Informe Maquinas de Herramientas, Resúmenes de Ingeniería de Procesos

¡Descarga Informe Maquinas de Herramientas y más Resúmenes en PDF de Ingeniería de Procesos solo en Docsity! UNIVERSIDAD YACAMBÚ VICERRECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERÍA INFORME MÁQUINAS DE HERRAMIENTAS JUAN VIRGUEZ C.I. 25.474.539 EXP III-143-00741 MARZO DE 2023. Desde sus orígenes, el hombre aprendió a manipular elementos simples. Posiblemente, empezó a hacerlo cuando ya no pudo realizar su trabajo con las manos. Se puede decir que las herramientas son el medio que permiten al hombre realizar lo que no puede hacer con las manos. Se denomina máquinas herramientas a las herramientas que utilizan una fuente de energía distinta del movimiento humano, aunque también puedan ser movidas por personas cuando no hay otra fuente de energía. Las más conocidas son las que podríamos llamar convencionales. Generalmente, están compuestas por una estructura básica y un proceso de funcionamiento simple. Las más conocidas son: tornos, fresadoras, mortajadores, mandrinadoras y punzonadoras. Por otra parte, se puede definir como mecanizado, al proceso de transformación que se produce en una pieza, al llevarla de una forma o material en bruto, a su dimensión ideal o próxima, por medio del trabajo de una herramienta o molde. Para poder llevar a cabo esto, es necesario conocer varios aspectos de las mismas, que constituyen sus características , como son: · La clase de herramienta. · La forma de la misma. · El material de que está constituida. · Los ángulos característicos de afilado. De esta forma, este proceso cuenta con dos clases bien definidas: Herramientas de corte de viruta y Herramientas de arranque de partículas por abrasión, ambos procesos son realizados por maquinas herramientas desarrolladas para tal fin. En general, las herramientas de corte de viruta son las más utilizadas, también son las que más desarrollo tuvieron a lo largo de los años. Consiste en llevar una pieza o materia prima al formato o diseño definido previamente, mediante el trabajo de una o varias herramientas de corte, mediante los movimientos operatorios que permita la máquina. Los procesos más utilizados son: torneado, fresado, perforado, taladrado, mandrinado, cepillado, escariado, aserrado, rectificado, tronzado, electroerosionado . continuidad a los elementos unidos. Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura: · Soldadura heterogénea . Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte . · Soldadura homogénea . Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas. Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único. En cuanto a los elementos que componen la soldadura tenemos: Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso. Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustión del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica. Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado. Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo. Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor, formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí. Electrodo: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversa funciones, éstas pueden resumirse en las siguientes: Función eléctrica del recubrimiento. Función física de la escoria. Función metalúrgica del recubrimiento. Por otra parte tenemos las normas de la aplicación de la soldadura en Venezuela se rige por Norma COVENIN 979-78: Medidas de Seguridad en el Proceso de Soldadura al Arco para Distintos Riesgos. Durante el proceso de soldadura se generan efectos indeseables en el material, los principales son: Generación de tensiones residuales que pueden producir fragilidad en piezas de gran espesor o distorsión en piezas de poco espesor, estas tensiones son de dos tipos: de tracción y de compresión. Absorción de hidrógeno en la soldadura, debido a factores ambientales o a la utilización de material de aportación en condiciones inadecuadas. Modificación de la estructura del metal aumentando la dureza de la zona afectada por el calor y produciendo fragilidad o favoreciendo la aparición de corrosión inducida por estrés o fisuras por la presencia de hidrógeno en la soldadura. Con el fin de mitigar la influencia de estos efectos no deseados las uniones soldadas requieren el calentamiento controlado tanto del metal base como del metal de soldadura. Estos procedimientos de calentamiento mantenimiento y enfriamiento controlado, se pueden dar antes, durante y después del proceso de soldadura y afectan a las propiedades mecánicas de la unión soldada, parámetros erróneos tanto ya sea en las velocidades de enfriamiento o calentamiento, o tiempos y temperaturas de mantenimiento, pueden ocasionar que las propiedades mecánicas de la soldadura no sean las adecuadas. Al conjunto de técnicas consistentes en aplicar calor, de forma controlada, a la unión soldada lo llamaremos tratamientos térmicos de la soldadura. Emplearemos dos formas de agruparlos: Por la temperatura alcanzada: subcríticos e hipercríticos. Por el momento en el que se realizan: bake-out, precalentamiento, postcalentamiento y tratamiento térmico posterior a la soldadura. bake out, preheat,postheting, pwht. Configuración de las resistencias en función del tratamiento térmico a realizar Bake-out (desgasificado, deshidrogenado, outgassing) Precalentamiento con la finalidad de eliminar el hidrógeno presente en una pieza, antes de proceder a realizar un trabajo en ella, generalmente soldaduras de reparación o mecanizados. Consiste en elevar la temperatura del metal para conseguir que el hidrógeno molecular que pueda estar presente en la pieza, debido a las condiciones de servicio, pueda pasar a estado atómico y difundir fuera. El hidrógeno en estado molecular atrapado en huecos, inclusiones, defectos de la soldadura, necesita disociarse, elevando la temperatura, en hidrógeno atómico. La presencia de hidrógeno es común en equipos y tuberías asociadas a servicios que contienen H2S. La utilidad del Bake-Out consiste en elevar la pieza a una temperatura determinada, durante un tiempo suficiente, que permita la transformación del hidrógeno molecular en atómico y migre al exterior de la pieza para reducir el riesgo de fisuración en frío durante el proceso de soldadura. Para determinar el tiempo y la temperatura necesarios, conviene tener en cuenta algunos parámetros: Contenido inicial de hidrógeno (depende del servicio y/o del proceso de soldadura empleado en la construcción del equipo o tubería). Contenido final aceptable de hidrógeno. Coeficiente de difusión del hidrógeno. Distancia hasta el exterior del material (normalmente se considera la mitad del espesor). En algunas ocasiones existe el riesgo de fragilización de la unión soldada y de la aparición de fisuras ya sea en el metal de soldadura o en la zona afectada por el calor. El ciclo térmico de la soldadura con rápidos calentamientos y enfriamientos, desde temperaturas muy elevadas, favorece la aparición de microestructuras, que han sido sometidas a un ciclo similar al temple. El espesor de la junta, la composición química de material y la presencia de hidrógeno favorecen la fisuración. El precalentamiento es un excelente método de reducir la velocidad de enfriamiento, consiguiendo estructuras menos duras y por lo tanto menos susceptibles a la fisuración, también nos ayuda a difundir el hidrógeno fuera del material.Cuando no se especifica un código de soldadura, y se ha establecido la necesidad de realizar un precalentamiento, ¿cómo se determina la temperatura de precalentamiento adecuado? La temperatura de precalentamiento varía en función de diversos factores pudiendo encontrarnos con temperaturas de precalentamiento que superan los 600 ºC. Se debe intentar que la temperatura de precalentamiento esté por encima de la temperatura de inicio de la transformación martensítica, evitando la formación de martensita o que esta se forme muy lentamente, para evitar la formación de microestructuras muy duras. En la soldadura por arco de aceros al carbono y de baja aleación, el endurecimiento de la zona afectada por el calor (ZAC) normalmente se debe a la transformación de la austenita en martensita. El grado de endurecimiento depende de la composición química de la aleación y la velocidad de enfriamiento. Para los aceros al carbono y de baja aleación, el efecto de la composición química de la aleación, en la dureza de la ZAC se evalúa mediante el carbono equivalente. Se han desarrollado diversos métodos para determinar el carbono equivalente de un acero. El principal objetivo del post calentamiento, consiste en reducir la cantidad de hidrógeno presente en la soldadura y el metal base adyacente con el fin de reducir el riesgo de fisuras inducidas por la presencia del hidrógeno o fisuración retardada pues esta puede aparecer al cabo de varias horas o días cuando la pieza se encuentra a temperatura ambiente. Este proceso de calentamiento tiene una gran importancia en la soldadura de aceros de alta resistencia o aleados, sobre todo cuando existe el riesgo de haber introducido hidrógeno en la zona de soldadura por no haber respetado, las temperaturas de precalentamiento o el secado del material de aporte. Los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura, en aceros al carbono y aceros de baja aleación son ciclos térmicos que se realizan a temperaturas inferiores a la temperatura crítica de transformación Ac1, son tratamientos subcríticos, puesto que no se busca una cristalización de la microestructura (pasar de una estructura cúbica centrada en el cuerpo a una estructura cúbica centrada en las caras). Los tratamientos térmicos a temperaturas supercríticas, pueden incrementar notablemente el riesgo de que la pieza sufra deformaciones. El tratamiento térmico posterior a la soldadura tiene efectos beneficiosos para la soldadura, como: reducción de tensiones residuales, eliminación de hidrógeno y revenido de microestructuras duras. Estos efectos beneficiosos mejoran la estabilidad dimensional, reducen el riesgo de aparición de fisuras inducidas por el hidrógeno y mejoran algunas propiedades del material como la resistencia al impacto, la ductilidad o la resistencia a la corrosión.De igual forma un tratamiento térmico con temperaturas o tiempos de mantenimiento equivocadas puede afectar negativamente a las propiedades de un material reduciendo la resistencia y causando fragilidad. La elección de los parámetros adecuados depende de la composición del material base y del material de aportación y de los procesos a los que ha sido sometido el material base (trabajos mecanizado, conformado o ciclos térmicos). La necesidad de realizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura, normalmente viene determinada por los requisitos de diversos códigos constructivos o por las condiciones de servicio a las que se verá sometido el material. Los códigos constructivos, dan indicaciones orientadas a la realización de tratamientos térmicos con la finalidad de mejorar el comportamiento frente a la aparición de fisuras debidas a la fractura frágil, reduciendo las tensiones residuales o mejorando la resistencia al impacto. Los tratamientos térmicos relacionados con las condiciones de servicio, generalmente buscan reducir la dureza y eliminar tensiones residuales, para evitar situaciones que faciliten la aparición de corrosión. Los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura más habituales son: Distensionado: tratamiento subcrítico que tiene como finalidad reducir las tensiones residuales creadas durante el proceso de soldadura, no acostumbra a superar los 650 ºC. Revenido: tratamiento subcrítico que busca disminuir la dureza de la zona afectada por el calor (ZAC) y eliminar tensiones, no acostumbra a superar los 750 ºC. Solubilización de carburos: tratamiento hipercrítico, se aplica a algunos aceros inoxidables temperaturas entre 900 y 1050 ºC y enfriamiento rápido En algunas ocasiones puede ser necesario realizar un Normalizado, seguido de un revenido, con la finalidad de restaurar las propiedades del material. El normalizado es un tratamiento hipercrítico y no todos los materiales de aportación toleran adecuadamente este tipo de tratamientos. El tratamiento térmico posterior a la soldadura mejora la ductilidad, en soldaduras susceptibles al agrietamiento debido a la composición de metal o al espesor de la pared. Cuando se aplica correctamente, ha demostrado ser muy eficaz en la prevención de fallas prematuras relacionadas con soldadura.