiales iniciales son polvos de metales o polvos cerámicos. Aunque estos dos materiales son bastantes diferentes, los procesos para fórmalos en el procedimiento de partículas son muy similares; la técnica común involucra prensado y sinterizado, en que el polvo tome la forma de la cavidad de un dado a muy alta presión. Esto ocasiona que el polvo tome la forma de a cavidad, pero la pieza así compactada carece de la fortaleza suficiente para cualquier aplicación útil. Para aumentar su fortaleza la parte se calienta a una temperatura por debajo de su punto de fusión lo cual ocasiona que las partículas individuales se unan. La operación de calentamiento se llama sinterizado.
1.1.3
Procesos de deformación.- la pieza inicial se forma por la aplicación de fuerzas que exceden la resistencia del material a la deformación. Para que el material pueda formarse de esta manera debe ser lo suficientemente dúctil para evitar la fractura durante la deformación. A fin de aumentar su ductilidad, la materia de trabajo frecuentemente se calienta anterioridad a una temperatura por debajo de su punto de fusión. Los procesos de deformación se asocian estrechamente con el trabajo de metales e incluye operaciones tales como forjado, extrusión y laminada y también se incluye los procesos con chapas metálicas como el doblado.
1.1.4
Remoción de materias.- son operaciones que quitan el exceso de material de la pieza de trabajo inicial para que la forma resultante adquiera la geometría deseada. Los procesos más importantes son operaciones de maquinado como tornead, taladrado y fresado en estas se aplican a los metales sólidos. Se ejecutan utilizando herramientas de corte que son más duras y más fuertes que el metal. El esmerilado es otro proceso, en la cual se usa una rueda abrasiva de esmeril para quitar el material excedente. Hay otros procesos de remoción de materia denominados no tradicionales por qué no usan herramientas tradicionales de corte y abrasión. En su lugar se emplea un rayo laser, haces de electrones, erosion química, descarga eléctricas y energía electroquímica.
1.2 proceso de mejoras de propiedades.- se realiza para mejorar las propiedades físicas o mecánicas de los materiales. Estos procesos no alteran la forma de la parte excepto en algunos casos de forma no intencional. 1.2.1
tratamientos térmicos.- en este incluye diversos procesos de recocido y resistencia para metales y vidrio. El sinterizado de polvos cerámicos y de metales es un proceso térmico que hace resistente una pieza metálico prensado
1.3 operaciones de procesamiento de superficie 1.3.1
limpieza y tratamiento de superficie.- La limpieza incluye proceso mecánicos y químicos para quitar la suciedad, grasas y otros contaminantes de la superficie. Los tratamientos de superficie incluye tratamientos mecánicos como chorro de perdigones y chorro de arena, asi como procesos físicos como difusión y la implantación ionica.
1.3.2
recubrimiento y proceso de deposición.-
aplican un revestimiento de
material a la superficie exterior de la pieza de trabajo. Los procesos comunes de recubrimiento son: electrodepositado, el anodizado de aluminio, los recubrimientos orgánicos (pinturas) y esmalte de porcelana. Y lo de proceso de deposición incluyen: deposición química y física de vapores.
2. operaciones de ensamble.-es en la cual dos o más partes separadas se unen para formar una nueva entidad, los componentes de están quedan unidos de forma permanente o semipermanente. 2.1 procesos de unión permanente. – es un proceso que forma una unión entre componentes que no se puede deshacerse fácilmente. 2.1.1
soldadura térmica. La soldadura es un proceso de unión de materiales en la cual se funden las superficies de contacto de dos (o más) partes que se unen mediante la aplicación conveniente de calor o presión.
2.1.1.1 Soldadura por fusión.- usan el calor para fundir los metales bases. En muchas operaciones de soldadura, se añade un metal de aporte a la combinación fundida para facilitar el proceso y volumen y resistencia a la unión soldada. 2.1.1.1.1
Soldadura con arco eléctrico.- hace referencia al proceso a un grupo de proceso de soldadura en los cuales el calentamiento de los metales se obtiene mediante un arco eléctrico. Algunas
de las operaciones aplican presión durante el proceso y la mayoría utilizan un metal de soporte. 2.1.1.1.2
Soldadura por resistencia.- se obtiene de la fusión usando el calor de la resistencia eléctrica para el flujo de una corriente que pasa entre la superficie de contacto de dos partes sostenidas juntas bajo presión.
2.1.1.1.3
Soldadura con oxigeno y gas combustible.- estos procesos de unión usan un gas de oxigeno combustible tal como una mezcla de oxigeno y acetileno con el proceso de producir una flama caliente para fundir la base metálica
y el metal de
aporte. 2.1.1.2 soldaduras de estado sólido.- se refiere a los procesos deunion en los cuales la fusión proviene de la aplicación de presión solamente o una combinación de calor y presión. 2.1.1.2.1
soldadura por difusión.- se colocan juntas dos superficies bajo presión a una temperatura elevada y se produce la coalescencia de las partes por medio de fusión de estado sólido.
2.1.1.2.2
Soldadura por fricción.- en este proceso la coalescencia se obtiene mediante el calor de la fricción de dos superficies.
2.1.1.2.3
Soldadura ultrasónica.- se realiza aplicando una presión moderada entre las dos partes y un movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas en una dirección paralela a las superficies del contacto. La combinación de las fuerzas normales y vibratorias producen intensas tensiones que remueve las películas superficiales y obtiene la unión atómica de las superficies.
2.1.2
soldado fuerte ( con latón).- es un proceso de unión en la cual se funde un metal de aporte y se distribuye mediante acción capilar entre las superficies empalmantes de las partes metálicas que se van a unir. Se utilizan
en
diversas
industrias
automotrices,
equipo
eléctrico,
herramientas de corte y la fabricación de joyería. 2.1.2.1 con Soplete.- se aplica un fundente a las superficies de las partes y se usa un soplete para dirigir las flamas contra el trabajo de vecindad de unión. 2.1.2.2 Por horno.- se usa un horno para proporcionar calor a la soldadura fuerte y es mas conveniente para la producción media y alta. 2.1.2.3 Por inducción.- utiliza el calor de una resistencia eléctrica para una corriente de alta frecuencia inducida en el trabajo. 2.1.2.4 Por resistencia.- el calor para fundir el metal de aporte de obtiene mediante la resistencia al flujo de corriente eléctrica atreves de las partes.
2.1.2.5 Por inmersión.- el calentamiento se consigue mediante un baño salino fundido o un baño metálico fundido. 2.1.2.6 Infrarroja.- se usa el calor de una lámpara infrarroja de alta intensidad. 2.1.2.7 Por fusión.- se usa para llenar una unión soldada por una función convencional, tal como la unión en V. 2.1.3
soldado blando (estaño).- se define como un proceso de unión en la cual se funde un metal de aporte con un punto de fusión que no excede a los 480°F y se distribuye mediante la acción capilar entre las superficies de los metales que se van a unir.
2.1.3.1 Manual.- se ejecuta de forma manual usando el hierro caliente para soldadura blanda. 2.1.3.2 En olas.- es una técnica mecanizada que permite que se suelden multiples alambres de plomo en un tablero de circuitos impresos, conforme pasa una ola de soldadura blanda fundida 2.1.3.3 Por reflujo.- se usa extensamente en electrónica para esamblar componentes montados en la superficie de tableros de circuito impresos. En el proceso una pasta para soldadura que consiste en polvo de soldadura en un aglutinante solvente. 2.1.4
pegado con adhesivos.- es un proceso de unión en la cual se usa un material de rellenador para mantener juntas dos (o más) partes muy cercanas mediante la fijación de la superficie.
2.1.4.1 naturales.- son materiales derivados de fuentes naturales e incluyen las gomas, el almidón, la dextrina, el flúor de soya y el colágeno. Por lo general se limita en aplicaciones de baja tensión. 2.1.4.2 Inorgánicas.- se basan principalmente en el silicato de sodio y oxicloruro de magnesio. Su resistencia es r elativamente bajo. 2.1.4.3 Sintéticos.- en esta incluyen diversos polímeros termoplásticos y duroplasticos. 2.2 ensamble mecánico.- aseguran dos o más partes de una unión que puede desarmarse cuando convenga. 2.2.1
sujetadores roscad.- son componentes separados que tienen roscas externas o externas para el ensamblaje de par tes.
2.2.1.1 tornillos, tuercas y pernos.- los tornillos y pernos son sujetadores con roscas externas. Un tornillo es un sujetador con rosca externa que por lo general se ensambla en un orificio roscado ciego. Un perno es un sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las partes y se aseguran con una tuerca al otro lado. Una tuerca es un
sujetador con una rosca interna que coincide con la del perno del mismo diámetro, peso y forma de rosca. 2.2.1.2 Otros sujetadores roscados y equipo relacionado. 2.2.1.2.1
perno sin cabeza.- es un sujetador con una rosca externa pero sin la cabeza normal que posee un perno. Se usan para ensamblar dos partes mediante una tuerca.
2.2.1.2.2
Inserto con tornillos de rosca.- son pernos sin cabeza con rosca interna o rollos de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptar un sujetador con rosca externa.
2.2.1.2.3
Sujetadores roscados prisioneros.- son sujetadores con rosca que han preensamblado permanentemente es una de las partes que se van a unir.
2.2.1.2.4
Arandelas.- es un componente de equipo que se usa con frecuencia en los sujetadores roscado para asegurar la firmeza de la unión mecánica, es un anillo delgado plano de metal.
2.2.2
métodos de unión permanente
2.2.2.1 remaches.- es una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos (o más) partes, la punta pasa a través de orificios en las partes y después forma una segunda cabeza en la punta de lado opuesto. Se utiliza para obtener una unión permanente sujetada en forma mecánica. 2.2.2.2 Lo ojetes u ojillos.- son sujetadores tabulares de pared delgados con un reborde en un extremo y generalmente están hechas de chapas metálicas. Se utilizan para producir una unión permanente entre dos (o más) partes planas.
Libro: fundamentos de manufactura moderna Autor: Mikell P. Groover 1° Edicion Editorial: Pearson Educación, México, 1997
