3.1.- Sistemes de fabricació

Producció artesanal: poques quantitats, eines senzilles.

Producció industrial: Grans quantitats, copies idèntiques, maquinària automàtica, organització eficient, més actual en la majoria de països menys en els casos de societats menys desenvolupades.

Sistema de fabricació és el conjunts de tècniques destinades a la transformació de materials mitjançant processos tecnològics.

Processos de conformació son un conjunts d'operacions que es fan dins d'un sistema de fabricació i que tenen com a objectiu a canviar la forma dels materials per tal de que adquireixin la necessària per la seva funció.

Processos de conformació: plàstics extrusió, injecció i buit.

Metàl·lics fosa, deformació plàstica i arrencament de ferritja

3.2.- Conformació dels plàstics

Extrusió de plàstics: Consisteix en una tremuja que condueix en granulat plàstic fins al cargol que al anar girant empeny fins la filera(peça amb un forat que té la forma que li volem donar al producte). Mentres gira es va escalfant fins que es fon gràcies a dues resistències. Quan surt la forma ja està feta ara només fa falta deixar-la refredar. El granulat entre i surt de manera continua tota l'estona. Se'n obtenen objectes allargats.

Insuflació d'aire a pressió és una tècnica que s'utilitza per obtenir recipients amb un broc estret. Es combinen l'extrusora amb un motlle per aplicar-hi aire a pressió perquè el tub adapti les formes del motlle.

Injecció de plàstics: És gairebé igual que l'extrusió per en aquest cas no passa per una filera sinó que és introduït directament a un motlle tancat. Un cop refredat el plàstic el motlle s'obre i es treu l'objecte. Se'n obtenen tot tipus de materials amb aquesta tècnica.

Buit: És necessari un motlle obert amb forats petits per l'aire. Es col·loca una lamina de plàstic de dimensions apropiades sobre el motlle i es tanca herèticament. El plàstic s'escalfa i quan arriba a una temperatura adequada es fa el buit a l'interior. Això fa que la làmina s'adapti a la forma del motlle totalment. Un cop acabat es fa refredar i s'introdueix aire a pressió per poder retirar l'objecte i seguir amb el procediment. Se'n obtenen molt tipus però especialment els recipients tancats de poca fundaria.

3.3.- Conformació de metalls per fosa

La conformació per fosa: Consisteix a fondre un metall i introduir-lo dins un motlle i deixar-lo refredar i extreure'n la peça ja solidificada amb la forma desitjada

És una de les tècniques més antigues. Dues però encara són bastant actuals: La que utilitzen caixes de sorra i la que posen metall fos a pressió en un motlle d'acer

Fosa amb caixes de sorra: 1r es fa el model de la peça que es vol però amb un material de fusta. Ha de ser de dimensions idèntiques a les necessitades. Es talla el model aprofitant els eixos de simetria i s'obtenen dos semimodels.

2n Es col·loca 1 semimodel sobre una superfície plana i es col·loca una caixa de fusta al seu voltant. S'omple la caixa de sorra i aquesta es capaç de suportar les altes temperatures del metall fos. A de ser sorra fina i humida perquè el metall s'adopti bé al model. Un cop la sorra està compactada es dona la volta a la caixa.

3r Es posa l'altre semimodel sobre el primer i es posen uns bastons que faran d'entrada per al metall fos i de sortida. Es posarà una caixa de fusta sense fons damunt la primera i també se li posarà sorra per evitar que s'enganxin. La resta s'omple amb sorra humida i compacte.

4t Es separen les caixes i se'n extreuen els els semimodels i els basotnets i es tornen a posar les caixes. Llavors s'obté el motlle preparat amb el canal de colada, el respirador i una zona buida amb la forma de la peça que es vol obtenir

5è S'aboca el metall fos. Esperem a que el metall es solidifiqui i es treu la peça separant les caixes i trencant el motlle de sorra.

Amb aquesta tècnica s'aconsegueixen peces molt complexes i difícils.

Fosa injectada: Quan es fan peces de metall en un punt baix de fusió s'utilitzen motlles d'acer on s'introdueix el metall fos a pressió utilitzant un pistó. És un procés similar al de la injecció dels plàstics. El motlle consta de dos semimotlles que encaixen i s'obren per extreure la peça ja solidificada. Té varis canals de refrigeració per evitar l'escalfament excessiu. És més car que l'altre fosa per la caixa de sorra però aquestes tenen un millor acabat.

3.4.- Conformació per deformació plàstica

La deformació plàstica: consisteix a canviar permanentment la forma d'un material gràcies a l'aplicació d'una força o d'una pressió exterior.

Les tècniques més importants són : Laminació, Forja i Ambotició.

Laminació: es pot realitzar amb material fred o calent. Es fan passar els lingots de metall entre dos corrons que giren en sentits oposats. Com més prim el gruix més cops s'ha de passar aquest pels corrons. Cada cop s'ha de crear una separació més petita a l'anterior tren de laminatge

Depèn de la superfície dels corrons, la peça tindrà una forma o una altre. Les peces obtingudes solen ser allargades.

Forja: consisteix en la deformació de l'acer gràcies a l'aplicació de cops sobre el material calent. L'acer s'ha descalfara a altes temperatures fins que es torna vermell. Es posa sobre l'enclusa i se li donen cops amb un martell una maça o una premsa per obtenir la forma.

Farga catalana: És un procés més antic. Era igual però s'utilitzava un forn (fornal) i un martinet (energia hidràulica).

La forja industrial: utilitza la força donada per una premsa hidràulica per forjar l'acer. Hi ha diferents enclusa per donar diferents formes: matrius o estampes

Embotició: Consisteix en deformar una planxa o xapa situada entre dues matrius amb forma negativa. S'aconsegueix per una pressió. Això fa que les matrius penetrin a l'interior de l'altre. S'obtenen peces de poc gruix i en forma d'envàs. Si el tall es fa amb la mateixa premsa amb la matriu llavors es tracta d'un procés d'encunyat o trossellat.

3.5.- Conformació per arrencament de ferritja

Els processos més usuals de conformació en l'arrencament de ferritja són: la llimada, la serrada, el trepatge, el tornejat i el fresatge.

Les serres: màquines destinades a tallar perfils metal·lics.

Serres de vaivé: tenen un arquet i fan un moviment recta alternatiu. No tenen gran velocitats. Tallen en moviments de retrocés.

Serres de cinta: té forma de cinta tancada pels extrems i es mou molt rapid. Tenen un moviment recta i només el fan cap a un sentit.

Serres circulars: Tenen un disc metàl·lic amb dents. També té grans velocitats i el seu moviment es d'un sol sentit.

El trepant: màquina destinada principalment a fer forats.

L'eina de tall és la broca subjectada pel portabroques. S'aconsegueix que la broca faig-hi pressió sobre l'objecte. La pressió i la rotació de la broca fa possible l'arrencament de la ferritja. Els trepants poden ser portàtils o fixos. També té una superfície plana(plat) on es posa la peça i cal que la subjectem amb la mordassa. Hi ha broques de diferents tipus per diferents forats.

El torn: Màquina que pot conformar peces cilíndriques, cònica, esfèriques i rosques.

Fa un moviment de rotació a traves del plat, on es subjecta la peça. L'eina de tall va fixada a una torreta situada damunt d'un carro que es desplaça de dreta a esquerra. Les operacions més comunes que es poden realitzar són: l'escairatge, el cilindratge, la realització de cons, el trepat, el roscatge i el ranuratge.

La fresadora: Màquina que permet conformar superfícies planes i corbes, per fer ranures, tallar dents d'engranatges, etc.

L'eina de tall és la fresa ( rodona amb dents esmolades) la fresa va fixada a l'arbre que li comunica el moviment de rotació. La taula ( on es fixa la peça) tambés es pot moure. Els moviments d'aquesta poden ser fets de forma manual, automàtica i sincronitzada.

3.6.- La soldadura

La soldadura: unió de dues peces metàl·liques mitjançant la calor que provoca la fusió de les superfícies que es vol unir.

Hi ha varis tipus de soldadures segons els metalls amb el que es treballen i la funció.

Les més importants són: La soldadura elèctrica per arc voltaic, la soldadura oxiacetènica i la soldadura per punts.

La soldadura elèctrica per arc voltaic: consisteix en fondre un elèctrode metàl·lic damunt de les arestes per on s'uniran les peces que el soldaran amb una espurna elèctrica. Aquesta genera molta calor en el punt de contacte i a mesura de que l'elèctrode es fon es va dipositant sobre les arestes foses i es solidifica i les deixa unides.

Elèctrode: vareta que porta que dirigeix el raig de metall fos cap a damunt de la soldadura.. Es forma una capa d'escòria que es pot treure amb un petit cop.

Per provocar l'espurna es necessita un transformador elèctric que porta dos circuits: un d'entrada i un altre de sortida. L'espurna es produeix posant en contacte l'elèctrode i les peces unides amb la massa

Per soldar a l'arc voltaic s'han de prendre precaucions ajq ue l'espurna produeix una gran quantitat de llum, després radiacions, fums, ... Cal posar-se careta protectora, davantal de cuit i guants.

Amb aquesta soldadura es solden bàsicament peces d'acer però també alumini, i ferro colat. És ràpida però no deixa soldar peces de gruix molt prim.

La soldadura oxiacetilènica: el nom ve dels gasos que s'utilitzen per produir escalfor. Els gasos es contenen en un manòmetre reductor ( ampolla d'acer). A través d'unes mànegues els gasos es porten al bufador. Aquest porta 2 vàlvules per controlar la sortida dels gasos.

S'encén la barreja dels dos gasos i es forma una flama amb gran poder calorífic. En la flama s'escalfen les peces i cal soldar fins que es fonguin les arestes que s'han d'unir. Amb una vareta llavors es forma un cordó de soldadura tot fonent la vareta juntament amb les arestes.

Segons els metalls potser s'haurà d'incorporar pólvores antioxidants a la vareta de metall. Si es solden diferents metall es soldaran amb llautó i per el color d'aquest s'anomenarà soldadura groga.

Normalment es solden peces de poc gruix. Com que no és tan resistent i s'utilitza molt gas hi ha una variant molt semblant; l'oxitall.

Com a precaució s'haurà d'utilitzar ulleres protectores

La soldadura per punts: Consisteix a fer passar corrent elèctric al punt de contacte entre dues planxes a través de 2 elèctrodes que fan pressió sobre el punt. En el punt on es toquen es desprendrà calor perquè es fonguin i es quedin unides. L'acció es rapida

Serveix per a planxes d'acer poc gruixudes.

3.7.- La informàtica aplicada a la producció

L'avenç en la fabricació d'objectes ha estat possible gràcies a la incorporació dels sistemes informàtics als sistemes productius, tant a les màquines com a tot el procés. Això ha fet augmentar notablement la producció, ha abaratit els costos i els objectes s'han posat a l'abast de molta gent. Les tecnologies més importants basades en les eines informàtiques que s'utilitzen en el dissent i la fabricació de peces són : CAE (enginyeria assistida per ordinador), CAM (Control numèric de màquines) i CNC ( robots industrials i cèl·lules de fabricaió.

CAE: Consisteix en el desenvolupament tecnològic d'una peça o aparell a partir de sistemes informàtics. Aquests analitzen i simulen el comportament en un situació real amb la qual cosa es determinen els material i les mides idònies de la peça per fabricar-la

CAM: consisteix en la utilització de sistemes informàtics per controlar les màquines en el procés de fabricació. Es parteix del disseny efectuat per DAO. La seva implementació depèn del grau d'automatització de les màquines, que han de dur incorporat un CNC

CNC: És un sistema que ha revolucionat la fabricació d'objectes. El CNC controla amb l'ordinador els moviments de diferents operacions d'una màquina per tal de que realitzi diferents operacions. Es basa en un sistemes d'eixos de coordenades que controlen els moviments de l'eina. Cal incorporar motors elèctrics en els mecanismes de desplaçament per al moviment de la taula.

El CNC Es poden conformar metalls, fustes, planxes, .. El CNC ha fet augmentar la productivitat i ha fet possible efectuar operacions difícils amb màquines convencionals. Ha proporcionat també l'abaratiment de costos de fabricació.

Els robots industrials: Duen a terme tasques perilloses, molestes o repetitives. Estan formats per un braç articulat que efectua l'operació desitjada. Porten incorporats dispositius motrius i un conjunt de sensors. Es controlen a través d'un ordinador. La capacitat de maniobra és donada pel nombre de graus de llibertat.

Cèl·lules de fabricació flexible: Constitueixen l'agrupació de màquines i robots, controlats per un ordinador en les quals es fabrica una peça. Constitueixen una unitat de producció. Una cèl·lula de fabricació flexible consta de:

3.8.- Els tractaments superficials o acabats

La majoria d'objectes necessiten ser tractats superficialment. Això només té dues funcions : estètica i protectora.

Alguns metalls s'han de protegir contra l'acció corrosiva i oxidant. Depèn del metall i la seva estructura s'oxidarà. L'acer inoxidable però n'és l'excepció encara que és molt car i es seu ús està limitat. Cada any es gasten molts diners en la protecció d'estructures de ponts edificis, ...

Pel que fa la fusta cal envernissar-la o pintar-la per tal de tapar-ne els porus i no hi deixin entrar l'aigua ni insectes.

Els plàstics no necessiten cap tipus d'acabament superficials ja que se'ls dona color.

Tipus d'acabats

El pintat i l'envernissat: Consisteix a cobrir a mà amb un pinzell o una pistola polvoritzadora la superfície del material que es vol protegir o embellir. De pintures n'hi ha dues classes: les de cola són solubles i no són massa protectores; les sintètiques no son solubles i son resistents a l'humitat i per tan són adequades per protegir.

Procediment electrolític: s'aplica als metalls. Consisteix en recobrir el metall d'un altre metall mitjançant d'elèctròlisi. Aquesta consisteix a submergir les peces dins d'un electròlit (en una cuba). El metall que es vol recobrir es connecta a un elèctrode i se'n col·loca un altre del mateix metall a l'altre electrode. A través d'un generador també connectat als elèctrodes es fa passar la corrent de manera que es va formant una fina capa de metall. A vegades s'apliquen diverses capes.

La galvanització i l'estanyada

La 1ra consisteix a submergir acer dins de zinc líquid. Quan les peces s'extreuen els queda dipositada a sobre una capa de zinc que actua de manera protectora.

La 2na és el mateix procés però en comptes de zinc s'utilitza estany com el seu nom bés indica.

Exercicis del tema 3.

Ex. 8, 10 i 11 pàg. 57

8.- Una empresa ha decidit fer servir un procés de conformació per fosa per fabricar unes peces. Quins factors creus que tindrà en compte per seleccionar la tècnica que cal aplicar, entre la de les caixes de sorra i la d'injecció?

Tindran en compte els factors següents:

• El preu, ja que la fosa injectada és més costosa.

• El nombre de peces, surt més a compte fer-ho amb la fosa injectada.

• L'acabat de la peça, la fosa injectada dóna un millor acabat a la peça.

• La resistència. La fosa injectada en té més ja que s'ha solidificat sota pressió.

• La complexitat de la peça. Amb les caixes de sorra se'n poden donar moltes més

• Si es vol fer una figura idèntica a una altre. És millor la de la caixa de sorra..

10.- Ordena adequadament les operacions següents:

11.- Fes un dibuix que representi, a vista d'alçat i planta, la secció d'un motlle capaç de produir una de les dues peces inferiors. Indica l'eix de simetria per on es podria tallar per formar els dos semimotlles.

Ex. 19, 21 i 22 pàg. 65

19.- Fes una llista de totes les operacions que es poden realitzar en cadascuna de les màquines eina estudiades.

Serres: tallar perfils mecànics.

Vaivé: només en un únic sentit ( de retrocés ).

Cinta: només sentit únic però poden assolir grans velocitats.

Circulars: només un sentit únic. També poden assolir grans velocitats.

Trepant: realització de forats. N'hi poden haver de varis tipus de forats.

Torn: Conforma peces cilíndriques, còniques, esfèriques i rosques.

Fresadora: Conforma superfícies planes i corbes. Fa ranures, talla dents d'engranatges...

21.- Normalment, a les màquines eina es produeixen dos moviments principals: rotació i desplaçament. Agrupa les màquines eina estudiades segons els moviments de la peça i de l'eina.

Fresadora: La fresa fa un moviment de rotació

La taula es desplaça.

Torn: La peça que s'ha de conformar gira

L'eina de tall es desplaça.

Trepant: La broca fa un moviment de rotació

No hi ha desplaçament.

Serres: desplaçaments de moviment rectilini alternatiu.

Serres circulars: Fan moviment de rotació sobre elles.

22.- Indica les operacions que han estat necessàries per elaborar aquesta peça al torn.

Es fa una base utilitzant l'escairatge.; la base de l'objecte. Llavors mitjançant la realització de cons es crea la peça del mig i s'ajunta amb una altre peça feta mitjançant el cilindratge.

Ex. 32 pàg. 72

32.- Quines són les dues funcions bàsiques dels tractaments superficials per fer els acabats?

Les dues funcions bàsiques d'aquests tractaments són protegir i embellir el material.

Ex. 4 i 6 pàg. 73

4.- A quins processos de conformació de metalls poden pertànyer les operacions següents?

Fosa amb caixes de sorra formació de perfils amb secció complexa

Fosa injectada injecció

Trepant trepar, refrentar, aixamfranar, roscar

Torn escairar, cilindrar, trepar, roscar, formació de cons, ranures

Fresadora ranures, planejar

Forja forjat, mandrinatge

6.- Dels tres sistemes de soldadura, digues quins avantatges, quins inconvenients i quines aplicacions tenen.

Per arc voltaic

Avantatges És ràpid, econòmic i resistent

Inconvenient no es poden soldar peces de poc gruix

Aplicacions construccions metàl·liques

Oxiacetilènica

Avantatges És ràpid

Inconvenients És car, no talla peces gruixudes, gran consum d'acetilè i d'oxigen.

Aplicacions en planxes, tubs, de poc gruix.

Per punts

Avantatges Ràpid, es pot controlar informàticament.

Inconvenients Només solda objectes de poc gruix

Aplicacions planxes d'acer, carrosseries de cotxes, armaris metàl·lics, ...

Ex. 1 i 2 pàg. 75

1.- Investiga sobre els processos de conformació realitzats per les maquines rectificadores i per les calandres, Fes un breu informe i indica en què es basa cadascun d'aquest processos, sobre quins materials s'apliquen i quines aplicacions tenen.

RECTIFICADORES És una màquina estacionaria i motoritzada que s'utilitza per donar forma o moldejar materials sòlids, especialment metalls. El modelat s'aconsegueix eliminant una part del material estampant-la d'una manera determinada. Són la base de la indústria moderna i s'utilitzen directa o indirectament per fabricar peces, màquines i eines. N'hi ha de varis tipus. El rectificat es una operació que s'efectua amb peces ja treballades anteriorment per altres màquines-eina fins que es deixa un petit excés de metall respecta a la dimensió definitiva. Té per objectiu arribar a les dimensions estrictes i a una molt bona qualitat de l'acabat superficial. Les eines empleades fan moviments giratoris.

CALANDRES Format per dos cilindres. Té aplicacions en els planxats i els acabats i gofrats dels teixits plans.

2.- Busca informació sobre un procés de conformació de peces metàl·liques anomenat Electroerosió. Redacta un breu informe indicant en què consisteix i quines operacions es poden realitzar amb les màquines d'electroerosió. Pots trobar molta informació a Internet.

ElectroerosióAquest sistema de conformació consisteix en desbastar un metall mitjançant corrent elèctric. Mecànicament està format per una fresadora o un altre tipus de màquina-eina que treballi de forma semblant. La velocitat de treball és molt ràpida i la mida de la peça que es vol obtenir també és molt exacte. Treballa amb el metall, normalment metalls durs.