Máquinas herramientas

Tecnología. Maquinaria. Herramienta. Torno. Perfiladora. Cepilladora. Fresadora. Taladradoras. Perforadoras. Forja. Fundición

  • Enviado por: Willian Alvarez
  • Idioma: castellano
  • País: Venezuela Venezuela
  • 26 páginas

publicidad
cursos destacados
Cálculo Diferencial
Cálculo Diferencial
En este curso se tratan temas básicos del cálculo diferencial como son: Límites, Derivación...
Ver más información

Análisis de Series
Análisis de Series
En el curso aprenderás como analizar la convergencia o la divergencia de una serie. También...
Ver más información


INTRODUCCIÓN

El presente trabajo tiene como finalidad primordial el incorporar al alumnado a los conocimientos básicos de un taller mecánico estos conocimientos son la columna vertebral de este tales como lo son el torno, fresadora, cepillo, taladradoras, pulidoras, los cuales conforman las herramientas necesarias de un taller por lo tanto trataremos de descifrar sus conceptos técnicos.

También nos detendremos a investigar un poco sobre lo que es la fundición y los derivados de la fundición los cuales son : la forja , laminado , estampado ,matrizado , estirado ,y trefilado los cuales son los derivados directos de la fundición , cuales son los tipos de fundición , y la especificación directa de cada uno estos .

MAQUINAS HERRAMIENTAS

Máquina estacionaria y motorizada que se utiliza para dar forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales. El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con una forma determinada. Son la base de la industria moderna y se utilizan directa o indirectamente para fabricar piezas de máquinas y herramientas.

Estas máquinas pueden clasificarse en tres categorías: máquinas devastadoras convencionales, prensas y máquinas herramientas especiales. Las máquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del material y produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos métodos de modelado, como cizallamiento, prensado o estirado. Las máquinas herramientas especiales utilizan la energía luminosa, eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partículas de alta energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones utilizadas en la tecnología moderna.

HISTORIA

Las máquinas herramientas modernas datan de 1775, año en el que el inventor británico John Wilkinson construyó una taladradora horizontal que permitía conseguir superficies cilíndricas interiores. Hacia 1794 Henry Maudslay desarrolló el primer torno mecánico. Más adelante, Joseph Whitworth aceleró la expansión de las máquinas de Wilkinson y de Maudslay al desarrollar varios instrumentos que permitían una precisión de una millonésima de pulgada (25 millonésimas de milímetro). Sus trabajos tuvieron gran relevancia ya que se necesitaban métodos precisos de medida para la fabricación de productos hechos con piezas intercambiables.

Las primeras pruebas de fabricación de piezas intercambiables se dieron al mismo tiempo en Europa y en Estados Unidos. Estos experimentos se basaban en el uso de calibres de catalogación, con los que las piezas se podían clasificar en dimensiones prácticamente idénticas. El primer sistema de verdadera producción en serie fue creado por el inventor estadounidense Eli Whitney, quien consiguió en 1798 un contrato del gobierno para producir 10.000 mosquetes hechos con piezas intercambiables.

Durante el siglo XIX se alcanzó un grado de precisión relativamente alto en tornos, perfiladoras, cepilladoras, pulidoras, sierras, fresadoras, taladradoras y perforadoras. La utilización de estas máquinas se extendió a todos los países industrializados. Durante los albores del siglo XX aparecieron máquinas herramientas más grandes y de mayor precisión. A partir de 1920 estas máquinas se especializaron y entre 1930 y 1950 se desarrollaron máquinas más potentes y rígidas que aprovechaban los nuevos materiales de corte desarrollados en aquel momento. Estas máquinas especializadas permitían fabricar productos estandarizados con un coste bajo, utilizando mano de obra sin calificación especial. Sin embargo, carecían de flexibilidad y no se podían emplear para varios productos ni para variaciones en los estándares de fabricación. Para solucionar este problema, los ingenieros se han dedicado durante las últimas décadas a diseñar máquinas herramientas muy versátiles y precisas, controladas por ordenadores o computadoras, que permiten fabricar de forma barata productos con formas complejas. Estas nuevas máquinas se aplican hoy en todos los campos.

MÁQUINAS HERRAMIENTAS CONVENCIONALES

Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, las perfiladoras, las cepilladoras y las fresadoras. Hay además máquinas taladradoras y perforadoras, pulidoras, sierras y diferentes tipos de máquinas para la deformación del metal.

TORNO

El torno, la máquina giratoria más común y más antigua, sujeta una pieza de metal o de madera y la hace girar mientras un útil de corte da forma al objeto. El útil puede moverse paralela o perpendicularmente a la dirección de giro, para obtener piezas con partes cilíndricas o cónicas, o para cortar acanaladuras. Empleando útiles especiales, un torno se puede utilizar también para obtener superficies lisas, como las producidas por una fresadora, o para taladrar orificios en la pieza.

PERFILADORA

La perfiladora se utiliza para obtener superficies lisas. El útil se desliza sobre una pieza fija y efectúa un primer recorrido para cortar salientes, volviendo a la posición original para realizar el mismo recorrido tras un breve desplazamiento lateral. Esta máquina utiliza un útil de una sola punta y es lenta, porque depende de los recorridos que se efectúen hacia adelante y hacia atrás. Por esta razón no se suele utilizar en las líneas de producción, pero sí en fábricas de herramientas y troqueles o en talleres que fabrican series pequeñas y que requieren mayor flexibilidad.

CEPILLADORA

Esta es la mayor de las máquinas herramientas de vaivén. Al contrario que en las perfiladoras, donde el útil se mueve sobre una pieza fija, la cepilladora mueve la pieza sobre un útil fijo. Después de cada vaivén, la pieza se mueve lateralmente para utilizar otra parte de la herramienta. Al igual que la perfiladora, la cepilladora permite hacer cortes verticales, horizontales o diagonales. También puede utilizar varios útiles a la vez para hacer varios cortes simultáneos.

FRESADORA

En las fresadoras, la pieza entra en contacto con un dispositivo circular que cuenta con varios puntos de corte. La pieza se sujeta a un soporte que controla su avance contra el útil de corte. El soporte puede avanzar en tres direcciones: diagonal, horizontal y vertical. En algunos casos también puede girar. Las fresadoras son las máquinas herramientas más versátiles. Permiten obtener superficies curvadas con un alto grado de precisión y un acabado excelente. Los distintos tipos de útiles de corte permiten obtener ángulos, ranuras, engranajes o muescas.

TALADRADORAS Y PERFORADORAS

Las máquinas taladradoras y perforadoras se utilizan para abrir orificios, para modificarlos o para adaptarlos a una medida o para rectificar o esmerilar un orificio a fin de conseguir una medida precisa o una superficie lisa.

Hay taladradoras de distintos tamaños y funciones, desde taladradoras portátiles a radiales, pasando por taladradoras de varios cabezales, máquinas automáticas o máquinas de perforación de gran longitud.

La perforación implica el aumento de la anchura de un orificio ya taladrado. Esto se hace con un útil de corte giratorio con una sola punta, colocado en una barra y dirigido contra una pieza fija. Entre las máquinas perforadoras se encuentran las perforadoras de calibre y las fresas de perforación horizontal y vertical.

PULIDORA

El pulido es la eliminación de metal con un disco abrasivo giratorio que trabaja como una fresadora de corte. El disco está compuesto por un gran número de granos de material abrasivo conglomerado, en que cada grano actúa como un útil de corte minúsculo. Con este proceso se consiguen superficies muy suaves y precisas. Dado que sólo se elimina una parte pequeña del material con cada pasada del disco, las pulidoras requieren una regulación muy precisa. La presión del disco sobre la pieza se selecciona con mucha exactitud, por lo que pueden tratarse de esta forma materiales frágiles que no se pueden procesar con otros dispositivos convencionales.

SIERRAS

Las sierras mecánicas más utilizadas se pueden clasificar en tres categorías, según el tipo de movimiento que se emplea para realizar el corte: de vaivén, circulares o de banda. Las sierras suelen tener un banco o marco, un tornillo para sujetar la pieza, un mecanismo de avance y una hoja de corte.

PRENSAS

Las prensas dan forma a las piezas sin eliminar material, o sea, sin producir viruta. Una prensa consta de un marco que sostiene una bancada fija, un pistón, una fuente de energía y un mecanismo que mueve el pistón en paralelo o en ángulo recto con respecto a la bancada. Las prensas cuentan con troqueles y punzones que permiten deformar, perforar y cizallar las piezas. Estas máquinas pueden producir piezas a gran velocidad porque el tiempo que requiere cada proceso es sólo el tiempo de desplazamiento del pistón.

FORJA

proceso de modelado del hierro y otros materiales maleables golpeándolos o troquelándolos después de hacerlos dúctiles mediante aplicación de calor. Las técnicas de forjado son útiles para trabajar el metal porque permiten darle la forma deseada y además mejoran la estructura del mismo, sobre todo porque refinan su tamaño de grano. El metal forjado es más fuerte y dúctil que el metal fundido y muestra una mayor resistencia a la fatiga y el impacto.

FORJA MANUAL

La forja manual es la forma más sencilla de forjado y es uno de los primeros métodos con que se trabajó el metal. Primero, el metal se calienta al rojo vivo en el fuego de una fragua, y después se golpea sobre un yunque para darle forma con grandes martillos denominados machos de fragua. Ésta es un hogar abierto construido con una sustancia refractaria y duradera, como ladrillo refractario, y dotado de una serie de aberturas por las que se fuerza el aire mediante un fuelle o un ventilador. En la fragua se emplean como combustible diversos tipos de carbón, entre ellos coque o carbón vegetal. El herrero además de martillos, emplea otras herramientas en las diferentes operaciones de forja.

En general existen seis tipos básicos de forjado: el engrosado, que consiste en reducir la longitud del metal y aumentar su diámetro; la compresión para reducir el diámetro del metal; el doblado; la soldadura, o unión de dos piezas de metal por semifusión; el perforado, o formación de pequeñas aberturas en el metal, y el recortado o realización de grandes agujeros.

Para engrosar una pieza de metal se golpea a lo largo de la dimensión más larga (por ejemplo, el extremo de una barra o varilla), lo que acorta y comprime la pieza. La compresión se logra golpeando el trozo de metal mientras se sujeta sobre el yunque con alguna de las diversas herramientas cóncavas llamadas estampas de forja. El doblado se consigue golpeando la pieza alrededor de un molde o haciendo palanca con la pieza en un punto de apoyo. Para soldar hierro en la fragua, se aplica en primer lugar un fundente —como el bórax— al metal calentado, para eliminar cualquier posible óxido en las superficies de las piezas, y después se juntan éstas golpeando una contra otra a altas temperaturas; si está bien hecha, una junta soldada de este tipo es homogénea y tan resistente como el metal original. Para taladrar agujeros pequeños se apoya el trozo de metal en una pieza anular situada encima del yunque y se atraviesa con un punzón a golpes de martillo. Para recortar agujeros mayores o trozos de metal se emplean cinceles pesados y afilados, similares a los cortafríos utilizados para cortar metal en frío. La combinación de varias operaciones puede producir piezas forjadas de una gran variedad de formas.

FORJA MECÁNICA

La principal diferencia entre la forja manual y mecánica es que en la segunda se emplean diversos martillos y prensas mecánicas en lugar de machos de fragua. Estas máquinas permiten al operador golpear el metal con fuerza y rapidez y producir piezas forjadas de gran tamaño y alta calidad con la velocidad que exigen las modernas cadenas de montaje. Otra ventaja del forjado mecánico es que cuanto más fuertes sean los golpes durante el forjado, más se mejora la calidad de la estructura metálica. Trabajando toda la pieza a la vez se obtiene un tamaño de grano muy fino, que proporciona una máxima resistencia al impacto. Cuando se forja a mano una pieza grande, sólo se deforma la superficie, mientras que un martillo o prensa mecánicos deforman el metal de toda la pieza.

Un tipo especial de forja mecánica es la forja con troquel, también llamada estampación en caliente. En este método se coloca el metal caliente y blando entre dos troqueles y se presiona el troquel superior contra el inferior, lo que fuerza al metal caliente a entrar en las cavidades de los troqueles, como ocurre en la acuñación de monedas.

Para reducir un trozo de metal caliente a un tamaño determinado se emplean a veces piezas de forja. Se trata de dos rodillos cuya sección transversal no es circular, sino que tiene forma de leva. Los rodillos sólo se tocan y trabajan el metal durante una parte de cada giro, por lo que sólo reducen parte del metal que les llega.

Las operaciones de forja mecánica se efectúan muchas veces mediante una serie de troqueles montados en la misma prensa o martillo, que se colocan de modo secuencial para formar la pieza final tras una serie de pasos.

FUNDICIÓN

Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión, la forja, la extrusión, el mecanizado y el laminado.

La fundición implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de madera, plástico o metal con la forma del objeto terminado; más tarde se realiza un molde hueco rodeando el modelo con arena y retirándolo después, y a continuación se vierte metal fundido en el molde (este último proceso se conoce como colada).

En los casos en que el número de piezas fundidas va a ser limitado, el modelo suele ser de madera barnizada, pero cuando el número es elevado, puede ser de plástico, hierro colado, acero, aluminio u otro metal. El modelo presenta dos diferencias importantes con respecto al original: sus dimensiones son algo mayores para compensar la contracción de la pieza fundida al enfriarse, y los modelos de objetos huecos tienen proyecciones que corresponden a los núcleos (véase más adelante). Aunque los modelos pueden hacerse de una sola pieza, cuando su forma es complicada resulta más fácil sacar el objeto fundido del molde si tiene dos o más partes. Por esa misma razón, los modelos de objetos con lados rectos se suelen fabricar con un ligero rebaje en su espesor. Las distintas partes de un modelo tienen salientes y entrantes coincidentes para alinearlas de forma correcta al montarlas.

La mejor forma de comprender el proceso de fabricación del molde y fundido de la pieza es por medio de una pieza sencilla, por ejemplo, un tubo con pestañas en un extremo, como el que aparece en la figura 1 de la ilustración adjunta. El modelo de la pieza se muestra en la figura 2. La mayoría de los moldes se preparan empleando dos cajas de madera (sin fondo ni tapa) dotadas de salientes u otros sistemas que hacen que ambas cajas ocupen la misma posición relativa al unirlas (figura 3). Al hacer el molde, la parte plana de una mitad del modelo se coloca sobre una superficie plana, y la caja inferior se sitúa encima. Se vierte arena de moldeado en la caja y se apelmaza hasta que se llena toda la caja. A continuación se da la vuelta a la caja y se pone en su lugar la otra mitad del modelo (el resultado de esta operación se ve en la figura 4). Se espolvorea sobre la superficie de la caja una arena seca especial denominada arena de separación; después se coloca la caja superior, se llena de arena y ésta se comprime. A continuación se separan las dos mitades del molde y se retira el modelo. Se perforan uno o más agujeros o bocas de vertido a través de la arena de la caja superior, así como orificios más pequeños o respiraderos para que salga parte del vapor que se forma cuando se vierte el metal caliente en el molde.

Por último se prepara el núcleo, la parte del molde correspondiente al hueco de la pieza fundida. En el tubo mostrado en la figura 1, el núcleo es un simple cilindro, pero una pieza compleja puede exigir uno o más núcleos de forma elaborada. Los núcleos se fabrican aparte en cajas de núcleos que sirven como modelo. Después de darles forma se cuecen en un horno hasta que son lo bastante resistentes para ser manejados. El núcleo se coloca dentro de la caja inferior del molde (figura 5) y se vuelve a montar la caja superior. El molde ya está listo para el vertido.

Después de fundirlo en un horno, el metal se vierte a mano desde un crisol —cuando las piezas son pequeñas— o, en la mayoría de los casos, desde un cucharón o cubo de gran tamaño transportado por una grúa o una vagoneta, hasta que el molde está totalmente lleno. Cuando la pieza se haya enfriado, se saca del molde de la caja. Los salientes de metal formados en las bocas y respiraderos tienen que serrarse o eliminarse de alguna otra forma.

La arena empleada para la fundición contiene suficiente arcilla para mantener la cohesión si se humedece antes de usarla. La arena de separación sirve tan sólo para que las cajas se desprendan sin dificultad; es una arena seca con un contenido de arcilla bajo o nulo. Se utiliza arena para los moldes porque permite que escape una cierta cantidad de vapor y gas cuando se vierte el metal. Para los metales con puntos de fusión bajos, como el latón, es posible emplear materiales de moldeado sólidos, como escayola o yeso. Estos moldes, igual que los metálicos, tienen superficies más lisas que los moldes de arena, por lo que las piezas fundidas tienen un acabado más fino y detallado. Sin embargo, no se pueden utilizar para fundir hierro o acero. En la fundición se emplean muchas variantes y técnicas especiales. En un proceso de fabricación, muchas veces resulta muy útil confeccionar dos o más piezas con un solo molde. Es posible realizar modelos de objetos compuestos de varias piezas con partes superpuestas, para poder retirar el modelo del molde pieza por pieza sin afectar a la arena. Cuando se funden piezas de maquinaria como engranajes, cuyo borde tiene que ser lo más resistente posible, en ocasiones se colocan en el molde piezas de hierro o acero alrededor del borde. Estas piezas conducen muy bien el calor, con lo que la parte de la pieza situada en sus proximidades se endurece con rapidez, lo que proporciona mayor resistencia al metal. A veces, las ruedas o engranajes grandes se funden sin cajas, en recipientes de arena situados directamente sobre el suelo de la fundición. En esos casos, la forma de la rueda se talla directamente en la arena, y se colocan núcleos en el molde para formar el cubo o eje central y los radios.

MÉTODOS MODERNOS DE LA FUNDICIÓN

La fundición o colada centrífuga es un método para fundir objetos de forma circular, y consiste en hacer girar rápidamente un molde circular durante el fundido. No hace falta núcleo, porque la rotación del molde mantiene el metal apretado contra él debido a la fuerza centrífuga. Esta técnica es útil para fabricar tubos metálicos.

En la fundición inversa, una adaptación del proceso de cera perdida para la fabricación de piezas fundidas ornamentales, el modelo se construye en cera, a menudo con una máquina de fundido a presión, y se recubre con una pasta acuosa de material refractario que se deja secar. Esta capa refractaria, con el modelo de cera dentro, se recubre de arena y después se cuece todo el molde. La cera se derrite y se vierte fuera del molde, con lo que éste queda listo para recibir el metal. Las piezas fabricadas con este proceso tienen una gran precisión y reproducen bien detalles finos.

En el proceso de fundición continua se vierte acero fundido a un ritmo constante sobre la parte superior de un molde de sección transversal uniforme refrigerado por agua, y se extrae acero sólido de la parte inferior del molde de forma continua.

MOLDEADO

Los lingotes se forman por moldeado o molde vertiendo el metal liquido en unos moldes hechos de madera, de metal o de arena, según los casos. Los últimos tienen la ventajas de su porosidad, que permite la salida de los gases, pero solo pueden emplearse una vez. La colada de los metales se remontan a la edad de bronce y se utilizo durante mucho tiempo para la fabricación de armas, campanas, estatuas, vasos, etc.

Desde la aparición de las grandes industrias en la segunda mitad del siglo XIX, las fabricas de fundición constan de varias secciones, en las que se llevan a cabo las operaciones de preparación de moldes, fusión o paso de los estados liquido, aleación, si hay combinación con algún otro metal, colada o vaciado en los moldes, desmoldeo, después de enfriar la masa liquida, acabado o desbastado y limpieza de la pieza obtenida .

LAMINADO

El laminado consiste en la reducción a chapas del metal mediante el paso único o repetido de los lingotes por un laminador. Este consta de una serie de cilindros separados unos de otros por un espacio que puede reducirse o aumentar según el espesor que se quiera obtener. La operación se efectúa a temperaturas elevadas, que alcanzan unos mil grados para el acero, pero se realiza en frió si se desea conseguir chapas muy finas

CONCLUSIÓN

Luego de haber concluido el presente trabajo pudimos llegar a la conclusión que las maquinas herramientas son la columna vertebral de un taller mecánico ya que si no fuese por estas maquinarias no se pudiesen realizar esta gama tan extensa de trabajos los cuales no cabe duda que sin ellos no se pudiesen realizar .

Al igual investigamos un poco y pudimos constatar que la fundición a sido unos de los inventos mas necesarios que ha hecho el ser humano ya que sus derivados son de gran importancia para los seres humanos porque estos nos proporcionan las comodidades necesarias de nuestra vida diaria.

También constatamos los avances tecnológicos que se han llevado ha cabo en nuestro país referente a la metalurgia y las inversiones que se hacen hoy en día por llevar la fundición de mano con la tecnología

BIBLIOGRAFÍA

  • García R, (1980). Pequeña enciclopedia temática LAROUSSE en color IV, (Ed). Laurousse, parís.

  • Beltrán B. y Lovoz Arthur (sf). Máquinas y Herramientas, (Ed) CECSA.

  • Mendoza C. y Montoya J. (1979). Manual del ayudante Mecánico, (Ed) Bronw y Celsius.

  • Microsoft, (2001) .ENCICLOPEDIA ENCARTA