CAPITULO I 1.33.- Una forma de tratamiento superficial de una pieza de metal involucra el trabajo en frio de la capa superficial, por ejemplo, impactándola con granalla. (Véase también la sección 33.2) ¿De qué manera este proceso afecta la dureza del material? ¿Por qué no funcionaría este proceso con (a) plomo y con (b) magnesio?
Al efecto de introducción esfuerzos residuales a compresión en las superficies, mediante el granallado. El plomo tiene alta densidad, resistencia a la corrosión (en virtud de la capa estable de óxido de plomo que se forma para proteger su superficie), blando, blando, baja resistencia, ductilidad ductilidad y buena capacidad de trabajo. 1.37 Un sujetapapeles se fabrica de un alambre que tiene 6 plg de largo y 1/32 de pulg de diámetro. Si el tamaño de grano es ASTM es 9. ¿Cuántos granos existen en el sujetapapeles?
⁄
CAPITULO II 2.41 Identifique los dos materiales de la figura 2.6 que tienen las elongaciones uniformes más bajas y más altas. Calcule estas cantidades como porcentajes de las longitudes calibradas originales.
a) Los materiales con elongaciones más bajas: Aluminio 2024-O Aluminio 2024- T36 Los materiales con elongaciones más altas: Acero inoxidable 304 Aluminio 1100-O b) % de longitudes: Aluminio 2024-O =30% Aluminio 2024- T36 = 25% Acero inoxidable 304= 100% Aluminio 1100-O= 180%
2.46. Un cable esta hecho de dos trenzas de materiales diferentes A y B y con secciones transversales como sigue: 2 Del material A: K=70000psi, K=70000psi, n=0.5, A 0=0.6plg Del material B: K=25000psi, K=25000psi, n=0.5, A 0=0.3plg 2 Calcule la fuerza máxima a la tensión que este cable puede resistir, antes de formar el cuello. 1
2
a) Material A: K=70000psi, n=0.5, A 0=0.6plg
Debido a que la deformación justo cuando se forma el cuello corresponde a la carga máxima y la deformación para este material es:
El área real al inicio de la formación de cuello se obtiene de: ( ) La máxima carga (P) es:
b) Material B: K=25000psi, n=0.5, A 0=0.3plg2
Debido a que la deformación justo cuando se forma el cuello corresponde a la carga máxima y la deformación para este material es:
El área real al inicio de la formación de cuello se obtiene de: ( ) La máxima carga (P) es:
CAPITULO III 3.13 ¿Tiene la corrosión algún efecto benéfico en la manufactura? Explique.
La corrosión no tiene un efecto beneficioso debido al agrietamiento por esfuerzo-corrosión que es un ejemplo del efecto de un ambiente corrosivo en la integridad de un producto que, al ser manufacturado, tiene esfuerzos residuales en él. Igualmente, los metales trabajados en frío son propensos a tener dichos esfuerzos, de ahí que sean más susceptibles a la corrosión que los metales trabajados en caliente o recocidos. 2
3.14 ¿Juega la conductividad térmica un papel en el desarrollo de esfuerzos residuales en los metales? Explique.
La incidencia práctica que tiene la conductividad térmica en los metales se la puede considerar cuando este recibe calor muy puntual y luego lo transfiere (disipa) dentro del material gracias a su conductividad térmica. Si la conductividad térmica del metal es alta; la disipación será elevada y se producirá una disminución rápida de la temperatura en la zona caliente. En cambio, si la conductividad térmica del metal es baja, la zona de metal caliente permanecerá así por un periodo de tiempo mayor y hará más lento su enfriamiento. CAPITULO IV 4.10 Explique lo que significa la severidad del temple.
La severidad del temple depende fundamentalmente de la rapidez de enfriamiento, así es más severo un temple al agua que un temple al aceite, y esté es más severo que un temple al aire. En términos relativos y en orden decreciente, las capacidades de enfriamiento de varios medios de temple son las siguientes: salmuera agitada, 5; agua estancada, 1; aceite estancado, 0.3; gas frío, 0.1; aire estancado, 0.02. 4.30 Utilizando la fig. 4.5, estime las siguientes cantidades para una aleación de 20% cobre, 80% de níquel: (a) la temperatura de líquidos. (b) la temperatura de sólidos. (c) el porcentaje de níquel en líquido a 1400°C (2550°F). (d) la fase principal a 1400 °C. (e) la relación de solido a líquido a 1400° C.
CAPITULO V 5.4 Liste y explique las características de los tipos de lingotes de acero. Se pueden producir tres tipos de lingotes de acero: calmado, semicalmado y efervescente. 1. Acero calmado. Éste es un acero totalmente desoxidado; esto es, se retira el oxígeno
eliminando así la porosidad. En el proceso de desoxidación, el oxígeno disuelto en el metal fundido se hace reaccionar con elementos como aluminio, silicio, manganeso y vanadio, que deben agregarse al metal fundido. Estos elementos tienen 3
afinidad con el oxígeno y forman óxidos metálicos. Si se utiliza aluminio, al producto se le llama acero calmado en aluminio. El término calmado se refiere a que el acero queda quieto después de colarse en el molde. Las inclusiones de óxido en el baño fundido (si son lo suficientemente grandes) flotan y se adhieren a (o se disuelven en) la escoria. Por lo tanto, un acero calmado por completo carece de cualquier porosidad provocada por gases; tampoco tiene sopladuras (agujeros esféricos grandes cerca de las superficies del lingote). En consecuencia, las propiedades químicas y mecánicas de un lingote de acero calmado son relativamente uniformes en toda la masa. Sin embargo, debido a la contracción durante la solidificación, un lingote de este tipo desarrolla un rechupe en la parte superior (también denominada cavidad por contracción). Tiene la apariencia de un embudo y puede consumir un volumen sustancial del lingote, ya que debe cortarse y manejarse como chatarra. 2. Acero semicalmado. El acero semicalmado es un acero parcialmente desoxidado. Contiene alguna porosidad (por lo general en la sección central superior del lingote), aunque muy poco, o ningún, rechupe. El resultado es que se reduce el desperdicio. Aunque el rechupe en el acero semicalmado es menor, esta ventaja se ve superada por la presencia de porosidad en esa región. La producción de los aceros semicalmados es económica. 3. Acero efervescente. En un acero efervescente, que en general tiene un contenido bajo de carbono (menos de 0.15%), los gases desarrollados se calman (o controlan) parcialmente mediante la adición de otros elementos, como el aluminio. Los gases producen sopladuras a lo largo del anillo exterior del lingote, de aquí el término efervescente. Los aceros efervescentes tienen poco o ningún rechupe y poseen una superficie dúctil con un buen acabado superficial. Además, las impurezas y las inclusiones tienden a segregarse hacia el centro del lingote. Por lo tanto, los productos fabricados con este acero pueden resultar defectuosos y debe inspeccionarse. 5.19 ¿De dónde proviene el término “hierro cochino”?
La palabra cochino proviene de las prácticas iniciales de verter el metal fundido en pequeños moldes de arena arreglados como una camada de cochinos alrededor de un canal principal. El metal solidificado (arrabio) se utiliza después para fabricar hierro y aceros. 5.42 Ahora algunas bebidas se expenden en latas de acero (con tapas de aluminio) que se ven iguales a las latas de aluminio. Consiga una de cada una de ellas, péselas cuando estén vacías y determine sus espesores de pared correspondientes.
El peso de una lata vacía de refrescos de 355-ml. pesa 11 gramos., y de una lata de 237-ml. Su peso es de 9 gramos. La hojalata puede definirse de una manera elemental como una hoja de acero de entre 0,14 y 0,49 mm de espesor, revestida por ambas caras con una película de estaño.
CAPITULO VI 6.4 ¿Cuáles son los usos principales del cobre? ¿Cuáles son los elementos de aleaciones en el latón y en el bronce respectivamente?
Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos. El latón (aleación de cobre y zinc) es una de las primeras aleaciones desarrolladas y tiene numerosas aplicaciones, incluyendo objetos decorativos. El bronce es una aleación de cobre y estaño. Existen otros bronces, como el bronce de aluminio (aleación de cobre y aluminio) y bronces de estaño. El cobre-berilio (o bronce de berilio) y el bronce de fósforo tienen buena resistencia y dureza en aplicaciones como resortes y rodamientos. Otras aleaciones importantes de cobre son los cuproníqueles y los níqueles de plata. 6.16 ¿Seria ventajoso el trazar los datos de la tabla 6.1 en función de costo por peso unitario, en vez de costo por volumen unitario? Explique y de algunos ejemplos.
4
6.18 ¿Aparte de la resistencia mecánica, que otros factores deben ser considerados en la selección de metales y aleaciones para aplicaciones de alta temperatura?
El rango de temperatura para algunas aplicaciones está en el orden de 1100OC a 2200OC donde la principal preocupación es la resistencia mecánica y la oxidación. Propiedades como la resistencia a la corrosión, alta conductividad térmica y eléctrica, baja densidad y facilidad de fabricación. CAPITULO XI 11.18 De ejemplos de razones para el uso de los insertos para dado.
También se utilizan insertos para diversas partes del molde. Para aumentar la vida de los moldes permanentes, es similar a la colocación de palitos de madera en las paletas antes de congelarlas. Para que exista una buena resistencia entre las fases, las superficies de los insertos deben estar moleteadas, ranuradas o estriadas. Por lo común, se utilizan insertos de acero, bronce y latón en aleaciones fundidas a presión en matriz. Al seleccionar los materiales para los insertos, debe tenerse en consideración la posibilidad de que ocurra corrosión galvánica. Para evitar este problema potencial, el inserto se puede aislar, recubrir o tratar superficialmente. 11.19 ¿Cuál es la función de un corazón?
Se colocan en el molde para formar regiones huecas o para definir la superficie interior de la fundición. También se utilizan en la parte exterior de la misma a fin de formar características como letras sobre la superficie o cavidades externas profundas. 11.51 El estado “lodoso” de las aleaciones se refiere a aquel estado entre la temperatura de sólidos y líquidos, según fue descrito en la sección 10.2. Los metales puros no tienen este estado lodoso. ¿Quiere esto decir que los metales puros no se pueden colar como “barros”? Explique.
CAPITULO XIII 13.8 Explique las características de los distintos tipos de laminadoras.
- laminado plano: Involucra el laminado de planchas, tiras, láminas y placas, en el laminado plano se presiona el trabajo entre dos rodillos de manera que su espesor se reduce a una cantidad llamada draft. - Laminado en anillo: Es un proceso de deformación, utilizado para reducir el espesor e incrementar el diámetro, en este proceso de laminado, las paredes gruesas del anillo son sometidos a una presión determinada ejercida por diferentes dados obteniendo así paredes más delgadas, pero de un diámetro mayor. - Laminado de roscas 5
Este proceso de laminado se realiza en frío se pueden formar roscas rectas o cónicas en varillas redondas cuando éstas pasan a través de dados para darles la forma. Las roscas se forman sobre el alambre o varilla en cada carrera de un par de dados planos reciprocantes, en este proceso se mantiene el volumen constante ya que no existe eliminación de material. Los productos típicos son: pernos, tornillos y piezas roscadas. El proceso puede generar formas similares como ranuras y formas de engrane. Este método tiene la ventaja de generar roscas sin ninguna pérdida de material (desperdicio) y con buena resistencia (debido al trabajo en frío) - Laminado continuo: El acero fundido se convierte directamente en planchas gruesas, placas delgadas o tochos. Las planchas gruesas se producen en 45 minutos a diferencia de las 12 horas que requiere el proceso convencional. - Laminado de forma: Se pasa la materia prima a través de un juego de rodillos especialmente diseñados, se laminan formas estructurales rectas y largas, como barra solida, vigas y rieles de ferrocarril, la sección transversal del material se va a reducir de una manera no uniforme. - Laminado en tándem La tira es laminada continuamente a través de un numero de pases con calibres más pequeños en cada pase, cada pase e... 13.11 ¿Cómo se manufactura los tubos sin costura?
Perforado rotativo de tubo. También conocido como proceso Mannesmann, es una operación de trabajo en caliente para hacer tubería y tubos sin costura largos y de pared delgada (figura). Desarrollado en la década de 1880, este proceso se basa en el principio de que cuando una barra redonda se somete a fuerzas radiales de compresión, se desarrollan esfuerzos de tensión en su centro. Cuando se somete de manera continua a estos esfuerzos cíclicos de compresión (fig. b), la barra empieza a desarrollar una pequeña cavidad en el centro que comienza a crecer. (Este fenómeno se puede demostrar con una pieza corta y redonda de goma para borrar, si se rueda adelante y atrás sobre una superficie dura plana, como se muestra en la fig. b). El perforado rotativo de tubo se realiza mediante un arreglo de rodillos giratorios (fig. c). Los ejes de los rodillos se inclinan para jalar la barra redonda a través de ellos por medio del componente axial del movimiento giratorio. Un mandril interno promueve la operación ampliando el orificio y dimensionando el diámetro interior del tubo; se puede mantener en su lugar con una barra larga, o puede ser un mandril flotante sin soporte. La severa deformación que sufre la barra obliga a que el material sea de alta calidad y no tenga defectos (ya que se pueden propagar con rapidez y provocar fallas prematuras de la parte durante el formado).
CAPITULO XIV 14.7 ¿Qué tipo de piezas puede producir el forjado rotatorio?
Conocido como forjado radial, forjado rotatorio o simplemente estampado), El proceso de forjado rotatorio también se puede utilizar para ensamblar accesorios en cables y alambres; en dichos casos, el accesorio tubular se estampa directamente en el cable. Este proceso se usa asimismo para operaciones como punteado (ahusado de la punta de una parte cilíndrica) y dimensionado (terminación de las dimensiones de una parte). En este proceso se reduce el diámetro interno y/o espesor del tubo con el uso de mandriles internos o sin él (fig. 14.15a y b). Para la tubería de diámetro pequeño se puede utilizar alambre de alta resistencia como mandril. Los mandriles también pueden fabricarse con estrías longitudinales que permiten la extrusión de tubos con forma interior (fig. 14.15c). Por 6
ejemplo, el estriado en los cañones de las armas (estrías internas en espiral que proporcionan el efecto giroscópico a las balas) se puede producir si se estampa un tubo sobre un mandril con estrías en espiral. Se ha construido maquinaria especial para estampar cañones de armas y otras partes con diámetros iniciales grandes, hasta de 350 mm (14 pulgadas). 14.34 Si inspecciona algunos productos forjados, como por ejemplo una llave de tubos, puede ver que las letras y los números en ellos están en altorrelieve y no estampados. Explique por qué se hicieron así. 14.47 Use la ecuación (14.1) para trazar una gráfica de la fuerza de forjado F en función del radio r de la pieza. Suponga que el esfuerzo de flujo, Y B del material, es constante, y recuerde que el volumen del material permanece constante durante el forjado. Así, cuando h disminuye, r aumenta.
F
r
h
180
6
1
200
104,194444
5,5
1,5
180
66,6666667
5
2
160
44,55
4,5
2,5
140
30,2222222
4
3
120
20,4166667
3,5
3,5
100
13,5
3
4
80
8,56481481
2,5
4,5
60
5,06666667
2
5
40
2,65909091
1,5
5,5
20
1,11111111
1
6
0
0,26282051
0,5
6,5
F vs r
0
1
2
3
4
5
6
7
CAPITULO XV 15.8 ¿Por qué el vidrio es buen lubricante en la extrusión en caliente?
El vidrio es un excelente lubricante para aceros simples e inoxidables, para metales y aleaciones de alta temperatura La palanquilla caliente conduce calor a dicho soporte, por medio del cual comienza a fundirse como una delgada capa de vidrio que actúa como lubricante en la interfaz del dado conforme avanza la extrusión. 15.56 Haga una lista extensa de productos que se fabriquen o que tengan uno o más componentes fabricados con a) Alambre y b) varillas, de diversas secciones transversales.
15.58 Describa los productos que se pueden fabricar con el proceso de extrusión lateral de la figura 15.3c.
7
CAPITULO XVI 16.19 Describa las propiedades de los diagramas de límite de formado (FLD).
Un avance importante en la prueba de formabilidad de las hojas metálicas es el desarrollo de los diagramas de límites de formado, como se muestra en la figura 16.4. Un diagrama de límites de formado (FLD, por sus siglas en inglés) se construye marcando primero la hoja plana con un patrón de rejilla de círculos (ver fig. 16.15), mediante técnicas electroquímicas o de fotograbado. Después se estira la lámina en bruto sobre un punzón (fig. 16.13a) y se observa y mide la deformación de los círculos en las regiones donde ocurrió la falla (formación de cuellos y rasgado). Aunque suelen tener un diámetro de 2.5 mm a 5 mm (0.1 a 0.2 pulgada), los círculos deben hacerse tan pequeños como sea práctico para mejorar la precisión de la medición. Con el propósito de desarrollar un estiramiento desigual para simular las operaciones reales de formado de las hojas, los especímenes planos se cortan con anchos variables (fig. 16.13b) y después se someten a prueba. Obsérvese que un espécimen cuadrado (a la derecha de la figura) produce un estiramiento biaxial equivalente (como el que se obtiene al inflar un globo), mientras que un espécimen angosto (a la izquierda de la figura) se aproxima al estado de estiramiento uniaxial (es decir, tensión simple). Luego de realizar una serie de ensayos en una lámina metálica en particular y a diferentes anchos, se construye un diagrama de límites de formado en el que se muestran las fronteras entre las regiones de falla y las seguras (fig. 16.14b). Para desarrollar un diagrama de límites de formado se obtienen las deformaciones ingenieriles mayor y menor, midiendo la deformación de los círculos originales. En la figura 16.14a se observa que el círculo se ha deformado hasta convertirse en elipse, cuyo eje mayor representa la dirección y magnitud mayores del estiramiento. La deformación mayor es la deformación ingenieril en esta dirección y siempre es positiva, ya que la hoja se está estirando. El eje menor de la elipse representa la magnitud del estiramiento o contracción en la dirección transversal. Sin embargo, nótese que la deformación menor puede ser positiva o negativa. Por ejemplo, si se coloca un círculo en el centro de una probeta para ensayo de tensión y después se alarga uniaxialmente (tensión simple), la probeta se estrecha al estirarse (debido al efecto de Poisson) y, por lo tanto, la deformación menor es negativa. (Este comportamiento se puede demostrar con facilidad estirando una banda de hule y observando los cambios dimensionales que sufre). En cambio, si colocamos un círculo sobre un globo y lo inflamos, las deformaciones mayor y menor son ambas positivas y de magnitud equivalente. 8
FIGURA 16.15 Deformación de un patrón de rejilla y rasgado de una hoja metálica durante el formado. Los ejes mayor y menor de los círculos se utilizan para determinar las coordenadas en el diagrama de límites de formado de la figura 16.14b. Fuente: S. P. Keeler. Al comparar las áreas de las superficies del círculo original y del círculo deformado sobre la hoja formada, también puede determinarse si el espesor de la hoja ha cambiado durante la deformación. Como en la deformación plástica el volumen permanece constante, se sabe que si el área del círculo deformado es mayor que la del círculo original, la hoja se ha vuelto más delgada. Este fenómeno se puede demostrar con facilidad inflando un globo y observando que se vuelve más translúcido conforme se estira (porque se está volviendo más delgado). Los datos así obtenidos en los diferentes puntos de cada una de las muestras que aparecen en la figura 16.13b, se grafican después como se muestra en la figura 16.14b. Las curvas representan los límites entre las zonas de falla y las zonas seguras para cada tipo de metal, y como se puede observar, cuanto más elevada sea la curva, mejor será la formabilidad de un metal en particular. Como se esperaba, los diferentes materiales y condiciones (como los trabajados en frío o tratados térmicamente) tienen distintos diagramas de límites de formado. Tómese como ejemplo la aleación de aluminio de la figura 16.14b: si un círculo en un punto específico de la hoja ha sufrido deformaciones mayores y menores de más 20% y menos 10%, respectivamente, no habría desgarramiento ahí. En cambio, si las deformaciones mayores y menores fueran de más 80% y menos 40%, respectivamente, en otra ubicación, existiría un desgarramiento en esa parte particular del espécimen. En la figura 16.15 se muestra un ejemplo de una parte producida con una hoja metálica formada con un patrón de rejilla. Obsérvese la deformación de los patrones circulares alrededor del desgarramiento de la hoja formada. Es importante hacer notar, en los diagramas de límites de formado, que una deformación por compresión menor de, digamos, 20%, se asocia con una deformación mayor más grande que una deformación menor a tensión (positiva) de la misma magnitud. En otras palabras, es deseable que la deformación menor sea negativa (esto es, que la contracción ocurra en la dirección menor). En el formado de partes complejas pueden diseñarse herramentales especiales, a fin de aprovechar el efecto benéfico de las deformaciones menores negativas en la formabilidad. El efecto del espesor de las hojas sobre los diagramas de límites de formado se refleja en la elevación de las curvas en la figura 16.14b. Cuanta más gruesa sea la hoja, más elevada será la curva de formabilidad y, por ende, más formable. En las operaciones reales de formado, una pieza en bruto gruesa tal vez no se doble tan fácilmente alrededor de radios pequeños sin agrietarse (como se indica en la sección 16.5 sobre doblado). La fricción y la lubricación en la interfaz entre el punzón y la hoja metálica también afectan los resultados de los ensayos. Con unas interfaces bien lubricadas, las deformaciones en la hoja se distribuyen de manera más uniforme sobre el punzón. De igual forma, como era de esperarse, y dependiendo del material y de su sensibilidad a muescas, rayaduras superficiales, depresiones profundas e imperfecciones, se puede reducir de modo significativo la formabilidad y de ahí llevar a un desgarramiento prematuro y a la falla de la parte. 16.28 Explique por qué las pruebas con copas o depresiones pueden no pronosticar la formalidad de las hojas metálicas en los procesos reales de formado. 16.66 Trace la gráfica de la ecuación (16.6) en términos de fluencia, y describa sus observaciones.
E ,
el módulo de elasticidad, y de
Y ,
el esfuerzo de
9
CAPITULO XVII 17.26 Explique las causas de las formas de las curvas de la fig 17.9 y sus posiciones relativas.
17.51 Haga una gráfica del tamaño de la abertura en función del tamaño de la malla, para las cribas que se usan en la clasificación de los polvos metálicos. Tamaño Malla
Abertura (um)
30
600
100
150
400
38
Abertura vs Tamano Malla 700 600 500 400 300 200 100 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
17.87 ¿Hay rebabas que se formen en el moldeo de barbotina? ¿Qué propone usted para eliminarla?
La barbotina debe tener suficientes fluidez y baja viscosidad para fluir con facilidad dentro del molde, de manera muy similar a la fluidez de los metales fundidos. El vaciado de la barbotina se tiene que realizar en forma apropiada, ya que el aire atrapado puede constituir un problema significativo durante el vaciado.
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CAPITULO XIX 19.11 ¿Qué procesos descritos en este capítulo se adaptan mejora la producción de piezas de cerámicos? ¿Por qué?
La manufactura con partículas balísticas, que expulsa un chorro cerámico por un orificio pequeño hasta una superficie con un mecanismo parecido al chorro de tinta, el aglutinante se dirige hacia una capa de polvos de cerámico. Los moldes necesitan post-procesarse en dos etapas: curado a 150oC y después quemado de 1000oC a 1500oC. 19.20 Si se van a fundir piezas por el método de molde cerámico (a la cera perdida), se pueden producir con más rapidez si tienen una cascara sólida y un interior poroso. Estime el material y la reducción del tiempo de producción para producir un cilindro hueco de 125mm (5plg) de alto y 62.5 mm (2.5 plg) de diámetro. Suponga que se van a analizar la estereolitografia o un modelado por deposición de fundido, con foco de 0,625 mm (0.025plg) de diámetro de foco o de filamento, respectivamente. Para asegurar la integridad de la parte, se trazaran dos contornos en torno a la periferia de la parte, en cada superficie. Use una velocidad de travesía de laser o de cabeza de extrusión de 50mm por segundo. CAPITULO XVI 26.2 Diga el nombre de los procesos que intervienen en el maquinado químico. Describa sus principios en forma breve.
El maquinado químico se desarrolló a partir de la observación de que los productos químicos atacan y afectan a la mayoría de los metales, piedras y algunos cerámicos, retirando así pequeñas cantidades de material de la superficie. El proceso CM se efectúa mediante la disolución química y el uso de reactivos o atacantes, como las soluciones ácidas y alcalinas. El maquinado químico es el más antiguo de los procesos de maquinado avanzado y se utiliza en el grabado de piedras y metales, en rebabeo y en la producción de tableros para circuitos impresos y dispositivos microelectrónicos. Fresado químico. En el fresado químico se producen cavidades poco profundas en placas, láminas, forjas y extrusiones, por lo general para la reducción global de peso. Este proceso se ha utilizado en una amplia variedad de metales, con profundidades de remoción de metal hasta de 12 mm (0.5 pulgada). El ataque selectivo del reactivo químico sobre diferentes áreas de la superficie de la pieza de trabajo se controla por medio de capas removibles de material (llamado enmascaramiento), o mediante la inmersión parcial en el reactivo. Troquelado químico. El troquelado químico es similar al troquelado de láminas u hojas metálicas en que se utiliza para producir rasgos que traspasan el espesor del material, con la excepción de que el material se retira mediante disolución química, más que por cizallamiento. Las aplicaciones comunes del troquelado químico son el ataque sin dejar rebabas en las tarjetas para circuitos impresos, tableros decorativos y estampados de láminas metálicas delgadas, así como la producción de formas complejas o pequeñas. Troquelado fotoquímico. El troquelado fotoquímico (también llamado fotoataque) es una modificación del fresado químico. El material se retira (por lo general de una delgada lámina) mediante técnicas fotográficas. Se pueden troquelar formas complejas y sin rebabas (fig. 27.5) sobre metales hasta de 0.0025 mm (0.0001 pulgada) de espesor. Este proceso, al que algunas veces se le denomina maquinado fotoquímico, también se utiliza para ataque de superficies. 26.25 Describa sus ideas respecto al maquinado con rayo láser de materiales no metálicos. Cite algunas aplicaciones posibles, incluyendo sus ventajas en comparación con otros procesos. 26.35 ¿Cuáles de los procesos descritos son adecuados para producir orificios muy pequeños y profundos? ¿Por qué?
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Una modificación del ECM es el maquinado electrolítico con forma de tubo (STEM, por sus siglas en inglés), utilizado para taladrar orificios profundos de diámetro pequeño, como en los álabes para turbinas. La herramienta es un tubo de titanio, recubierto con una resina aislante eléctrica. Se pueden taladrar orificios tan pequeños como 0.5 mm, con relaciones de profundidad a diámetro hasta de 300:1. No provoca ningún daño térmico a la parte y la falta de fuerzas de la herramienta evita la distorsión de la parte.
CAPITULO XXXIII 33.15 ¿Cuáles son las semejanzas y diferencias entre electrodeposición y anodizado?
Por lo general, la electrodeposición del metal comprende la electrodeposición de una película delgada de níquel La electrodeposición ocurre en las áreas que no están enmascaradas, produciendo al final una imagen idéntica a la de la máscara En la electrodeposición, la pieza de trabajo (cátodo) se deposita con un metal diferente (ánodo), que se transfiere mediante una solución electrolítica base agua. Por lo común, el tiempo requerido para la electrodeposición es largo, porque la velocidad de deposición suele ser del orden de En general, las capas delgadas depositadas son del orden de y las capas gruesas pueden ser hasta de 500 . En ocasiones se agregan sales de metales adicionales a la solución, o se usa un ánodo de sacrificio del metal a recubrir dentro del tanque de electrodeposición, que se disuelve a la misma velocidad con que se deposita el metal. Se puede lograr una electrodeposición simple en un solo baño o tanque de proceso, pero es más común utilizar una secuencia de operaciones en una línea de deposición. Ejemplos de electrodeposición incluyen el cobrizado de alambre de aluminio y tarjetas de fenólicos para circuitos impresos, el cromado de herramientas manuales, el estañado de conexiones eléctricas de cobre (para facilitar la soldadura), el galvanizado de lámina metálica, y la deposición en componentes como las matrices para el trabajo de los metales que requieren resistencia al desgaste y excoriación (soldadura en frío de pequeñas piezas de la superficie de la pieza de trabajo). Metales como el oro, la plata y el platino son materiales de electrodeposición importantes en la industria electrónica y en la joyería. También se puede utilizar la deposición sin electricidad con materiales no conductivos, como plásticos y cerámicos. Este proceso es más costoso que la electrodeposición. Sin embargo, a diferencia de esta última, el espesor del recubrimiento de la deposición sin electricidad siempre es uniforme. Es un proceso de oxidación (oxidación anódica) en el que las superficies de la pieza de trabajo se convierten en una capa dura y porosa de óxido que proporciona resistencia a la corrosión y un acabado decorativo. La pieza es el ánodo en una celda electrolítica inmersa en un baño de ácido, que produce una adsorción de oxígeno del baño. Se pueden utilizar tintes orgánicos de varios colores (por lo general negro, rojo, bronce, dorado o gris) para producir películas superficiales estables y durables. La anodización se aplica en muebles y utensilios de aluminio, formas arquitectónicas, molduras automotrices, marcos para pinturas, llaves y artículos deportivos. Las superficies anodizadas también sirven como una buena base para pintar, en particular sobre aluminio, que de lo contrario sería difícil de pintar.
33.20 Describa ejemplos de diseño de piezas que sean adecuados para el galvanizado por inmersión en caliente
En la inmersión en caliente, la pieza de trabajo (por lo general acero o hierro) se sumerge en un baño de metal fundido, como (a) zinc, para lámina de acero galvanizado y accesorios de plomería; (b) estaño, para hojalata y latas de estaño para contenedores de alimentos; (c) aluminio (aluminización), y (d) terne, una aleación de plomo con 10% a 20% de estaño. Los recubrimientos por inmersión en caliente de partes discretas proporcionan resistencia a la corrosión de largo plazo a tubos galvanizados, accesorios de plomería y muchos otros productos.
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33.28 Se hace un bruñido con rodillo a un eje para aumentar su duración a la fatiga. Se nota que el acabado superficial resultante es malo, y se propone maquinar la capa superficial para aumentar la vida a la fatiga. ¿Funcionará esto? ¿Por qué?
Mediante el bruñido con rodillos se induciendo esfuerzos residuales a compresión en las superficies, por ejemplo, mediante chorro de granalla o
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