Tecnología del Metal 1 -1 Común a las profesiones de Mecánica y Construcciones Metálicas
PRIMER CURSO FORMACION PROFESIONAL DE PRIMER GRADO
Tecnología del Metal 11 Común a las profesiones de Mecánica y Construcciones Metálicas
PRIMER CURSO FORMACION PROFESIONAL DE PRIMER GRADO por Equipo . Técnico EDEBÉ TOMAS VIDONDO CLAUDINO ALVAREZ Colaboradores :
Guillermo Alfonso Gregorio Cubillas Zenón Cubillas Carlos Nicolás
b
EDICIONES DON BOSCO Paseo San Juan Bosco, 62 . Barcelona 17
EDITORIAL BRUÑO 1rU©O Marqués de Mondéjar, 32 . Madrid 28
TECNOLOGIA DEL METAL 1 .1 Primer Curso Formación Profesional de Primer Grado
ES PROPIEDAD © EDICIONES DON BOSCO BARCELONA 1976 ISBN 84-236-1243-0 Depósito Legal . B. 8063-76 Reimpresión 1982 Impreso en España . Printed in Spain
Escuela Gráfica Salesiana Barcelona-Sarriá
Texto aprobado, según Orden Ministerial del 14 de junio de 1976 .
Indice
CONOCIMIENTO DE MATERIALES 1
Aceros y fundiciones 1 .1 Metales más empleados en la industria mecánica 1 .2 El hierro 1 .3 Productos siderúrgicos 1 .3 .1 Clasificación de los productos siderúrgicos 1 .3 .1 .1 El hierro como producto siderúrgico 1 .3 .1 .2 Fundiciones 1 .3 .1 .2 .1 Clasificación de las fundiciones según el proceso de elaboración 1 .3 .1 .2 .2 Clasificación de las fundiciones según su composición y estructura 1 .3 .1 .3 Acero Clasificación según su composición Clasificación según el método de obtención Clasificación según sus aplicaciones 1 .3 .2 Designación de los aceros 1 .3 .3 Influencia de los materiales de aleación en los aceros 1 .3 .4 Resumen de la obtención de la fundición y del acero
3 .2.1 Propiedades 3 .2.2 Aplicaciones Plomo 3 .3 .1 Propiedades 3 .3 .2 Aplicaciones Aleaciones de plomo y estaño 3 .4 .1 Soldadura blanda 3 .4 .2 Metal antifricción 3 .4 .3 Metal de imprenta 3 .4 .4 Plomo duro Cinc 3 .5 .1 Propiedades 3 .5 .2 Aplicaciones Conglomerados metálicos 3 .6.1 Aplicaciones Protección de metales 3 .7.1 Por recubrimiento metálico 3 .7 .2 Modificando químicamente la superficie que se : ha de proteger 3 .7 .3 Por recubrimientos no metálicos 3 .7 .4 Aleaciones inoxidables
35 36 36 36 36 36 36 36 36 37 37 37 37 37 37 37 38
Identificación de materiales 4.1 Identificación por las apariencias 4.2 Identificación por las características 4.2 .1 Ensayos químicos- ; 4.2.2 Ensayos físicos 4.2 .3 Ensayos metalográficos 4.2 .4 Ensayos mecánicos 4.3 Identificación por las características mecánicas 4.3 .1 Ensayo de tracción 4.3 .1 .1 Límite de elasticidad (E) 4 .3 .1 .2 Resistencia a la tracción (R) 4.3 .1 .3 Carga de rotura (U) 4.3 .1 .4 Alargamiento (A) 4.3 .2 Ensayo de resiliencla 4 .3 .3 Ensayo de dureza 4 .3 .3 .1 Con lima 4.3 .3.2 Brinell 4 .3 .3 .3 Vickers 4 .3.3.4 Rockwell 4 .3.3.5 Shore 4 .4 Ensayos tecnológicos 4 .4.1 De plegado 4 .4.2 Embutición 4 .4.3 Forjado 4 .4.4 Ensayo de chispas :: 4 .5 Identificación por sus aplicaciones
39 39 39 39 39 40 40
3 .3 21 3 .4
21 22 22 22
3 .5
22 22
3 .6
22
3 .7
23 23 23 23 23 25 27 27
2
Productos no férricos : el cobre y sus aleaciones 2 .1 El cobre 2.1 .1 Propiedades 2.1 .2 Aplicaciones 2 .2 Aleaciones de cobre 2.2 .1 Latones 2 .2 .2 Bronces
29 30 30 30 30 30 30
3
Productos no férricos y sus aleaciones : metales varios 3 .1 Aluminio 3 .1 .1 Propiedades 3 .1 .2 Aplicaciones 3 .1 .3 Aleaciones de aluminio 3 .2 Estaño
33 33 33 33 35 35
4
7
38 38 38
40 40 41 41 41 41 41 42 42 42 43 43 43 44 44 44 44 45 47
5
6
7
8
Formas comerciales 5 .1 Productos semielaborados 5 .1 .1 Desbaste 5.1 .2 Palanquilla Llantón 5.1 .3 5 .2 Productos acabados 5.2.1 Chapa Plano ancho 5 .2.2 5.2.3 Viga de perfil normal (PN) 5 .2.4 Perfil en U normal (PN) Viga . d e ala ancha 5 .2.5 5 .2.6 Angular de lados iguales de perfil normal (PN) Angular de lados desiguales, de 5 .2.7 perfil normal (PN) 5 .2.8 Perfil en T normal (PN) 5 .2 .9 Angular con nervio para construcciones móviles 5 .2 .10 Angulo camero 5 .2 .11 Otros perfiles de acero 5 .3 Productos de acero laminado en calidad especial 5 .4 Tubos 5 .4 .1 Tubos sin costuras para trabajos a presión 5 .4 .2 Tubos de costura soldada 5 .5 Perfiles conformados en frío 5 .6 Identificación por su forma y dimensiones
48 48 48 49 49 49 49 49 49 49 49
Piezas fundidas : su obtención 6 .1 Economía obtenida con las piezas fundidas 6 .2 Propiedades de los metales para fundir 6 .3 Metales y aleaciones empleados para obtener piezas fundidas 6 .4 Proceso para la obtención de piezas fundidas 6.4 .1 Preparación del modelo 6.4 .2 Preparación del molde 6.4 .3 La colada 6.4 .4 Acabado
53 53 54
Piezas forjadas : su obtención 7 .1 Fases del proceso 7 .1 .1 Preparación del material 7 .1 .2 Caldeo de la pieza 7 .1 .3 Operación de forjado 7 .2 Ventajas principales de las piezas forjadas 7 .3 Algunos procesos elementales de forjado
56 57 57 57 57 57 58
Tratamientos térmicos : introducción 8.1 Introducción a los tratamientos térmicos Medición de las temperaturas 8.2 8.2 .1 Observación del color del metal 8.2 .2 Termómetros 8.2 .3 Lápices de contacto Pirómetros 8.2 .4 8.2 .4 .1 Termopares 8.2 .4 .2 De radiación 8.2 .4 .3 Pirómetro óptico 8.2 .4 .4 Reguladores automáticos de temperatura 8 .3 Hornos 8.3 .1 Clasificación de los hornos 8.3 .1 .1 Hornos de hogar abierto 8.3 .1 .2 Hornos de cámara abierta Hornos de mufla 8.3 .1 .3 8.3 .1 .4 Hornos de baños 8.3 .2 Efectos de la atmósfera de los hornos sobre los aceros 8 .4 Medios de enfriamiento 8.4 .1 Precauciones en el enfriamiento de las piezas
61 61 61 61 62 62 62 62 62 62
8
9
50 50 50 50, 50 50 50 50 50 51 52 52
66
69 69 69 69 71 71 71 71 72 72 72 72 72 72 72 72 72 73 73 73
10
Instrumentos de medida para magnitudes lineales 10 .1 Metros y reglas El metro arrollable 10 .1 .1 10.1 .2 La regla graduada 10 .2 Calibrador o pie de rey 10 .2 .1 Funcionamiento del nonio 10 .2 .2 Apreciación de los nonios 10 .2 .3 Medición con el pie de rey 10 .2 .4 Características del pie de rey Empleo del calibre 10 .2 .5 10 .3 Medición con compases
76 77 77 78 78 78 79 80 81 81 82
11
Instrumentos de medida para magnitudes angulares 11 .1 Goniómetros y transportadores 11 .1 .1 Escuadra universal 11 .1 .2 Goniómetro simple 11 .1 .3 Falsa escuadra 11 .2 Goniómetros de precisión Nonio circular 11 .2 .1 11 .2 .2 Lectura del nonio 11 .3 Goniómetro óptico
83 84 84 84 84 84 85 85 86
12
Instrumentos de verificación de superficies planas Verificación 12 .1 12 .2 Verificación de superficies planas 12 .2 .1 Con reglas de precisión 12 .2 .2 Con mármol de verificación 12 .2 .2 .1 Entintado o colorante 12 .2 .2 .2 Normas de uso y conservación 12 .2 .3 Otros procedimientos
87 87 88 88 88 89 89 89
13
Instrumentos de verificación para ángulos Verificación de ángulos. Instrumentos fijos 13 .1 13 .1 .1 Escuadras Plantillas de ángulos 13 .1 .2 13 .1 .3 Normas para su empleo y conservación 13 .1 .4 Verificación de escuadras de 900
54 54 54 55 55
64 64
68 68
METROLOGIA
54
63 63 63 63 64 64 64
Tratamientos térmicos 9 .1 Teoría de los tratamientos térmicos 9 .2 Componentes y constituyentes de los aceros 9 .2 .1 Características de los constituyentes 9 .3 Clasificación de los tratamientos térmicos 9 .4 Fases en todo tratamiento térmico Temple 9 .5 9 .5 .1 Martempering 9 .5 .2 Temple superficial 9 .6 Revenido 9 .6 .1 Temple-revenido isotérmico 9 .7 Recocido 9 .7 .1 Recocido de regeneración 9 .7 .2 Recocido de ablandamiento 9 .7 .3 Recocido contra acritud 9 .7 .4 Recocido isotérmico Normalizado 9 .7 .5 9 .8 Tratamientos termoquimicos 9.8.1 Cementación 9.8.2 Nitruración 9.8.3 Cianuración 9 .9 Influencia de los tratamientos térmicos en las propiedades de los aceros
91 91 91 91 91 92
13 .1 .5 13.2
Verificación de escuadras 1200 Cubos o dados 13.1 .6 Mesa óptica o ciclómetro
de
92 92 93
94 94 95 95 95 95 95 95 95 95 96 96 96 96 96
15
97 97 98 98 98 98 99 99
Trazado al aire 15 .1 Importancia del trazado al aire 15 .2 Utiles empleados en el trazado al aire 15 .2 .1 Mármol 15 .2 .2 Gramil 15 .2.3 Calzos 15 .2.4 gfuñas 15 .2.5 gatos 15 .2.6 Escuadras de trazar y cubos o dados 15.2.7 Mesas y escuadras orientables 1 55.2 .8 Aparatos divisores 15.3 Proceso del trazado 15.4 Fsesumen de los instrumentos de trazado
99 99 99 99 100
Taller 16.1 16.2 16.3
16.4 16 .5
17
mecánico y puesto de trabajo ¿Qué es un taller mecánico? Objetivos de un taller mecánico Funciones técnicas de un taller mecánico 16.3 .1 Función fabricación 16.3 .1 .1 Taller de preparación de utillaje 16.3 .1 .2 Almacén de herramientas 16.3 .1 .3 Sección de mecanizado y montaje 16 .3 .1 .4 Entretenimiento o mantenimiento Otras secciones 16.4 .1 Almacén de materias primas 16 .4 .2 La sección de verificación Puestos de trabajo 16 .5 .1 Puesto de trabajo del ajustador 16 .5 .1 .1 Ajuste 16 .5 .1 .2 Elementos básicos del puesto del ajustador
18
19
20
Limas 17.1 Partes_ de una lima 17 .2 Elementos característicos de la lima 17 .2 .1 Forma 17 .2.2 Tamaño 17 .2 .3 Picado 17 .2 .3 .1 Angulo de los dientes 17 .2 .4 Grado de 'corte 17 .3 Limas especiales
101 101 101 102 102 102 102 103 103 103 103 103 104 104 104 104 106 106 107 107 107 107 107 108 ` 108
Limado : generalidades 18 .1 Objeto del limado 18 .2 Fijación de las piezas en el tornillo de banco 18 .2 .1 Altura del tornillo 18 .2 .2 Posición del operario 18 .2 .3 Manera de agarrar la lima 18 .2 .4 Dirección del limado
111 112
Operaciones de limado a mano Limado de superficies planas 19 .1 19 .2 Limado de superficies paralelas 19 .3 Limado de ángulos convexos 19 .4 Limado de ángulos cóncavos 19 .5 Limado de superficies curvas, convexas 19 .5.1 Casos particulares 19 .5.1 .1 Superficies cilíndricas libres 19 .5.1 .2 Superficies cónicas libres 19 .5.1 .3 Superficies secantes, no libres, a superficies planas : 19.5.1 .4 Superficies tangentes a superficies planas : 19 .6 Limado de superficies cilíndricas cóncavas 19.6 .1 Superficies libres Limado de superficies tangentes, cóncavas 19 .7 y convexas 19.8 Limado de perfiles complejos
114 115 115 115 115 115 115 116 116
17 .5
OPERACIONES A MANO 16
108 108 108 109
17 .4
TRAZADO 14 Trazado plano Objeto del trazado 14.1 14 .2 Clases de trazado 14 .2.1 Trazado plano 14 .2.2 Trazado al aire 14 .3 Barnices de trazar Instrumentos de trazar 14 .4 14 .4.1 Punta de señalar o de trazar Granete 14 .4.2 14 .4:3 Compás de trazar 14 .4 .4 Escuadras 14 .4 .5 Escuadras de hallar centros 14 .4 .6 Reglas 14 .4 .7 Regla angular 14 .5 Práctica del trazado en el plano
17 .3 .1 Con mango de acero 17 .3 .2 Limas para máquinas 17.3.3 Con picados especiales Mangos comunes, para limas 17 .4.1 Colocación de los mangos en las limas 17 .4.2 Mangos especiales 17 .4.3 Limas flexibles Normas para la elección de las limas
21
Aserrado o troceado con desprendimiento de virutas 20.1 Formas en que puede presentarse el material 20.2 Elección del material 20.3 Procedimientos empleados para cortar el material 20 .3 .1 Troceado con desprendimiento de virutas 20 .3 .2 Sierra de mano 20 .3 .3 Hoja de sierra 20 .3 .3 .1 Dimensiones 20 .3 .3 .2 Características 20 .3 .3 .3 Elección de la sierra 20 .3 .4 Arco de sierra 20 .4 Normas para aserrar a mano Burilado y cincelado 21 .1 Objeto del burilado y cincelado 21 .2 Cincel o cortafrío 21 .2 .1 Cabeza 21 .2 .2 Cuerpo 21 .2 .3 Filo o extremo de corte 21 .3 Buril y Gubia 21 .3 .1 Buril 21 .3 .2 Gubias 21 .4 Martillo Partes de la cabeza de un mar21 .4.1 tillo 21 .4.2 Empleo 21 .4.3 Mango 21 .5 Mazas 21 .6 Modo de cincelar 21 .7 Trabajos característicos con el cincel, buril o gubia
9
109 109 109 109
112 112 112 112 112
116 116 116 116 117 117 118 118 118 118 119 119 119 119 119 120 120 120 121 122 122 122 122 122 122 122 123 123 123 123 123 123 123 124
Acanalado Desbastado Chaflanado Troceado de chapa Troceado de chapa gruesa Troceado con auxilio de taladros Trabajos varios
124 124 124 124 124
Roscas Tornillo y tuercas 22.1 22.1 .1 Generación de una rosca Clasificación de las roscas 22.2 22 .2.1 Según el número de filetes 22.2.2 Por la forma del filete Según su posición 22.2.3 22.2.4 Según el sentido de la hélice Elementos de las roscas. Perfil 22.3 22 .4 Dimensiones fundamentales de una rosca 22.4 .1 Paso -p22.4.2 Avance -a22.4.3 Diámetro exterior 22.4.4 Diámetro interior 22.4 .5 Diámetro medio Profundidad de las roscas 22.4 .6 22 .4 .7 Diámetro nominal 22 .5 Representación de las roscas 22 .6 Designación de las roscas 22 .7 Acotación de las roscas Sistemas de roscas 22 .8 22 .8 .1 Sistema Whitworth Sistema Sellers 22 .8 .2 22 .8 .3 Sistema ¡SO 22 .8 .4 Sistema Whitworth para tubos
126 126 126 126 126 126 126 127 127 127 127 127 128 128 128 128 128 128 128 131 131 131 131 131 131
Roscado, herramientas de roscar 23 .1 Machos y cojinetes de roscar Machos de roscar 23 .1 .1 23 .1 .1 .1 Partes de un macho 23 .1 .1 .2 Sección transversal 23 .1 .1 .3 Angulos de desprendimiento 23 .1 .1 .4 Forma de las ranuras 23 .1 .1 .5 Destalonado 23 .1 .1 .6 Juego de machos 23 .1 .2 Cojinetes de roscar 23 .1 .2 .1 Partes de un cojinete 23 .1 .2 .2 Formas 23 .1 .2 .3 Angulos 23 .1 .2 .4 Destalonado 23 .2 Terrajas de peines Tipos de terrajas 23 .2 .1
133 133 133 133 133 134 134 134 134 134 134 134 135 135 135 135
Roscado a mano 24.1 Práctica del roscado Roscado de tuercas 24.2 24 .2 .1 Taladrado previo 24 .2 .2 Achaflanado 24 .2 .3 Roscado propiamente dicho Elección de los machos 24.2 .3 .1 24.2 .3 .2 Elección del bandeador apropiado 24 .2.3 .3 Lubricantes 24.2 .3.4 Iniciación del roscado 24.2.3 ..5 Roscado Roscarlo de tornillos 24.3 24.3 .1 Torneado previo 24.3 .2 Roscado propiamente dicho 24 .3 .2 .1 Elección de los cojinetes 24.3 .2.2 Elección del portacojinetes 24.3 .2.3 Lubricante 24.3 .2.4 Iniciación del roscado 24.3 .2 .5 Roscado
136 137 137 137 138 138 138
21 .7 .1 21 .7 .2 21 .7 .3 21 .7 .4 21 .7 .5 21 .7 .6 21 .7 .7 22
23
24
10
HERRAMIENTAS
UXILIARES MANUALES
25
uxiliares
124 124
138 138 139 139 140 140 140 140 140 140 140 141
Herramientas 25 .1 Alicates 25 .1 .1 25 .1 .2 25 .1 .3 25 .1 .4 25 .2 Tenazas 25 .2 .1 25 .2 .2 25 .2 .3 25 .2 .4 25 .3 Herramie 25.4 Her amien25 .4 .1 25 .4 .1 .1
25.5
25.6 25.7
Alicates Alicates Alicates Alicates
universales de punta alargada en punta con muelle de boca curva
Tenazas de carpintero Tenazas de sujeción Entenallas o tornillo de mano Gatos y sargentos tas para cortar tas para girar Llaves Llaves fijas Fija de una o dos bocas Hexagonal de tubo recta Hexagonal de tubo acodada Estrella plana Estrella acodada De vaso Dinamométrica Para tornillos de cabeza hexagonal interior 25 .4 .1 .2 Ajustables para caras planas 25.4 .1 .3 De uña articulada 25.4 .1 .4 Ajustables para tubos 25.4 .2 Destornilladores 25 .4 .2 .1 Tipos de destórnil¡adores 25 .4 .2 .2 Normas de cel" servación Herramien25 tas para golpear .5.1 Martillo 25 .5 .2 Mazas 25 .5 .3 Punzones o botadores Extractor de poleas Cajas de herramientas
142 142 142 142 143 143 143 143 143 143 143 143 143 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 145 145 145 146 146 146 146 146 146 147 147
NORMALIZACION 26
Normalización, tolerancia, acabado superficial Definición y objeto de la normalización 26.1 Principios generales de normalización 26.2 26.2.1 Etapas Organis os nacionales e internacionales 26.3 de norm lización Normas NE. Sus clases 26 .4 26.4 .1 Grupos de normas 26 .5 Campos e aplicación de la normalización en la M cánica 26 .6 Tipificaci n 26 .7 Normas e empresa 26 .8 Identifica ión de elementos normalizados 26,9 Designac ón normalizada 26 .10 Dibujos e taller 26.10 .1 Dibujo de conjunto 26.10 .2 Dibujo de despiece
ELEMENTOS DE 27
148 148 149 149 149 149 150 150 150 150 150 151 151 152 152
NION
Uniones fijas oldadas . Otras uniones 27 .1 Soldadura Clasificación de los procedimien27 .1 .1 tos de soldadura 27.1 .2 Preparación de las piezas que se han de soldar
154 154 154 155
27.1 .3 27.1 .4 27.1 .5 27 .2 27.3 27.4 28
Posiciones de la soldadura Defectos de la soldadura Identificación de las uniones soldadas Otros sistemas de uniones fijas: pegamentos Uniones prensadas 27.3.1 Prensado longitudinal 27.3 .2 Prensado transversal Uniones por zunchado y anclajes
Soldadura blanda, fuerte y soldadura por fusión con soplete 28.1 Soldadura blanda 28 .2 Soldadura fuerte Designación de la soldadura 28 .2.1 fuerte 28 .2.2 Soldadura con soplete Elementos de que consta una 28 .2.2.1 instalación para soldadura oxiacetilénica 28 .2 .2 .2 Acetileno 28 .2 .2.3 Válvula de seguridad 28 .2 .2 .4 Botellas de acetileno disuelto 28 .2 .2 .5 Botellas de oxígeno 28 .2 .2 .6 Reductores de presión y manómetros 28 .2 .2 .7 Sopletes oxiacetilénicos 28.2 .2 .8 Metal de aportación . Desoxidantes 28.2 .3 Normas generales para la ejecución de la soldadura con soplete 28.2.3.1 Soldadura continua hacia delante 28.2.3.2 Soldadura al baño 28.2.3.3 Soldadura continua hacia atrás 28.2 .4Corte de acero mediante el soplete oxiacetilénico
155 155 158 159 160 160 160 160
30 .3 30 .4
30 .5 30 .6 30 .7
161 162 162 162 163
31
163 163 163 163 164 164 164 165 165 165 166 166 166
29 :Soldadura eléctrica Soldadura eléctrica por arco voltaico 29 .1 29.1 .1 Equipo para la soldadura por arco 29.1 .2 Electrodos . Su clasificación 29.1 .2.1 Constitución 29.1 .2 .2 Designación 29.1 .2.3 Embalaje 29.1 .3 Cómo se suelda al arco voltaico 29.1 .3 .1 Posición del soldador 29.1 .3 .2 Normas prácticas 29 .2 Métodos especiales de soldadura por arco 29.2.1 Sistema de gas inerte o sistema 1NIG 29.2.2 Sistema MAG 29.2 .3 Soldadura con plasma (PL) 29.2.4 Sistema con protección de polvo (U P) 29 .3 Soldadura por resistencia 29.3,1 Sóldadüra a tope 29.3 .2 Soldadura continua 29.3 .3 Soldadura por puntos
167 167
30
174 174 174 174 174 175 175
Roblonado 30 .1 Elementos de unión 30 .2 Roblonado 30.2 .1 Roblones o remaches 30.2 .2 Dimensiones de los remaches 30 .2 .3 Clases de roblonado 30 .2 .3 .1 Roblonado de chapas 30 .2 .3 .2 Según el fin a que se destinen los roblones
30.2.4 30.2.4.1
167 167 168 168 169 169 169 169 170 170 170 170 171 171 171 171 172
175
Práctica del roblonado Herramientas empleadas en el remachado a mano 30.2.5 Estanquidad del roblonado 30.2.6 Cabezas y dimensiones Remachados especiales Medios para abrir agujeros en las chapas y perfiles: punzonado 30.4 .1 Punzonado a mano 30.4 .2 Punzonado a .máquina Proporciones del roblonado en los casos corrientes Ensayo de roblones Otros sistemas para obtener uniones fijas 30.7 .1 Ensamble por medio de chapas 30.7 .2 Ensamble por grapas
Uniones desmontables 31 .1 Tornillo 31 .1 .1 Designación de un tornillo 31 .1 .2 Clasificación de los tornillos 31 .1 .2.1 Tornillos de unión 31 .1 .2.2 Tornillo pasante 31 .1 .2.3 Espárrago 31 .1 .2 .4 Tornillos autorroscantes para chapas 31 .1 .2.5 Tornillo prisionero 31 .1 .2.6 Pernos de articulación 31 .1 .2.7 Pernos de anclaje 31 .1 .3 Tuercas 31 .1 .4 Formas normalizadas de tuercas 31 .1 .5 Arandelas 31 .1 .5 .1 Clases de arandelas 31 .1 .6 Dispositivos de seguridad 31 .1 .6 .1 Por doble tuerca 31 .1 .6 .2 Por rozamiento con tuercas especiales 31 .1 .6 .3 Por retención mecánica 31 .1 .6 .4 Por arandelas elásticas 31 .1 .7 Características de los tornillos 31 .1 .7 .1 Forma de la cabeza 31 .1 .7.2 Extremos de tornillos 31 .1 .7.3 Longitud de la rosca 31 .1 .7.4 Salidas de roscas 31 .1 .8 Pasadores 31 .1 .8.1 Cilíndricos 31 .1 .8 .2 Cónicos 31 .1 .8.3 De seguridad 31 .1 .9 Chavetas 31 .1 .9.1 Transversales 31 .1 .9.2 Longitudinales 31 .1 .10 Lengüetas 31 .1 .11 Aplicaciones de los elementos de unión
175 176 176 177 177 177 178 178 178 179 179 179 179 180 181 181 181 181 181 181 182 182 182 182 182 182 182 182 183 183 183 183 183 184 184 184 185 185 185 185 185 186 186 186 186 186 187
OPERACIONES A MAQUINA 32
Brocas 32 .1 Taladrado 32 .2 Broca 32 .3 Brocas helicoidales 32 .3 .1 Cola o mango 32 .3 .2 Cuerpo 32 .3.3 Boca o punta 32 .4 Tipos de brocas helicoidales 32 .5 Afilado de las bracas helicoidales 32.5.1 Angulo de punta 32.5.2 Angulo de incidencia y destálonado 32 .6 Brocas especiales
190 190 190 191 191 191 192 192 192 192 192 193
Máquinas de taladrar 33.1 División de las taladradoras 33.1 .1 Elementos de una taladradora 33.1 .1 .1 Soporte general o bancada 33 .1 .1 .2 Soporte para fijación de las piezas 33 .1 .1 .3 Cabezal 33 .1 .1 .4 Dispositivos para fijar la broca
194 195 195 195
34 Taladrado Estudio del plano o dibujo 34 .1 34 .2 Elección de la máquina 34 .3 Colocación de la broca 34 .4 Fijación de la pieza 34 .5 Operación de taladrar 34 .6 Casos especiales 34 .7 Algunos defectos y accidentes que pueden
200 201 201 201 202 202 204
33
presentarse en el taladrado y sus causas
196 196 198
204
PROCESOS DE TRABAJO 35
Proceso de mecanizado 35 .1 Finalidad de los procesos de trabajo 35 .2 Ficha de trabajo, hoja de proceso o gama
35.3
207 207 207
Preparación de la hoja de proceso 35 .3.1 Estudio del plano de taller 35 .3.2 Estudio de una superficie 35 .3.3 Agrupación de superficies 35 .3 .4 Agrupación de subfases 35 .3 .5 Elección del proceso
35 .3 .6 35 .3 .7 35 .3 .8
Conclusiones Ejemplo 1 Modelo de hoja del proceso
208 208 208 208 208 208 208 208 209
NORMAS DE SEGURIDAD Y CONSÉRVACION 36
Seguridad y mantenimiento 36 .1 Normas generales para todos los puestos 36.2 Seguridad en el puesto de ajustador 36 .3 Seguridad con las herramientas auxiliares 36 .4 Seguridad en el puesto de taladrado 36 .5 Seguridad en la esmeriladora 36 .6 Seguridad en la fragua y operaciones de 36 .7 36 .8 36 .9
forjado Seguridad en el puesto de soldadura Código del color Reglas de conservación o mantenimiento
215 216 216 217 217 218 218 219 220 222
Introducción
Según el art. 40 de la LEY DE EDUCACIÓN:
«La Formación Profesional tendrá por finalidad específica la capacitación de los alumnos para el ejercicio de la profesión elegida, además de continuar su formación integral . Deberá guardar, en su organización y rendimiento, estrecha relación con la estructura y previsiones del empleo .»
La materia que nos ocupa tiende a cumplir esa «CAPACITACIÓN de los alumnos para el ejercicio de la profesión elegida» quizá en mayor grado que las demás disciplinas del curso . Como se verá más adelante, también posee- nuestra asignatura suficientes apartados como para ser una asignatura altamente FORMATIVA, pues se van a ver implicados en ellas amplios sectores de la personalidad humana. Por lo que se refiere a la relación que debe guardar con «la estructura y previsiones del empleo», nos parece que la experiencía?de muchas décadas preparando técnicos para la Industria nos permite escribir esta obra con conocimien to de causa ; y por otro lado no dudamos que, en una era tecnológica como es la actual, «la familia de la Mecánica» está lo bastante.representada como para no esperar disminución en la demanda de puestos de trabajo; por muchos años, para nuestros futuros técnicos. Como todos los comienzos, el aprendizaje entraña serias . dificultades. Conscientes de ello, queremos ayudar en tan delicado trance a esos mecánicos en potencia, a fin de que su formación técnica les resulte lo más :fácil y breve posible . Hemos expuesto la materia en 10 capítulos, dividido cada uno de ellos en varios temas. Número de capítulos no excesivo que permite al alumno un fácil ejercicio de memoria locativa asignando a cada capitulo una técnica concreta. En efecto, se ha procurado que cada capítulo y cada tema sea una unidad completa en sí misma observando cierta uniformidad en, la- estructura y composición de los mismos; así, desde elprimer momento de la explicación, el alumno centra su atención en el corazón mismo del tema. El cuestionario oficial, nos ha dado pie para esta distribución (pág. 19) . Hemos procurado no sobrecargar las explicaciones literarias,; y potenciar al máximo los métodos intuitivos. Para ello hemos procurado, siempre que ha sido posible, adjuntar una o; varias figuras para una mejor, aclaración del texto . Con este mismo fin; el texto que presentamos, va acompañado dé una serie de subsidios audiovisuales que alivien al profesor en la costosa : labor de dibujar cosas complejas o de precisión en la pizarra : transparencias;, diapositivas y peliculas-concepto. No hemos querido exagerar el número de transparencias por- no encarecer la. obra y, además, porque sabemos que muchos profesores de Tecnología po.. drán- preparar otras a medida que lo crean oportuno . La serie diapositivas;sirve para ayudar a reforzar los conceptos: explicados en el texto.
Nos damos cuenta de la utilidad de estos medios, puesto que los hombres de hoy están acostumbrados a adquirir conocimientos por medio de imágenes . El material y documentación que a continuación se detalla, presentado en un estuche para su fácil manejo y transporte, constituye, junto con el libro del alumno, el lote del Profesor : 37 transparencias 78 diapositivas 1 película-concepto . Folleto con la explicación de cada una de las transparencias, diapositivas y película-concepto. Folleto conteniendo los siguientes apartados : 1.° Indicaciones didácticas. 2.° Relación de medios didácticos. 3.° Medios audiovisuales : uso del retroproyector y realización de transparencias. El libro ha sido concebido como una obra completa en si misma, de tal modo que, aun sin las transparencias y diapositivas, puede seguirse perfectamente la exposición de la materia. El orden de los capítulos ha sido dispuesto de acuerdo con el cuestionario oficial habida cuenta de que debe servir de guía en la enseñanza práctica de taller. Con todo, el profesor puede seguir otro orden ya que cada capítulo constituye una materia completa, con cierta independencia de las demás . Se ha elegido el formato UNE A4 porque, además de ser el mismo de otros libros de nuestra colección, la experiencia nos dice que se necesita amplio espacio para dibujos, gráficos, anotaciones del alumno, ampliaciones del profesor..., lo que hace del libro un positivo instrumento de trabajo. Por si alguien tiene la paciencia de leernos, explicamos a continuación, brevemente, cómo hemos concebido la estructura, y preparación de esta obra : CAPÍTULO :
Título : denominación general que abarca toda la materia del capitulo. Contenido : cada capitulo trata de una misma materia, desde el principio
hasta el fin. Si por su amplitud parece didácticamente más apropiado, se divide en varios temas, pudiendo también constar cada capitulo de un único tema. TEMA :
denominación concreta de la materia 'del tema. Contenido : cada tema tratará una materia muy concreta y que ordinariamente podrá ser explicada en una sola sesión. Título :
OBJETIVOS :
Se determina concretamente lo que el alumno debe llegar a alcanzar con el estudio del tema, y apreciar las actividades que son importantes para conseguir el éxito y organizar sus esfuerzos hacia los mismos. GUIÓN : Señalamos los puntos principales desarrollados en el tema. Sirve de pauta o guía, al profesor y al alumno, para no pasar por alto nada importante . PUNTOS CLAVE :
Parte o partes principales del tema, que deben dominarse completamente . Debe insistirse sobre ellos, cuanto sea preciso, para su plena asimilación. Siempre que se juzgue conveniente, se emplearán, para estos puntos clave, las transparencias o diapositivas que podrán ser proyectadas por el profesor o por el propio alumno. CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS :
Señalamos aquí los conocimientos previos necesarios para poder comprender el tema. Conviene hacer una prueba de evaluación para comprobar si es necesario dar una explicación de repaso, o si incluso interesa ponerse en contacto con el profesor de esa materia para coordinar la forma y profundidad con que él mismo debiera explicar los conocimientos previos necesarios. 14
EXPOSICIÓN DEL TEMA : Ya hemos dicho que la explicación es sencilla y concisa indicando sólo lo esencial para dejar margen : 1.° a las explicaciones y aclaraciones del profesor, 2.° a la investigación del alumno, individualmente o en pequeño grupo. DIBUJOS Y REPRESENTACIONES GRÁFICAS : Hemos procurado que sean lo más intuitivos posible -a veces, sacrificando lo estético e incluso lo real-; los colocamos junto al texto. En ocasiones no hacemos más que mencionar la figura por estimar superflua toda aclaración . PROBLEMAS : Van resueltos en el texto aquéllos que son necesarios para aclarar la teoría. Se ponen otros ejemplos sin resolver, como ampliación . SEGURIDAD E HIGIENE: Si en un momento determinado hace falta alguna norma o instrucción particular se intercala en el texto. Si son de carácter general, se ponen al final del libro. NORMALIZACIÓN : Se ha incluido un tema sobre normalización general. En algún tema se hace mención de las normas publicadas sobre el mismo. MEDIOS DIDÁCTICOS :
En el momento oportuno se van señalando los existentes, tales como : medios -audiovisuales -transparencias, diapositivas y películas-, mecanismos y órganos de- máquinas, murales, identificación visual de elementos, etc. TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO : Se proponen, a los alumnos, cuestiones o temas para desarrollar por su cuenta. Se procura que, para las cuestiones, les sirva de pauta lo estudiado, y para ir más a fondo, hay que consultar en otras fuentes de información. También se proponen algunos temas que son complementarios de los estudiados . Cabe insistir en la conveniencia de que los trabajos desarrollados sean concretos y precisos en sus descripciones. Pueden hacerse con fichas estudiadas para el caso, que faciliten su ejecución, manejo y archivo. CUESTIONARIO : Preguntas para contestar el alumno, con lo cual se pretende constatar hasta qué punto asimiló éste la materia del tema y hasta dónde han sido eficaces los medios audiovisuales. Servirá también como prueba de evaluación. BIBLIOGRAFÍA :
Se confecciona una relación de fuentes de información para la ampliación del tema explicado y del tema para desarrollar el alumno . VOCABULARIO TÉCNICO :
Lista de palabras que aparezcan en el tema, cuyo significado no haya sido explicado en el mismo o en anteriores temas. Estas palabras van, en el texto, seguidas de un asterisco (*). Esperamos de la benevolencia de nuestros jóvenes alumnos y sobre todo de sus profesores, cuantas advertencias tengan a bien hacernos para ir mejorando las sucesivas ediciones de esta obra . Se lo agradecerá el equipo de profesores cuya colaboración la ha hecho posible. Barcelona, enero de 1976
LOS AUTORES 15
Objetivos generales
Con el conjunto de los textos de Tecnología Mecánica, Prácticas de Taller y Técnicas Gráficas que componen el Área Tecnológica de los dos cursos Formación Profesional de Primer Grado, se pretende que el alumno adquiera los Objetivos generales siguientes :
1
Objetivos de la Enseñanza General de la Profesión
1 .1 Asimilación y utilización de las nuevas técnicas de aprendizaje, estudio y trabajo personal y en grupo «aprender a aprender» . El Profesor informará progresivamente de estas técnicas y antes de comenzar la «unidad didáctica» explicará la técnica del Método Didáctico que va a emplear . 1 .2 Desarrollo del pensamiento crítico y de la capacidad de evaluación, análisis, síntesis y abstracción . 1 .3 2
Desarrollo de la capacidad de observación y experimentación .
Objetivos Generales de conocimientos y destrezas
2.1 Desarrollar la capacidad para interpretar, sintetizar ,y aplicar los conocimientos adquiridos sobre materiales, herramientas, maquinaria, planos, instalaciones, procesos de trabajo, mejora de métodos, nuevos medios de producción, seguridad en el trabajo contenido en ca tálogos, folletos, manuales, formularios, revistas, exposiciones, demostraciones, visitas a fábricas y ferias, cursillos y cuadernos de prácticas . 2 .2 Saber aplicar lo aprendido a solucionar problemas típicos, propios del desarrollo tecnológico de su profesión . 2 .3
Dominar el método inductivo-deductivo . 2 .4 Desarrollar orden, precisión, intercambiabilidad, sentido estético, organización, vocación y gusto por el trabajo . 2 .5
Dominar las fuentes de información para estar al día profesionalmente.
2 .6
Redactar memorias didácticas, procesos de fabricación, cálculos de tiempo . . ., etc .
2 .7 Desarrollar el ingenio para mejorar los métodos, tiempos de fabricación, solucionar problemas . . . 2.8
Desarrollar la habilidad manual para la ejecución de trabajos de precisión .
2.9
Adquisición del vocabulario técnico
2.10
para
una adecuada expresión
profesional .
Conocimiento del campo de aplicación y posibilidades de empleo del mecánico .
2.11 Conocimiento de la nomenclatura de herramientas, accesorios, máquinas y su denominación normalizada para facilitar los pedidos . 2.12 :Conocimientos básicos de otras profesiones para facilitar la transferencia teniendo en cuenta la evolución y creación de nuevas profesiones . 2.13 Capacitar al alumno en la flexibilidad de una enseñanza globalizada en el área tecnológica, 2.14 Reflexión previa en el planteamiento teórico y práctico de cualquier trabajo : ¿qué se hace? ; ¿por qué se hace? ; ¿para qué se hace? ; ¿cuándo : se hace? ; ¿quién lo hace? ; ¿dónde lo hace? ; ¿cómo se hace? 2 .15 Adquisición de los conocimientos de las asignaturas que complementan el área tecnológica : física aplicada, Matemáticas .
16
Orientación profesional
Objetivos : - Conocer la profesión y las diversas posibilidades de empleo y ocupaciones. - Conocer las categorías profesionales. - Cómo se ha de preparar el aprendiz para dominar la profesión . Presente y futuro de la profesión mecánica ¿Cuál es tu futuro en el mundo del trabajo? , ¿Has decidido dedicarte a la mecánica en alguna de sus profesiones? Es una buena elección, ya que cada día la industrialización necesita más y más personas para proyectar, dibujar, programar y fabricar : máquinas; vehículos, instrumentos, etc. Toda profesión requiere a la vez conocimientos y destrezas que no pueden improvisarse y que requieren de 2 a 5 años de estudio y entrenamiento especial . Una profesión exige : - para el Primer Grado, una formación básica ; - para el Segundo Grado, el Bachillerato Superior o el Bachillerato Unificado Polivalente, o cursar el Año de Materias Complementarias ; - para el -Tercer Grado, formación equivalente al primer ciclo universitario o haber superado los períodos necesarios de Materias Complementarias . Naturalmente, para ser un simple operario especializado, no hará falta tal formación . Antes de decidirte, puedes hacerte alguna pregunta semejante a éstas : ¿Dónde trabajaré? ¿Qué haré o qué me gustaría hacer? ¿Cuánto ganaré o me gustaría ganar? ¿Reúno las condiciones y aptitudes físicas o psíquicas necesarias? ¿Cuáles son las posibilidades de ascenso? ¿Dónde puedo aprender el oficio o profesión? ¿Cuánto tiempo necesitaré? Categorias profesionales Veamos un poco las distintas posibilidades o niveles de una profesión : Un 1.8 operario especializado es aquél que ha sido adiestrado para manejar una máquina, o hacer sólo unas operaciones concretas . Es un trabajo rutinario . Se practica una y otra vez lo mismo . 2 .8 Operario cualificado es el que puede preparar y manejar cualquier tipo de maquinaria . Ha de ser capaz de interpretar planos y utilizar herramientas de precisión . Dentro de esta categoría, cabe cierta especialización, por ejemplo : - Ajustador matricero y herramentista : prepara las matrices, dispositivos o utillajes para trabajos en serie . - Preparador de máquinas herramientas : hace los montajes de herramientas y los ajustes y reglajes de las máquinas automáticas o especiales ; debe ser capaz de verificar las piezas para comprobar si su ejecución en las máquinas está conforme con lo previsto en el plano . - Verificador : realiza la comprobación de las máquinas y piezas fabricadas, para cerciorarse de si cumplen las especificaciones previstas . 17
- Encargado de sección : suele ser aquel operario cualificado que, por sus cualidades personales y profesionales, sea capaz de asumir responsabilidades, tomar decisiones, mandar y supervisar a otras personas . 3 .a -Ingeniero técnico. Debe ser capaz de proyectar, construir y supervisar las operaciones de las máquinas herramientas. Suele ser el responsable de la fabricación y es una de las personas clave y más importante en la Industria . En el departamento de oficina técnica tiene también una importancia fundamental para la preparación del trabajo, estudio de los procesos y utillajes e incluso para la programación y lanzamiento. . Preparación para la profesión Dos han sido tradicionalmente las maneras de aprender una profesión : - Cursar estudios en una escuela profesional ; - Ingresar en un taller como aprendiz.
Ateniéndonos a la Ley General de Educación española, la única posibilidad oficial y legal de prepararse a una profesión antes de los 16 años, es la de cursar estudios de Formación Profesional de Primer Grado, por ser éste obligatorio a todos los alumnos que después de la Ense ñanza General Básica, no sigan los estudios del Bachillerato Unificado y Polivalente . Ver organigrama de la Ley General de Educación española . En la escuela aprenderá los fundamentos de la profesión y las ciencias complementarias a ella : las prácticas, la tecnología específica de la profesión y las técnicas gráficas, además de continuar su formación integral . -Al salir de la escuela no será un mecánico completo, aún le quedarán muchas cosas por aprender, pero podrá adquirirlas rápidamente gracias a la formación básica adquirida en ella . Muchas escuelas tienen cursos para capacitar a trabajadores con enseñanzas complementarias a fin de que puedan pasar de un grado a otro y llegar a técnicos . Pueden ampliar conocimientos a base de cursos monográficos, como los que suelen darse en escuelas especiales de Ingeniería Técnica . No acaban aquí las posibilidades de la mecánica . Se van implantando nuevas técnicas y proceso de trabajo : máquinas completamente automatizadas . Trabajar en estas máquinas es fácil, pero se requiere saber programarlas, ponerlas a punto y mantenerlas en buenas condiciones de trabajo . Queda pues mucho camino por recorrer y hacen falta muchos y buenos mecánicos para ello . En la actualidad, la planificación establecida por el Ministerio de Educación y Ciencia en la enseñanza de Formación Profesional de 1 .0 y 2 .0 grado en la Rama del Metal, es la que se indica en el siguiente esquema : Rama
Grado
Años
1 .0
2
2 Metal 2 .0
Tipo de enseñanza
Profesión - Mecánica . - Construcciones metálicas .
Régimen General (aprobado el curso de complementarias) .
- Fabricación mecánica .
Régimen de enseñanza especializada (aprobado el primer grado) .
- Máquinas herramientas. - Matricería y moldes . - Calderería en chapa y estructura] . -Automatismos neumáticos y oleohidráulicos .
Para el primer curso de Primer Grado de la profesión Mecánica, el cuestionario oficial y su correspondencia en este libro para la Tecnología es : CUESTIONARIO OFICIAL
CORRESPONDENCIA EN ESTE LIBRO
1
1
Conocimiento de materiales
Aceros . Fundición . Productos no férricos y sus aleaciones Identificar por su aspecto, por sus características mecánicas y por sus aplicaciones .
Conocimiento de materiales
Tema 1 Aceros y fundición . Tema 2 Productos no férricos ; el cobre y sus aleaciones . Tema 3 Productos no férricos y sus aleaciones : metales varios .
Formas comerciales de los materiales : Chapas. Barras. Perfiles. Tubos : Identificar por sus formas y sus dimensiones . Piezas fundidas : Idea de su obtención . Piezas forjadas : Idea de su obtención . Tratamientos térmicos : Temple. Recocido y revenido : Finalidad, propiedades y proceso elemental para obtenerlos.
Tema Tema Tema Tema Tema Tema
2
2
Metrologia
Instrumentos de medida : cintas métricas . Reglas graduadas . Calibres pie de rey . Transportador y goniómetro : Terminología . Características y aplicaciones de cada uno de ellos. Instrumentos de verificación : Para superficies planas : Regla . Mármol . Descripción y modo de empleo . Para comprobar ángulos : Escuadras . Plantillas. Otros instrumentos. Descripción y modo de empleo . 3
Trazado
4 5 6 7 8 9
Metrologla
Tema 10 nitudes Tema 11 nitudes
Instrumentos de medida para maglineales . Instrumentos de medida para magangulares .
Tema 12 Instrumentos de superficies planas .
verificación
de
Tema 13 Instrumentos de verificación para ángulos. 3
Trazado
Trazado plano y al aire elemental : Finalidad y forma de cada una de las clases de trazado . Instrumentos de trazado : Descripción y modo de empleo . -Técnica de la operación .
Tema 14 Tema 15
4
4
Operaciones a mano
Identificación de materiales . Formas comerciales . Piezas fundidas : su obtención . Piezas forjadas : su obtención . Tratamientos térmicos : introducción . Tratamientos térmicos.
Trazado plano . . Trazado al aire .
Operaciones a mano
Limado . Aserrado . Burilado y cincelado . Roscado : Finalidad. Herramientas utilizadas . Terminología y características de las mismas . Técnica de cada una de las operaciones .
Tema 16 Taller mecánico y puestos de trabajo . Tema 17 Limas . Tema 18 Limado : Generalidades . Tema 19 Operaciones de limado a mano . Tema 20 Aserrado o troceado con desprendimiento de virutas . Tema 21 Burilado y cincelado . Tema 22 Roscas . Tema 23 Roscado, herramientas de roscar . Tema 24 Roscado a mano .
5
5
Herramientas auxiliares
Alicates. Tenazas . Entenallas. Llaves. Atornilladores . Martillo . Machos . Otras herramientas. Descripción . Diferentes clases y modo de empleo . 6
Normalización
Herramientas auxiliares
Tema 25
6
Herramientas auxiliares .
Normalización
Objeto . Ventajas . Normas . Tolerancias de fabricación : Concepto elemental . Acabado superficial : Signos de mecanizado .
Tema 26 Normalización . Tolerancias . Acabado superficial .
7
7
Elementos de unión
Uniones fijas : chadas .
Soldadas, remachadas, zun-
Elementos de unión
Tema 27 n es .
Uniones fijas soldadas . Otras unio-
19
Uniones desmontables : Pasadores, tornillos, tuerca y otros elementos normalizados . Identificación de estos elementos por su forma y dimensión . Características y aplicaciones . 8
Operaciones a máquina
Taladrado : su objeto . Máquinas Taladradoras : clasificación, terminología y características . Herramientas : Terminología, características, ángulos principales, técnicas de la operación . 9
Procesos de trabajo
Finalidad de los procesos . Aplicaciones a trabajos elementales y a la obtención de piezas simples en superficies asociadas. 10
Normas de seguridad y conservación
Las relativas a las operaciones que se realizan y las herramientas que utilizan .
Tema 28 Soldadura blanda, fuerte y soldadura por fusión con soplete. Tema 29 Soldadura eléctrica . Tema 30 Roblonado. Tema 31 Uniones desmontables . 8
Operaciones a máquina
Tema 32 Tema 33
Brocas : Máquinas de taladrar.
Tema 34
Taladrado .
9
Proceso de trabajo
Tema 35
10
Proceso de mecanizado .
Normas de seguridad y conservación
Tema 36
Seguridad y mantenimiento .
1.
Conocimiento de materiales
Tema 1 . Aceros y fundiciones OBJETIVOS - Conocimiento elemental de los materiales principales empleados en mecánica. - Clasificación de los productos siderúrgicos. - Conocer la clasificación de las fundiciones según el proceso de elaboración. - Conocer la clasificación de las fundiciones según su composición y estructura . - Saber clasificar los aceros según su composición y conocer los elementos de aleación más frecuentemente utilizados en la composición de aceros afeados. - Conocer la clasificación de los aceros según el método de obtención y los procedimientos para obtenerlos. - Conocer la clasificación de los aceros según sus aplicaciones. - Saber hacer un resumen esquemático de la obtención del hierro y del acero. GUIÓN
Metales más empleados en la industria mecánica . El hierro. Productos siderúrgicos . Clasificación -de los productos siderúrgicos . Forma comercial de la fundición del horno alto . Resumen de la obtención de hierro y acero. Ferroaleaciones.
Fig. 1 .0
Instalación de un alto horno.
PUNTOS CLAVE - Diferencia entre fundición y acero . - Diferencia entre aceros al carbono y aleados. - Conocer los aceros y saber el empleo correcto para la fabricación de piezas y herramientas. EXPOSICIóN DEL TEMA 1 .1
Metales más empleados en la industria mecánica
En primer lugar, está el hierro, que en sus distintas formas entra en casi todas las construcciones metálicas. Le siguen, en menor escala, el cobre, empleado sobre todo en la industria eléctrica y en aleaciones, el aluminio, el plomo, estaño, cinc, níquel, etc. 21
Fig. 1 .1 Diversas piezas obtenidas por fundición .
tragante
1 .2
El hierro El hierro -símbolo: Fe- es un métal blando, dúctil y maleable, cuyo peso específico es de 7,86. Su punto de fusión es de 1 530 oC, pero si contiene carbono, puede bajar hasta menos de 1 200 oC. Ya antes de fundirse, se reblandece y puede trabajarse fácilmente en caliente . Conduce medianamente bien la electricidad y puede imanarse y desimanarse fácilmente. El hierro empleado en la industria contiene carbono en mayor o menor proporción y entonces varían sus propiedades . Los. minerales principales son óxidos y carbonatos : oligisto, hematites, magnetita y siderita. 1 .3
Productos siderúrgicos Se denominan productos siderúrgicos las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico de elaboración (transparencia 16.3) . 1 .3.1
a
la fábrica de acero a la funderia Fig. 1 .2
al taller granula de on o al escorial
Esquema de un horno alto .
Clasificación de los productos siderúrgicos Los productos siderúrgicos son principalmente : - Aleaciones de hierro con carbono, a saber : fundición, acero. - Ferroaleaciones, o aleaciones con otros elementos y sin carbono. La fundición suele contener de 1,7 a 4 % de carbono y, vista al microscopio, presenta varios cuerpos distintos mezclados entre sí. El acero tiene de ordinario menos de 1,7 % de carbono, el cual está combinado completamente con el hierro. Tanto la fundición como el acero pueden contener, además del carbono, otros elementos como el cromo, níquel, manganeso, etc., y, en este caso, se llaman fundiciones y aceros especiales. 1 .3.1 .1 El hierro como producto siderúrgico Se llama hierro a un producto siderúrgico cuando no contiene más que el elemento químico de este nombre o si, aun conteniendo otros elementos, éstos solamente tienen carácter de impurezas . Llamamos hierro puro cuando la cantidad de impurezas es insignificante . Observaciones importantes : al aceró extrasuave, de que luego hablaremos, no se le denomina, hierro, aunque, por'su escaso contenido de carbono, prácticamente despreciable, pudiera ser incluido -en esta clasificación . Sin embargo, tanto al acero extrasuave como al hierro, se les da, aun vulgarmente, el nombre de hierro dulce, denominación que tiende a desaparecer . El hierro puro tiene aplicaciones especiales muy particulares . 1 .3.1 .2 Fundiciones Se llama fundiciones a las aleaciones de hierro y carbono que contienen de 1,7 a 4 % de carbono. Además pueden contener otros elementos . Sin embargo, no es la cantidad de carbono lo que caracteriza a las fundiciones, sino la forma en que éste se encuentra, tal como se estudia en cursos superiores de conocimiento de materiales. La propiedad más importante de las fundiciones es ser fácilmente fusibles, hasta el punto de poder obtener piezas, a veces su mamente complicadas, por medio de moldes (fig. 1 .1) . Ver Tema 6.
Fig. 1 .4A Partes de un cubilote : 1, parachispas; 2, chimenea ; 3, boca de carga ; 4, puerta de la boca de carga ; 5, plataforma de carga; 6, coraza ; 7, cuba ; 8, collar de separación ; 9, revestimiento refractario (camisa) ; 10, caja de viento ; 11, válvula de regulación del viento ; 12, ventilador; 13, tubo de viento; 14, boca del encendido ; 15, puerta de la boca del encendido ; 16, crisol; 17, solera ; 18, puerta del vaciado ; 19, pies; 20, puntal; 21, mirilla ; 22, tobera; 23, caja de la tobera; 24, piquera de la escoria ; 25, canal de la escoria ; 26, piquera de la colada ; 27, canal de la colada .
1 .3.1 .2.1 Clasificación de las fundiciones según el proceso de elaboración Según el proceso de elaboración, la fundición puede ser : de primera fusión, de segunda fusión, maleable y endurecida . - Fundición de primera fusión o arrabio, que es tal como sale de los hornos altos (fig. 1 .2), donde se obtiene (transparencias 16.1 y 16 .2) . Se la emplea en forma de lingotes (fig. 1 .3), para refundir o bien para la fabricación del acero . - Fundición de segunda fusión . La fundición de segunda fusión, que es la que se obtiene fundiendo de nuevo el lingote de primera fusión, generalmente en un horno llamado cubilote (fig . 1 .4A y 1 .413) es de suma importancia en el taller mecánico . Se emplea la fundición de segunda fusión en la obtención de numerosísimas piezas de maquinaria, especialmente las que no necesitan propiedades mecánicas en grado muy elevado, pero que son de formas complicadas, como 22
las bancadas de las máquinas herramientas, y aun en piezas más delicadas, como engranajes. - Fundición maleable. Se llama fundición maleable a una fundición de hierro en la cual se ha conseguido cierta ductilidad y maleabilidad por medio de un tratamiento térmico . En general se emplea en muchas piezas que han de ser tenaces y tener al mismo tiempo, formas complicádas. - Fundición endurecida o fundición templada . La fundición templada es la que a través de un enfriamiento rápido, ha adquirido una dureza mayor que la normal . 1 .3.1 .2 .2
Clasificación de las fundiciones según su composición y estructura
Según su composición y estructura, se pueden distinguir principalmente los siguientes tipos de fundiciones : gris, blanca y atruchada . - Fundición gris. La fundición gris se caracteriza por el hecho de que la mayor parte del carbono que contiene se encuentra en forma de laminillas finas de grafito, apreciables al microscopio, repartidas dentro de la masa metá lica. Recibe el nombre de gris por el color que presenta la superficie de rotura . La fundición gris no es muy dura y es la que se emplea en una segunda fusión para moldería, o sea, producción de piezas fundidas y también muchas veces para su conversión en acero -afino- . - Fundición blanca. En la fundición blanca todo el carbono, o la mayor parte de él, queda disuelto o combinado con el hierro ; de suerte que, vista al microscopio, ya no aparecen laminillas de grafito. Se llama así porque el color de la superficie de rotura es blanco . La fundición blanca es más dura, pero más frágil que la gris . No se suele emplear para hacer piezas de segunda, fusión en moldería corriente, sino para conversión o afino y para fundir piezas que luego hayan de ser transformadas en fundición maleable. - Fundición atruchada . Es intermedia entre la fundición blanca y la gris .
Fig. 1 .48
Sangrado de un cubilote.
1 .3.1 .3 Acero El acero es una aleación de hierro y carbono en la cual la proporción de este-' :elemento es menor que en la fundición . En el acero nunca se encuentra libre el carbono, sino combinado . También pueden contener los aceros otros elementos además del carbono . Generalmente se consideran aceros las aleaciones de hierro y carbono que contienen menos de 1,7 % de carbono, aunque de ordinario no pase del 1 %. En ciertos aceros especiales puede llegar a alcanzar el 2 %. Clasificación según su composición Los aceros se pueden clasificar según su composición en : - aceros al carbono; - aceros especiales o aleados . Los aceros al carbono son aquéllos que no contienen otros elementos combinados como níquel, cromo, etc . Los-aceros aleados son ternarios, cuaternarios, etc ., si contienen 3, 4, etc. elementos, además del hierro y el carbono . Los elementos de aleación más frecuentemente utilizados son : níquel, cromo, manganeso, molibdeno, wolframio, vanadio y silicio ; pero también se emplean otros como el cobre, el plomo, etc . Clasificación según el método de obtención Según el método de obtención, se clasifican los aceros en : - aceros comunes ; - aceros finos. Se llaman aceros comunes los obtenidos en el convertidor Bessemer o Thomas . Aceros finos, los que se obtienen, por los otros procedimientos : horno Siemens, horno eléctrico, convertidor LD y horno de crisoles (transparencia 16.4) . 23
Fig. 1 .5
Convertidor 8essemer.
Los aceros comunes -llamados también de base- se obtienen en el convertidor Bessemer o Thomas (fig. 1 .5) por reducción de parte del carbono con una corriente de aire. El convertidor es un recipiente basculante, revestido inte riormente de material refractario, que recibe la colada de arrabio (no se trata de un horno) en posición horizontal; después, ya en posición de trabajo, recibe una corriente de aire a presión por su base que penetra a través de la masa líquida y quema el carbono excedente. El proceso dura 15 6 20 minutos y, como la reacción producida desprende calor, la temperatura se eleva hasta unos 1 600 OC . Finalizado el proceso, el convertidor vierte el acero liquido en una cuchara y de allí pasa a las lingoteras donde es colado . Los tochos de acero así obtenidos sufren después el correspondiente laminado que los convierte en perfiles y productos empleados en la construcción mecánica. Los aceros finos -de calidad y especiales- son, como su nombre indica, aceros de gran calidad cuya ajustada composición y fina estructura requiere procedimientos de fabricación muy cuidadosa . Entre ellos destaca el horno Martín-Siemens; el horno eléctrico en sus diversas variedades, el convertidor LD y el horno de crisoles. El horno Martín-Siemens (fig . 1 .6) emplea combustible gaseoso y aire precalentado en acumuladores de calor situados debajo del hogar. Es un procedimiento económico porque permite emplear chatarra junto al arrabio .
gas caliente aire, caliente
Fig. 1 .6
Horno Martín-Siemens .
gas frío
combustión
aire frío
bocas de fuego
humos enfriados (a la chimenea)
El horno eléctrico (fig. 1 .7) no sirve para producir acero directamente sino que es un medio de refinar el que procede del convertidor o del horno MS. Como carece de gases combustibles es posible controlar perfectamente la atmósfera del horno y eliminar el riesgo de impurezas . Se emplea para producir aceros de máxima calidad .
agua de refrigeración
........®
.. ..... Fig . 1 .9
~aoo~zny
Fig. 1 .7
Horno de crisol.
El convertidor LD (Linz-Donawitz) es parecido a los convertidores ordinarios aunque su fondo carece de aberturas (fig. 1 .8) . Por la boca superior penetra una lanza refrigerada por la que se insufla oxígeno puro sobre la masa líquida a una presión de 4 a 12 at. que descarbura la colada . Junto al arrabio se añade chatarra y minerales de hierro.
11
24
Horno eléctrico de arco.
Fig . 1 .8
Convertidor LD .
El horno de crisoles (fig. 1 .9) es un procedimiento antiguo que aún se sigue utilizando porque da aceros de gran calidad . El acero, junto con los metales de aleación, se introduce en crisoles refractarios que se calientan en hornos como el de la figura . Clasificación según sus aplicaciones Atendiendo principalmente a sus aplicaciones, los aceros se clasifican en : 1 . Aceros - Aceros - Aceros Aceros - Aceros
para estructuras. de uso general . para calderas y recipientes . para tuberías . para hormigón .
2.
Aceros Aceros Aceros Aceros Aceros Aceros
para construcción mecánica . no tratables . para temple y revenido . para endurecimiento superficial . para muelles . para rodamientos .
3. -
Aceros Aceros Aceros Aceros Aceros Aceros Aceros
para útiles y herramientas. de herramientas al carbono. de herramientas para trabajos en frío . de herramientas para trabajos en caliente. de corte rápido. para moldes para plásticos. para moldes para fundición .
4. -
Aceros Aceros Aceros Aceros
con para para con
propiedades y aplicaciones especificas. aplicaciones eléctricas y magnéticas . trabajar en condiciones de servicio especiales . aptitudes especiales para ser trabajados.
Los aceros para estructuras se emplean esencialmente en construcciones de ingeniería (obras públicas, construcción naval, ferrocarriles, etc .) ; los aceros para la construcción mecánica se usan para la fabricación de maquinaria y equipo e incluyen aceros sin alear o aleados, los aceros para herramientas son aceros destinados a la construcción de útiles de toda clase ; el último grupo comprende una gama de acero de empleo muy específico . 1 .3.2
Designación de los aceros
Cada acero normalizado recibe un número característico que permite clasificarlo con rapidez, así como una designación simbólica que expresa de forma abreviada su composición química ; esta última se estudiará en su momento -más adelante- por lo que aquí nos limitamos a hacer mención de ella . Es conveniente ir memorizando la designación de los aceros más importantes según la nueva nomenclatura UNE e ir desechando la antigua numeración del INTA y del IHA por razones obvias ; también hay que desechar a nivel ge neral las denominaciones particulares que emplean las acerías porque sólo introducen elementos de confusión . En este sentido el acero semiduro al carbono (C 0,45 %) para la construcción mecánica se designa por : F-1 140 ; no son válidas las restantes : UNE F-1 140 (válida)
IHA F-114 (a eliminar)
INTA F-5 (a eliminar)
A continuación se incluyen dos tablas (tablas 1 .10 y 1 .11) con la designación, composición y aplicaciones de diversos aceros de empleo común en el taller mecánico . 25
Tabla 1 .10 Numeración UNE
Aceros de calidad y especiales para la construcción mecánica .
Clasificación y denominación común
Principales elementos de aleación % C
% Otros elementos
Aceros finos al carbono Acero extrasuave .
0,15
. . . . . . . . . .
F-1 120
Acero suave.
0,25
. . . . . . . . . .
F-1 130
Acero semisuave .
0,35
. . . . . . . . . .
F-1 140
Acero semiduro .
0,45
. . . . . . . . . .
F-1 150
Acero duro .
0,55
. . . . . . .
0,4 0,35
Cr 1 Cr 1 ; Mo 0,2
0,35
Cr 0,8; Ni 1,8 ; Mo 0,25
0,7
.
0,5
Cr 0,1 ; Va 0,18
0,55
Mn 0,85 ; Si 1,75
0,1
.
0,12
Cr 0,65 ; Ni 2,6
36-011-75 F-1 110
36-012-75 F-1 202 F-1 250
Aceros para temple y revenido (aleados de gran resistencia) Acero al cromo . Acero al cromo-molibdeno de 90 kgf .
F-1 270
Acero al cromo -níquel- molibdeno de 120 kgf.
36-015-76 F-1 410
Aceros para muelles Acero al carbono para muelles de temple en aceite . Acero al cromo-vanadio para muelles . Acero manganosiliciosos para muelles de temple en aceite .
F-1 430 F-1 440 36-013
F-1 510 F-1 523
Aceros para endurecimiento superficial (cementación) Acero al carbono para cementación . Acero al Cr-Ni para cementación de 100 kgf/mm 2 .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Aplicaciones y observaciones
Elementos de maquinaria que deben poseer gran tenacidad . Piezas que se han de obtener por deformación en frío, plegado, etc ., de baja resistencia . Herrajes, piezas para soldar .-Fácilmente soldable y muy deformable. Piezas de resistencia media y buena tenacidad. Se pueden obtener por deformación en frío, embutición, plegado, etc . Herrajes, elementos auxiliares, etc. - Soldables. Ejes, elementos de maquinaria y otras piezas de buena resistencia y buena tenacidad . Bulonería y herrajes . Ejes y elementos de maquinaria, piezas de bastante resistencia, transmisiones, cilindros de motor de explosión, etc . - Templan bien en pequeños espesores, (Cuidense las deformaciones.) Ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados . - Templan bien en agua y en aceite .
Piezas de resistencia media y gran tenacidad . Piezas de resistencia media . Piezas de maquinaria y motores de no 'muy grandes espesores, pero buena tenacidad. Piezas de gran 'resistencia y máxima responsabilidad . Cigüeñales, bielas, engranajes, etc . Piezas que trabajan en caliente .
.
.
.
Flejes, cuerdas de piano y piezas de pequeños espesores. Necesitan cuidado especial para evitar la descarburación superficial y las grietas de forja . Muelles de ballesta y resortes de grandes dimensiones. Evítese la descarburación superficial .
.
.
.
Piezas cementadas de poca responsabilidad . Piezas cementadas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad con gran dureza superficial . Engranajes, levas, etc . Piezas de gran dureza superficial, pero con menor resistencia . Piezas para automovilismo y maquinaria ; engranajes, levas, etc . Piezas cementadas de grandes dimensiones y de la máxima responsabilidad, muy alta resistencia, dureza y templabilidad . Engranajes, coronas, etc .
F-1 540
Acero al Cr-Ni para cementación de 95 kgf/mm 2 .
0,2
Cr 1 ; Ni 1
F-1 526
Acero al cromo- níquel-molibdeno de cementación de 135 kgf/ mm 2.
0,15
Cr 1 ; Ni 4; Mo 0,25
36-014-75
Aceros para endurecimiento superficial (nitruración) Acero de nitruración al cromomolibdeno-vanadio de 105 kgf/ mm 2 . Acero de nitruración al cromoaluminio-molibdeno de 95 kgf/ mm 2 alta dureza .
0,3
Cr 2,55 ; Mo 0,4; Va 0,25
Piezas de elevada resistencia y gran dureza superficial para resistir al desgaste .
0,4
Cr 1,5 ; Al 1 ; Mo 0,3
Piezas de resistencia media, pero de la máxima dureza superficial posible .
F-1721 F-1 740
Tabla 1 .11 Aceros aleados y no aleados para útiles y herramientas . Principales elementos de aleación
Numeración UNE
Clasificación y denominación común
36-071-75 F-5 103
Aceros al carbono para herramientas Acero al C para herramientas .
0,75
.
.
.
.
.
,
.
.
.
F-5 117
Acero al C para herramientas
1
.
.
.
.
.
.
: .
.
F-5118
Acero al C para herramientas
1,1
V 0,25
F-5127
Acero al C para herramientas
1,4
.
.
.
.
.
.
Aceros aleados para herramientas Acero indeformable al Cr
2,05
Cr 12
Cr-Mn choque . caliente
1 0,45 0,3
Cr 0,5 ; Mn 1,2 ; W 0,55 Cr 1,05 ; V 0,2 ; W 2 W 9 ; Cr 3 ; V 0,4
caliente
0,35
V 0,4 ; Cr 5 ; Mo 1,45
caliente
0,55
Cr 1,1 ; Ni 1,75 ; Mo 0,4
de gran
1,05
Cr 0,55 ; W 1,3 ; V 0,2
Aceros rápidos Aceros rápidos 18 % W
0,75
Cr 4 ;¡W 18 ; V 1
F-5 530
Aceros extrarrápidos 5 % Co .
0,8
F-5 540
Aceros extrarrápidos 10 % Co.
0,8
Cr 4 ; W 18 ; V 1,35 Co 5 ; Mo 0,65 Cr 4 ; W 18 ; V 1,55 Mo1 ;Co10
36-072-75 F-5 212 F-5 220 F-5241 F-5 313 F-5217 F-5307 F-5 237 36-073-75 F-5 520
Acero indeformable al Acero para trabajos de Acero para trabajos en al W. Acero para trabajos en al Cr-Mo-V . Acero para matrices en al Cr-Ni-Mo . Acero de herramientas dureza .
%C
Aplicaciones
%otros elementos
.
.
,
.
Herramientas de carpintero, barrenas, brocas, cuchillos, navajas, agujas de coser y de inyecciones, etc . Matrices para embutir, troqueles, cuchillas, brocas para hierros, aceros y metales ; machos de roscar, troqueles, martillos para piedra, tipos de imprenta, punzones, escoplos, etc . Fresas, rasquetas, trépanos, brocas, terrajas, escariadores, galgas, instrumentos de cirugía, peines de roscar, navajas de afeitar, etc. Cuchillas de torno, hojas de afeitar, limas para metales ; pinzas, brocas, hileras, sierras .
Matrices cortantes de forma complicada, escariadores, machos para roscar, cuchillas para ciza¡las, etc . Utiles para roscar, machos, matrices, escariadores . .. Buriles, punzones, buterolas, escoplos . . . Matrices y punzones para trabajo en caliente de alto rendimiento ; moldes para fundición inyectada, etc . Como el anterior para temperaturas menores. Matrices para estampado en serie y en caliente de todas clases, etc . Matrices para trabajar en frío, útiles de estirar. . .
Cuchillas y otros útiles para tornear, cepillar, fresar, taladrar . Utiles de corte de gran rendimiento y duración en materiales de gran resistencia . Utiles de corte de máximo rendimiento .
1 .3.3 Influencia de los materiales de aleación en los aceros Como se comprende fácilmente, la composición y las proporciones de los elementos de aleación tienen gran influencia sobre las características resultantes de los aceros . Así él carbono eleva la dureza, resistencia y templabilidad del acero y disminuye su tenacidad; el silicio mejora la elasticidad, mientras que el fósforo y el azufre pueden considerarse perjudiciales. Entre los metales, el níquel incrementa la tenacidad, el cromo la resistencia y la dureza, el vanadio la resistencia al desgaste ; el tungsteno y el cobalto la dureza a alta temperatura, etc. Estas cualidades se ven con frecuencia mejoradas por la asociación de diversos metales, tal como puede apreciarse en las tablas anteriores .
1 .3.4 Resumen de la obtención de la fundición y del acero Un esquema de la fabricación de hierro y acero aparece en la figura 1 .12 que resumido, da el gráfico con que empieza la página 28 . 27
Aceros finos y especiales
Fig . 1 .12 Esquema general de la fabricación de la fundición y del acero . Fabricación de la fundición : 1, minas; 2, mineral de hierro; 2a, carbón ; 2b, fundente; 3, horno ; 3a, separador de polvo ; 3c, compresor de aire; 3b y 3d, estufas Cowper. (La 3b está calentándose y la 3d calentando el aire. Cada cierto tiempo se cambian entre sí) ; 4, lingotes de primera fusión ; 4a, escoria ; 5, cubilote ; 6, molde para fundición ; 7, horno de fundición maleable . Fabricación del acero : 4b, arrabio liquido; 8, mezclador; 9, chatarra ; 10, horno Martín-Siemens ; 11, convertidor; 12, molde para acero fundido ; 13, lingoteras; 14, horno Pitt (para mantener calientes los tochos) ; 15, laminador . Fabricación de aceros finos : 16, metales de aleación ; 17, horno de crisoles; 18, horno eléctrico .
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales
Transparencias : 16.1 Horno alto . 16.2 Esquema de un horno alto . 16.3 Proceso de los productos siderúrgicos . 16.4 Hornos para la obtención del acero. 16.5 Tren de laminación . Diapositivas : 16 .1 .1 Tren de laminación . 16 .1 .2 Tren de laminación . Película : Proceso de obtención del acero en los hornos altos.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Proceso que sufre el arrabio hasta convertirse en un delgado alambre comercial .
CUESTIONARIO - ¿Pueden utilizarse
aceros finos para construir herramientas? - ¿Qué acero es el mejor? Justifica tu respuesta, cualquiera que sea. - ¿Por qué razón no se emplean aceros de gran calidad, por ejemplo para la construcción de edificios? - ¿Es un cubilote un horno alto pequeño? - El acero extrasuave y el hierro, ¿es lo mismo? - ¿Qué formas comerciales tiene la fundición? - Designa con letras y números los siguientes aceros : acero extrasuave, acero aleado para herramientas . - Qué nombre reciben los siguientes aceros : F-1 120, F-1 510, F-1 250.
BIBLIOGRAFÍA
APRAIZ BARREIRO J., Aceros especiales, Dossat, Madrid 1966 . APRAIZ BARREIRO J., Fundiciones, Dossat, Madrid 1963 . E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . REMY A., Matériaux, Fédération des Ecoles Techniques de Suisse, Neuchátel. WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967. WRIGHT BAKER H., Materiales férreos, River, Madrid 1964 .
Tema 2.
Productos no férricos : el cobre y sus aleaciones
OBJETIVOS - Dar a
conocer el cobre y sus aleaciones, como materiales notables en mecánica . - Definir el cobre, sus propiedades y aplicaciones. - Conocer los latones, su composición, sus aplicaciones y tipos más importantes que se fabrican. - Conocer los bronces, su composición, sus diversas aplicaciones y típos que se fabrican.
GUIÓN - El
cobre. - Aleaciones de cobre. - Latones. - Bronces .
PUNTOS CLAVE Aplicaciones correctas de estos metales en la fabricación de piezas .
29
EXPOSICIÓN DEL TEMA El cobre Símbolo del cobre : Cu ; peso específico = 8,9 kgf/d m 3; punto de fusión = 1 083 °C ; mineral : calcopirita .
2.1
Propiedades El cobre es un metal rojo, muy dúctil y maleable; de ahí que pueda forjarse y laminarse en frío y en caliente . Puede ser prensado en caliente y adelgazarse mucho en frío. Son ventajas del cobre el ser sumamente flexible y resistir a los agentes atmosféricos y a la mayor parte de los líquidos que se emplean en la industria. Otra propiedad muy importante es que, después de la plata, es el metal que conduce mejor el calor y la electricidad . 2.1 .1
1, sulfato de cobre 2, cobre en bruto 3, placa a cobrear
2.1 .2 Apficacíones El cobre se usa en estado puro en muchas aplicaciones, especialmente para aparatos eléctricos y para la construcción de algunas piezas . Antiguamente se utilizaba mucho para recipientes domésticos, pero cada vez se usa menos para ello por el peligro del cardenillo que se forma cuando se descuida su limpieza y que es sumamente venenoso. En su lugar se emplea cada vez más el aluminio . Aleaciones de cobre El cobre forma también parte de muchas aleaciones. Las aleaciones del cobre tienen mucha importancia y son muy numerosas . Se dice que es una aleación de cobre cuando en ella entra el cobre con preponderancia sobre los demás elementos que la componen . Las aleaciones del cobre pueden ser las siguientes : latones, bronces y otras aleaciones. 2.2
Latones (tablas 2.1 a 2 .3) Los latones son aleaciones cuyos componentes principales son el cobre y el cinc. Se emplean mucho en barras para tornillería y en otras piezas de maquinaria ; en plancha y tubos para quincalla, instrumentos de física y multitud de piezas de electricidad . Hay latones laminados y latones fundidos. Estos tienen menos cobre y suelen gozar de más tolerancias en su composición. Los tipos de latones más importantes son : la tumbaga -10 a 20 % de Zn-, el latón para chapas -45 % de Zn-, el latón para tornillos -40 % Zn-, el latón de soldadura -50 % de Zn-, etc . 2.2.1
2.2.2 Bronces (tablas 2.4, 2.5, 2.6) Las aleaciones de cobre y estaño en que predomina el cobre .se llaman bronces. También se llaman bronces las aleaciones con otros metales, siempre que predomine notablemente el cobre, como bronce de silicio, bronce de magnesio, etc . Se llaman bronces especiales aquéllos que contienen otros metales distintos del estaño . Dentro de esta clasificación hay muchos tipos de bronces, como el bronce de cañones, el bronce de campanas, que es muy duro y sonoro y difícil de trabajar, bronces para objetos artísticos, fácilmente fundibles y que dan superficies muy limpias, de varias composiciones según los efectos que se desee obtener . Pero los que más nos interesan son los bronces que se utilizan en la construcción de maquinaria. Los tipos de bronces de maquinaria más corrientes son el bronce fosforoso laminado -5 a 10 % de cinc-, el bronce de aluminio -5 a 10 % Al-, el bronce fosforoso para cojinetes -de 15 % de Sn-, el bronce para engranajes, el bronce rojo o azófar, que contiene estaño y cinc, etc . EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN Ejercitarse hasta distinguir a primera vista y sin 30
dudas, éstos y otros materiales .
Tabla 2 .1
Aleaciones Cu-Zn para forja UNE 37-103-75 (extracto)
Designación Numérica
Constituyentes principales %
Simbólica
Cu
mín .
Impurezas máx, Zn
Pb
Resto
0,05 0,05 0,08 0,10 0,10 0,30
máx .
Fe
Total otras
0,05 0,05 0,10 0,10 0,10 0,10
0,15 0,15 0,15 0,20 0,20 0,20
C-6128 C-6130 C-6133 C-6135 C-6137 C-6140
Cu Cu Cu Cu Cu Cu
C-6128
Cu Zn 28
C-6130
Cu Zn 30
C-6133
Cu Zn 33
Como Cu Zn 37 pero con mejor formabilidad en frío . Telas metálicas, remaches huecos, cintas para radiadores, tornillos con exigencias especiales de recalcado en frío, casquillos para lámparas y embutición profunda tanto a máquina como a mano .
C-6135
Cu Zn 35
Tubos para grifería y ornamentación .
C-6137
Cu Zn 37
Especial para dar forma en frio por estirado, compresión, recalcado, laminado y roscado entre rodillos . Tornillos y tirafondos, cilindros de presión, cintas para radiadores, chapas para grabar, cierres de cremallera, muelles de hoja, artículos huecos y bolas, casquillos para lámparas y remaches .
C-6140
Cu ZN 40
Para dar forma en caliente y en frío curvando, remachando, estampando y recalcando . Piezas prensadas en caliente, tornillos y piezas torneadas en las que se realizan trabajos de recalcado, para herrajes y cerraduras .
Zn Zn Zn Zn Zn Zn
28 30 33 35 37 40
71 68,5 65,5 63,5 62 59
73 71,5 68,5 66,5 65,5 62
I
Aplicaciones Muy fácil de trabajar en frío . Tubos para cambiadores de calor, tubos para instrumentos, trabajos de embutición profunda, ornamentación, telas metálicas, cartuchería, casquillos de lámparas, radiadores de automóvil, remaches, 'puntas y tornillos .
Tabla 2 .2
Aleaciones Cu-Zn-Pb para forja
Designación Numérica C-6415 C-6420 C-6425 C-6435 C-6440 C-6445
37-103-75 (extracto)
Constituyentes principales %
Simbólica Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn Cu Zn
UNE
35 36 36 39 39 40
Pb2 Pb1 Pb3 Pb2 Pb3 Pb
Cu
Pb
Impurezas máx . Al
min .
máx,
mín.
máx.
mín .
máx .
61,0 61,0 60,0 57,0 56,0 59,0
64,0 64,0 63,0 60,0 59,0 61,0
1,5 0,5 2,5 1,5 2,5 0,3
2,5 1,5 3,7 2,5 3,5 0,8
-
-
Zn
Fe
Total otras
Resto
0,2 0,2 0,35 0,35 0,35 0,2
0,3 0,3 0,5 0,7 0,7 0,5
Aplicaciones C=6415
Cu Zn 35 Pb2
Piñones, ruedas, placas para grabar, llaves, cojinetes, chapas para relojería, vástagos para válvulas, piezas para mecanizar en tornos automáticos y que necesiten una moderada deformación en frío, y para grabado en estampe .
C-6420
Cu-Zn 36 Pb1
Piezas con necesidad de una buena deformación en frío y de mecanización, tuercas, remaches, tornillos y otras piezas recalcadas, piezas para instrumental, relojería y llaves .
C-6425
Cu Zn 36 Pb3
Una amplia variedad de artículos mecanizados en tornos de alta velocidad, tuercas, tornillos, cójinetes, clavos y productos tubulares, con extremos abiertos o cerrados . Piezas mecanizadas y lige~-amente remachadas .
C-6435
Cu Zn 39 Pb 2
Una amplia variedad de piezas forjadas en caliente y prensadas . Artículos sanitarios para puertas, ventanas, camillas, válvulas y accesorios . Piezas para automóviles, decoración, transporte mecánico, repisas, pinzas, cubiertas, engranajes, llaves, levas, tuercas, juntas y otros accesorios de máquinas . Elementos para relojes e instrumentos, especialmente para engranajes Y placas con un alto grado de precisión en el mecanizado .
C-6440
Cu Zn 39 Pb 3
Una amplia variedad dé piezas mecanizadas, por lo general, en tornos de alta velocidad, tuercas, pernos, tornillos, casquillos, cojinetes, clavos, arandelas y productos tubulares con extremos cerrados o abiertos, extrusiones huecas, bisagras y charnelas, cerraduras, perfiles extruidos, estructuras de ventanas, ornamentación . Clavijas en instalaciones eléctricas y terminales de conexión
C-6445
Cu Zn 40 Pb-
Placas para condensadores e intercambiadores de calor, piezas forjadas en caliente y productos recalcados con maquinabilidad moderada y con necesidad de un ligero doblado o remachado, remaches para frenos, piezas para decoración que necesiten doblado o conformación, perfiles extruidos, ángulos y canales .
31
Tabla 2 .3
Aleaciones Cu-Zn para forja de alta resistencia UNE 37-103-75 Constituyentes principales
Designación Cu
Numérica
Simbólica
C-6620 C-6640 C-6660 C-6680
Cu Zn 25 Al 5 Fe 1 Mn Cu Zn 34 Mn 4 Al 3 Fe Ni CuZn36Mn3Al2Si1Fe Cu Zn 39 Al Fe Mn
C-6620
Cu Zn 25 Al 5 Fe 1 Mn
C-6640
Cu Zn 34 Mn 4 AI 3 Fe Ni
C-6660
Cu Zn 36 Mn 3 A12 Si 1 Fe
C-6680
Cu Zn 39 Al Fe Mn
. min
máx.
mín .
máx .
min.
máx.
67,0 58,0 57,0 56
69,0 60,0 59,0 61
1,2 0,3 0 0,2
1,8 0,7 0,35 1,5
4,5 2,0 1,2 0,2
5,3 3,0 2,1 1,5
Sn Sn Sn Sn Sn Sn
2P 4P . 5P 6 P 8 P 10 P
Cu Cu Cu Cu Cu Cu
C-7110
Cu Sn 2 P
C -7120
Cu Sn 4 P
C-7130
Cu Sn
C-7140
Cu Sn 6 P
C-7150
Cu Sp 8 P
C-7160
Cu Sn 10 P
min.
máx.
mín.
máx.
min .
máx.
0,1 3,0 2,0 0,2
0,4 4,0 3,0 2,0
0
1,2
0,8 -
1,5 -
0,3 0
_ 0,5 2,0
Zn Resto
Aleaciones Cu-Sn para forja UNE 37-103-75
Sn
Impurezas máx . %
P
mín.
máx .
1,0 3,0 4,5 5,5 7,5 9,0
2,5 4,5 5,5 7,5 9,0 11,0
Mí, . 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
Cu
máx.
Resto
0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40
Pb
Fe
Zn
Ni
Total
0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Aplicaciones
5 P
comunicación, Tornillos, muelles para contactos, tubos para intercambiadores de calor, equipos de tubos flexibles, remaches y clavijas, varilla de soldar . Tornillos, muelles, clips, piezas de interruptores y contactos, fuelles y membranas, remaches y clavijas, tuercas, hilos para cepillos .
reTubos para aguas ácidas de minas, muelles, clips, piezas de interruptores, fuelles y membranas, maches y clavijas, tuercas, hilos para cepillos, tubos Bourdon, varillas de soldar y electrodos para soldadura por arco . Muelles de toda clase, clips, piezas de interruptores, tubos Bourdon, membranas, hilos para cepillos, soltelas metálicas, piñones, forros para engranajes y manguitos, varillas de soldar y electrodos para dadura por arco . Muelles de toda clase, clips, piezas de interruptores, membranas, hilos para cepillos, tubos Bourdon, la piñones, forros para engranajes y manguitos, órganos .d e deslizamiento, telas metálicas y piezas para industria química . comprePiezas para la industria del papel . Pacas y barras gruesas sometidas a grandes esfuerzos de accesorios . de dilatación y la corrosión . Placas al desgaste y a sión, con buena resistencia Tabla 2,5
Aleaciones Cu-Al para forja UNE 37-103-75 Impurezas máx.
Constituyentes principales %
Designación
C-8110 C-8120
máx .
Constituyenteá principales %
C-7110 C-7120 C-7130 C-7140 C-7150 C-7160
Numérica
mín.
. Fuertemente resistente Partes sometidas . a grandes esfuerzos . Deslizaderas y casquillos muy cargados al ácido acético . especialmente a la corrosión química, Piezas alta Anillos sincrónizadores de cajas de cambio para camiones y eventualmente para . turismos . caliente . deformación en resistencia a la corrosión y desgaste con buena características mecánicas Válvulas, ejes, piñones, ruedas dentadas, etc . Piezas de vehículos que exijan Émbolos . . Contactores . garantizadas marinas . Segmentos de pistones . Vástagos de bombas y válvulas . Ejes para aplicaciones
Designación Simbólica
Ni
Aplicaciones
Tabla 2 .4
Numérica
si _
Sn
Mn
Al
Fe
Simbólica Cu Al 5 Cu Al 8
Ni
Mn
Al
Cu
As
min .
máx .
mín .
máx.
mín.
máx.
mín .
máx .
93,5 91
96 93
4 7
6,5 9
0 0
0,5 0,5
0 0
0,8 0,8
mín .
máx.
0 -
0,4 -
Fe
Pb
Zn
Total
0,5 0,5
0,1 0,1
0,5 0,5
0,8 0,8
Aplicaciones C-8110
Cu Al 5
C-8120
Cu Al 8
Flejes y alambres para muelles y resortes, ruedas dentadas, camisas, tornillos y mandriles de forma, casquillos, piezas resistentes al calor en la industria química, láminas, flejes y resortes conductores, contactos para bujías y bronces dorados en decoración .
Placas de tubos para condensadores, evaporadores y cambiadores de calor . Componentes en contacto con soluciones salinas y aguas ácidas . Equipos criogénicos . Diafragmas . Electrodos .
Tabla 2 .6
Aleaciones Cu-Al para forja especiales UNE 37-103-75 (extracto)
Designación Numérica
Simbólica
Constituyentes principales % Al
Fe
Ni
Impurezas máx .
Mn
Si
Cu
Pb
Zn
Total
Resto
0,02 0,05
1 0,5
1 0,5
mín.
máx.
mín .
máx .
mín .
máx.
mín .
máx.
mín .
máx.
CuAl9Fe4Mn4 CuAl10Fe5N5
8 8,5
11 11,5
1,5 2
5 6
0 4
0,25 6
1,5 0
5 2
0 -
2,25 -
C-8260
Cu AI 9 Fe 4 Mn 4
Para grandes exigencias en las propiedades de rozamientos, como tornillos sin fin y sus coronas, casquillos y camisas, mandriles de forma, membranas bajo agua salada y piezas de válvulas .
C-8270
Cu AI 10 Fe 5 Ní 5
De aplicación en aviación en piezas tales como piñones y engranajes en trenes de aterrizaje retráctiles, grandes asientos de válvulas, espaciadores de cojinetes de motores, guías. d e válvulas, conos de bujes de hélice y casquillos de bujías .
C-8260 C-8270
Aplicaciones
CUESTIONARIO ¿Qué propiedades mecánicas principales tiene el cobre? Idem el latón . Idem el bronce . ¿Qué defectos presenta el cobre puro? ¿Qué es una aleación? ¿Existe el mineral de bronce? ¿Existe el cobre libre en la naturaleza?
BIBLIOGRAFÍA E . P. S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . REMY A ., Matériaux, Féciération des Ecoles Techniques de Suisse, Neuchátel . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 .
Tema 3. Productos no férricos y sus aleaciones: metales varios OBJETIVOS
Conocer otros materiales empleados con frecuencia en mecánica. - Conocer el aluminio, estaño, plomo, aleaciones de plomo y estaño, cinc con sus propiedades y aplicaciones principalmente en el taller mecánico . - Saber la forma de obtener los conglomerados metálicos y las aplicaciones en la fabricación de cojinetes porosos, metales duros, filamentos de lámparas y herramientas de diamantes . - Conocer los productos y procedimientos existentes para proteger de la oxidación o para conservar y embellecer las piezas mecanizadas. -
GUIÓN - Aluminio. -
Estaño . Plomo . Aleaciones de plomo y estaño . Cinc . Conglomerados metálicos . Protección de metales .
Horno Sistema Haglund: 1, bastidor de hierro 2, ánodo de carbón 3, cátodo de carbón 4; mezcla fundente 5, aluminio
PUNTOS CLAVE Aplicaciones de estos materiales .
33 2.
Tecnología del Meta111
EXPOSICIÓN DEL TEMA Aluminio (tablas 3.1 a 3.4) Símbolo del aluminio : Al ; peso específico = 2,7 ; punto de fusión = 658 OC, mineral : bauxita . El aluminio es un metal blando, muy dúctil y maleable, muy ligero, casi inalterable al aire y buen conductor de la electricidad . No existe en estado libre, pero combinado abundantemente en la naturaleza, forma parte de muchos minerales y tierras .
3.1
Propiedades
3.1 .1
Sus propiedades mecánicas dependen de su pureza . Cuanto más puro es el metal, tanto mayor es su resistencia y su dureza . Puede soldarse por varios procedimientos -por soplete de gas, por resistencia eléctrica o por arco voltaico-, pero la soldadura del aluminio es difícil por la capa de óxido que se forma. Se trabaja bien con herramientas de corte, a grandes velocidades .
3.1 .2 Aplicaciones
Por su ligereza, unida a suficiente tenacidad y a su inalterabilidad a los agentes atmosféricos, alcanza el aluminio cada vez mayores aplicaciones . Sin embargo, excepto para usos eléctricos y de recubrimiento, rara vez se usa el aluminio puro sino que se mejoran sus cualidades en aleaciones apropiadas. Las aplicaciones principales del aluminio y sus aleaciones se encuentran en aviación, construcción naval, ferrocarriles, automóviles, bicicletas, maquinaria, electricidad, aplicaciones domésticas y, en general, siempre que se necesite un metal ligero, inoxidable y de suficiente resistencia .
Fig. 3.5 Perfiles para montajes de escaparates de aluminio .
Aleaciones Al-Cu para moldeo
Tabla 3 .1
Constituyentes principales %
Norma
Designación Numérica
Simbólica
L-2110 L-2130 L-2140 L-2150
Al 10 Cu Mg Al 7 Cu Si Al 4 Cu Mg Ti Al 4 Cu 2 Ni Mg
Al
Si
Fe
Cu
Base Basé Base Base
0-1 3-4 0-0,2 0-0,6
0-1,5 0-1,4 0-0,35 0-0,6
9,2-10,8 6 -8 4,2-5 3,5-4,5
UNE 38 38 38 38
211 213 214 215
1? 1? 1? V
R R R R
Mn
Mg
0-0,5 0,15-0,35 0-0,5 0-0,1 0-0,1 0,15-0,35 0-0,3 1,2-1,8
Ni 0-0,3 0-0,3 0-0,05 1,7-2,3
Zn
Ti
Pb
Sn
0-0,4 0-0,2 0-0,1 0-0,1 0-0,5 0-0,2 0-0,1 0,1-0,3 0-0,05 0-0,05 0-0,1 0-0,2 0-0,05 0-0,05
Otros 0-0,3 0-0,2 0-0,2 0-0,2
Aplicaciones L-2110
Al 10 Cu Mg ,
Piezas moldeadas en arena y coquilla, con buena resistencia mecánica . a temperatura y al desgaste tales como émbolos, culatas, casquillos, cuerpos de guía, etc .
L-2130
Al 7 Cu Si
Piezas moldeadas en arena y coquilla para usos generales cuando se requieran buenas características de moldeo, estanquidad y maquinabilidpci .
L-2140
Al 4 Cú Mg Ti
Piezas moldeadas en arena y coquilla para exigencias mecánicas elevadas .
L-2150
Al 4 Cu 2 Ni Mg
Piezas moldeadas en arena y coquilla que requieran elevada resistencia mecánica a temperaturas de hasta 300 °C, tales como émbolos de motores, culatas y otras piezas similares .
Tabla 3 .2
L-2310 L-2331 L-2332 L-2341
Simbólica Al Al Al Al
Constituyentes principales %
Norma
Designación Numérica
Aleaciones Al-Mg para moldeo
10 Mg ó Mg 6 Mg Fe 3 Mg Si
UNE 38 38 38 38
231 1' R 233 234 235
Al Base Base Base Base
si
Fe
0-0,3 0-0,3 0-0,5 0-0,5 0-0,5 0-1,3 1-1,3 0-0,5
Cu
Mn
0-0,1 0-0,1 0-0,2 0-0,1
0-0,3 0-0,5 0-0,6 0-0,5
Ni
Zn
Ti
Pb
0-0,1 0-0,05 0-0,1 0-0,05
0-0,1 0-0,2 0-0,2 0-0,2
0 -0,2 0 -0,2 0 -0,2 0,1-0,2
0-0,05 0-0,05 0-0,1 0-0,05
Mg 9,5-10,5
5-7 5-8 2-4
Sn
Be
Otros
0-0,05 0-0,05 0-0,05 0-0,05 - a 0-0,2 0-0,1 0-0,05 - c, 0-0,1
Aplicaciones L-2310
Al 10 Mg
Piezas moldeadas en arena y coquilla que precisan gran resistencia a la corrosión junto con elevadas características mecánicas . Requiere técnicas especiales de fundición .
L-2331
Al 6 Mg
Piezas moldeadas en arena y coquilla con muy buena resistencia a la corrosión, incluso en ambiente salino .
L-2332
Al 6 Mg Fe
Piezas inyectadas con resistencia a la corrosión incluso en ambiente salino .
L-2341
Al 3 Mg- Si
Piezas moldeadas en arena y coquilla con excelente resistencia a la corrosión y buena resistencia mecánica .
Tabla 3.3 Norma
Designación
520
L-2 550 L-2 560 10 L-26 L-2 640 L-25 51 L-2621
20 550 60 ---L.26 10 L-2 L-2551 L-2621
AI Al Al Al Al Al Al
12 Si 12 Si 2 Ni 10 Si Mg 5 Si 3 Cu 12 Si 2 Cu 12 Si Ni 12 Si Fe
Al
si
Fe
Cu
38252V R 38 255 1? R 38256V R 38 261 38 264 38 265 38 269
Base Base Base Base Base Base Base
11-13,5 11-13 9-10,5 4-6 11-13 11-13 11-13,5
0-0,6 0-0,8 0-0,6 0-0,8 0-1 0-0,8 0-1,3
0 -0,1 0,5-1,5 0 -0,1 2 -4 1,7-2,5 0,5-1,5 0 -1
Ni
0 -0;5 0 -0,1 0 -0,1 0 -0,3 0,8-1,5 2 -3 0,3-0,5 0,2-0,4 , -0,1 0,3-0,7 0 -0,15 0 -0,3 0 -0,5 0 -0,3 0 -0,3 0 -0 ,3 0,7-1,5 0,5-1,5 0 -0,50 -0,2 0-0,5
Zn
Ti
0-0,1 0-0,2 0-0,1 0-0,5 0-1,5 0-0,2 0-0,5
0-0,1 0-0,2 0-0,1 0-0,2 0-0,1 0-0,2 0-0,2
Pb
Sn
Otros
0-0,1 0-0,05 0-0,1 0-0,1 0-0,05 0-0,05 0-0,1 0-0,05 0-0,15 0-0,1 0-0,1 0-0,1 0-0,15p-0,1
0-0,2 0-0,2 0-0,2
Piezas de uso general moldeadas en arena y coquilla ; formas complicadas y secciones delgadas .
Al 12 Si 2 Ni
Piezas moldeadas en coquilla ; resistencia mecánica en caliente, al desgaste y baja dilatación .
Al 10 Si Mg
Piezas moldeadas en arena y coquilla con buena resistencia mecánica, a la corrosión y buena estánquidad .
AI 5 Si 3 Cu
Piezas moldeadas en arena y coquilla, incluso de forma complic buena resistencia y estanquidad. -
Al 12 Si 2 Cu
Piezas de diseño complicado y secciones delgadas moldeadas por inyección.
Al 12 Si Ni
Piezas moldeadas en coquilla para trabajos que requieran resistencia en caliente y al desgaste (émbolos) .
Al 12 Si Fe
Piezas de uso general moldeadas por inyección.
Designación
L-31 L-31 30 L -31 60 L-31 91 L -3 92
Mg
Al 12 Si
Tabla 3.4
20 21
Mn
Aplicaciones
L----
rica
Constituyentes principales
UNE
Simbólica
érica
Aleaciones Al-Si para moldeo
simbólica Al 4 Al 4 Al 4 Al 2 Al 6 Al 6
Cu Cu Cu Cú Cu Cu
Mg Mg Pb Si Mg Ni Pb
Aleaciones Al-Cu para forja (extracto) Constituyentes principales
Al
si
Fe
Cu
Mn
Base Base Base Base Base Base
0,2-0,8 0 .1 0,5-1,2 0,5-1,3 0 -0,2 0 -0,4
0 -0,7 0 -1 0-0,7 0,6-1,2 0 -0;3 0 -0,7
3,5-4,7 3,5-4,9 3,9-4,9 1,8-2,5 5,5-6,5 5 -6
0,4-1 0;4-1 0,41,2 0 -0,2 0,2-0,3 -
Mg
Cr
Zn
0,4-1 0-0,1 0-0,2 0,4-1,5 0-0,3 0-1 0,2-0,8 0-0,1 0-0,2 0,6-1,2 Ni 0,6-1,4 Ti 0,05-0,15V 0,05-0,15 0-0,3
Otros Ti + Zr 0-0;2 Ti + Zr 0-0,2 Ti + Zr 0-0,2 Ti + Zr 0-0,3 Zr 0,1-0,25 Pb 0,2-0;6 Bi 0,2-0,6
0-0,15 Pb+ . . .1-3 0-0,15 0-0,15 0-0,15 0-0,15
Aplicaciones L-31 20 21 30 60
31 L
)1 92
3.1,3
Al 4 Cu Mg
Elementos estructurales de elevadas características mecánicas en aviación y construcción general, heTrajes, tornillos, pernos, remaches .
Al 4 Cu Mg Pb
Piezas de altas características mecánicas pero de fácil mecanizado .
Al 4 Cu Si Mg
Elementos estructurales de alta resistencia .
Al 2 Cu Ni
Piezas forjadas, en general, cuando se requiera elevada resistencia mecánica a temperaturas altas (hasta 200 °C) (motores, hélices, válvulas . . .)
Al 6 Cu
Piezas con elevada resistencia mecánica a altas temperaturas (hasta 300 °C) (piezas de motores, álabes, misiles y material aerospacial) . Estructuras soldadas (resistencia o gas inerte) .
Al 6 Cu Pb
' Piezas de altas características mecánicas que requieran fácil mecanizado .
Aleaciones del alumínío adas ordinariamente aleaciones lígeras, se clasifican en aleaciones para
Llam -generalmente con cobre-, aleaciones maleables para laminación y ndir últimas, la más conocida es el duralumínío, que tiene una gran fU Entre estas forja, encia , además de ligereza, por cuyo motivo se emplea mucho en aviación . resl st n las figuras 3 .5 y 3.6 vemos diferentes aplicaciones del aluminio . ,
3. 2
Estaño
del estaño : Sn ; peso específico = 7,3 ; punto de fusión = 832 oC ; símbolo . casíterita inera I :
m 3,2.1
propiedades
El estaño puro tiene un color blanco muy brillante. Es medianamente blanmaleable en frío, pero agrio y quebradizo en caliente . A la temflexible y ordinaria, es inalterable al aire, pero se oxida fácilmente fundido. deratura i mpurezas le afectan muy desfavorablemente y lo hacen quebradizo . p das plomo y el cobre, en cambio, aumentan su resistencia . 35
Fig, 3.6
Bisagra de aluminio .
3:2.2 Aplícacíones El estaño se emplea en forma de chapa de poco espesor y en hojas de hasta 0,01 mm de espesor llamadas papel de estaño, que sirven para envolver alimentos y otras sustancias. Pero las principales aplicaciones del estaño son sus aleaciones, de las que luego hablaremos, y los recubrimientos de otros metales para evitar su corrosión, especialmente del cobre y del hierro. El estaño es absolutamente indispensable para recubrir los utensilios de cocina de cobre y evitar así la formación del cardenillo, sumamente venenoso. La estañadura del hierro se emplea principalmente en la hojalata, para proteger al hierro contra la oxidación . La hojalata consiste en una chapa muy fina de acero dulce recubierta con una delgada capa de estaño . Tiene muchas aplicaciones, especialmente en trabajos de embutido 'y fabricación de latas para conservas . 3.3
Plomo
Símbolo del plomo : Pb; peso específico: 11,34; punto de fusión, 327 mineral : galena .
OC ;
3 .3.1
Propíedades El plomo es un metal blando grisáceo, brillante cuando está recién cortado, aunque pierde este brillo al oxidarse su superficie . Es muy pesado, muy blando, hasta el punto de dejarse rayar por la uña; flexible, algo dúctil y muy maleable. Es, en cambio, poco resistente y se deforma fácilmente, aun con pequeños esfuerzos . Se funde muy fácilmente.
Máquina para fabricar tubos de plomo.
3.3.2 Aplícacíones Por su cualidad de resistir muy bien a los agentes atmosféricos y químicos, se emplea para tuberías de agua y otros líquidos y para revestimiento interior de aparatos de Química . El plomo se puede emplear puro -plomo blando- o aleado con 10 % de antimonio -plomo duro-. Los óxidos de plomo -minio, albayalde- se emplean como pinturas protectoras para impedir la oxidación de las construcciones metálicas . 3.4
Aleaciones de plomo y estaño El plomo y el estaño forman parte de numerosas aleaciones en las que a menudo interviene también el antimonio . Los principales tipos de dichas aleaclones son las siguientes : 3.4.1
Soldadura blanda La soldadura blanda o soldadura de estaño es una aleación de estaño y plomo, con una proporción de estaño que varía del 25 al 90 % según los usos a que se destine : soldadura de tubería de plomo, de cinc, de la hojalata, de aparatos eléctricos, etc . 3.4.2
Metal antífriccíón Se llaman así ciertas aleaciones utilizadas para los cojinetes que deben tener : - resistencia suficiente a la carga; - pequeño rozamiento con el metal del eje; - poco desgaste al roce; - poca dilatabilidad ; - buena plasticidad para que se adapte pronto a la forma del eje. En estas aleaciones vistas al microscopio se observan cristales de aleación dura sumergidos en una masa de aleación blanda . Se venden en general en el comercio en barras o pequeños lingotes para fundirlas o colocarlas directamente sobre el soporte del cojinete en muchos casos. En general tienen un punto de fusión más bien bajo y, en caso de agarrotamiento por falta de engrase, funden antes de estropear los ejes . 3.4.3 Metal de ímprenta Son aleaciones que se emplean para los tipos de imprenta o las máquinas de componer. 36
3.4.4 Plomo duro El plomo duro, como antes dijimos, es una aleación con un 10 % de antimonio. Se emplea en multitud de objetos : juguetes, imágenes, cubiertos económicos, etc . 3.5
Cinc Símbolo : Zn; peso especifico = 7,5 ; punto de fusión = 419 blenda y calamita.
OC ;
minerales :
3 .5.1
Propiedades El cinc o zinc es un metal blanco azulado, aunque se cubre pronto de una pátina gris que lo protege contra el ataque de los agentes atmosféricos. Fundido y frío, es frágil y poco resistente y no es maleable. En cambio, en caliente -entre 120 y 150 oC- se puede laminar y así, además de poderle dar la forma conveniente, adquiere mayor resistencia . Es un metal más bien blando . 3.5.2 Aplicaciones El cinc se emplea para la fabricación de muchas aleaciones de otros metales -latón, tumbaga, azófar, etc .- y para proteger otros metales. Como metal puro fundido, rara vez se emplea, por su poca resistencia . Tiene, en cambio, grandísima aplicación el cinc laminado en forma de chapa -lisa u ondulada-, para recubrimiento de tejados, canalones, tubos, etc . El hierro recubierto de cinc se llama hierro galvanizado. Las chapas y alambres de hierro galvanizado resisten muy bien la oxidación producida por los agentes atmosféricos . 3.6
Conglomerados metálicos Los metales además de emplearse fundidos o laminados, puros o en aleaciones, se usan hoy día sinterizados o conglomerados. La sinterización de los metales consiste en preparar masas sólidas a partir del polvo de dichos metales . Esto se hace generalmente por medio de un tratamiento a altas temperaturas precedido de una compresión en moldes de acero, sin alcanzar la temperatura de fusión de todos los materiales. 3 .6.1
Aplicaciones Se emplea este procedimiento principalmente en estos casos: a) cuando se desee obtener metales o aleaciones porosas ; b) cuando los metales tengan un alto punto de fusión ; c) cuando no sean aleables los cuerpos que se desee unir; d) cuando interese unir dos o más metales pero sin que formen aleaciones. Entre las aplicaciones más importantes de los conglomerados metálicos se encuentran : - cojinetes porosos : en estos cojinetes el aceite pasa a través de los poros, o bien, queda impregnándolos y lo van cediendo a medida que hace falta -cojinetes auto¡ ubricados- ; - metales duros: las herramientas de torno y otras máquinas están a veces dotadas de una pastilla de s carburo de tungsteno y otros materiales muy duros, que se preparan con frecuencia conglomerando el polvo de dichos materiales con cobalto u otros metales ; - filamentos de lámparas eléctricas; - obtención de herramientas de diamante, conglomerando el polvo de diamante con metales o carburos metálicos . 3.7
Protección de metales Los metales expuestos a los agentes atmosféricos y en muchos casos a los agentes químicos sufren los efectos de la corrosión . Por la corrosión, los metales se van combinando con el oxígeno con pérdida, por tanto, de peso y resistencia, y deterioro de su superficie . No todos los metales sufren de igual modo la corrosión, ya que mientras los hay prácticamente inoxidables, como el oro, otros, en cambio, se oxidan con gran facilidad, como el manganeso . De las aleaciones cabe decir otro tanto . Sin embargo hay metales, que se oxidan sólo superficialmente, porque el óxido formado produce una capa compacta que preserva de la oxidación al resto del metal, como sucede con el plomo, el cobre y el aluminio. 37
IS0
s
MN4977
1506 a~e0
>SO 7
UN 4991
Se presenta muchas veces el problema de proteger la superficie de un metal contra -la corrosión . Esto se puede conseguir de varias maneras : Por recubrimiento metálico Se emplea principalmente para proteger los demás metales, el cinc, el estaño, el cadmio, el cobre, el aluminio, el níquel, el plomo, el cobalto y el cromo. Para aplicar la capa de metal se pueden emplear varios procedimientos, tales como: recubrimiento con chapa y hojas del metal inoxidable; galvanizando porinmersión en metal fundido, pulverización del metal fundido con aire comprimido, etc . Sobre la técnica a aplicar, consúltense los tratados especializados ; sólo indicaremos aquí que el éxito de la operación depende principalmente de la preparación de la superficie que hay que recubrir . 3 .7 .1
chcipo de acero inoxidable
1ubería
de hierro
3.7.2 Modificando químicamente la superficie que se ha de proteger Para ello se ataca la superficie del metal -con diversas sustancias según el procedimiento- para formar óxidos o sales que la recubran y la preserven de la ulterior oxidación . Así se hace, por ejemplo, con el pavonado y la parkeri zación. En el pavonado, se produce sobre el hierro, por el calor, una delgada capa de óxido que luego se frota con aceite . También se emplean las aleaciones superficiales que consisten en atacar químicamente la superficie de un metal con otro metal distinto para que se forme una aleación de poco espesor que proteja el, resto de la masa . Los metales más empleados para esto son el cinc -procedimiento de sherardización- y el aluminio, procedimiento de calorización . 3 .7.3 Por recubrimientos no metálicos En primer lugar, se emplean las pinturas -al aceite, lacas, bituminosos, etcétera- . Es preciso que las partes que se pinten estén completamente libres de óxido y de cascarilla, para lo cual hay que limpiarlas con cepillos de alambre o chorro de arena . Después se aplica la pintura a propósito . Son muy conocidas las pinturas a base de minio: pero se expenden en el comercio pinturas de muchos tipos y marcas, según las condiciones de las piezas metálicas que se desee proteger. Para proteger durante corto tiempo los objetos de hierro contra la oxidación, se emplean las grasas protectoras ; grasa vegetal, sebo o mejor grasas minerales -vaselina o grasas consistentesLas grasas que se emplean han de ser neutras ; ya que si fuesen ácidas, a la larga sería contraproducente . 3.7 .4 Aleaciones inoxidables En vez de proteger la superficie del metal, lo que muchas veces se hace es no emplear el metal puro, sino algunas de sus aleaciones resistentes a la corrosión . Este es el caso de los aceros inoxidables . TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Estudiar el fenómeno de la corrosión, como factor influyente en la economía .
CUESTIONARIO - Propiedades ciones? -
mecánicas de cada material. Empleos o aplicaciones de las aleaciones plomo-estaño . ¿Cuáles son dichas aleaHacer una lista de las aplicaciones del estaño y del plomo . Proceso de obtención de productos sinterizados . ¿Qué es la hojalata? Enumera las distintas formas de proteger de la corrosión a los metales.
BIBLIOGRAFÍA
E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . REMY A ., Matériaux, Fédération des Ecoles Techniques de Suisse, Neuchatel . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 .
38
Tema 4.
Identificación de materiales
OBJETIVOS - Facilitar el conocimiento e identificación de los materiales más empleados en mecánica. - Conocer los materiales, de una manera aproximada, por su aspecto. - Conocer los ensayos mecánicos y tecnológicos más importantes. - Interpretar datos referentes a caracteristicas de los metales en los planos y en los manuales de materiales. - Tener una idea de los materiales empleados ordinariamente en los objetos de más frecuente uso. GUIÓN - Identificación --
por las apariencias . Identificación por las características . Identificación por características mecánicas. Ensayos tecnológicos . Identificación por sus aplicaciones .
PUNTOS CLAVE Conocer las características de materiales fundamentales en la industria : acero;: fundición de hierro, bronces, latones, aleaciones de aluminio, plásticos. Interpretación de planos y manuales respecto a los materiales y sus características.
EXPOSICIÓN DEL TEMA 4.1
Identificación por las apariencias El color, la terminación superficial, la forma exterior-pueden darnos una idea del material que conforma una pieza, pero sólo de una-manera general y aproximada . Podremos decir si es de acero o de fundición ; dé aluminio o de aleaciones :ligeras ; de cobre o de sus aleaciones; si la pieza está niquelada o pintada ; si se ha obtenido por elaboración mecánica, por fusión o por forja; etc. Pero esta información no es suficiente para indicar el material de que está hecha "la referida pieza . Para conocer las" características de una pieza hay que recurrir a ensayos más serios que los de la simple observación . La elección del material más adecuado para un fin ,determiríado exige el conocimiento de sus propiedades técnicas . Estas se refieren : 1 .0 A sus características físicas y químicas. 2.0 A la aptitud que posean para su deformación- en- frío . o en,-caliente,, para su' maquinabilidad, templabilidad, soldabilidad, etc :: . 3.c> A su resistencia o capacidad para soportar solicitaciones mecánicas. 4.2
Identificación por las características Los ensayos de materiales suministran toda esta información . Estos ensayos se hacen con probetas normalizadas, con productos semiacabados o incluso con piezas o elementos ya terminados. Pueden ser destructivos o no. Se basan en principios químicos, físicos, físico-químicos ; metalográficos . y mecánicos. 4.2.1
Ensayos químicos Son los empleados para conocer la composición química y su resistencia a los agentes químicos . 4.2 .2 Ensayos físicos Los que se emplean para determinar las características físicas de densidad, conductibilidad, propiedades magnéticas, etc. También sirven los ensayos físicos para determinar grietas, rechupes, impurezas, etc. 39
4.2.3 Ensayos Metalográficos
Son los realizados, a través del microscopio, para determinar la estructura térdel material y también conocer los efectos producidos por los tratamientos micos .
4.2.4 Ensayos mecánicos
Los empleados para conocer las características de elasticidad y resistencia de los metales y el comportamiento en operaciones mecánicas. Suelen ser de tipo destructivo, estáticos (con cargas progresivamente crecientes) o dinámicos (con cargas instantáneas o de choque) . Identificación por las características mecánicas Para conocer las características mecánicas se emplean principalmente los ensayos de tracción, resifiencia, dureza y los tecnológicos. 4.3
4 .3.1
Ensayo de tracción
Se hace este ensayo con probetas (trozos de material preparado), que se someten a tensiones crecientes para averiguar su resistencia . Las probetas tienen la forma de la figura 4.1 . Pueden ser largas : Lo = 10 - do cortas : Lo = 5 - do. o Fig . 4.1 Probeta para ensayos de tracción.
Se emplean máquinas como las de las figuras 4.2 y 4.3, con las que se eslentamente la probeta hasta su rotura . La tensión que soporta la probeta es tira igual a la carga que actúa por unidad de sección .
Fig. 4.4 Gráfico obtenido en el ensayo de tracción. Aspectos de la probeta en distintos momentos : 1, antes del ensayo ; 2, en el limite elástico; 3, en el principio de fluencia; 4, en el momento de máxima carga ; 5, en la rotura .
Fig. 4:3 Máquina de ensayo universal: tracción, compresión y flexión.
40
Recogidos en un gráfico* los valores simultáneos de las cargas y de los alargamientos, se obtienen curvas semejantes a las de la figura 4.4; cuyo estudio o análisis proporciona, entre otras, las características siguientes : 4.3.1 .1 Limite de elasticidad (6E) Es la tensión, más allá de la cual, la probeta no recobra su longitud primitiva .
aE
= Tensión en el límite elástico en kgf/m m2 .
FE = Fuerza en kgf . Ao = Sección de la probeta en MM 2 .
4 .3 .1 .2 Resistencia a la tracción (GR) Es la tensión máxima que aguanta la probeta durante el ensayo.
FR = Fuerza máxima que actúa sobre la probeta en kgf .
4.3.1 .3 Carga de rotura (6u) Es la carga con la que se rompe el material . csu =
Fu Ao
Fu = Fuerza en el momento de romperse la probeta en kgf. 4 .3.1 .4 Alargamiento (8) . Alargamiento unitario (e) Es la longitud 8 en que aumenta la probeta hasta llegar a la rotura: El alargamiento unitario s se expresa en tanto por uno referido a la longitud inicial .
C
Lu - Lo Lo
=
8 Lo
Lo = Longitud inicial de la probeta antes del ensayo en mm . Lu = Longitud de la probeta estirada en el momento de la rotura expresada en mm. 4.3.2 Ensayo de resiliencía Se emplea este ensayo para saber la tenacidad del material sujeto a esfuerzos bruscos o choques violentos y para comprobar el comportamiento de los materiales con entalladuras que producen concentración de esfuerzos . En las figuras 4 .5 y 4 .6 se ve una probeta normal- y una de las máquinas más empleadas, llamada péndulo de Charpy, respectivamente . e
Fig. 4.5
Probeta de resiliencía y esquema de ensayo . 41
Fig . 4.6
Péndulo de Charpy.
El valor P
To
- Tu
kgf/cm 2
Ao
sólo es informativo y, en igualdad de condiciones, comparativo . Es un ensayo muy importante para saber el efecto de los tratamientos térmicos . Este ensayo nos da el valor de la resiliencia . 4 .3 .3 Fig. 4.7A Ensayo de dureza Brinell. D = diámetro de la bola; d = diámetro de la huella ; P = carga del, ensayo; f = flecha o profundidad de la huella .
Ensayo de dureza
En sentido amplio, dureza es la resistencia superficial a la penetración. A continuación se exponen cinco ensayos de dureza . 4.3 .3 .1
Con lima
4.3 .3 .2
Brinell
Es un ensayo basado en la resistencia al rayado . Se emplea para ello una lima fina que se aplica contra la pieza, observando, a la par, si resbala fácilmente, o si por el contrario arranca virutas. Es un ensayo basado en la resistencia a la penetración . Una bola de 10 mm se oprime contra el material a ensayar, con una fuerza progresiva hasta llegar a los 3 000 kgf, la cual produce una huella, en forma de casquete esférico (figura 4.7A) tanto mayor cuanto menos duro sea el material . La dureza se expresa por un número, cuyo valor es : HB
Fig, 4.78 Medición del diámetro de la huella (con lupa de aumento) .
110 H8 5/250/70 1
tiempo de' ensayo fuerza diámetro de la bola dureza Brinell n .^ de dureza
t = 30 s p = 250 kgf IJ = 5 1m
Ensayo de dureza Vickers : diagonales de la huella ; P = carga de ensayo .
=
720 H V 30 1
LL
carga de ensayo superficie casquete
kgf /2 mm
Tabla 4 .9 Cargas, diámetros de la bola para el ensayo Brinell . Campos de dureza de los diversos materiales y constante de ensayo .
Fig. 4,8 Significado de los símbolos en la designación de la dureza Bríne/l.
Fig, 4.10 di y dZ
__
fuerza 30 kgf dureza Vickers n .- de dureza
Fig . .4.11 Significado de los símbolos en la designación de la dureza Vickers .
42
Las fórmulas empleadas son : HB =
P
n D -f
0
140 HB
=
2 P
n D (D
DZ _
kgf
z
150 kgf
con los valores que aparecen en la figura 4.7A, en figura 4.713 medida de la huella . La designación de este ensayo se hace escribiendo el número de dureza seguido de las letras HB y de las características del ensayo bola/carga/tiempo : 110 HB 5/250/30 (fig. 4.8) . Se pueden emplear penetradores varios según los materiales. (Véase la r tabla 4.9.) Pero guardando siempre una relación constante entre .la carga de ensayo P y el cuadrado del diámetro de la bola, que llamamos
A
Q = DZ
140 kgf
Para la práctica del ensayo y detalles, véase la Norma UNE 7017. 4.3 .3.3 Vickers Es similar al ensayo Brinell pero con penetrador de diamante piramidal y con cargas más pequeñas (fig. 4 .10) . Suple al Brinell para piezas delgadas y materiales muy duros. La dureza se expresa con un número, seguido de las letras HV y la carga en kgf : 720 HV 30 (fig. 4.11) . Para detalles del ensayo véase la Norma UNE 7 054 .
Fig 4.12 Esquema . del ensayo Rockwell: A, precarga de 1( kgf, puesta a cero ; B, carga principal 140 kgf, penetración máxima ; C, retirada de la carga principal, retrocesc de la aguja y lectura del númerc H R.
4.3.3.4 Rockwell Es otro ensayo que se ideó para conocer la dureza más rápidamente que con los ensayos Brinell y Vickers (fig. 4.12) . Tabla 4 .13
Escalas de dureza Rockwell . Superficial
Normal Escala Carga kgf Penetrador Denominación
D
B
A
E
F
G
K
N
N
N
T
T
T
° -- 150 .
100
100
60
100
60
150
150
15
30
45
15
30
45
diam . 120°
diam . 120°
bola 1/16"
diam . 120 1
bola 1/8"
bola 1/16"
bola 1/16"
bola 1/8"
diam . 1200
diam . 120°
diam . 120°
bola 1/16"
bola 1/16"
bola 1/16"
C
D
B
D
E
F
G
K
15N
30N
45N
15T
30T
45T
C
El penetrador puede ser un cono de diamante o una bola. La dureza se mide directamente con un reloj comparador incorporado a la máquina . Pueden emplearse varias escalas, que corresponden a: penetradores y cargas distintas. En la tabla 4.13 quedan resumidas . Véase la Norma UNE 7 053, para detalles del ensayo. Se designa la dureza con un número (el leído en el reloj) seguido de las letras HRC, (C = cono) o HRB (B = bola) seguido de la carga total de ensayo : 54HCR 150 ó 43HRB 100 (fig. 4.14) . En la figura 4.15 se muestra una máquina para este ensayo. 4.3.3.5 Shore En este ensayo se mide la dureza por la altura de rebote de una pequeña pesa, dejada caer desde cierta altura fija (figs. 4.16 y 4.17) . La tabla 4.18 presenta la dureza de algunos materiales en diversos estados de acuerdo con los ensayos arriba explicados. En la tabla 4.19 se reproduce una hoja de características referidas al acero F-1 140 . En ella aparecen las características y las aplicaciones de este acero, 43
fuerza total P = 150 Li -I cono . de diamante ,_ dureza Rockwell n ., de dureza
43-HRB 100
kc
P = 100 fuerza total 0 lila° bola dureza Rockwell n.- de dureza
Fig . 4.14 Significado de los símbolos en la designación de la dureza Rockwell.
Estos valores pueden servir tanto para elegir el material destinado a un uso determinado, como para comprobar si una pieza, o material, es o no es lo que se dice ser, haciendo los ensayos correspondientes . Tabla 4 .18
Dureza de algunos materiales . Durezas aproximadas Rockwell
Materiales
Fig. 4.15 Máquina de ensayo de dureza Róckweil (durómetro) ; A, indicador de medida; B, dispositivo de puesta a cero ; C, palanca de aplicación de carga; D, pisador y mecanismo de penetración ; E, puerta; F, regulador de velocidad,- G, mecanismo de su; H, mando de maniobra rápida; jeción l, dispositivo aplicador de cargas .
Acero rápido 9 % Co recocido Acero rápido 9 % Co templado Acero indeformable 13 % Cr templado y revenido Acero indeformable 13 % C~ recocido Acero cromo-níquel 1,25 % Cr - 4,25 % Ni templado Acero cromo-níquel 1,25 % Cr - 4,25 % Ni recocido Acero cromo-níquel 1 % Cr - 4 % Ni 0,25 % Mo recocido Acero cromo-níquel 1 % Cr - 4 % Ni 0,25 % Mo templado para cementación Bronce 90 % Cu 10 % Sn Bronce 84 % Cu 16 % Sn Latón 90 % Cu 10 % Sn Bronce-aluminio 90 % Cu 10 % -Al Cuproníquel 80 % Cu 20 % Ni
Brinell
C
B
Vickers
HB
Cono de diamante de 120°
Bola de 1/16"
H V
260 -
26 65
103 -
271 820
37 -
220
63 18
96
780 217
31
461
47
116
471
63
250
24
102
257
36
240
22
99
246
34
600 80 117 52 120 47
59 -
47 69 70 -
675 80 117 . 52 120 47
-
Shore
-
4.4
Ensayos tecnológicos Tienen por objeto estos ensayos dar a conocer el comportamiento que tendrán los materiales ante ciertas operaciones y tratamientos . He aquí algunos de los más usados . Fig. 4.16 Esquema de ensayo Shore.
4 .4.1
De plegado Sirve para determinar la plasticidad de los materiales . Puede hacerse de distintos modos: 1 .o Se dobla en ángulo la probeta a prueba hasta que aparecen las primeras grietas y se mide el ángulo de plegado hasta ese momento (fig. 4.20) . 2.o Se pliega la probeta hasta un ángulo determinado y se comprueba si aparecen grietas o no, pudiendo llegar al plegado completo (fig. 4.21), 0 dejando las ramas paralelas con cierta separación (fig. 4.22) . Véase la Norma UNE 7 051 para probetas y detalles . 4.4.1 .1 Plegado alternativa Se emplea este ensayo para láminas delgadas. Consiste en doblarlas en un ángulo de 90% de uno y otro lado, contando el número de veces necesario para romperla (fig . 4.23). 4.4.2 Embutición Es un ensayo muy importante . Se hace con punzones de varios diámetros, según los espesores de la capa. Se mide la profundidad del embutido en el momento de aparecer las primeras grietas (fig. 4.24) . Véase la Norma UNE 7 258 para los detalles de ensayo y valores .
Fig. 4.17
Aparato de ensayo de dureza Shore, con lectura en cuadrante.
4.4.3 Forjado Hay varios tipos de ensayos de forjada . Indicamos algunos de ellos en las figuras adjuntas : Ensayo efe aplanado, figura 4.25 . 44
Tabla 4 .19
Características de un acero F-1 140 . Reproducción de la página de un manual de aceros . DESIGNACION : ACERO AL CARBONO-DURO F-1140
I.H .A. F-1 140 ,
CATEGORíA ESPAÑOLA Serie
Tipo
I.H.A . antiguo
Aceros al carbono
145
Grupo F-1 100
Recocida
Temple
0C
°C
Enfriamiento
°C
Enfriamiento
1100 850
710 730
Al aire
825 845
Al agua
Cementación
Revenido
°C
0C
Echevarría «lleva» S
w w u Q z w w
TRATAMIENTOS TÉRMICOS Forja
us
Echevarría «Bellota» EC 4 ¬C 5 Hamsa F5
a 0 z
550 650
Llodio LC 4
z
Normalizado : 860°-880 °C Recocido de regeneración : 8350-855 oC Nitruración
Reinosa Ro Naval
z w 0
Otros datos :
Forjas alavesas Forcabo 45 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS A E Elasticidad Alargamiento kgfimm 2 %
Observaciones
R Resistencia kgf%mm 2
Templado y revenido
65-70
40-45
Con acritud
70
Normalización
65-70
E Estricción %
Durezas
P Resistencia kgf¡cm 2
Brinell
16-13
10-7
165-185
42
13
6
190-210
40-45
14-12
10-7
185-210
Rockwell . C
Vickers
COMPOSICIÓN QUÍMICA
C
si
Mn
0,40 0,50
0,15 0,30
0,40 0,70
Ni
Cr
Mo
Va
w
Co
S
P
Al
< 0,05
< 0,05
Pb
Cu
Ti
APLICACIONES Ejes y elementos de máquina . Transmisiones, cilindros de motores de explosión, piezas de bastante resistencia sin gran responsabilidad. Es más templable que el tipo 1 130 .
Ensayo de recalcado, figura 4.26 . Ensayo de mandrinado, figura 4 .27. 4.4 .4
Ensayo de chispas
Sirve para clasificar algunos aceros por su composición, examinando las chispas que saltan al poner el material en contacto con una muela de esmeril, que gira a gran velocidad . Al estudiar las chispas hay que observar con gran detalle su figura y su color, atendiendo a las zonas y elementos característicos . Las características más importantes que pueden aparecer en las chispas están en la figura 4.28, figura 4.29 y tabla 4,30 Conviene operar siempre en un departamento obscuro o con muy poca ¡tu45
Fig. 4.20 Ensayo de plegado hasta . la aparición de grietas.
Fig. 4,21 Ensayo de plegado completo.
Fig. 4,22 Ensayo de plegado completo con ramas separadas .
Fig. 4.23 Ensayo de plegado alternativo .
Fig. 4.25 Ensayo de aplanado .
Fig. 4,26 Ensayo de recalcado.
Fig. 4.27 Ensayo de mandrinado .
Fig. 4.28 Ensayo de chispas . 1 .a zona : rayos rectilíneos, se observa el color característico; 2 .a zona : se conservan los rayos y aparecen las primeras bifurcaciones y algunas explosiones; 3.a zona : explosiones y formas características .
Fig. 4.24 Ensayo de embutición : A, principio de ensayo, puesta a cero; B, fin del ensayo, lectura de la flecha, Tabla 4 .30
minación para apreciar mejor la coloración y detalles particulares ; es siempre conveniente el' empleo de barras de control, de características conocidas . Estas barras de control se deben tener clasificadas y marcadas; por comparación entre las chispas dé la barra patrón -y las de la pieza ensayada se conocen las características de ésta.
Ensayo de chispa : características de las chispas y algunos materiales (HEVA) .
Clase de material
Volumen del reguero
Color del reguero junto a la muela
Color de los rayos hacia el final del reguero
Cantidad del chisporroteo
Naturaleza del chisporroteo
1
Acero al carbono (0,15 % de C)
Grande
Amarillo oscuro
Amarillo claro
Muy poco
Bifurcado
2
Aceros del 0,25 a 0,35 % de C
Grande
Amarillo oscuro
Blanco
Poco
Bifurcado
3
Aceros de 0,45 % de C
Regular
Amarillo vivo
Amarillo claro
Regular
Muy bifurcado
4
Aceros de herramientas (0,7 ; 0,9 ; 1 ; 1,3 % de C)
Pequeño
Amarillo vivo
Blanco
Mucho
Muy bifurcado
5
Aceros con molibdeno (Elastic)
Regular
Amarillo
Rojo
Regular
Trozos incandescentes
6
Aceros con molibdeno (Acrom)
Regular
Amarillo
Rojo
Regular
Trozos incandescentes bifurcados
7
Aceros con tungsteno (Excelso)
Normal
Rojo
Rojo oscuro
Regular
Trozos incandescentes
8
Aceros de 4 % W y 1,25 % C (Diamantino)
Regular
Rojo
Amarillo
Grande
Con bifurcaciones en 3 .a fase
9
Aceros de 1,2 % C y 1 % W (Pesfort)
Grande
Rojo
Blanca
Grande
Bifurcaciones brillantes en 3 .1 fase
10
Aceros (0,55 % C ; 2 % W y 1 % Cr)
Grande
Rojo claro
Rojo amarillento
Mucho
Explosiones en forma de lanza en el final
46
Fig. 4.29 Formas de la chispa en cada tipo de material.
4.5
Identificación por sus aplicaciones Para algunas aplicaciones pueden emplearse indistintamente unos materiales u otros: Sin embargo, su comportamiento ante ciertos agentes, su aspecto más o menos agradable, su facilidad de fabricación, o su costo, pueden motivar la preferencia de unos o de otros . El tener una idea de los materiales usados más frecuentemente para ciertos objetos o piezas, puede ayudarnos a su identificación . Así, para grifería se usa latón o acero inoxidable . Para instrumentos quirúrgicos, aceros inoxidables . Para bancadas de máquinas o piezas voluminosas y de formas complicadas, acero fundido ..o fundición dé hierro. Para herramientas de corte, aceros al carbono o rápidos . Para recipientes, vidrio, plásticos u hojalata . Para elementos conductores de calor o de electricidad; siempre se emplean metales . Por el contrario, para materiales refractarios o aislantes, se emplean otros materiales como la porcelana, el vidrio, la madera, etc . En las tablas de aceros, latones, bronces y aleaciones de aluminio de los temas 1-2-3, se pueden ver las aplicaciones más apropiadas de cada material . TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Escribe una lista de piezas hechas con distintos
materiales . - Di cuál es la característica más importante en cada una de esas piezas. - Hallar el número de dureza según la figura 4 .7B, para P = 3 000 kgf y D = 10 mm .
CUESTIONARIO - ¿Cuáles son las características mecánicas principales? - ¿Con qué ensayo sabemos si un material es o no frágil? - ¿Es interesante que un material se alargue antes de romperse? ¿Por qué?
BIBLIOGRAF(A
APRAIZ BARREIRO, J ., Tratamientos térmicos de los aceros, Dossat, Madrid 1968 . NEY J ., Mecánica y metalurgia, Urmo, Bilbao 1968 . E. P. S., Tecnología Mecánica, Tomo primero, Librería Salesiana, Barcelona 1965.
VOCABULARIO TÉCNICO
Gráfico (o gráfica) : Es la representación de datos numéricos o resultados de proceso de cualquier clase, por medio de una o varias líneas que hacen visible la relación que esos datos guardan entre sí .
47
Tema 5. Formas comerciales OBJETIVOS - Conocer los perfiles corrientemente empleados en sus formas, tamaños y denominaciones. GUIÓN - Productos -
semielaborados . Productos acabados . Productos de acero laminado en calidad especial . Tubos . Perfiles en frío . Identificación por su forma y dimensiones.
PUNTOS CLAVE
Conocer perfiles normales y sus designaciones' .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 5.1
Productos semielaborados Los aceros, tanto los comunes como los finos o los de herramientas, se suelen presentar en el comercio en forma de perfiles laminados, o sea, en forma de barras de secciones diversas llamados productos acabados . Se obtienen al hacer pasar, entre dos rodillos acanalados que giran, un lingote de acero calentado,al rojo. Los rodillos, comprimen el material dándole la forma deseada (fig. 5.1 ; transparencia 16 .5) . Esta operación se llama laminación en caliente . mav la
w
av .NpU~unpw~
~MUnNUWU
Iadav naUa O~a"1
angular laminado
cilindros acanalados
Fig. 5.1 Esquema de tren de laminación : A, pasos para la laminación de un perfil angular; B, sentido de giro y avance del perfil.
Estos lingotes o tochos empleados como punto de partida para la obtención de perfiles son los productos semielaborados . Lo que sigue, mientras no se diga lo contrario expresamente, se refiere a productos de acero comunes . 5.1 .1
Desbaste Es el producto obtenido por una primera laminación o forja del lingote . Suele ser de sección aproximadamente cuadrada o rectangular y sin aristas vivas . Su grueso está comprendido entre 130 mm y 340 mm y su ancho entre 130 mm y 550 mm o más . La designación se hace por el nombre y las dimensiones seguidos del número de la norma . Así para un desbaste de 300 x 150 la designación será : Desbaste 300 x 150 UNE 36 511 (fig . 5.2) .
b Fig. 5.2
'
Desbaste .
48
Ver tema 26, designaciones normalizadas.
5.1 .2 Palanquilla Es el producto de sección aproximadamente cuadrada y sin aristas vivas, cuyo lado está comprendido entre 40 mm y 125 mm (fig. 5 .3) . La designación se hace con el nombre y las dimensiones y el n.o de la norma. Para una palánquilla de 80 rrfm, la designación será : Palanquilla 80 UNE 36 513 . 5.1 .3 Llantón Es el producto de sección aproximadamente rectangular, cuyo grueso está comprendido entre 11 mm y 125 mm y ancho entre 200 mm y 600 mm (fig. 5 .4) . La designación se hace de manera similar al desbaste con su norma correspondiente . Así para un Ilantón de 250 x 40 mm, la designación será : Llantón 250 x 40 UNE 36513. 5.2
Fig. 5.3
Palanquilla .
Fig. 5.4 Llantón .
Productos acabados Los más usados son :
5.2.1
Chapa Es el producto plano de ancho superior a 600 mm. La chapa se clasifica por su espesor en : Chapa gruesa, que es la de 6 mm o más de grueso . Chapa media, la de grueso comprendido entre 3 mm y 6 mm . Chapa fina, la de grueso inferior a 3 mm. La chapa es generalmente lisa, pero puede ser estriada y aún de otras formas . También se puede clasificar la chapa por el revestimiento superficial, por el tratamiento recibido o por el uso a que se destina . La Norma UNE 36 086 especifica las clases de chapa fina, así como su designación normalizada . Esta se hace a través de la palabra chapa seguida de letra y números de calidad, letra de su estado y acabado superficial y la referencia a la norma UNE 36086. Ejemplo : \ Chapa A02 XM UNE 36086. 5.2.2 Plano ancho Es un producto de sección rectangular, cuyo grueso está comprendido entre 6 mm, y 20 mm y el ancho entre 200 mm y 600 mm. La designación se hace indicando el ancho y el grueso del plano del que se trata, seguidos de la norma UNE correspondiente. Por ejemplo, un plano ancho de 300 mm y 8 mm de grueso, se designa así: Plano ancho 300 x 8 UNE 36 561 .
Fig, 5.5
Viga de perfil normal.
Fig . 5.6
Perfil en U normal.
5.2.3 Viga de perfil normal (PN) Es el producto cuya sección tiene la formal (denominada doble T, fig . 5 .5) . La designación de una viga, o doble T de perfil normal, de una altura h = 160 mm, se indica así : Viga (PN) 16 UNE 36521. El nombre viga puede sustituirse por el símbolo 1 :.Z(PN) 16 UNE 36 521 . 5.2.4 Perfil en U normal (PN) Se denomina perfil en U al producto cuya sección tiene la forma de U (fig. 5.6) . La designación para un perfil en U, que tenga una altura h = 120 mm es: Perfil en U (PN) 12 UNE 36 522. El nombre perfil en U puede sustituirse por el símbolo U : U (PN) 12 UNE 36522. 5.2.5 Viga de ala ancha Se llama viga de ala ancha a la viga doble T, cuya altura es igual a la anchura de las alas (fig. 5.7A) . La designación para una viga de ala ancha de 180 mm de altura es : viga de ala ancha 180 UNE 36 523. Cada día se emplea más la viga de ala ancha, con alas paralelas (fig. 5 .78) . 49
Fig. 5.7A
Viga de ala ancha .
Fig. 5.78 Viga de ala ancha, de alas paralelas.
5.2.6 Angular de lados iguales de perfil normal (PN) Es el producto cuya sección se caracteriza por dos alas de igual longitud que forman un ángulo de 90° (fig. 5.8) . La designación de un angular de lados iguales, de perfil normal, con una longitud de alas de 50 mm y su grueso de 7 mm es : Angular (PN) 50 x 50 x 7
UNE 36 531.
El nombre angular se puede sustituir por el símbolo L : L (PN) 50 x 50 x 7
Fig. 5.8 Angular de lados iguales (PN) .
UNE 36531.
5.2.7 Angular de lados desiguales, de perfil normal (PN) Es un angular caracterizado por dos alas de diferente longitud (fig. 5.9) . La designación de un angular de lados desiguales, de perfil normal y de una longitud de alas de 60 y 40 mm y un espesor de 6 mm, es así: Angular
(PN) 60 x 40 x 6 UNE 36 532. Y también : L (PN) 60 x 40 x 6 UNE 36532.
5.2.8 Perfil en T normal (PN) Es el producto comercial cuya sección tiene forma de T (fig. 5.10) . La designación de un perfil en T normal de 40 mm de altura y 5 mm de grueso es: Perfil T (PN) 40 x 40 x 5 UNE 36533. O también : T (PN) 40 x 40 x 5 UNE 36533. Fig. 5.9 Angular de lados desiguales (PN) .
5.2.9 Angular con nervio para construcciones móviles Es un perfil como el de la figura 5.11 . La designación de un angular con nervio, cuya longitud de ala mayor sea h = 177,8 mm, es : Angular con nervio 177,8 UNE 36534. 5.2.10 Ángulo camero Se denomina así al producto con perfil en ángulo con alas de igual longitud y aristas vivas (fig. 5 .12) . La designación de un ángulo camero con una longitud de alas de 25 mm y un grueso de 3 mm, se hace así : Ángulo camero 30 x 3 UNE 36535.
Fig. 5.10
Perfil en T (PN) .
5.2.11 Otros perfiles de acero En la tabla 5.13 se indican las características y designación de otros perfiles corrientes . 5.3
Fig. 5.11
Angular con nervio.
Productos de acero laminado en calidad especial Se denomina así a los laminados con aceros especiales . La designación se hace en estos casos con la doble denominación del perfil y de la calidad . Ejemplos: 1 .° Un . perfil laminado redondo de acero inoxidable al cromo y diámetro de 12 mm, se designa así : Redondo 12 UNE 36 615. Acero F 312 UNE 36 016, y también : o 12 UNE 36 615 F 312 UNE 36016. 2 :° Una pletina de 28 x 10 mm y acero indeformable, así : Pletina 28 x 10 UNE 36 626 acero F 522 UNE 36 072. También se encuentran en el comercio perfiles de otros materiales: latones, aleaciones ligeras, etc. En la figura 5.14 se ven algunos perfiles de aluminio . Para otros productos habrá que consultar las normas correspondientes en que se especifican las calidades y medidas. El tubo, pieza hueca, por lo común de forma cilíndrica y generalmente abierta por ambos extremos, es uno de los perfiles más típicos. Su obtención puede ser diversa según el fin a que se destine . Hay, por tanto, una gran variedad de tubos. 5.4 .1
Fig. 5.12 Angular camero.
Tubos sin costuras para trabajos a presión Así se llaman aquellos tubos cuya parte hueca ha sido producida por desplazamiento de la masa del núcleo interior hacia afuera .
50
Tabla 5 .13 Dibujo del perfil
Perfiles varios .
Norma
Ejemplo de designación
Cuadrado
UNE 36 542
Cuadrado de acero de 18 mm de lado Cuadrado 18 UNE 36 542.
Pasamano
UNE 36544
Pasamano de 35 mm ancho y 8 mm espesor Pasamanos 35 X 8 UNE 36644.
UNE 36 545
Medio redondo de 30 mm de ancho y 15 mm de alto o espesor Medio redondo 30 X 15 UNE 36 545 .
Producto
Medio redondo
i "b
b
UNE 36 541
Llanta
t
UNE 36 551
Llanta de 60 mm de ancho y 22 mm de espesor . Llanta 60 X 22 UNE 36551 _
UNE 36 552
Pletina de 45 mm de ancho y 8 mm de espesor . Pletina 45 X 8 UNE 36 552 .
UNE 36 553
Fleje de 25 mm de ancho y 3 mm de espesor. Fleje 25 X 3 UNE 36 553 .
Pletina
Fleje
f
Lb
t
Fig. 5.15
Perfiles de aluminio.
Redondo acero 8 mm de diámetro. Redondo 8 UNE 36541 .
Redondo
b
Fig. 5.14
Laminación de tubos sin costura .
Existen varios sistemas de fabricación : - el Mannesman, en el que se hace pasar una barra entre cilindros girando a gran velocidad (fig . 5.15) ; - por estirado, previo un taladro inicial (fig . 5.16) . 5.4 .2
Tubos de costura soldada
Para conducir líquidos o gases a bajas presiones se emplean los tubos llamados de costura soldada. Estos se hacen por conformación de chapa y en caliente, a través de una serie de rodillos (fig . 5.17) . Se sueldan los bordes con soplete o por soldadura eléctrica, después de la conformación y en ciclo automático . Solamente así se alcanzará una perfecta estanquidad (calidad de los recipientes para no hacer agua por ninguna costura) . Para trabajos ordinarios en los que la estanquidad no tiene importancia, se dejan sin soldar o se aprovecha el mismo calor de la laminación para obtener una soldadura por presión. 51
Fig. 5 .16
Estirado de tubos.
rodillo soldador repasadores
Fig. 5.17
Proceso para obtener tubos de costura soldada (soldadura eléctrica) .
La denominación de los tubos suele hacerse por las medidas de sus diámetros seguido de las características mínimas exigidas . También suele darse uno de los diámetros y el espesor de la pared . Los tubos para conducciones normales de agua se denominan por su diámetro interior en pulgadas . El espesor está normalizado y el diámetro exterior corresponde a la rosca de gas Whitworth, de igual denominación que el tubo. Para una mayor resistencia a la corrosión suele darse a estos tubos un tratamiento de galvanizado . Perfiles conformados en frío Hoy día se emplean mucho los llamados perfiles en frío, tanto para construcción de muebles como para estructuras ligeras y elementos de construcción . En la figura 5.18 aparecen algunos de los perfiles más comunes, y en la figura 5.19 una aplicación para barandillas . 5.5
D
Fig . 5.19 Aplicación de los perfiles en frío, barandilla.
Estos perfiles se obtienen por conformación en frío de chapas finas, por doblado o curvado, pero sin laminación propiamente dicha. Quiere esto decir que la sección transversal es igual a la de la chapa inicial . En la figura 5,20 se presenta un tren conformados. Estos trenes conformadores suelen llevar incorporado un sistema de soldadura para los perfiles cerrados (tubos) . Estos trenes pueden trabajar a velocidades de 70 m/min. Para casos especiales se recurre a un recocido posterior en atmósferas inertes. Identificación por su forma y dimensiones La identificación de los perfiles normales se hace por su designación de acuerdo con la norma correspondiente . En casos de perfiles especiales, y sobre todo para los perfiles en frío, lo más práctico es acudir a las casas productoras . 5.6 Fig . 5.18
Perfiles lamínados en frío.
52
Fig. 5.20 Tren conformador para perfiles en frío .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer una recopilación de perfiles laminados,
con las notas bibliográficas, - Hacer una recopilación de catálogos de perfiles en frío . - Escribir las normas que se conocen o se puedan encontrar referentes a perfiles.
CUESTÍONARIO - ¿Qué diferencia hay entre un perfil laminado - ¿Para qué se usan los perfiles en frío?
en frío y el laminado en caliente?
BIBLIOGRAF(A
Normas UNE. Instituto Nacional de Racionalización y Normalización, Madrid . E . P. S., Tecnología Mecánica, Tomo primero, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . SCHIMPKE P., Tratado general de soldadura, Gustavo Gif, Barcelona .
Tema 6.
Piezas fundidas: su obtención
OBJETIVOS - Dar una idea de cómo se obtienen las piezas fundidas. -' Mostrar las ventajas de las piezas fundidas desde el punto de vista de economía de material y de mano de obra. GUIÓN -
Economía obtenida con las piezas fundidas. Propiedades de los metales para fundir. Metales y aleaciones empleados para obtener piezas fundidas. Proceso para la obtención de piezas fundidas .
PUNTOS CLAVE - Conocer las
particularidades de los modelos, noyos, cajas de hoyo y moldes. - Seguridad e higiene en las fundiciones .
EXPOSICIt1N DEL TEMA 6.1
Economfa obtenida con las piezas fundidas Purificados los materiales de origen, se someten a grandes temperaturas hasta fundirlos : una vez licuados o fundidos se vierte este metal en determinados moldes hasta que se enfría y adquiere la forma pretendida . Las piezas así obtenidas se llaman piezas fundidas . Para grandes series, este procedimiento resulta más económico que otras . 53
Fig. B:1
Ensayo de colabilidad.
6.2
Propiedades de los metales para fundir Teóricamente cualquier metal puede emplearse para la obtención de piezas fundidas; -pero se procura emplear los que tienen mejorés condiciones de fusibilidad y colabilidad, siempre que garanticen las características de resistencia y servicio . Se llama fusibilidad la capacidad de poderse fundir. Es material más fusible el que lo alcanza a menor temperatura . Llámase colabilidad a la capacidad de llenar los moldes. En la figura 6.1 se ve un sistema para hacer el ensayo de colabilidad . El metal que llena más longitud de I,a espiral es el más colable . Fig. 6.4 Pieza de latón : grifo.
Fig. 6.5
6.3
Metales y aleaciones empleados para obtener piezas fundidas Para la obtención de piezas de gran resistencia, tales como palancas (figura 6.2), se emplea el acero. En las bancadas de las máquinas (fig. 6.3) se emplea la fundición, que es una aleación de hierro menos resistente que el acero.
Pieza de bronce : hélice .
Fig. 6.3 Pieza de fundición de hierro : bancada . Fig . 6.2
Fig. 6 .6
Pieza de aleación ligera : pistón .
Pieza de acero fundido : palanca .
Se emplean las aleaciones de cobre (latones) : en la grifería (fig. 6.4) para evitar la corrosión y obtener un fácil mecanizado. Para hélices de barco o turbinas, se emplea el bronce, más resistente al desgaste y a la corrosión que los latones (fig. 6.5) . Para hacer piezas de automóvil y de aviación, como el pistón, (fig . 6.6) se emplean las aleaciones ligeras . 6 .4
Proceso para la obtención de piezas fundidas Para la obtención de las piezas fundidas se sigue el siguiente proceso :
6.4.1
Preparación del modelo A la vista del dibujo de taller, figura 6.7, el modelista prepara, normalmente en madera, el modelo, figura 6.8 de forma igual a la pieza que se desea obtener. Todas las piezas obtenidas por fusión sufren una contracción al solidificarse ; por esta razón los modelos son algo mayores que las piezas . Los modelistas emplean reglas graduadas especiales llamadas metro de modelistas.
Fig . 6.7
6 .4.2 Preparación del molde Obtenido el modelo, el fundidor-modelador hace el molde con arena especial en unas cajas o marcos de hierro (fig. 6.9) . Tienen que emplearse dos o más cajas, según la complicación de la pieza, para poder retirar el modelo Dibujo de pieza. del molde . Cuando las piezas llevan partes huecas se colocan en el molde (fig. 6 .10) unas piezas previamente preparadas llamadas noyos o machos (fig . 6.11) que se preparan en las llamadas cajas de noyos (fig. 6.12) . ' El molde se puede preparar manual o mecánicamente . Para grandes series el único sistema económico es el mecánico (fig. 6.13A y 6 .1313) . También se emplean moldes metálicos llamados coquillas que tienen la ventaja de su gran precisión (fig. 6.14) . Se suelen emplear para aleaciones de punto de fusión no superior a 1 000 o . Los moldes de arena sólo sirven para modeloC una pieza; la coquilla para gran número de piezas, de aquí que se llamen moldes permanentes . Fig. 6.8 Modelo, 54
Fíg. 6.11
Noyo.
5 Fig. 6.10 Molde con noyo Fig. 6.9
6.4 .3
Caja para moldes.
preparado para la colada : mazarotas; 3, bebedero; 4, contrapesos; 5, arena.
1, noyo; 2,
La colada
Se prepara el molde con las entradas convenientes para el metal o bebederos y las salidas de gases y mazarotas (fig. 6 .10) . Si los-moldes son de arena se secan en estufas y si son metálicos se calientan en la primera operación . A continuación se llenan con el metal fundido, traído desde el horno con cucharas, manualmente o con grúas, según el tamaño (fig. 6.15) . 6.4 .4
Fíg. 6.12 Caja de noyo.
Acabado
Se mantiene la pieza en el, molde el tiempo necesario para su solidificación y luego se retira del mismo . Los moldes de arena se rompen, pues no sirven más que una sola vez ; con todo se recupera la arena para moldes sucesivos . En la figura 6.16 se ve una pieza fuera del molde . Posteriormente se limpian las piezas quitando la arena incrustada y eliminando las rebabas ; bebederos y maza rotas, teniendo la pieza terminada para la mecanización . En piezas de acero o delicadas suele hacerse antes del mecanizado un tratamiento de recocido .
Fig. 6.13A
Moldeado a mano,
SEGURIDAD E HIGIENE He aquí unas cuantas precauciones para cuando se visita un taller de fundición y más aún cuando se trabaja en él . t .a No se deben tocar piezas, sin tener la seguridad de que están completamente frías. 2.a No hay que acercarse a los hornos o cubiletes ni a las cucharas llenas de metal fundido, ya que pueden producirse salpicaduras o derrames de metal fundido y consiguientemente quemaduras graves . 3.a No se debe mirar largo rato el material fundido sin ir provisto de gafas o caretas protectoras . 4.a No hay que colocarse debajo de grúas que transporten piezas o cucharas con metal fundido . 5.a Cumplir con toda escrupulosidad las normas que el personal responsable suele dar al comenzar las visitas. (Pasarse de listo puede acarrear serias consecuencias) .
Fig. 6.14 Molde metálico :
1, machos; 2, coquilla ; 3, pieza.
Fig . 6.138 Máquina para moldear y placa moldeo : a, molde; d, pletina; e, pistón ; f, cilindro vibrador ; g, pletina portaplaca; h, placa moldeo.
Fig. 6.16
Pieza fundida tal como sale del molde.
Fig. 6.15 Colada : llenada del molde.
55
MEDIOS DIDÁCTICOS Convendrá afianzar lo expuesto en este tema por medio de proyecciones, de diapositivas o películas-concepto . La visita a fábricas o talleres de fundición, bien dotadas y organizadas, es muy interesante y útil .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Visitar un taller o fábrica de fundición y hacer una memoria - Hacer un resumen de los distintos medios de moldeo que se
de lo visto en ella . emplean en la industria . - Dado el dibujo de una pieza sencilla, proponer el proceso de obtención.
CUESTIONARIO - ¿Qué es un
noyo? - Diferencia entre modelo y caja de noyos . - Por qué los noyos se arman con alambres o almas metálicas . - Por qué se secan los noyos antes de colocarlos en los moldes . - ¿Sabes cómo se llaman las partes de los modelos que suelen pintarse de negro y que hacen parecer a los modelos algo distinto a las piezas que queremos obtener? - ¿Qué diferencia hay entre molde temporal y permanente? ¿Son de la misma materia? - ¿En qué consiste el moldeo mecánico?
BIBLIOGRAFÍA
APRAIZ BARREIRO J ., Fundiciones, Dossat, Madrid 1963 . E. P. S., Tecnologia Mecánica, Tomos primero y segundo, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . SYNDICAT GENERAL DES FONDEURS DE FRANCE, Commission Nationale de la Formation Professionelle, París .
Tema 7.
Piezas forjadas : su obtención
OBJETIVOS - Hacer comprender la importancia de la forja desde el punto de resistencia de las piezas y de economía en material y en mano de obra. - Dar una idea de los procedimientos y procesos de forja.
GUIÓN - Fases
del proceso . - Ventajas principales de las piezas forjadas . - Algunos procesos elementales de forjado .
PUNTOS CLAVE - El estudio del
proceso para lograr la orientación de la fibra. - La seguridad en todo el taller de forja : fuego, herramientas adecuadas, etc .
EXPOSICIóN DEL TEMA La forja o estampado en caliente es un procedimiento para obtener piezas por deformación plástica de un material . Hay que tener en cuenta que no todos los materiales, ni siquiera todos los metales, son aptos para forjar . En la figura 7.1 puede verse de una manera gráfica la importancia de la temperatura para la eficacia del golpe .
biI~ 800° 700° Fig . 7.3600° Prensa de husillo roscado. 500 ° 56
900 °
Fig. 7.1 Influencia de la temperatura en la deformación.
Tabla 7 .2
VR VF IR IF AR AF
7.1
= = = = = =
Fórmulas para hallar la longitud de partida en casos sencillos .
Volumen Volumen Longitud Longitud Área de Área de
real equivalente antes de la forja . en el elemento forjado . necesaria en la pieza antes de forjarla . en el elemento forjado . la sección inicial . la sección final .
Fases del proceso
7.1 .1
Preparación del material
7.1 .2
Caldeo de la pieza_
7.1 .3
Operación de forjado
El material a forjar se elige teniendo en cuenta las características necesarias de la pieza acabada. Es necesario partir de un trozo, de volumen equivalente al de la pieza que se desea, aumentado en un tanto por ciento más o_ menos grande según el proceso a seguir, en razón de las mermas que se producirán y ,de las creces que hay que prever para el mecanizado posterior (fig . 7 .2) . Vi` = VR . Se calienta la pieza a la temperatura adecuada según el material, cuyas temperaturas de forja ya son conocidas o anunciadas en los manuales . Durante la operación suele descender la temperatura de la pieza; si desciende de unos valores determinados, hay que volver a calentarla las veces que fuere necesario, hasta lograr la forma definitiva . Habrá que procurar realizar la operación en el menor número de caldas posible. (Calda es cada una de las veces que se calienta la pieza, en proceso de forja) . Cuando haya estado a altas temperaturas mucho tiempo habrá que dar al final un tratamiento llamado recocido de regeneración, que se explica más adelante .
Fig. 7.4
Martinete neumático.
Un metal se deforma por la acción de compresión de una prensa (fig . 7.3), o por el golpe de un martillo mecánico (martinete o martillo pilón) (fig . 7.4) . También, para pequeñas piezas, por el golpe de un martillo manejado a mano, a veces auxiliado con martillos mayores llamados mallos o machos (fig . 7 .5) . Cuando las formas son difíciles, o se necesitan muchas piezas iguales, se preparan unos moldes de acero para obtener de un solo golpe la forma de la pieza con prensas o martillos pilones. Estos moldes se llaman estampas (fig . 7.6). 7.2
Ventajas principales de las piezas forjadas
Una de las ventajas mayores de las piezas forjadas es que resultan de mayor resistencia que las fundidas u obtenidas directamente por arranque de viruta desde barras laminadas . Esto, es así porque en las operaciones de laminación y forjado los cristales de la estructura quedan orientados formando una especie de fibra (semejante a la de la madera) que le da mayor resistencia (fig . 7.7) . Estas fibras no existen en las piezas fundidas y en las obtenidas de barras laminadas quedan cortadas (fig . 7.8) . En los forjados, si está bien estudiado 57
Fig. 7.5 Forjado a mano .
el proceso, esto no sucede (fig . 7.7) . Por ello, es muy importante el proceso de forjado para evitar la rotura de estas fibras y lograr su forma más adecuada . También tiene gran importancia desde el punto de vista de economía de material (fig .,7.9), y supone también en muchas ocasiones .gran ahorro de mano de obra (fig . 7.10) .
estampa superior
D in ni
3
Fíg. 7.6 Forjado con moldes o estampas : 1, pieza en bruto; 2, pieza en fase de estampación; 3, pieza estampada .
2 Fig. 7.7 Orientación de las fibras en piezas forjadas.
nf
fig. 7.10 Economía de mano de obra : A, tiempo para tornear 1 000 tornillos de barra : 150 horas de máquina ; B, tiempo necesario para 1 000 tornillos forjados : 50 horas de máquina . 150 - 50 = 100 horas de máquina ahorradas.
7.3
Algunos procesos elementales de forjado Los procesos de forjado suponen el estudio previo de las formas que deben ser lo más sencillas posible con tal de que la pieza pueda cumplir los fines previstos. Deben evitarse los cambios bruscos de sección y de dirección. En las normas se dan valores referentes a los espesores y a los radios mínimos. Analicemos unos procesos sencillos : En la figura 7.11 presentamos un proceso de estirado ; a, b y c son variantes para los casos de estirado descentrado ; d para los casos en que el estirado debe ser simétrico respecto al eje. Para no romper la fibra, la herramienta debe tener la punta redondeada . Se termina aplanando directamente con el martillo e, o con la ayuda de la plana o estampa, f y g. Es un proceso válido para forjar a mano o a máquina.
160 kg de material para 1 000 tornillos de 10 mr
50 kg de material para 1 000 tornillos de 10mm
160 -50= 110 kg de material ahorrado
Fig. 7.9 Economía de material: A, piezas torneadas de barra ; B, piezas forjadas,
En la figura 7.12 vemos las maneras posibles de realizar un recalcado. El éxito de la operación depende, en gran manera, de la localización del calor en la zona adecuada . A veces habrá que proceder a enfriar alguna parte de las zonas calentadas, por ser difícil de localizar el caldeo sólo en el lugar preciso. En la figura 7.13 mostramos también un recalcado pero con estampas, partiendo de un tocho totalmente destinado a recalcar. Se termina la operación eliminando las rebabas con un troquel a propósito ; estos troqueles sólo se emplean para grandes series. 58
c Fig. 7 .13 Proceso de recalcado con estampas: A, pieza en barra ; B, recalcado; C, corte de cebabas con troquel; D, pieza forjada terminada.
En la figura 7 .14 vemos cómo se procede para doblar a escuadra . Hace falta un recalcado previo para evitar el degollado y la rotura de las fibras. En la figura 7.15 se presenta el proceso ya más complejo para la obtención de una pieza como la del dibujo . 1 .a Fase: degollado, con radios adecuados, de la parte a estirar y a trocear. 2.a Fase: estirado a las dimensiones de la espiga mayor. 3.a y 4.a Fases : estirado poligonal de la espiga menor en polígonos de caras progresivamente crecientes : 8, 16, etc. 5.a Fase : acabado de la espiga con estampas redondas . 6.a Fase: troceado de la cabeza . 7.a Fase: acabado de la cabeza .
c
D
3 E
Fig. 7.12
Fig. 7.15
Proceso de recalcado.
Proceso de forjado complejo .
PROBLEMAS
Determinar las dimensiones de los materiales de partida para obtener las piezas siguientes, teniendo en cuenta las creces para mermas y las demasías para mecanizar (figuras 7.16 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8) .
1
2 :,
k
5
030
;
6
3
0
R
4
Fig. 7.14 Proceso de doblado con ángulo vivo .
l
MAL
7 BIEN
Fig. 7.17 Elección de tenazas según la forma y el tamaño de las piezas.
Fig . 7.16 Problemas .
59
Fig. 7.18 Apoyo de las piezas; A, incorrecto; B, correcto. Fig. 7.20
Fig . 7.19 Detalle de la cabeza de herramientas . A, con rebabas, B, repasada.
Yunque .
SEGURIDAD E HIGIENE El forjado lleva en si mismo ciertos. riesgos y peligros que pueden llegar a ser graves, si no se toman los medios de seguridad adecuados ; observando estas reglas será más difícil que se produzcan accidentes. 1 .a El fuego o las piezas calientes pueden ser peligrosos . El uso de petos y guantes de cuero -así como calzado adecuado, es imprescindible. 2.a las herramientas en mal estado pueden ser un grave riesgo : hay que emplear tenazas o medios de fijación adecuados (fig . 7.17), apoyar las piezas bien en el yunque (fig . 7.18), eliminar las rebabas de herramientas (fig . 7 .19) y no utilizar martillos con mangos averiados, etc. En las figuras 7 .20 a 7.26 se muestran algunas herramientas para forjar y la manera correcta de emplearlas .
Fig. 7.21
Mallo y martillos. Fig. 7.26
Tajadera de sufridera.
Fig. 7.26
Tenazas.
MEDIOS DIDÁCTICOS Ver los señalados para el tema de fundición . Fig. 7.22
Plana.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
- Hacer un resumen de las ventajas que presentan las piezas forjadas sobre las fundidas y las obtenidas de perfiles o barras por mecanizado . Apoyar las razones en ejemplos de piezas concretas. - Estudiar los procesos de las piezas que aparecen en la figura 7 .27 .
Fig. 7.23 Punzón o mandril
Fig. 7.24 Estampa o alargador.
Fig. 7.27
60
Piezas para estudiar el proceso de forjado .
CUESTIONARIO - ¿Cuáles son -
las principales ventajas de las piezas forjadas? Es importante trabajar a temperaturas elevadas ?por qué? ¿Qué inconvenientes se pueden presentar si se forja con la pieza poco caliente? ¿Tiene importancia la orientación de las fibras? ¿Es importante el estudio previo del proceso? ¿Por qué?
BIBLIOGRAFIA E . P. S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . ROSSI M ., Estampado en caliente de los metales, Hoepli, Científico-Médica, Barcelona .
Tema 8. Tratamientos térmicos : introducción OBJETIVOS - Dar a conocer la importancia de las fases de calentamiento y de enfriamiento de las piezas que se han de tratar. - -Conocer los medios para medir la temperatura. - Conocer los medios de enfriamiento y el efecto que producen. GUIÓN - Introducción a los tratamientos térmicos . edición de temperaturas . - Hornos : su clasificación . - Medios de enfriamiento .
PUNTOS CLAVE
Importancia de las temperaturas en los tratamientos y de las velocidades de calentamiento y enfriamiento.
CONOCIMIENTOS PREVIOS
Conceptos de velocidad, temperatura, cantidad de calor y energía radiante .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 8.1
Introducción a los tratamientos térmicos El acero se calienta para forjarlo y para tratarlo térmicamente. Tratamiento térmico es el proceso de calentar el metal hasta una cierta temperatura, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo y enfriarlo a una velocidad conveniente . Uno de los factores más importantes en el calentamiento y en el enfriamiento es la velocidad, entendiendo por tal la variación de temperatura en la unidad de tiempo. Si se calienta una pieza, de una manera uniforme, desde 20 °C hasta 820 oC en 40 minutos, la velocidad de enfriamiento es : V =
820 4
20
= 20 °C/min .
8.2
Medición de las temperaturas Tanto para la forja como para los tratamientos térmicos es importante alcanzar las temperaturas necesarias. Para medir estas temperaturas se emplean varios procedimientos : 8 .2.1
Observación del color del metal
Es un procedimiento antiguo, rudimentario y poco seguro . Sólo es aceptable para trabajos de poca responsabilidad . Consiste en observar el color que va tomando el metal al ser calentado . 61
La observación se debe hacer con luz ambiente suave y difusa, ya que el color observado depende mucho de las circunstancias de observación . Por supuesto, también es importante la experiencia del observador. 8.2.2 Termómetros Se basan en gran variedad de principios : dilatación de líquidos o metales, variación de la, resistencia eléctrica con la temperatura, presión de los gases. Se emplean poco por su pequeña capacidad : como máximo hasta 900 OC (fig . 8.1 ) . 8.2.3 Lápices de contacto Son unas barritas de sustancias que se funden a diversas temperaturas, al contacto con la pieza caliente (fig. 8.2) . Sirven para temperaturas comprendidas entre 60 y 700 OC . Fig. 8 .1 Termómetro de dilatación de líquidos.
0 ó
0 N N
8.2.4 Pirómetros Se llaman así los aparatos destinados a medir altas temperaturas . Los más empleados son los pirómetros eléctricos y los ópticos . Los eléctricos pueden ser a su vez termopares y de radiación . 8.2.4.1 Termopares Son los más empleados y se fundan en la generación de una fuerza electromotriz, por efecto de la variación de temperatura (conoéido en física como efecto de Seebeck) en la soldadura de dos metales distintos (fig. 8.3) . Si calentamos una de las soldaduras, manteniendo constante la otra soldadura fría, la diferencia de potencial entre ellas produce una corriente eléctrica . Un galvanómetro* indica la diferencia de potencial en milivoltios o directamente en grados centígrados según la escala .
Fig. 8.3
ó Fig. 8.2
Lápices de contacto.
Esquema de pirómetro termopar.
Depende de los metales con que se haya fabricado el termopar el que pueda servir para medir temperaturas entre varios valores . Así, los de Cromel (Ni-Cr), Alumel (Ni-Al) y los de platino, platino-rodio, son los que abarcan una mayor gama de temperaturas desde - 20 °C hasta 1 100 °C el primero y desde 0 oC hasta 1 450 °C el segundo . Estos cubren prácticamente todas las necesidades industriales. El aspecto exterior de estos pirómetros suele ser el indicado en la figura 8.4. 8 .2.4.2 De radiación Los pirómetros de radiación están diseñados para captar la energía radiante. Constan de una lente de vidrio, Pyrex, que hace converger los rayos sobre un elemento térmico y un galvanómetro indicador (fig. 8.5) . El elemento térmico puede ser : una célula fotoeléctrica, un termopar, un termistor, etc . 8.2.4.3 Pirómetro óptico Es un instrumento con el cual la temperatura del objeto se determina por la comparación óptica de la intensidad luminosa del mismo con un punto de pieza
lente
elemento térmico galvanómetro
Fig. 8.4 Pirómetro termoeléctrico : 1, galvanómetro; 2, cables ; 3, caña .
Fig. 8.5 Esquema de pirómetro de radiación .
62
filamento del pirómetro
ocular
Fig. 8,6
Pirómetro óptico,
cubierta
interruptor
filament®, rendija
objetivo
intensidad conocida, por ejemplo, el de un filamento de tungsteno . En las figuras 8.6 y 8.7 se muestra un pirómetro de este tipo y en la figura 8.8 el esquema del mismo. En la tabla 8.9 se ven los intervalos entre los que pueden utilizarse los diversos instrumentos . Tabla 8 .9 - 258 -C 0 -C
Campo
de
utilización
1 000 ~c
de
los diversos
2 000 °C
Fig. 8.7 Detalle del pirómetro óptico : a, filamento demasiado brillante; b, filamento demasiado oscuro ; c, filamento y foco equilibrados (lectura),
instrumentos .
3 000 °C Pirómetro de radiación Lápices de contacto Pirámides Seger _Ter mómetros (líquidos) Termómetro bimetá_lico Term. d e res . eléct.
Termopar cromel-alumen Termopar Cn-constante Termopar Pt-Pt . Rh Pirómetro óptico
8.2 .4 .4
Reguladores automáticos de temperatura
Son aparatos que sirven para regular automáticamente la temperatura de los hornos, Llevan un pirómetro, cuyas indicaciones hacen que se encienda o se apague automáticamente el horno, al llegar a unas temperaturas predeter minadas . Pueden llevar un mecanismo grabador, en el cual quedan registradas las temperaturas del horno a lo largo de toda la operación . 8.3
Fig. 8.8 Esquema de pirómetro óptico : 1, foco luminoso; 2, lente objetivo; 3, rendijas ; 4, filamentos; 5, lente ocular; 6, galvanómetro; 7, pila ; 8, potenciómetro .
Hornos
Los hornos empleados para los tratamientos térmicos son muy diferentes en cuanto a su construcción y tamaño según el medio de calefacción empleado, el tratamiento a que se destinen y también la producción que se desee alcanzar. En general, las condiciones que debe reunir un horno son : 1 .a Posibilidad de alcanzar fácilmente la temperatura máxima . 2.a Regulación fácil de temperatura. 3.a Que al introducir la pieza no baje mucho la temperatura, o si baja, que la recobre rápidamente. 4.a Que la temperatura sea uniforme en todo el horno. 5.a Que pueda controlarse con facilidad la atmósfera para evitar la oxidación, descarburación o cualquier otra contaminación del acero. 6.a Que su manejo sea sencillo, limpio y económico. En la .práctica, el horno ideal no existe pero se elige aquél que cumple mejor las condiciones imprescindibles para el fin a que se destina . 8.3 .1
Clasificación de los hornos
Según el combustible empleado, los hornos pueden ser: - para combustibles sólidos; - para combustibles líquidos ; - para combustibles gaseosos ; - eléctricos . Según la construcción pueden ser: 8 .3 .1 .1
Hornos de hogar abierto A este grupo pertenecen el soplete de gas y la fragua (fig . 8 .10) . El soplete de gas se emplea para calentar pequeñas herramientas y para temple superficial . Tiene el inconveniente de que es difícil controlar la temperatura . 63
Fig . 8.10
Fragua de campana.
8 .3 .1 .2 Hornos de cámara abierta En estos hornos el combustible, o al menos la llama o gases de combustión, está en contacto coni las piezas a calentar (fig. 8.11) . Tienen buen rendimiento, pero hay que procurar que los gases de la combustión no sean perjudiciales para el acero.
A Fig. 8.11 Esquema de horno de cámara abierta : ca, puerta, b, mirilla; c, mecheros, d, chimenea.
mufla
Fig . 8.12 Esquema de horno de mufla,
8.3.1 .3 Hornos de mufla En estos hornos, ni el combustible, ni la llama, ni los gases de la combustión están en contacto con las piezas para calentar, ya que éstas se introducen en un recinto completamente separado, circulando las llamas alrededor de dicho recipiente, que se llama mufla (fig. 8.12) . . Tienen poco rendimiento y son lentos, pero se prestan bien para calentar piezas delicadas . Dan muy buen resultado y son de fácil regulación los hornos eléctricos de mufla, calentados generalmente por medio de resistencias eléctricas, colocadas en ranuras o canales en las caras internas de las paredes de la mufla (fig. 8.13) . 8.3.1 .4 Hornos de baños Estos hornos tienen un recipiente o crisol que se llena con una sustancia . que debe ser líquida, o debe fundirse a una temperatura inferior a la del tratamiento (figs. 8.14 y 8.15) . Una vez alcanzada la temperatura de tratamiento, se introduce en su seno la pieza a calentar . Si se utilizan -baños apropiados las piezas no son atacadas, quedando lisas y limpias . 8.3.2 Efectos cle la atmósfera de los hornos sobre los aceros Es de suma importancia el control de la atmósfera del horno en el cual se verifica la calefacción del acero, pues puede producir oxidaciones o descarburaciones que lo inutilicen o, al menos, rebajen sus características mecánicas. Otras veces, en cambio, con una atmósfera apropiada se intenta de propósito producir cambios en la composición del acero, por ejemplo, carburándolo. 8.4
Fig. 8.13 Horno eléctrico de mufla,
Medios de enfriamiento Para la realización de los tratamientos térmicos una de las fases es la del enfriamiento. En muchos casos, es la fase decisiva y, por supuesto, la más comprometida . Un enfriamiento a velocidad inadecuada hace inútil el tratamiento y, en ocasiones, hasta la pieza : que se agrieta o rompe . Cada tratamiento necesita una velocidad de enfriamiento adecuada y es función del material de la pieza, de la forma y del tamaño . Para enfriar las piezas se sumergen en fluidos convenientes. Estos fluidos, agua, aceite, aire, etc ., pro ducen el enfriamiento más o menos rápido, según su naturaleza, su temperatura y su agitación . Se dice que son más enérgicos los que producen un enfriamiento más rápido . Así, el agua es más enérgica que el aceite y éste más que el aire. El principio de enfriamiento se basa en aquél otro de física que dice: «Si se ponen en contacto dos cuerpos, que están a distinta temperatura, el más caliente cede calor al más frío, hasta lograr el equilibrio térmico». Es un principio Tabla 8 .17
Calores específicos de algunos materiales .
Material
Calor específico Callkg a 0°
Aceite de trementita Aceite mineral Agua sólida (hielo) Agua líquida Agua gaseosa (vapor) Aluminio Bronce Cobre Estaño Hidrógeno
0,43 0,40 a 0,51 0,463 1 0,43 0,212 0,09 0,092 0,054 3,40*
Fig. 8.14 Esquema de horno de sales por resistencia .
*
64
Calor especifico a presión constante.
Material Hierro Latón Mercurio Níquel Oro Parafina dura Petróleo Plata Platino Plomo
Calor especifico Callkg a 0° 0,105 0,093 0,0333 0,106 0,031 z 0,46 z 0,51 0,56 0,032 0,0309
similar al de los vasos comunicantes: recipientes que permiten a un líquido homogéneo alcanzar una altura igual en todos ellos (fig. 8.16) . Cuanto mayor es la diferencia de altura entre los niveles, más rápidamente tienden a igualarse . También influyen mucho en el enfriamiento de una materia su propia condición y la del medio que se emplee . Y ello por varias razones : 1 .a Por su calor específico, cantidad de calor necesario para variar la temperatura en un grado centígrado a la unidad de peso. El agua es el cuerpo con mayor calor específico y se toma como unidad . (Véase la tabla 8 .17 de calores específicos) . 2.a Por su conductividad térmica . En efecto, hay buenos y malos conductores : los metales conducen bien el calor ; los líquidos no tanto, y peor aún los gases . La agitación del medio favorece la conductividad y hace que, por momentos, se comporte como más enérgico. La cantidad del medio es también un factor a tener en cuenta . Dado que cada unidad de peso absorbe una cantidad de calor fijo (calor específico) resulta que, si hay poco fluido, se elevará rápidamente la temperatura y perderá la capacidad de enfriar, ya que el equilibrio se logra antes y a temperaturas altas. También aquí influye, naturalmente, el tamaño de la pieza . Una pieza peTabla 8.20
Fig. 8.15 Horno combinado de baños de sales y mufla.
Baños para tratamientos térmicos. FÓRMULAS
CI Na = cloruro sódico Cl K = cloruro potásico CI Z Ba = cloruro bárico N0 3 Na = nitrato sódico N0 3 K = nitrato potásico Pb = plomo
N0 2 Na = nitrito sódica CI 2 Ca = cloruro cálcico (CN) Na = cianuro sódico (CN) K = cianuro potásico C03 Na2 = carbonato sódico Sn = estaño
Composición Baños de sales no carburantes N0 3 Na (40 .a 50) + N0 3 K (60 a 50)
Temp . de fusión
Fig. 8.16 Símil hidráulico de equilibrio térmico .
Temperatura de utilización
T . pieza
N0 3 Na (más de 96) Cl Na (30 a-40) + (CN) Na (40 a 15) + C03 Na 2 (50 a 30) Cl Na (15 a 20) + C12 Ba (35 a 25) + C12 Ca (55 a 45) Cl K (45 a 55) + Cl Na (55 a 45) Cl Na (15 a 25) + Cl K (30 a 20) + C1 2 Ba (60 a 50) Cl Na (20 a 30) + C1 2 Ba (80 a 70) Cl Na (10 a 20) C1 2 Ba (90 a 80) C1 2 Ba (más de 98) Cl Na (4 a 8) + C1 2 Ba (96 a 92)
1400 220° 3700 5490 480° 6750 5950 7050 760° 9800 8700
160 0 2601 4000 620 1 510 0 735 0 675° 7600 8150 1 035 , 9550
a a a a a a a a a a a
650 0 630° 6501 815 1 7600 898° 925° 925° 1 0950 1 3401 2600
Baños de sales para cianuración (CN) Na (más de 96) (CN) K (más de 96) (C N) Na (35) CI K (75) (CN) Na (40 a 70) + Cl Na (50 a 10) + C03 Na 2 (5 a 30) (C N) Na (60) + (CN) K (40) (C N) Na (35) + CI 2 Ba (20) + Cl Na (25) + CO 3 Na 2 (20) (CN) Na (40) + CI 2 Ba (50) + Cl K (10)
6200 6200 4950 620 0 495° 620° 6200
785 0 785° 525° 815 0 525° 785° 8400
a a a a a a a
9550 9550 675° 9551 675° 895° 955 1
Baños metálicos Plomo Mercurio Pb (64) + Sn (36) Pb (68) + Sn (32) Pb (72) + Sn (28) Pb (78)_+ Sn (22) Pb (83) + Sn (17) Pb (92) + Sn (8) Pb (96) + Sn (4) Otros baños Aceite de linaza hirviendo
327 , -390
350 0 a 600°
216 , 2320 243 , 2540 266° 2880 293 , Fig. 8.18 Influencia del tamaño de la pieza y cantidad del líquido en el equilibrio térmico.
3160
65 3.
Tecnología del Metall 1
ti
queña tiene menor cantidad de calor que otra grande en las mismas condiciones de temperatura (fig. 8..18) . En los medios líquidos, la agitación es un factor muy importante por cuanto evita la formación de vapores o gases, alrededor de la pieza, los cuales se comportarán como una película aislante que dificultaría el enfriamiento dado su menor calor específico. En la figura 8,19 se muestra un recipiente de enfriamiento con agitador y refrigerador o cambiador de calor. Los medios de enfriamiento más empleados son : el agua, el aceite, el plomo fundido, las sales fundidas y el chorro de aire (fig. 8.20) . 8.4.1 entrada de agua fría
serpentín
salida de agua caliente
baño
Precauciones en el enfriamiento de las piezas
En la práctica hay que preocuparse de que el enfriamiento se haga uniformemente y de que no se produzcan deformaciones . Para ello, conviene tomar las medidas necesarias al introducir la pieza en el líquido (fig. 8.21). PROBLEMAS
1 .° Una bola de níquel calentada hasta 900 °C y enfriada en un recipiente de aceite, adquiere la temperatura de 270 OC en 15 segundos . ¿Cuál es la velocidad de enfriamiento? Solución : V
fig. 8.19 Cuba de enfriamiento con serpentín y agitador.
=
A T t
-
900 - 270 15
=
42 °C/seg
2.0 Si mezclamos 2 litros de agua, a 80 °C con 5 litros a 20 °C ¿Cuál es la temperatura de equilibrio? (Figura,8 .22.) Solución : Calor cedido = calor ganado (1) c2 = c1 , calor específico del agua m,
= 2 litros
m2 = 5 litros =1 m, = 2 I t, = 80 °C
t, = 80 °C t2 = 20 °C
t = temperatura de equilibrio
La ecuación (1) quedará así : c,m1 (t, - t) = c2m 2 (t - t2) que, desarrollada, m1t1 - m1 t = rn 2t - m2t2
C2
m, + m2
7-7
= 1 m2 = 5 I t 2 = 20 -C
m,t1 + rr12 t2 = m 2t + m,t
cambiando los miembros y sacando factor común tenemos:
t (m 1 + m2) = m2t2 + m,t, y despejando t:
37,14 °C
t =
Fig. 8.22 Recipientes de agua a mezclar. (Problema 2.°.)
m2t2 ± m1t1 m1 + m2
-
-
5-20+2-80 2 + 5
__
260 7
3.° ¿Cuál será la temperatura de equilibrio al introducir una pieza de acero de 2 kg de peso calentada a 850 °C en un recipiente de agua de 5 litros a 20 °C? Siendo el calor específico del acero c, = 0,1 . (figura 8.23) . Solución :
I
Calor perdido = calor ganado Datos: m, = 2 kg ; t,
c, = 0,1 m, =2 kg t, = 850 °C
= 850 °C ; c,
= 0,1
m 2 = 5 kg ; t2 = 20 °C ; c2 = 1 ; t = temperatura de equilibrio c1 m, (t, - t) réntesis tenemos: C2 = 1 m2 = 5 I t2 =20°C
c,m,t1 - cl m 1 t = m2t - m2t2 c,m,t1 + m2t2 = n12t + c1 m,t
t = 38,57 ~C
Fig. 8.23 Recipiente de agua y pieza de acero (Problema 3.0).
= C2m2 (t - t2); quitando c2 por ser igual a 1 y efectuando los pa-
t =
c1m1t1 + m2t2 n12 + mt
0,1
c,m,t1 + m2t2 = t (m 2 + m1)
- 2 - 850 + 5 - 20 2 + 5
__
270 7
38,57 °C
4.° ¿Cuál será la temperatura final, si introducimos una pieza de 2 kg a 850 °C en un recipiente de aceite a 20 °C, y conteniendo 5 kg? (Figura 8.24.) Calor específico del acero c2 = .0,1 . Calor específico del aceite c, = 0,42 .
66
c2 m2
Solución : Datos : m, = 5 kg ; t, = 20 oC ;
c, = 0,42 ;
m 2 = 2 kg ;
t2 = 850
c 2 = 0,1
OC ;
= 0,1 =2 kg
t2 = 850 aC
t = temperatura de equilibrio
c, m,
Calor ganado = calor perdido C1 m,
(t - t 1 ) = C2M2 (t2 - t)
__
77- ~92,17
C ^t - c, m,t 1 = c2m2t2 - c2m2t
c 1t m,t + c2m2t = c2m 2t 2 + c,m 1 t 1 c 2 m 2 t2 + c, m 1 t 1 c,m, + C2M2
m, = 2 kg ;
0,1 x 2
x 850 + 0,42 x 5 x 20 0,42 x 5 + 0,1 x 2
t, = 850
oC ;
aC
(c,m, + c 2 m 2) = c 2m 2t2 + c1m,t1 =
212 2,3
92,17 ~C
=
5 .1 ¿Qué cantidad de aceite a 60 OC deberá tener un recipiente, al introducir una pieza de acero de 2 kg a 850 OC, para que la temperatura de equilibrio sea de 65 oC? (Figura 8 .25.) Solución : Calor ganado = calor perdido Datos :
= 0,42 = 5 kg
t, = 20 -C
c, = 0,1 ;
m2 = x;
t 2 = 60
OC ;
Fig. 8,24 Recipiente de aceite y pieza de acero (Problema 4.o) .
c 2 = 0,42
c, = 0,1 = 2 kg
m,
= 65 °C = temperatura de equilibrio
t, = aso ac
c2m2 (t - t2) = ctmt (ti - t) __ c, m, (t 1 t) mz c2 (t - t2)
-_
0,1
x 2 x (850 - 65) 0,42 (65 - 60)
-_
157 2,1
c2 = 0,42 m2 = x kg
74,76 kg
t2 = 60 ac
SEGURIDAD E HIGIENE
x = 74,76 kg
Recordar lo dicho en los temas de fundición y forja sobre el calor, el fuego y sus peligros . Extrémense las precauciones cuando se trabaje con sales ya que suelen ser tóxicas o venenosas .
MEDIOS DIDACTICOS
Fig. 8.25 Recipiente de aceite y pieza de acero (Problema 5, ,) .
Pueden ser muy interesantes las diapositivas con diversos hornos, aparatos de medición de temperaturas, etc .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer algunas pruebas con diversas piezas calentadas a temperaturas diversas y en-
friadas en baños distintos en cuanto a cantidad y naturaleza ; y hacer unas tablas con los resultados obtenidos, en cuanto a temperaturas de equilibrio y velocidades y tiempo empleado en lograrlas . - Hacer lo mismo calentando piezas de varios tamaños y naturaleza, en hornos distintos y de diversas temperaturas para saber tiempos y velocidades. - Recoger, en una tabla, los tiempos que necesitan los hornos de la Escuela para adquirir la temperatura máxima y otras temperaturas intermedias. - Idem del tiempo necesario para enfriarse, con las puertas abiertas y con las puertas cerradas .
CUESTIONARIO
- ¿Qué se entiende por calor especifico de un cuerpo?
Piezas largas : brocas, escori.dores, punzones, etc . Piezas fedondos huesas
Manera de enfriar las piezas .
A
59
-1-
BIBLIOGRAFÍA
E . P . S ., Tecnología Mecánica, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1970. APRAIZ BARREIRO J ., Tratamientos térmicos de los aceros, Editorial Dossat, Madrid 1969 . LASHERAS J . M ., Tecnología del acero, Zaragoza 1959 .
VOCABULARIO TÉCNICO
Aparato destinado a medir la intensidad y determinar el sentido de una
67
o= RT
Piezas delgadas : arandelas, maricas, etc .
- ¿Por qué el agua es más enérgica que el aceite para el tratamiento? - ¿Qué importancia tiene la atmósfera en los hornos? - ¿Cuántas clases de hornos conoces? ¿Qué es un pirómetro?
Galvanómetro : corriente eléctrica .
Tabla 8 .21
Piezas con superficies ,boca, .,: hotel' ias, i. estampas, -- va os . etc Piezas con superficies cóncavas profundas
v
angostas
_
y
/ --
=7
_~=
r
Tema 9. Tratamientos térmicos
Fig. 9.1 Fases en el tratamiento térmico : 1, calentamiento ; 2, mantenimiento a la temperatura máxima; 3, enfriamiento .
OBJETIVOS - Conocer los principios básicos en que se fundan los tratamientos térmicos. - Conocer los principales tratamientos térmicos empleados en la industria . - Saber los efectos que producen los tratamientos en las caracteristicas mecánicas. - Conocer los procesos para efectuar los tratamientos. GUIÓN Teoría de los tratamientos térmicos. Componentes y constituyentes de los aceros . Clasificación de los tratamientos térmicos . Fases en todo tratamiento térmico. Temple . Revenido . Recocido . Tratamientos termoquímicos. Influencia de los tratamientos térmicos en las propiedades de los aceros .
PUNTOS CLAVE - Diferenciar con
suficiente claridad componentes y constituyentes . - Efectos principales que producen los tratamientos de temple, revenido, recocido .
Fig . 9.2
Bronce de aluminio (Cu Al 10), x 750 .
CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS - Lectura y preparación de gráficos sencillos EXPOSICIÓN DEL TEMA En general, un tratamiento térmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura ; mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad conveniente (fig. 9 .1) . El objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales, principalmente de los aceros . Teoría de los tratamientos térmicos Las aleaciones, y entre ellas los aceros, no forman una masa completamente homogénea, sino que están constituidos por granos o cristales de distintos tamaños, distinta composición y, por consiguiente, de distintas propiedades (figs. 9 .2 y 9 .3) . La forma, tamaño y composición de dichos cristales, o sea, la estructura del metal, varían al calentar o enfriar la aleación . Estas variaciones y, por tanto, los resultados obtenidos, dependen de las temperaturas alcanzadas y de la velocidad de enfriamiento (figs. 9.4, 9.5 y 9 .6) .
9.1
Fig. 9.3 Aceros de 0,8 % C calentado a 800 °C y enfriado al aire, x 750-
Fig. 9.4 Acero de 0,35 % C calentado a 870 °C y enfriado al aire (normalizado), x 750.
Fig. 9.5 El mismo acero de la figura 9.4 calentado a 870 OC y enfriado en agua (templado), x 750.
68
Fig. 9,6 El mismo acero de la figura 9.5 ya templado, calentado a 600 OC y enfriado al aire (revenido), x 750 .
ferrita (hierro a)
perlita \ -
carburo de hierro
Fig. 9.7 Acero de 0,05 % C. Cristales de ferrita limitados por laminiilas de cementita, x 750 .
Fig. 9.8 Acero de 1,2 % de C : calenado a 780 OC y enfriado lentamente hasta 600 OC. Microestructura de cementita globular, x 1.000.
Fig. 9.9 Acero de 0,87 % de C calentado hasta 800 OC y enfriado lentamente. Microestructura perlitica, x 500 .
9.2
Componentes y constituyentes de los aceros Se llaman componentes del acero a los distintos elementos químicos que tiene una aleación . Así, el hierro, el carbono, el silicio, etc., son componentes del acero. Se llaman constituyentes del acero a los distintos tipos de granos o cristales que tienen forma, tamaño, composición y características distintas. Así, la ferrita (hierro puro), la cementita (carburo de hierro : Fe a C), la perlita (cristales mixtos de ferrita y cementita), son constituyentes del acero. Otros constituyentes muy importantes son : la austenita y la martensita . 9.2 .1
Características de los constituyentes
Ferrita: Es el más blando de los constituyentes y tiene una buena resiliencia y alargamiento . Véase su aspecto en la figura 9.7 . Cementíta: Es el más duro de los constituyentes y muy frágil (fig . 9 .8) . Perlita: Es un constituyente formado por finas laminillas de ferrita y cementita; tiene propiedades intermedias a esos dos constituyentes . Los cristales de perlita tienen aproximadamente 0,9 % de carbono y una gran resistencia al desgaste (fig . 9.9) . La perlita recibe distintos nombres según la finura de las laminillas de" ferrita y cementita. Austenita. Es una solución sólida de cementita en hierro gamma (fig . 9.10) . Martensita : Es una solución sólida de cementita en hierro alfa (fig . 9.11) . Es un constituyente que sólo es posible obtenerlo en los aceros que desde altas temperaturas (en estado de austenita) se enfrían rápidamente. (Véase el párrafo referido al temple y revenido .) Es muy dura y resistente a esfuerzos estáticos, pero muy frágil . En la figura 9.12 vemos el diagrama* hierro-carbono en la zona de los aceros. En él se muestran los constituyentes que tienen los aceros, según la composición y según la temperatura, cuando los calentamientos y enfriamientos se han hecho a velocidades pequeñas . Las líneas que limitan las zonas son las temperaturas a las que se verifican las transformaciones y se conocen con el nombre de puntos críticos . El A, es la temperatura o punto crítico inferior. El A 3 es el punto crítico superior para los aceros de menos de 0,9 % de C. El Acm es el punto crítico superior para los aceros de más de 0,9 % de C. 9 .3
Clasificación de los tratamientos térmicos
Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos : 1 .° Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquéllos en cuyo tratamiento no varían los componentes. 2.0 Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes . De aquí que se llamen con más propiedad tratamientos termoquímicos. 9.4
Fases en todo tratamiento térmico En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases (fig . 9.13) : 1 .a Calentamiento hasta la temperatura adecuada . 69
Fig . 9.10 Acero de 1,17 % de C y12%deMny0,5%deSi, templado desde 1 100 oC . Estructura de austenita, x 750.
Fig. 9.11 Acero templado con agujas características de martensita, x 500.
T oC
1 100
1 050 1 000 950 900 850 800 750 Fig. 9.18 Curvas características, indicadoras del principio y fin de transformación : 1, austenita; 2, perlita normal, 3, y 4, perfitas finas; 5, martensita .
700 a~4=
650 600
.... ..
...
...
.. ....
1
1,7
"
1c z .a
fase
tiempo -+ Fig. 9.13 Fases en los tratamientos térmicos.
'
-_Z '
`"~
tiempo -~ Fig. 9.14 Fase de calentamiento : zona de transformación .
tiempo-+ Duración de la segunda fase, según la velocidad de calentamiento de la primera.
Fig. 9.15
tiempo Fig. 9.16 Fase de enfriamiento : zona de transformación,
Fig. 9.12 Diagrama hferro-carbono (zona de aceros).
2,a Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener la uniformidad térmica . 3.a Enfríamiento a la velocidad adecuada . De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos . Explicación de cada una dé estas fases . Fase '.a. Si en está fase séllega a la temperatura de transformación superior, toda la estructura se convierte en austenita . Si el calentamiento es suficientemente lento, la transformación se logra a las temperaturas que aparecen en la figura 9.12 . Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformación empieza y termina tanto más tarde cuanto mayor sea la velocidad, aún para el mismo acero (fig. 9.14) . Fase 2. . Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la tempera, tura del centro y la periferia y con ello -la homogeneización de la estructura. Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido haya sido el calentamiento (figura 9.15). Fase 3.a . Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos . Para lograr deseado' hay :que partir de la estructura austenítica, si queremos el constituyente que haya transformación . Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformación y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura 9 .12, según la composición del acero . Si el enfriamiento:-se hace a distintas velocidades, el comienzo y final de transformación es distinto, las estructuras resultantes serán distintas aún para el mismo acero (fig . 9.16) . Si esta tercera fase se hace escalonada mente, es decir, enfriando rápidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que también se logra la transformación . Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotérrñica (fig. 9 .17) . Las transformaciones isotérmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento continuo, de que la estructura resulta muy homogénea, mientras que en el enfriamiento continuo pueden resultar varios tipos 'de cristales . Uniendo los puntos de principio de transformación-resulta una curva característica para cada acero. A .la izquierda o por encima de ella, todo está en forma-de austenita . Uniendo los puntos finales de transformación se obtiene otra curva, detrás de la cual o debajo de ella toda la masa estará transfomrada . ` Estas curvas se llaman de las «eses» por su forma característica, y al diagrama se le llama de las TTT (Transformación, Tiempo, Temperatura) (fig. 9.18) . Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformación en martensita . 70
Con estas curvas resulta fácil comprender los efectos de los tratamientos térmicos . Variando las fases se pueden variar los resultados . 9.5
2 .a fase 3 .a fase
Temple
El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos . Los constituyentes más duros y resistentes son la martensita y la cementita . Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso : '.a fase : El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0,9 % de C ; y entre la A, y Acm para los que pasan de 0,9 % de C. En la figura 9.19 aparece la zona adecuada de calentamiento, en función del C. 2.a fase : El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la periferia . Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas . Si la velocidad en la fase 1 .a fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase 2.a . 3a fase : La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita . En la figura 9.20 se muestra el gráfico del temple . El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento . (Véase el tema 8 y carpeta de prácticas de taller .) 9.5 .1
tiempo -
Fig. 9.17 Transformaciones a temperatura constante.
Martempering
Así se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza según el gráfico de la figura 9.21 . La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo . En la fase tercera se enfría la pieza rápidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene así unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformación . Con ello se logra una uniformidad térmica, y se vuelve a enfriar següídamente y se logra la transformación deseada : martensita. Seguidamente se enfría hasta la temperatura ambiente . 9.5 .2
Fig. 9.19 Zona de calentamiento para el temple en % de C .
Temple superficial
Es un tratamiento que, como su mismo nombre indica ; no alcanza más que a la superficie de la pieza . Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el núcleo . '.a fase : Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia . 2.a fase : No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización. 3.a fase : Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia . En la figura 9 .22 se ve el gráfico de este tratamiento. En las figuras 9.23 y 9.24 se muestra la manera de efectuar el temple superficial en dos piezas .
lempo
Fig. 9.20 Temple en enfriamiento continuo.
tiempo
zona endurecida.
Fig. 9.23
9 .6
Temple por llama oxiacetilénica de un eje .
Fig. 9.24
Fig., 9.21 Temple en enfriamiento escalonado (Martempering). zona calentada
Temple superficial de un dentado,
Revenido
Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto : 1 .° Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa ; 2.° Transformar la martensita en estructuras perlíticas finas, menos duras pero más resilientes que la martensita . ':a fase : Se calienta siempre por debajo del punto crítico A, (fig . 9.25) . 71
Fig. 9.22
Temple superficial.
La temperatura alcanzada es fundamental para lograr el resultado apetecido. 2.a fase : En general, el mantenimiento no debe ser muy largo. 3.a fase : Se enfría en aceite, agua o al aire ; en algunos aceros esta fase es muy importante . 9.6 .1 Fig. 9.25
Temple y revenido,
Temple-revenido isotérmico
Pueden obtenerse efectos semejantes al del temple y revenido con un sólo tratamiento, que consiste en lograr la transformación de austenita a temperatura constante y próxima a la Ms, pero por encima de ella (fig . 9.26) . Se alcanza así una estructura Bainitica*, con buena dureza y resiliencia y se evitan peligros del temple tales como tensiones y grietas y la fragilidad del revenido . Este tratamiento se llama Austempering . 9.7
Fig. 9.26 Temple-revenido isotérmico (Austempering) .
-A, A,
Recocido
Consiste en un tratamiento térmico con el cual los metales adquieran de nuevo la ductilidad o cualidades perdidas por otros tratamientos térmicos u operaciones mecánicas. Son varios los resultados que se pueden lograr y según ellos los procesos son distintos. 9.7 .1
Recocido de regeneración,
Es el empleado para que un acero, que por distintas causas haya adquirido un grano muy grande, quede a grano normal y con pequeña dureza . Fases según el gráfico de la figura 9 .27. 9.7 .2
-~ tiempo
Fig. 9.27 Recocido de regeneración .
Recocido de ablandamiento Se emplea este recocido para ablandar aceros que ya sea por mecanizado, ya sea por forja o laminación han quedado duros y difíciles de mecanizar. Con él se logran durezas más pequeñas y una maquinabilidad más fácil. Fases según el gráfico de la figura 9.28 . Como no se llega a temperaturas de austenización tampoco hay transformación en la fase tercera. 9.7 .3
Se emplea este recocido para quitar acritud* a aceros pobres en carbono, cuando se han trabajado en frío, como sucede en el trefilado, estirado, embutido, etc. La acritud puede llegar a ser tal que resulte imposible continuar la operación que se realizaba sin peligro de rotura o de grietas. Es un recocido similar al de ablandamiento, pero a menor- temperatura (fig . 9.29) .
ó e m
áL d
tiempo
Fig. 9.28 Recocido de ablandamiento .
Recocido contra acritud
-tiempo
Fig. 9.29 Recocido contra acritud.
9.7 .4
Recocido isotérmico
Se emplea este recocido principalmente para herramientas de acero de alta aleación . 1 .° Se calienta y mantiene la herramienta por encima de la temperatura crítica superior . 2.° Se enfría rápidamente por debajo de la A, y próxima a ella . 3.° Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformación . 4.° Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente . Gráfico de la figura 9.30. 9.7 .5
tiempo Fig. 9.30
Recocido isotérmico .
Normalizado Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneración, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente (fig . 9.31) . 9.8
Tratamientos termoquímicos A este grupo pertenecen los tratamientos de cementación, nitruración y cianuración . La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resiliencia . 9 .8 .1
Fig. 9.31
Normalizado . 72
Cementación
Consta este tratamiento de dos fases fundamentales : 1 .a Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero
a unos 900 oC, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de ce-
cetnentita + perlita ~" SYn,r'.
derlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro (fig. 9.32) . La mayor o menor penetración, desde algunas décimas hasta 2 6 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada . La duración puede ser de pocos minutos y hasta de varias horas (fig . 9.33) . Las sustancias cementantes pueden ser sólidas (fig. 9.34), liquidas (fig. 9.35) o gaseosas . 2.a La segunda fase es el temple ; con él se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el núcleo permanece sin cambios . Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneración .
`y
r:\N' '\N
Wv i
Fe yC
LIN11y
ferrita + perlita
c, Fig. 9.32
'Fe
Cementación .
espesor de cementada
Fig. 9.33 Efecto del tiempo y la temperatura en la penetración .
Fig. 9 .34
Cementado en caja con sustancias sólidas .
Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono . En la tabla 1 .10, se encuentran los más apropiados . 9.8.2 Nitruración Es un procedimiento en el cual, por la absorción de nitrógeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja herméticamente cerrada por la que se hace circular gas amoniaco, que a 500 °C cede el nitrógeno y se combina con el hierro (fig. 9.36) . La operación es lenta, de 20 a 80 horas, y el espesor de la capa muy pequeño. No necesita temple posterior . El acero debe ser adecuado . (Ver tabla 1 .10 .) 9 .8.3 Cianuración Es una variante de la cementación y nitruración por la que las sustancias ceden nitrógeno y carbono . Se realiza con sustancias en estado líquido y tiene la ventaja de que es muy rápido. Se obtienen pequeñas penetraciones y el temple se hace aprovechando el calor de la primera fase.
Fig. 9.35 Cementado en baño de sales.
9.9
Influencia de los tratamientos térmicos en las propiedades de los aceros Cuando un acero está formado por un sólo constituyente, sus características son las del constituyente . Cuando está formado por varios, que es lo más común, entonces sus propiedades son un promedio de las propiedades de los mismos constituyentes . Los tratamientos cambian los constituyentes de los aceros y por consiguiente cambian también sus propiedades mecánicas. En líneas generales se puede decir: que el temple : aumenta la dureza, la resistencia a la tracción, el límite elástico, y que disminuye la resiliencia y el alargamiento ; que el recocido : aumenta el alargamiento y la resiliencia y disminuye la resistencia y la dureza ; y que el revenido : disminuye la resistencia, el límite elástico y la dureza ; mientras que aumenta el alargamiento y la resiliencia . Hay que cuidar mucho la temperatura, entre los 200 y 400 °C para evitar efectos contrarios en la resiliencia . La tabla 9.37 presenta un resumen de los tratamientos recomendados para los aceros más importantes . 73
agitador caja pieza wH, seco horno
Fig. 9.36 Nitruración.
Tabla 9.37 Núm. 1.H.A .
Resumen de tratamientos térmicos más adecuados para varios aceros .
Clasificación y designación común
Tratamientos
Observaciones
Los recocidos contra acritud se dan entre 5501/7001 . Los recocidos a 600°/750° producen globulización . Templan bien debiendo cuidar el peligro de las deformaciones . El recocido a 600°/7501 produce globulización . Templan bien debiendo cuidarse las deformaciones . El recocido a 600-/750- produce globulización . Conviene templar en aceite las piezas de pequeños espesores y cuando hay riesgo de agrietamientos . Para el temple de aceite se debe elevar ligeramente la temperatura . Se templarán en agua las de mayores espesores .
Aceros de construcción al carbono F-1110 F-1120 F-1130
Aceros extrasuaves . Aceros suaves. Aceros semisuaves.
Normalizado a 900°-940- . Normalizado a .8751 -925 1 . Temple a 845°/870° en agua . Revenido a 550-/650 1 .
F-1140
Aceros semiduros .
Temple a 8251/845- en agua . Revenido a 550°/650 0 .
F-1150
Aceros duros .
Temple a 805-/8251 en agua V aceite . Revenido a 550 1 / 650- .
Aceros aleados de gran resistencia F-1220
Aceros al Cr-Ni de 120 kgf .
Temple a 810°/830° al aire . Revenido a 6701 máx .
F-1230 F-1250 F-1270 F-1310
Aceros al Cr-Ni de 100 kgf. Aceros al Cr-Mo de 90 kgf . Aceros al Cr-Ni-Mo de 120 kgf . Aceros al Cr-Va de cojinetes de bolas .
Temple Temple Temple Temple
a 820°-850° a 870 1 -8901 8201 -850 1 en a 865 1 -885°
en aceite . Revenido a 550°-650-, en aceite . Revenido a 500°-650-. aceite . Revenido a 670° máx . en aceite . Revenido a 1530-250..
Estos aceros templan al aire, pero para grandes espesores conviene templar en aceite . Son muy sensibles a la fragilidad del revenido. Son muy sensibles a la fragilidad del revenido . Aunque templan al aire, es más recomendable el aceite .
Aceros de gran elasticidad F-1410 F-1420 F-1430 F-1440
Aceros al C de temple en aceite para muelles . Aceros al C de temple en agua para muelles . Aceros al Cr-Va para muelles . Aceros manganosilic¡osos de temple en aceite para muelles .
Temple a 815°-825 0 en aceite . Revenido a 425°-450°. Temple a 8001-820° en agua . Revenido a 425°-450- . Temple a 850°-900° en aceite . Revenido a 400°-450- . Temple a 850 1 -900-'en aceite . Revenido a 450 1 -500-.
Estos aceros deben templar en aceite o agua según el perfil . Debe vigilarse cuidadosamente la descarburación superficial .
Aceros para cementar F-1510
Aceros para cementación al C .
F-1530
Aceros para cementación al Cr-Ni de 125 kgf/mm2 . Aceros para cementación al Cr-Ni de 95 kgf/mm 2 . Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kgf/mm 2 . Aceros para cementación al Cr-NiMo de 135 kgf/mm 2 .
F-1540 F-1550 F-1560
Cementación 9001-9501 ; primer temple 8801-910° en agua o aceite ; 2 .- temple 740°-770° ; en agua . Revenido 2000 máximo . Cementación 850°-900- ; 1 er temple 900°-830° en aceite ; 2 .0 temple 7401-7800 en aceite . Rev . 2001 máx. Cementación 8500-900 0 ; 1 er temp . 815 0 -850° en acei . 2 .- temp . 760 0 -7900 en aceite . Revenido 200 1 máx. Cementación 8901-940 1 ; 1er temp . 8701-900- en acei . ; 2.1 temp . 790--820- en aceite . Revenido 200- máx . Cementación 8801-930- ; 1 er temp . 8300-860- aire o aceite ; 2 .- temple 7401-770- aceite . Rev . 200- máx .
Pueden templar en agua bajando 20- la temperatura de temple . Puede templar en agua bajando 201 la temperatura de temple . El primer temple puede hacerse al aire para piezas de pequeño espesor.
Aceros para nitrurar F-1710 F-1740
Aceros para nitrúración al Cr-Mo-Va de 125 kgf/mm2 . Ac . para nitruración al Cr-Al-Mo de 95 kgf/mm 2 alta dureza .
F-3110 F-3120 F-3140
Aceros inoxidables extrasuaves . Aceros inoxidables al cromo . Aceros inox . a l Cr-Ni (18-8) .
Nitruración 5001-515-. Temple 6001-6251. Nitruración 500 1 -515 1. Temple 6001-700- .
900- aceite .
Revenido
9001 aceite .
Revenido
Aceros inoxidables Temple 9001 en agua . Revenido 600- . Temple a 9301 -960- en aceite . Revenido a 6501-750- . Temple 1 0501-1 100- en agua .
El revenido a 750- los ablanda considerablemente .
Aceros para válvulas de motores de explosión F-3210 F-3220
Aceros de válvulas 12-12 . Aceros silícrom .
Temple 1 025- . Temple a 1 0501 en aceite . Revenido 750 1 -8000.
Aceros al carbono para herramientas F-5110 F-5120 F-5130 F-5140 F-5150 F-5160 F-5170
Acero Acero Acero Acero Acero Acero Acero
al al al al al al al
carbono carbono carbono carbono carbono carbono carbono
C C C C C C C
0,6 % . 0,7 % . 0,8 % . 0,9 % . 1 %. 1,1 % . 1,3 % .
Temple-8101-830Temple 8001-820Temple 7901-810Temple 7801-800Temple 7601-780Temple 7601-7801 Temple 7601-7801
agua . agua agua agua . agua . agua . agua .
Revenido Revenido Revenido Revenido Revenido Revenido Revenido
150--2251501-2251 150--2251501 -225 1 1501 -2251501-2251 150--225-
aire . aire . aire . aire . aire . aire . aire .
Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza
Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell
45-55 . 47-57 . 55-62 . 57-62 . 60-64 . 60-64 . 60-64 .
Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza
Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell
60-64 . 60-64 . 60-65 . 50-55 . 45-55 . 40-50 .
Aceros aleados para herramientas F-5210 F-5220 F-5230 F-5240 F-5250 F-5260 F-5270 F-5280 F-5290 F-5310 F-5320 F-5330 F-5340 F-5350 F-5510 F-5520 F-5530 F-5540
Aceros indeformables 12 % Cr . Aceros indeformables al Cr-Mn . Aceros indeformables bajos al C . Aceros para buriles . Aceros para buterolas . Aceros para trabajos en caliente altos al W . Aceros para trabajos en caliente bajos al W . Aceros para matrices en caliente al Cr-Ni-Mo . Ac . a l Cr para estampas en cal . Ac, de gran dureza para herram . Aceros al W para brocas . Aceros al Cr para limas . Ac . semirrápidos para herram . Aceros inoxidables . Aceros rápidos 14 % W . Aceros rápidos 18 % W . Aceros extrarrápidos 5 % Co . Aceros extrarrápidos 10 % Co .
Temple Temple Temple Temple Temple Temple
925--975- aceite . Revenido 2001-3001 aire . 7801-800- aceite . Revenido 200--300- aire . 8500-875- aceite . Revenido 1501-250- aire . 8601-8801 aceite . Revenido 2001-300- aire . 900"-9201 aceite . Revenido 2001-4001 aire . 1 1001-1 150- aceite . Revenido 500--600- aire .
Temple 1 050 aceite o agua . Revenido 5001-6001 aire .
Dureza Rockwell 40-50 .
Temple 850--785- aceite . Revenido 500--600- aire .
Dureza Rockwell 32-37 .
Temple Temple Temple Temple Temple Temple Temple Temple Temple Temple
Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza Dureza
820- aceite . Normalizado 8201 . 8000-850- agua o aceite . Rev . 2001-300- aire . 7801-800- agua . Revenido 150--225- aire . 7800-800- agua . Revenido 150--225- aire . 1 1501-1 175- aceite . Revenido 4501-500- aíre . 900--950- aceite . Revenido 1501-2251 aire . 1 250- aceite . Revenido 540- aire . 1 3000 aceite . Revenido 5700 aire . 1 3201 aceite . Revenido 5800 aire . 1 320- aceite . Revenido 5801 aire .
Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell Rockwell
60-65 . 60-64 . 60-64 . 60-64 . 60-64 . 40-50 . 62-64 . 62-64 . 62-64 . 62-64 .
SEGURIDAD E HIGIENE
Dada la importancia de los accidentes, molestias y lesiones .a que puede dar lugar la práctica de los tratamientos térmicos, se insiste en las siguientes normas : 1 .a No tocar piezas calientes . Hay que asegurarse antes : no es suficiente el color, ni el haberlas sacado recientemente del baño de enfriamiento ; si no llegó el equilibrio a toda la pieza, el calor interior puede ser suficiente para producir quemaduras . 2 .a En el manejo de líquidos o sales fundidas, hay que evitar salpicaduras y el aspirar las emanaciones de gases y humos molestos o tóxicos . Debe preverse una ventilación natural o artificial . abundante evitando, por otra parte, las corrientes molestas, y aún peligrosas, dados los focos localizados de calor . 3 .1 No hay que tocar con las manos las piezas que han estado en contacto con las sales, sobre todo si contienen cianuros, hasta tanto no se hayan sometido a un lavado perfecto .
NORMALIZACIÓN Se deben consultar las tablas de aceros normalizados para saber los tratamientos más adecuados y los efectos obtenibles .
MEDIOS DIDÁCTICOS
En toda escuela bien organizada debe existir una buena colección de aceros, en los diversos estados, recocidos, templados, etc . Sería muy conveniente que los mismos alumnos en oportunas prácticas, realizaran estos tratamientos para así poder comprobar los efectos correspondientes. Una colección de diapositivas es casi indispensable para obtener una idea de los varios constituyentes .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer una lista de piezas que estén templadas.
- Hacer un estudio con un acero determinado, un F-1 140 o F-1 150, preparando unas probetas de tracción y resiliencia y examinando los resultados de dureza, resiliencia y resistencia a la tracción y alargamiento, después de recocidos, después de templadas en agua, después de templadas en aceite, después de templadas y revenidas. Puede ser un estudio hecho en equipo o incluso por todos los alumnos.
CUESTIONARIO
- ¿Es lo mismo carbono que cementita? ¿Por qué? -,¿Qué importancia tiene la temperatura máxima alcanzada en el temple? - ¿Cómo=: se llaman los tratamientos con cambio de componentes? - Para lograr la estructura martensítica, es necesario llegar al equilibrio térmico por encima de A3c. ¿Por qué? BIBLIOGRAFÍA
APRAIZ J ., Tratamientos térmicos de los aceros, Editorial Dossat, Madrid 1968 . HEVA, Catálogo de aceros especiales, S . A . Echevarría, Bilbao . .E . P . S ., Tecnología mecánica, tomo primero, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1970.
VOCABULARIO TÉCNICO
Diagrama : Dibujo geométrico que sirve para demostrar una proposición, resolver un problema o figurar de una manera gráfica la ley de variación de un fenómeno : (Equivale a gráfico.) Bainitica : Estructura del acero que se obtiene en transformaciones a temperatura constante . Fue BAILA, el primero en clasificarla y le dio su nombre. Acritud: La propiedad que adquieren ciertos metales al ser deformados en frío . Con la acritud se vuelven más frágiles y difíciles de deformar.
2.
Metrología
Tema 10.
Instrumentos de medida para magnitudes lineales
OBJETIVOS - Conocer los diversos sistemas de medida y sus unidades. - Conocer los instrumentos de medida lineal más normales y razonar el fundamento del nonio. - Describir el calibrador o pie de rey, partes de que se compone, material y características. - Explicar el fundamento y apreciación de los nonios. - Indicar las normas a seguir para medir correctamente con el pie de rey. - Resolver algunos problemas de aplicación sobre apreciación del nonio. GUIÓN - Metros
y reglas . - Calibrador o pie de rey. - Medición con compases .
PUNTOS CLAVE - Fundamento
del pie de rey : el nonio, grado de apreciación.
EXPOSICIóN DEL TEMA
= = = =
1 mm 1 décima 1 centésima 1 milésima 1 pulgada 1 décima de pulgada 1 centésima de pulgada 1 milésima de pulgada
1 0,1 0,01 0,001
mm mm mm mm
= 25,4
mm
-
2,54
mm
=
0,25
mm
=
0,025 mm
Ya hemos visto en los capítulos anteriores cómo se podía medir la temperatura y las características mecánicas de los materiales . Durante el proceso de fabricación es necesario controlar el estado de la supericie,y las _dimensiones de los mismos, la ciencia que sé ocupa del estudio se limita a lati_ medición` de estas mediciones se denomina metrologla _Cuando . de las dimensiones, recibe el nombre de metrología dimensidñaÍ . - Medir. -- Es la operación por lá cual establecemos cuántas veces una magnitud es mayor o menor que. .otra tomada como unidad (fig . 10.0) . En el taller mecánico, la unidad de medida empleada es el milímetro -mm- y los submúltiplos de éste son : la décima, centésima y milésima o micra de milímetro . En el sistema inglés se emplea como unidad de medida la pulgada, que 1116 , 1u
76
equivale a 25,4 mm, y los submúltiplos de la pulgada expresados en fracción decimal son : décima, centésima y milésima de pulgada . También suele emplearse las fracciones quebrados de pulgada (Transparencia 4.1) : 3 ", 4
5 ", 8
1 ", _.1"' 1 ", -L"1 3 2 8 4 8 16
etc.
- Comparar. Es la operación con la qué examinamos dos o más objetos o elementos geométricos para descubrir sus relaciones, diferencias o seme janzas. Con esta operación, comprobamos si son iguales, si tienen la misma forma, pero sin expresar numéricamente su valor (figs. 10.20 y 10.21) . - Verificar . Es comprobar si una cosa es verdadera . En mecánica la operación de verificar comprende tanto medir como comparar . La verificación en Mecánica es fundamental y puede extenderse, tanto a formas y medidas como a propiedades y características de materiales así como acabado de superficies (figs. 12.7, 12.11, 13,2, 13.17, etc .. .) .
medición de interiores cero
medición de exteriores lectura
Metros y reglas Llamaremos magnitud lineal a aquélla que exprese una longitud . Según la precisión que queramos obtener en la apreciación de una longitud, emplearemos metros, reglas, calibradores o micrómetros . Los metros son cintas o varillas graduadas en centímetros o milímetros, construidos en madera, acero, latón o aleaciones de aluminio. 10.1
medición de interiores (se corre el tope)
10.1 .1 El metro arrollable (fig. 10.1) Es una cinta de acero flexible graduada en centímetros y milímetros y de longitud de 1 6 2 metros, que va arrollada en el interior de una cajita, para su mejor manejo y conservación. Es suficientemente rígido, gracias a su temple
rDe medidas longitudinales Instrumentos de medida [directa LDe superficies planas en ángulo
INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y VERIFICACION
, e medidas D longitudinales
Con divisiones lineales en mm
Calibre pie de rey, fig . 10 .8 [Calibre sonda, fig . 10.18
Con
Transportador simple, fig . 11 .3 ( Escuadra universal, fig . 11 .2
divisiones en grados Con división en grados y nonios
Goniómetro, fig . 11 .7 Goniómetro óptico, fig . 11 .12
Comparador mecánico, fig . 19 .2 Compases, fig . 10.24 Calibre fijo
De superficies planas En ángulo
Comparador mecánico, fig . 19 .2 compás de espesores, fig . 10.24 Calibre fijo, 13 .10 Plantillas o galgas, fígs . 13 .2 a 13 .10 Por coincidencia Escuadras fijas, fig, 13 .1 I medida) (sin Falsa escuadra, fig . 11 .5 Caso particular de ángulo recto
De una superficie I plana
Metro flexible.
Metro, fig . 10.1 Reglas graduadas, fig. 10 .3 Regla vertical, fig . 10 .5 Regla de tacón, fig . 10 .4 Compases de medida, figs . 10.19 y 10 .22
Con divisiones lineal y nonios
IrParalelas instrumentos de verificación de medida indirecta
Fig. 10.1
Bloque patrón y mármol, fig . 13 .13 Escuadra de 900, fig . 13 .1 Mesa óptica, fig . 13 .19
Regla de verificación, fig . 12 .1 y 12 .11 Mármol de verificación, fig . 12 .9
77
y alabeo . No hay que confundirlo con la cinta métrica, de más longitud, generalmente de 20 ó 50 metros, empleada comúnmente en agrimensura, que suele ser de fibras textiles tejidas y reforzadas con hilos metálicos (fig. 10.2) .
Fig . 10.2
Cinta métrica .
10.1 .2 La regla graduada Es una barra rígida de acero, de sección rectangular . La longitud oscila entre los 10 cm y los 2 m y se emplea para medir y para el trazado de líneas rectas (fig. 10.3) . Otros tipos de regla empleada en mecánica son : - de tacón (fig . 10.4) ; - vertical (fig. 10.5) ; - de corredera (fig . 10.6) . Con los metros y reglas, la precisión obtenida no podrá ser nunca mayor que la menor división de ellas . Además hay que emplearlas debidamente (fig. 10.7) para evitar errores, que podrían ser muy notables. Son, pues, instrumentos de medición directa, pero de poca precisión . 10.2
Calibrador o pie de rey Es muy empleado en el taller para pequeñas y medianas precisiones . Este instrumento consta de una regla de acero graduada y doblada a escuadra por un extremo . La regla doblada constituye la boca fija. Otra regla menor también doblada a escuadra, llamada cursor o corredera, se desliza a frotamiento suave sobre la primera y constituye la boca móvil. El desplazamiento de la corredera se logra presionando sobre un gatillo o pulsador, solidario de la misma . En la figura 10.8 puede verse uno de los tipos más corrientes . Lleva bordes biselados, en uno de los cuales tiene una graduación especial llamada novio - Ver~eñ ;#ronsper8nc as -5,1 ;_ 5.2 ; 5.3; 5.4- que, al desplazarse, lo hace junto a la escala graduada de la regla . Muchos calibradores llevan dos escalas graduadas con sus respectivos nonios . Fig. 10.3
Regla,
nteriores
profundidades
exteriores
Fig. 10 .8 Fig . 10.4
Calibrador o pie de rey.
Regla de tacón .
10.2.1 Funcionamiento del nonio Para comprender el funcionamiento del nonio, examinemos las dos reglas mencionadas : la mayor AB (fig . 10.9) fija, dividida en milímetros y la menor, móvil, que se desplaza junto a la mayor y que lleva grabado en su bisel el nonio . - Tomemos 10 mm de longitud de la regla grande AB, y dividámoslos en 10 partes . Cada división valdrá 1 mm = 10/10 mm. - Tomemos ahora 9 mm de longitud en la regla pequeña y dividámoslos también en 10 partes . Cada división valdrá 9/10 de mm. - Si hacemos coincidir los ceros de ambas reglas, la separación existente entre 1 y 1' será : 10/10 - 9/10 = 1/10 de mm; la separación entre 2 y 2' será : 2/10; la de 3 y 3' será : 3/10; y así sucesivamente . 10 mm
regla fija graduada 1 1' l0
Fig. 10,5
Regla vertical.
2 21
4
3
3'1
0,1 mm
61
5 5 1
6 61
7-
7
1
6'1
69
f0
9'1 10`
noni Fig. 10 .9
78
Fundamento del novio .
- Ahora hagamos coincidir la 1 y 1' y la distancia entre 0 y 0' será exactamente 1/10 ; si coinciden 2 y 2', la separación entre 0 y 0' será 2/10 ; si coinciden 3 y 3', será 3/10 ; y si 8 y 8', será 8/10, etc. -ver las transparencias mencionadas de este capítulo-. Las graduaciones de ambas reglas están hechas de tal manera que, cuando están en contacto las caras interiores de las dos bocas -calibre cerrado-, los ceros coinciden. 10 .2 .2
Apreciación de los nonios
Acabamos de explicar el funcionamiento de un nonio de 10 divisiones . Hemos visto cómo haciendo coincidir sucesivamente en 1 - 1', 2 - 2', 3 - 3', etc., las distancias entre los ceros 0 y 0' eran respectivamente de : 1/10, 2/10, 3/10, etc.; es decir, al pasar de una división a la siguiente, la diferencia es siempre de 1/10, la cual es pues la apreciación del nonio y vale : a = división de la regla-división del nonio = 1 -
= 10 10
9
10
-
9 10
=
Fig. 10 .6
Regla de corredera .
1 mm 10
Podremos lograr mayor precisión, haciendo que la diferencia entre las divisiones de la regla y las del nonio sean menores. En la práctica se logra esto empleando nonios de 20 y de 50 divisiones (figs. 10 .10 y 10 .11) . 0
10 I
Fig. 10 .10
0
111
Nonio de 50 divisiones.
0
10
2v 10
0
Fig. 10 .11
1
1
1
1
IIIIIIImpiIIIIIIII
Nonio de 20 divisiones .
5
20
20
30
40
25
0
lí-LL.
20
5.0
60
50
Veamos qué apreciación logramos con ellos. - Nonio de 20 divisiones : Si tomamos en la corredera 19 mm y los dividimos en 20 partes, cada una de ellas valdrá a = 1 -
29
19 20
mm y su apreciación será : =
20 - 19 20
=
1 20
mm
;
a -
20
= 0,05 mm
- Nonio de 50 divisiones En la corredera 49 mm los dividimos en 50 partes, cada una de las cuales
valdrá
5®
mm ; la apreciación del aparato será : 60
a
= 1 -
0
a
= 50
= 0,02 mm
=
50
49
=
50
Fig. 10.7 Manera de medir con reglas .
mm
- Nonio en fracción de pulgada
Veamos aún otro caso muy corriente en los calibradores con escala en pulgadas (fig . 10 .12) . La regla está dividida en 1 -/16 y el nonio abarca 7 divisiones de la regla estando, a su vez, dividido en 8 partes, cada una de las cuales valdrá, por tanto : _7 16 8
_
,
126
7" 8 x 16
Fig . 10 .12 Nonio para medir en pulgadas.
79
y la apreciación del aparato será : 7"" _ 1, 8 _ 7 a 16 8 x 16 8 - 16
1 ,. 128
1
también podríamos hacer: y 71 Fig. 10 .13
a 10
Lectura de un nonio .
1 _ 16
7 16 8
1 16
_ -
8
- 8
7 16 8
-
=
8 16
8
7 16
=
1 ., 16 g
Vemos que siempre nos resulta un quebrado en el cual el numerador es el valor de la división de la regla, y el denominador el número de divisiones del nonio, de donde podremos deducir la siguiente regla : la apreciación del nio es igual al valor de la menor división de la regla dividido por el númeronode divisiones del nonio; esto se puede expresar por medio de la fórmula : a = d - Ejemplos : 1 .,> Hallar la apreciación de un nonio que .tenga 20 divisiones y cuya regla esté dividida en 0,5 mm.
Fig. 10.14 Calibre con tornillo de fijación y aproximador.
a __
0,5 20
__
5 200
= 0,025 mm
2.11 Hallar la apreciación de un nonio de 25 divisiones si cada pulgada de la regla está dividida en 40 partes, a =
_1" 40 25
40
25
1 - 000
3 .° ¿Cuántas divisiones debe tener un nonio para que aprecie 0,05 si la regla está dividida en medios milímetros? n
a
0,05
= 10 divisiones
4.0 ¿Cuántas divisiones deberá tener un nonio para apreciar 0,01" si en la regla cada pulgada está dividida en 25 divisiones? n = Fig. 10.15
Medición de exteriores. Detalle .
a
_1" 25 0,01 -
__
25
1
x
0.01
= 4 divisiones
10.2.3 Medición con el pie de rey Al medir con el calibre, se nos pueden presentar dos casos : a) que el cero del nonio coincida con una división de la regla ; b) que no coincida. - Medición exacta en milímetros Si el cero del nonio coincide con un trazo de la regla, nos indicará su valor exacto . Por ejemplo : 6 mm.
Fig . 10 .16
Medición de interiores.
- Medición en décimas Si el cero del nonio está entre dos trazos de la regla (fig. por ejemplo uno y dos, el trazo de la regla situado a la izquierda del cero10.13), del nonio representará la parte entera, 1 mm ; el trazo del nonio que coincida con una división cualquiera de la regla indicará la parte decimal, por ejemplo, 9. Su lectura será 1,9 mm . 80
- Colocación de medidas
Para poner una medida dada en el calibre, por ejemplo 11,4 mm, se procede de la siguiente manera : - se sitúa el cero del nonio entre las divisiones 11 y 12 de la regla y la cuarta división del nonio se hace coincidir con una división de la regla. 10 .2 .4
Caracteristicas del pie de rey
Fig. 10.17 Medición de interiores con calibre de tornero,
Los calibres se diferencian por: - la longitud de la regla en cm : de 15 cm, de 25 cm, etc.; - por el grado de apreciación del nonio : 0,1 ; 0,05 ; 0,02 mm ; etc.; - material : acero, acero inoxidable, etc., mate o brillante; - forma de sus bocas : puntiagudas, rectas, etc. - especiales : con tornillo de fijación y aproximador (fig . 10 .14) . 10 .2 .5
Empleo del calibre
El calibre se puede emplear para :
10 .2 .5 .1
Medir exteriores (fig . 10 .15) :
- se toma el calibre con una abertura mayor que el espesor a medir; - una vez encarado el calibre con las superficies de la pieza, se acercan las dos bocas hasta conseguir un contacto suave con ellas; - este contacto entre calibre y pieza debe realizarse en una zona amplia, lo más cerca posible dula regla y no únicamente en las puntas y evitar así un desgaste desigual ; - leer el número de milímetros enteros y -la fracción si la hay. 10 .2 .5 .2 Medir interiores (fig . 10 .16) : - se cierran las bocas y se introducen en el hueco a medir; - se abren hasta hacer contacto suave con ellas; - efectuar la lectura; - cerrar el calibre y retirarlo de la pieza. Cuando se emplean los llamados calibres de tornero (fig . 10 .17), se procede de igual manera, pero a la lectura habrá que añadir el grueso de las puntas, ordinariamente 10 mm .
Tabla 10 .25
Equivalencia en pulgadas y milímetros desde 1/64" hasta 1" .
pulgadas
mm
0 1 132 3 /64
0 0,3969 0,7938 1,1906
1 /4 17 /64
1 /16 5 /64 3 /32 7 /64
1,5875 1,9844 2,3812 2,7781
5/ 1 6
2 '/64 ' 1 /32 23/64
1
3,1750 3,5719 3,9688 4,3656
25 /64 13 /32 27 /64
9,5250 9,9219 10,3188 10,7156
5 /6 41 /64
4,7625 5,1594 5,5562 5,9531
7 /16 29 / 64 '5 /32 31 /64
11,1125 11,5094 11,9062 12,3031
11/1,
'/64
is 9 /64 5/32 11 /64
'
3 / 16 3 / 64
7 /32 15/14
Fig. 10.18 Calibrador de profundidades o sonda, Detalle.
pulgadas
9 /32 19 /64
3/,
mm 6,3500 6,7469 7,1438 7,5406 7,9375 8,3344 8,7312 9,1281
pulgadas
mm
1 /2 33 / 64
12,7000 13,0969 13,4938 13,8906
17 /32
35/ 14 9/ 1 6
37 /14 19 /32
39/ 14
21 /32 43 /14
45 /64 23 /32 47 /14
14,2875 14,6864 15,0812 15,4781 15,8750 16,2719 16,6688 17,0656 17,4625 17,8594 18,2562 18,6531
pulgadas
mm
3/ 4
19,0500 19,4469 19,8438 20,2406
49 /14 25/32 61 /64 13/, ,
53 /64 27 /32 55 / 14
20,6375 21,0344 21,4312 21,8281
59/ 14
22,2250 22,6219 23,0188 23,4156
15 / 1 , 61 / 14 31 /32 63/ 14 1
23,8125 24,2094 24,6062 25,0031 25,4000
'/1
57 /14
29 /32
81
Fig. 10 .20 la medida.
Forma de coger
Fig. 10.21 Medición por comparación de exteriores .
10 .2 .5 .3
Fig. 10.22 Compás de gruesos o espesores para comparar exteriores .
Medir profundidades:
Esto sólo puede hacerse con calibres que lleven una varilla o sonda como el de la figura 10.8. - se apoya el calibre al borde de la profundidad a medir; - abrimos las bocas hasta que la sonda o varilla toque suavemente en el fondo. En estos casos, es todavía más importante hacer el contacto con suavidad, sobre todo en cotas grandes, porque la varilla fácilmente se dobla y da lugar con ello a errores en la medida ; - hacemos la lectura, y separamos el calibre. También podemos retirar primero el calibre sin cerrarlo y hacer luego la lectura . Para medir profundidades con mayor precisión, se emplean los calibres de profundidad o sondas (fig . 1-0 .18) . La mayor precisión se logra : - por el mejor apoyo que supone la corredera especial ; - por la mayor rigidez de la regla, respecto a la varilla de los calibres ordinarios . 10.3
Medición con compases Ver las diversas formas de medición que se presentan en las figuras 10.19,
10 .20,
10 .21,
10 .22,
10 .23 y 10 .24.
PROBLEMAS
1 .o Si una regla está graduada en mm, ¿cuántas divisiones deberá tener el nonio para que aprecie 0,025 mm? 2 .o Si una regla está dividida en cuartos de pulgada, ¿qué apreciación podrá lograrse con un nonio de 4 divisiones? 3 .° Si la regla de un calibre está graduada en medios mm y el nonio tiene 20 divisiones, ¿cuál será su apreciación? 4 .° Explica cómo aparecerán las divisiones de la regla y nonio en un calibre, al medir 17,45 . Dibujarlas si la regla está graduada en mm y la apreciación es de 0,05 mm 1 . 5.° Fig . 10.23 Medición por comparación de exteriores,
Lo mismo en la regla de pulgadas
y
su nonio cuando se mide 2"
regla está dividida en dieciseisavos de pulgada y la apreciación es de
16
128 , si la
1 128 ,
MEDIOS DIDÁCTICOS
Fig. 10.24 Compases de medición directa .
Audiovisuales Transparencias : 5 .1 Mecanismo del calibrador. 5 .2 Situación del nonio . 5 .3 Fundamento del nonio . 5 .4 Nonio para pulgadas . Diapositivas : 5 .1 .1 Medición con regla . 5 .1 .2 Medición con calibrador . 5 .1 .3 Medición de interiores . 5 .1 .4 Medición con metros flexibles .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO -
Mide las dimensiones de las bocas del tornillo de banco, en el taller. Compara los resultados obtenidos con los que obtengan tus compañeros. Explica el funcionamiento del nonio . Describe modelos diversos de calibres y su empleo más adecuado .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN Familiarizarse con el empleo del calibrador y tratar de conseguir de él la máxima apreciación . Ver carpeta de prácticas .
CUESTIONARIO - ¿Qué es metrología?
- ¿Qué diferencia hay entre un instrumento de verificar con graduación o sin ella? - ¿Para qué medimos? ¿Para qué comparamos? - ¿Qué divisiones tiene una regla graduada? Valerse de un calibre si es necesario para la resolución y dibujo de estos problemas .
82
-
¿Por qué las reglas gruesas se construyen biseladas? ¿Cómo son los nonios en calibres graduados en pulgadas? ¿Cuáles son las características por las que se diferencian los calibres? Mide varias piezas con calibres de distinta apreciación y escribe sus valores. ¿Qué hay que hacer al medir un agujero con un calibre de tornero?
BIBLIOGRAFÍA
BESANCET F .-MEROZ R ., Outillage et métrologie, Féciération des Ecoles de Mécaniaue et d'Electricité de Suisse, Neuchátel . E . P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . VAN GELDER T. J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 . OTI-EPS, Problemas l, Familia mecánica, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1973 .
Tema 11 .
Instrumentos de medida para magnitudes angulares
OBJETIVOS - Conocer los diversos instrumentos empleados en la medición de ángulos. - Distinguir la diferencía que hay entre goniómetro y transportador. - Conocer la escuadra universal o combinada y las posibilidades de medición y trazado de centros de piezas. - Estudio detallado y razonado del fundamento del nonio circular con su apreciación. GUION
Goniómetros y transportadores. Goniómetro de precisión . Goniómetro óptico .
PUNTOS CLAVE - Comprender
el funcionamiento de los diversos nonios circulares. - Lectura y medición con goniómetros .
CENTESIMAL 100° g0° a . f. ~L 700
EXPOSICIÓN DEL TEMA Para las mediciones angulares, se pueden emplear los dos sistemas conocidos de unidades : el centesimal y el sexagesimal (transparencia 4.2) . Veamos los puntos comunes y las diferencias entre ellos: - En los dos, partimos del ángulo recto o cuarta parte de la circunferencia . La diferencia estriba en que : a) en el centesimal consideramos al ángulo recto dividido en 100 partes ; b) los submúltiplos son 100 veces menores que su anterior ; c) en el sexagesimal, el ángulo recto lo dividiremos en 90 partes ; d) los submúltiplos son 60 veces menores que el anterior.
60°
50 ,
40,
30
oa
4 Recto = 1009
19
= 100e 1c = 100ce
4 rectos = Circunferencia = 4009
Sistema centesimal -o sistema modernoEn el sistema centesimal, el ángulo recto se divide en 100 partes iguales llamadas grados centesimales . Se abrevia en la escritura con una g : 409 . Cada grado centesimal se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales se llama minuto centesimal y se abrevia con una c: 35c. Cada minuto centesimal se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales es un segundo centesimal, abreviado con cc : 75cc. Sistema sexagesimal Por las razones expuestas, es aún este sistema el más empleado; con todo, va cediendo terreno al centesimal. En este sistema, el ángulo recto se divide en 90 partes iguales llamadas grados sexagesimales . Se abrevia en denominaciones y operaciones con un o : 270 . 83
d Recto = 11 = 60 :
900
1' = 60" 4 rectos = Circunferencia = 360°
Cada grado sexagesimal se divide en 60 partes iguales, cada una de las cuales se llama minuto sexagesimal, que se abrevia con una comilla: 43'. Cada minuto se divide en 60 partes iguales cada una de las cuales es un segundo sexagesimal, que se abrevia con dos comillas : 22". Así un ángulo de 27 grados, 43 minutos y 22 segundos sexagesimales se escribe: 270 43' 22". La circunferencia se dividirá, pues, en 360 partes iguales o grados sexagesimales. 11 .1
Goniómetros y transportadores
Para medir magnitudes angulares, se emplean unos instrumentos llamados goniómetros (fig . 11 .1) . Goniómetro.
Fig. 11 .1
11 .1 .1
Escuadra universal
El goniómetro de la figura 11 .2 se llama escuadra universal o escuadra combinada . Tiene muchas aplicaciones, no sólo para medir, sino también para trasportar ángulos y en trazados . Pueden comprobarse directamente ángulos de 45o y 90o y hallar los centros de perfiles redondos . Lleva incorporado un nivel que puede emplearse para medir la pendiente de planos inclinados .
Fig. 11 .3 Goniómetro o transportador sencillo .
11 .1 .2
El goniómetro más simple es el de brazo móvil (fig . 11 .3), que se emplea, tanto para medir, como para trazar y transportar ángulos . Está formado por un semicírculo dividido en 180° . Un brazo-regla gira . alrededor de un eje en el centro del semicírculo (transparencia 5.6) . Por medio de un tornillo, puede fijarse en cualquier posición .
ángulo
a= ,
~~ o=101°-90° a=r1°
11 .1 .3 a= ~ 900+90 0=180 1 180°-7l5°=104 ° Fig . 11 .4 Forma de medir con el goniómetro simple .
Fig . 11 .5
Goniómetro simple
Falsa escuadra .
Falsa escuadra
Como transportadores, se emplean también los llamados falsas escuadras (fig . 11 .5) . Sirven para comprobar ángulos y para trazado . 11 .2
Goniómetros de precisión
En la figura 11 .6, se muestra uno de los goniómetros de precisión más usados; puede apreciar hasta 5' . Consta de los elementos siguientes : 1 .° regleta; 2.° tornillo de fijación de la regleta ; 3.° tornillo de inmovilización ; 4.0 limbo; 5.° nonio; 6.° cuerpo principal . El cuerpo principal lleva la superficie de referencia o apoyo y el limbo fijo, con divisiones en grados . El nonio va incorporado al disco central giratorio y puede inmovilizarse en cualquier posición por medio de una robusta tuerca unida al eje central. La regleta tiene una ranura que permite desplazarse longitudinalmente . Un tornillo y brida la hacen solidaria del disco giratorio en posición siempre precisa respecto a la línea de referencia del nonio. Sus extremos forman ángulos de 450 y 60°, muy útiles para mediciones especiales (fig . 11 .7) . 84
Fig. 11 .6
11 .2 .1
Goniómetro de precisión . Fig. 11 .7 nonio.
Nonio circular
Detalle del goniómetro :
Según detalle de la figura 11 .7, tiene el mismo fundamento que el lineal, con 12 divisiones y está repetido en los dos sentidos a partir del 0 central, lo mismo que la escala del limbo . La lectura la haremos siempre en el nonio que tiene la numeración en el mismo sentido que la escala del limbo en el que estamos trabajando . La apreciación la hallaremos aplicando la regla general :
donde : a = apreciación del nonio; d = menor división de la regla principal -del limbo en este caso-; n = número de divisiones del nonio . En el goniómetro de la figura tenemos : d
a =
ñ
__
1
0
12
__
600 12
= 5'
Fig. 11 .8
Detalle del goniómetro de precisión : 2' 30".
En la figura 11 .8 representamos un nonio de apreciación 2'30". 11 .2 .2
Lectura del nonio
Al hacer la lectura, se pueden representar dos casos: a) que el cero del nonio coincida con una división del limbo; b) que no coincida . Lectura exacta en grados - Si coincide el cero con una división del limbo, esa división coincidente
con el cero será la lectura en grados .
Lectura en grados y minutos - Si el cero está entre dos trazos del limbo, el trazo más cercano al cero
del limbo señalará los grados y el trazo del nonio que coincida con una del limbo nos indicará los minutos . Ejemplos : en la figura 11 .7, la lectura será: 60°.
En la figura 11 .9, leeremos así: 1 .0 el trazo del limbo anterior al cero del nonio es 8° ; 2.° en el nonio -el de la derecha por tener el mismo sentido que la escala del limbo-, coincide la segunda raya con una del limbo y, por tanto, leeremos 20'. La lectura completa será 8° 20' . 85
En la figura 11 .10, leeremos así : en el limbo leeremos 13° ; en el nonio -de la izquierda-, leeremos 30' . La lectura completa será 13° 30' .
1 .0 2 .0
i-~
B' 1
20'
60
20
sentido de la escala principal'
4Ó - sentido de giro del nonio
Fig. 11 .9 Lectura : el nonio gira hacia la derecha.
Fig . 11 .11 Lectura de ángulos complementarios y suplementarios.
IB0
tu
40
Ó
zu 40 60
~-Fig. 11 .10 Lectura : el nonio gira hacia la izquierda.
Al medir con estos instrumentos, hay que comprobar si la lectura corresponde al ángulo que queremos medir o bien se trata de su complemento o suplemento (fig . 11 .11) . 11 .3
Goniómetro óptico
Para mediciones de precisión se emplean goniómetros ópticos . En la figura 11 .12 vemos uno de estos y, en el detalle, la escala tal como se ve a través del ocular (fig. 11 .13) . PROBLEMAS RESUELTOS 1 .0
Reducir a segundos sexagesimales 200 30' 45" .
Solución : 200 = 20 - 60 = 1 200'
Fig. 11 .12
Goniómetro óptico .
2 .0
Reducir a grados sexagesimales 14400 . 14 64000
Solución : 14400" = 3 .0
_240' 60
= 240'
= 40
Reducir a grados sexagesimales 350 20' 16" .
Solución : 16" = 20'
Fig . 11 .13 Detalle del visor en el goniómetro óptico.
1 200 - 60 = 72 000'° 30' = 30 - 60 = 1 800" 45" 73845
=
16 3 600
=
0" 0044
20 60
=
0,33330 35,00000 35,33770
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Transparencia : 5.6 Goniómetro . Diapositiva : 5 .3.1 Utilización del goniómetro óptico .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
-- Deduce la fórmula de apreciación del nonio circular y explica su construcción . - Explica el porqué los goniómetros llevan nonio doble .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
Mide varias piezas con instrumentos de medición directa -goniómetros- . Ver libro de prácticas.
86
CUESTIONARIO
- ¿Qué sistemas conoces para medir ángulos? - ¿Se puede medir con el goniómetro cualquier ángulo sin tomar ninguna precaución? - ¿Todos los instrumentos tienen la misma precisión?
PROBLEMAS
1 .o Un goniómetro tiene la escala principal graduada en medios grados . ¿Cuántos aprecia el aparato si el nonio tiene 5 divisiones? 2.0 El limbo de un goniómetro está graduado en grados, ¿cuántas divisiones tiene el nonio si aprecia 12'? 3.o Si construimos un nonio con 24 divisiones dobles a izquierda y derecha del nonio y las hacemos coincidir con 23 divisiones del limbo ¿qué apreciación tiene el aparato, si la regla está dividida en grados? BIBLIOGRAFIA BESANCET F.-MEROZ R., Outillage et Métrologie, Fédération des Ecoles de Mécanique et d'Electricité de Suisse, Neuchátel. COMPAIN L., Metrología de Taller, Urmo, Bilbao 1970 . E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . HENRY FORD TRADE SCHOOL, Teoría del taller, Gustavo Gil¡, Barcelona 1966 . OTI-EPS, Problemas í, Familia mecánica, Módulo A, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1973 . VAN GELDER T. J., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 .
Tema 12. Instrumentos de verificación de superficies planas OBJETIVOS
- Seleccionar los instrumentos adecuados para la verificacíón de superficies y manera de usarlos. - Adquirir conocimientos y destreza para la verificacíón de una superficie plana con reglas de precisión y guardaplanos . GUIÓN
- Verificación . - Verificación de superficies planas,
PUNTOS CLAVE Elección del instrumento adecuado para la verificación prevista . EXPOSICIÓN DEL TEMA 12 .1
Verificación
En ajuste y en mecánica, en general, entendemos por verificar la operación que se lleva a cabo para comprobar si las piezas o las máquinas y aparatos se ajustan exactamente las indicaciones del plano o exigencias del pedido . El fin de la verificación es, pues, conseguir que los productos obtenidos resulten de buena calidad y evitar operaciones con piezas que ya estén inutilizadas por algún error anterior . La verificación puede ser: a) verificación de las materias primas, o ensayo de materiales ; no se hace en el taller, sino en laboratorios a propósito; b) verificación a pie de máquina . Cada fase u operación se verifica para evitar seguir trabajando con piezas ya inútiles ; c) verificación global . Se verifican piezas completamente terminadas, ordinariamente en el laboratorio o sección de control; d) verificación de grupo. Esta verificación se lleva a cabo una vez montadas todas las piezas que forman un grupo y después que todos los grupos están acoplados; es decir, la máquina completa .
a
87
Es frecuente efectuar la verificación a pie de máquina sólo con algunas piezas, cosa que efectúa el propio operario. En cambio, las otras verificaciones se suelen hacer con todas las piezas y por personal distinto, al menos en las grandes factorías . Hay, además, las verificaciones referentes a montajes y de relaciones de superficies . Son muchas las verificaciones que se presentan en las fabricaciones mecánicas, así como de los aparatos empleados en ellas. Como sería imposible describirlas todas, vamos a explicar las que nos parecen de mayor utilidad y los aparatos empleados para ello, si no han quedado ya reseñados en los temas anteriores . 12 .2 Verificación de superficies planas Para verificar superficies planas se emplean varios procedimientos : 12 .2.1 . Con reglas de precisión -guardaplanos o reglas de pelo o hiloFig. 12 .1
Reglas o guardap/anos y su utilización.
Detalle y
Fig. 12 .2
y Verificación correcta .
(fig . 12 .1)
Estas reglas son de acero templado y estabilizadas* . El filo se hace por rectificado y posterior rodado sobre mármoles de precisión con abrasivos finísimos y un redondeado de 0,1 mm de radio. Con ello se logra que el contacto tenga lugar prácticamente sobre una línea . La verificación es correcta aun con inclinaciones de 50° respecto al plano (fig . 12 .2) y pueden apreciarse magnitudes de 0,01 mm perfectamente por la rendija de luz que pasa entre la pieza y el filo de la regla. Se construyen en tamaños desde 30 a 300 mm de longitud de una o varias aristas. Para poder verificar lugares angostos, suelen tener uno o ambos extremos biselados, como se ve en, la figura 12 .1 . Al verificar no debe deslizarse la regla sobre la superficie, sino dejarla descansar con suavidad . Una superficie plana se verifica en varias direcciones, levantando la regla cada vez. Así se prolonga la vida y exactitud de la regla (fig . 12 .3) . Durante el trabajo, deben dejarse sobre un tablero o bayeta sin rozar con otras herramientas . Al terminar, dejarlos limpios, engrasarlos con vaselina neutra y guardarlos en estuche - apropiado. Para que resulten más agradables al tacto y evitar su oxidación por el sudor de la mano, algunos llevan unos mangos de plástico (fig . 12 .3) 12 .2 .2
Fig. 12.3 Verificación de superficies planas .
Con mármol de verificación
Llamamos mármol de verificación a un plano de fundición de la mejor calidad, ordinariamente perlítica*, de grano fino, perfectamente estabilizado y de una gran exactitud y finura en el plano. Llevan unos nervios en la parte inferior, perfectamente distribuidos con la finalidad de que resulten ligeros a la vez que robustos y rígidos (fig . 12 .4) ; los pequeños y medianos llevan unos mangos o asas para su manipulación . Todos se apoyan en tres puntos no alineados y en robustas mesas . Para lograr un perfecto apoyo, uno de los puntos suele ser regulable. Se emplean para verificación de otras superficies, comprobación de útiles y para apoyo de otros aparatos de verificación, cuando se requieren verificaciones precisas . Hoy día se emplean también mármoles de un material natural llamado díabasa -es una variedad de granito negro- (fig . 12 .5) . Es un material aparecido en la primera era geológica, cuyo envejecimiento natural de millones de años garantiza la ausencia absoluta de tensiones y una estabilización perfecta . A esta gran estabilidad natural, se une la característica de que, aun bajo grandes cargas, no se deforma en absoluto . No sucede así con los mármoles de fundición . Otra pequeña ventaja es que, si reciben algún golpe -cosa que no debería suceder-, puede saltar una esquirla, mas no producirse abultamientos como sucede con los metálicos (fig . 12 .6) . Para la fabricación, tanto en los de fundición como en los de diabasa, se suele autocontrolar con tres mármoles a la vez (fíg . 12 .7) . Otras ventajas no pequeñas presentan los mármoles de diabasa : - admitir un acabado de mayor finura ; - no ser atacados por ácidos -excepto el fluorhídrico-, ni por álcalis; 88
Fig, 12.5 Mármol de diabasa, - no estar expuestos a la corrosión, por lo cual no necesitan ser engrasados después de usarlos ; - no son magnéticos ni conductores de la electricidad, Además de los mármoles normales, existen otros en forma de reglas, tanto metálicos como de diabasa . Se usan para la verificación de largas superficies donde no pueden emplearse otros mármoles (fig . 12 .8) . 12 .2 .2 .1
Entintado o colorante
Para comprobar las piezas que se han de planear, se esparce una ligera capa de material colorante sobre el mármol . Pueden usarse para ello estos colores : negro de humo, azul de prusia o minio, con aceite . También tinta de imprenta con gasolina . Para esparcir el color uniformemente se empapa un paño, que luego se envuelve en otro -exento de pelo- para formar una muñequilla de 3 ó 4 cm de diámetro ; luego se pasa sobre el mármol de manera que deje una finísima capa de unas 5 micras . Esta muñequilla deberá guardarse en una caja cerrada, para evitar que recoja polvo o virutas, que luego podrían raspar el mármol y las piezas y deteriorarlas . La pieza que se deba comprobar se deslizará suavemente en todas las direcciones sobre el mármol (fig . 12 .9) . La pieza estará tanto mejor cuantos más puntos queden marcados (fig . 12 .10) y más uniformemente distribuidos . 12 .2.2 .2
Fig. 12 .6 Efecto de los golpes en los mármoles : A, en los de fundición ; 8, en los de diabasa.
Fig. 12 .7
Verificación de mármoles .
Fig. 12.8 Mármoles reglas .
Normas de uso y conservación
Al usar el mármol, hay que evitar el desgaste desigual que se produce si siempre se pasan las piezas por el mismo sitio. No colocar piezas encima del mármol que no estén perfectamente pulidas y limpias. No basta un simple desbastado, que estropearía la superficie del mármol . Los mármoles, una vez terminado su uso, deben ser cuidadosamente limpiados y los de fundición además engrasados con vaselina o aceites de buena calidad. Todos deben estar protegidos con cubierta apropiada cuando no se utilicen . 12 .2 .3
Otros procedimientos
Fig. 12.9 Verificación de superficies en el mármol con colorante.
Se emplean otros muchos medios de verificación por ejemplo : 12 .2 .3 .1
Por medio de regla y bloques patrón
Se apoya la regla sobre dos bloques iguales y con un tercer bloque igual ; se tantea para ver si pasa por debajo la regla (fig . 12 .11) : - si pasa con holgura, indica superficie cóncava, - si no pasa, superficie convexa, - si pasa de manera uniforme y sin holgura la superficie está bien . Esta comprobación debe hacerse en varias direcciones . 12 .2 .3 .2
Por medio de regla, bloques patrón y comparador de reloj (fig . 12 .12)
Es una variante de la anterior, con la ventaja de que nos da el valor numérico de las irregularidades. Puede hacerse así el mapa topográfico de la superficie (fig . 12 .13) . Hay que disponer de una regla perfectamente paralela y de un soporte apropiado para el comparador . Deslizando a lo largo de la regla soporte y comparador, éste nos dará la medida de cada punto (fig . 12 .12) . 89
C9 0 /
Fig. 12 .10 Puntos marcados.
~1~X11\\fi n
:E' "f"
Fig. 12.11
Verificación con regla y bloques patrón .
Fig. 12.12 Verificación con regla, bloques y comparador de reloj.
~~ul~~llll!\
Fig . 12 .13 Mapa topográfico de la superficie .
En la figura 12 .14 indicamos la forma ordinaria de verificar una superficie plana con regla de precisión y el orden que debe seguirse para colocar la regla . MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Diapositivas : 6 .1 .1 Verificación con guardaplanos . 6 .1 .2 Verificación con mármol y color. 6 .1 .3 Verificación con mármol y color.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Haz una relación de procedimientos que conozcas e instrumentos empleados para verificar superficies planas .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
-
Comprobación de superficies varias, con los diversos instrumentos disponibles . - Cita qué instrumento es el más apto para cada caso y los errores que puedan producirse . - Ver carpeta de prácticas .
CUESTIONARIO
Instrumentos empleados para verificar superficies planas . ¿Por qué las reglas rigidas tienen sus aristas templadas? ¿Qué es un guardaplanos? ¿Por qué los guardaplanos están provistos de una empuñadura aislante? - ¿Qué quiere decir material estabilizado? - ¿Qué entiendes por rodado? - ¿Qué ventajas tiene el mármol de diabasa respecto a los de fundición?
-a--- colocación de la regla o punto de apoyo
_~f
BIBLIOGRAFÍA BESANCET F.-MEROZ R ., Outillage et Métrologie, Fédération des Ecoles de Mécanique et d'Electricité de Suisse, Neuchátel . COMPAIN L ., Metrología de taller, Urmo, Bilbao 1970 . DANOWSKY H ., Manual práctico de Tecnología Mecánica, Gustavo Gili, Barcelona 1971 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Libreria Salesiana, Barcelona 1965. SCHROCK J ., Montaje, ajuste, verificación de elementos de máquinas, Reverté, Barcelona 1965 . VARELA F ., Control de calidad, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1973 .
Fig. 12.14 Orden a seguir en la comprobación de una superficie plana .
VOCABULARIO TÉCNICO Estabilización : Tratamiento por el cual se eliminan las tensiones internas del material y se evita la posibilidad de deformaciones . Fundición perlítica : Fundición de estructura perlítica .
90
Tema 13. Instrumentos de verificación para ángulos OBJETIVOS - Adquirir los conocimientos necesarios para verificar ángulos, así como la información de los instrumentos empleados para este fin. - Conocer las normas para el manejo y conservación correcta de las escuadras. - Conocer el empleo del cubo de precisión para verificar la escuadra con el mármol. GUIÓN
- Verificación de ángulos. Instrumentos fijos. - Otros instrumentos : mesas ópticas o ciclómetros.
PUNTOS CLAVE - Antes de verificar el ángulo de dos superficies, asegurarse de que están planas . EXPOSICIÓN DEL TEMA 13 .1
Verificación de ángulos . Instrumentos fijos Comprobar ángulos con exactitud es difícil y requiere aparatos costosos . Sin embargo, para los casos más corrientes que se presenten en el taller, son suficientes las escuadras fijas y sus variantes: escuadras guía y dados o cubos. Antes de comprobar un ángulo, habrá que verificar la planicidad de las caras que 1ó forman . 13 .1 .1
Fig. 13.1
Escuadras de 90o .
Fig. 13.2
Escuadra de 1200 .
Escuadras
Son instrumentos que tienen un ángulo fijo entre dos superficies planas . Se fabrican de acero de alta calidad, templado y estabilizado y de alto grado de precisión. El vértice del ángulo interior suele estar degollado, lo cual facilita la comprobación de las piezas que tienen aristas vivas. 13 .1 .2
Plantillas de ángulos
13.1 .3
Normas para su empleo y conservación
Las escuadras fijas empleadas con más frecuencia son las de 90°, 120°, 135°, 60° y 45o (figs. 13 .1 a 13 .5) . También son empleadas plantillas de ángulos fijos para diversas aplicaciones (figs. 13 .6 a 13 .8) . En la figura 13 .9 se presenta una plantilla para verificar superficies curvas . No debe comprobarse con una escuadra pequeña una superficie grande por el riesgo de que haya un error más allá del campo de contacto de la escuadra (fig . 13 .11) . No se debe deslizar la escuadra sobre la cara a verificar. Para el buen manejo de la escuadra, es recomendable seguir las siguientes instrucciones : - quitar todas las rebabas que pueda presentar la superficie de la pieza a comprobar. Con un paño eliminar virutas, aceite y suciedad ; - limpiar la escuadra con un paño o gamuza ; - colocar la pieza a contraluz para que su perfil se destaque con claridad .
Fig. 13.3
Escuadra de 1350 .
Fig . 13.4
Escuadra de 60°.
Fig. 13.6 Plantillas para verificación de ángulos.
Fig. 13 .5
Escuadra de 45° .
Fig. 13.7
Plantilla de ángulos.
91
Fig. 13.9 Plantilla de verificación de superficies curvas. Fig, 13.8
Plantilla de ángulos para herramientas,
13 .1 .4
Verificación de escuadras de 900
Para la verificación de las escuadras de 90°, pueden seguirse varios métodos : 13 .1 .4 .1
Caso de disponer de tres escuadras, procederemos de la siguiente forma (fig . 13 .12) - se toman las escuadras 1 y 2 y, apoyándolas en un mármol de verificación, se hace que se toquen los otros dos lados; - se toman de igual modo las escuadras 1 y 3 y se hace la misma operación ; - se comparan la 2 y 3 de igual manera . Si en estas tres operaciones coinciden perfectamente las escuadras, es que el ángulo de 90° es perfecto .
3 Fig . 13.10
Plantillas de medición de longitudes.
Fig . 13.12
Verificación de escuadra de 90o .
13 .1 .4 .2
Sobre un mármol de verificación se apoyará un cilindro perfectamente rectificado, de base también rectificada y perfectamente a escuadra, apoyando la escuadra en el mármol y haciéndola resbalar sobre él con suavidad hasta que toque la generatriz del cilindro ; así tendremos una de las maneras más sencillas y exactas de comprobar escuadras y otras piezas de ángulo recto (fig . 13 .13) . 13 .1 .5
Fig. 13.11
Comprobación incorrecta .
Verificación de escuadras de
120°
Para verificar escuadras de 120° podrá seguirse el mismo procedimiento que el empleado en el apartado 13 .1 .4 .1 para la de 900. Aquí será preciso disponer de cuatro escuadras (fig . 13 .14) . Para la verificación de escuadras de distintos ángulos se emplearán goniómetros de precisión, escuadras patrón o elementos de laboratorio adecuados. Si se desea comparar ángulos de cualquier medida, se emplearán las falsas escuadras, para lo cual se ajustará la abertura por medio de escuadras patrón . 13 .1 .6
Cubos o dados
Son paralelepípedos con caras muy lisas y ángulos muy exactos (fig . 13 .15) . Los defectos de escuadría y planitud de las caras de la pieza a comprobar, se aprecian con la ayuda de colorantes, y de mármoles de verificar (figs. 13 .16 y 13 .17) .
Fig. 13 .13 Verificación con columna .
Fig . 13.14 92
Verificación de escuadras de 1200 .
ármol
Fig. 13.15
Fig. 13.17 Marmoleado de una pieza con la ayuda de un mármol-regla triangular.
Marmoleado de una pieza . Fig, 13 .16
13 .2
Escuadra mármol.
Mesa óptica o ciclómetro (fig . 13 .18)
Sirven también para colocar piezas en máquinas y para medir; se colocará la pieza con un ángulo previo leído por el visor óptico o se medirá el paralelismo respecto a un plano de referencia . Los hay que llevan un nivel. En algunas de estas mesas puede lograrse una precisión de segundos . En la figura 13 .19 puede verse la manera de empleo con ayuda de un guardaplanos . MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Diapositivas : 6 .3 .1 Escuadras fijas de 90o . 6.3.2 Comprobación de la colocación de piezas en máquinas herramientas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
- Tipos de escuadras empleadas en mecánica, material, forma de construirlas y emplearlas . - Medios de verificación de ángulos.
Fig. 13.18 Mesa óptica o ciclómetro.
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN tradas .
Haz comprobaciones de ángulos : en piezas y en máquinas . Describe el procedimiento previsto y el adoptado, así como las dificultades encon-
Ver carpeta de prácticas.
CUESTIONARIO -
¿A qué se llama escuadra? ¿Qué misión tiene el pequeño orificio situado en el ángulo interior de las escuadras? Describe la forma de emplear un dado para la comprobación de ángulos rectos . ¿Por qué una escuadra biselada tiene mayor precisión que una que no lo esté? Describe varios casos en los que se empleen las falsas escuadras .
BIBLIOGRAFÍA BESANCET F .-MEROZ R ., Outillage et Métrologie, Fádération des Ecoles de Mécanique et d'Electricité de Suisse, Neuchátel . COMPAIN L., Metrología de taller, Urmo, Bilbao 1970 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . GERLING H ., Alrededor de las Máquinas Herramientas, Reverté, Barcelona 1964. VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 . VARELA F ., Control de calidad, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1973 .
Fig . 13.19 Aplicaciones de la mesa óptica,
3. Trazado
Tema 14.
Trazado plano
OBJETIVOS - Estudiar los principios del trazado, los instrumentos empleados y su manejo y utilización en la práctica del trazado. - Conocer el objeto del trazado y sobre qué tipos de piezas se realiza.
GUIÓN Objeto del trazado . Clases de trazado . Barnices de trazar. Instrumentos de trazar. Prácticas del trazado en el plano .
PUNTOS CLAVE
¿Cuándo debe hacerse el trazado y cuándo no?
CONOCIMIENTOS PREVIOS
- Principios geométricos y trazado de construcciones geométricas . - Lectura e interpretación de documentos técnicos.
EXPOSICIÓN DEL TEMA 14 .1
fig . 14.1
Trazado en el plano.
Objeto del trazado
El trazado consiste en marcar, sobre la superficie exterior de una pieza de metal, el contorno, las líneas que indican el límite de desbaste, o bien, los ejes de simetría de los agujeros o ranuras. Puede ser una operación previa al ajuste y mecanizado . Se hace : - sobre piezas fundidas ; - sobre piezas forjadas o estampadas ; - sobre perfiles laminados. De su correcta realización, depende algunas veces la exactitud de las restantes operaciones; de ahí, la responsabilidad del trazador . Para muchas operaciones, hasta hace pocos años, era muy importante ; hoy, sin embargo, ya no lo es tanto, porque las modernas máquinas y técnicas de trabajo lo hacen innecesario, o, a lo sumo, sirve de orientación . El trazado no elimina las operaciones finales de verificación . 94
14.2
Clases de trazado El trazado puede ser en el plano o al aire (figs. 14.1 y 14.2) .
Fig. 14.3 Pintado con barniz blanco. Fig . 14.2
Trazado al aire.
14 .2.1 Trazado plano El primero se llama así porque todas las líneas señaladas están sobre una única superficie plana, en la cual se dibujan los contornos y detalles de una pieza . Por ejemplo : trazado de plantillas de chapa, desarrollo de recipientes, situación de taladros, etc. 14.2 .2 Trazado al aire Si se traza sobre piezas en tres dimensiones, se llamará trazado al aire o en el espacio . 14.3
Barnices de trazar Cuando hay que trazar una pieza, es preciso que tenga un fondo de color apropiado para que destaquen las líneas. Para ello se pintan las piezas con barnices de trazar. Para piezas de fundición y forjadas, se suelen emplear pinturas blancas a base de yeso en polvo y alcohol (fig. 14.3) . Las piezas fundidas de metal ligero, como aluminio, se pintan con un barniz o pintura de color oscuro que adhiera bien. Las piezas de acero, pulidas y brillantes, se humedecen con una solución de sulfato de cobre, que deposita en la superficie del acero una delgada capa de cobre, sobre la cual resultan muy visibles los trazos y los puntos de granete . El precipitado de cobre se produce sólo sobre superficies metálicas limpias y exclusivamente sobre acero y cinc. Pueden emplearse también, para piezas pequeñas y pulidas, rotuladores de los existentes en el mercado, que den distintas tonalidades ; tienen la ventaja de que secan con rapidez . 14.4
Fig: 14.4
Puntas de trazar.
Instrumentos de trazar Los útiles más empleados para el trazado son :
14.4.1 Punta de señalar o de trazar (fig. 14.4) Es una varilla de acero terminada en punta cónica templada y muy afilada . Debe conservarse afilada y no emplearla para otros usos. Para conservar la punta en buen estado y evitar accidentes, se la protege con tapones de corcho.
Fig . 14.5 Granete y forma de empleo .
14.4.2 Granete Es un cilindro de acero terminado en punta . Se emplea para señalar o marcar puntos de apoyo y guía, para el compás o la punta de la broca (fig. 14.5) . El ángulo de la punta suele ser de 60o a 70° y debe conservarse perfectamente afilado . Los granetes automáticos dan golpes muy uniformes sin necesidad de martillo (fig. 14.6) . A veces se emplean granetes de doble punta para marcar agujeros equídistantes (fig. 14.7) . 14.4 .3 Compás de trazar El más empleado es el compás de puntas, sencillo o con un muelle (fiqura 14.8) . Se emplea para trazar arcos de círculo, determinar perpendiculares, trasportar distancias y marcar divisiones equidistantes . 95
Fig . 14.6
Granete automático .
Fig. 14.7 Granate para agujeros equidistantes, Fig. 14.8 Compás de muelle.
Fig, 14.9 Compases para paralelas,
Fig. 14.10 Compases para grandes radios,
En la figura 14 .9 se presenta un compás para trazar paralelas y en la figura 14 .10 un compás de varas para trazar grandes radios . 14 .4 .4
Escuadras
Se emplean también en el trazado de las escuadras lisas y, sobre todo, las de solapa (fig . 14 .11) . Para transportar ángulos, se emplean mucho las falsas escuadras y la escuadra universal ya estudiada anteriormente (fig . 14 .12) . 14.4 .5
Escuadras de hallar centros Se emplean también las escuadras de centros (fig . 14 .13) .
14 .4 .6 Fig. 14.11 Escuadra de solapa para trazado.
Reglas
Para tomar medidas, se emplean preferentemente las reglas flexibles graduadas (fig . 14 .14) . Para el trazado propiamente dicho, se emplean más las reglas rígidas, graduadas o no (fig . 14 .15) . 14 .4 .7
Regla angular
Para el trazado sobre cilindros, es
muy
práctica la regla angular (fig . 14 .16) .
14 .5
Fig. 14.12 Trazado con goniómetro simple .
Práctica del trazado en el plano - Ante todo, hay que estudiar bien el plano o documento técnico que dé los datos para el trazado. - Determinar bien el proceso de trazado, a fin de que resulte completo . - Asegurarse de que la pieza tenga las dimensiones suficientes . - A ser posible, conviene partir, para el trazado, de una línea o superficie de referencia . - Resolver antes sobre el papel los problemas geométricos complicados, para asegurar una solución adecuada . MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales
Diapositivas : 7.1 .1 Trazado en el plano. 7.1 .2 Trazado en el plano con compás . 7.1 .3 Empleo de barnices de trazar.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Describir el proceso para marcar la pieza de la figura 14,17. Hacer una relación de los instrumentos y accesorios utilizados en el trazado plano.
Fig. 14.13 Escuadra universal para hallar centros.
a
r
o
rs
s
so
n ulutowl
Fig, 14.14 Regla flexible .
Fig. 14,15 Regla rígida,
Fig, 14.16 Regla angular. 96
Fig. 14,17
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
Proceder al afilado de una punta de señalar y de un granete, bajo las indicaciones del profesor. Ver carpeta de prácticas.
CUESTIONARIO - ¿Para qué se -
emplea el trazado? ¿Qué substancias se suelen emplear para la coloración de las piezas a marcar? ¿Cómo se afila la punta de señalar? ¿Qué ángulo debe tener la punta de un granete? Ventajas que tienen los granetes automáticos. ¿Qué diferencia hay entre un trazado plano y uno al aire? ¿Qué es una escuadra de centrar?
BIBLIOGRAFÍA E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . PECIÑA J ., Rama del metal, Tecnología, curso primero, Centro Nacional de Formación del Profesorado y Monitores, Madrid 1968. RODRIGUEZ E ., El trazado en el taller mecánico, Ceac, Barcelona 1965 . VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 .
Tema 15. Trazado al aire OBJETIVOS - Conocimiento del procedimiento del trazado al aire, de los instrumentos empleados y manera de realizarlo en la práctica. - Diferenciar las piezas que se deban trazar y las que no, de acuerdo con el origen del material y el proceso de mecanizado. - Describir el orden y proceso a seguir para efectuar un correcto trazado al aire. GUIÓN - Importancia
del trazado al aire . - Utiles :empleados en el trazado al aire . - Proceso del trazado . - Resumen de los instrumentos de: . trazado
PUNTOS CLAVE - Cuándo debe
hacerse- : el trazado y. cuándo no . - Responsabilidad del trazador .
EXPOSICIóN DEL TEMA El trazado al aire o en el espacio, es el que se efectúa cuando las líneas a trazar estén en distinto plano o superficie unos respecto a los otros ; es decir, que se efectúa en las tres dimensiones de una pieza . 15.1
Importancia del trazado al . aire Muchas piezas pueden mecanizarse sin trazado, por ejemplo : - en la mayoría de piezas torneadas ; - piezas en serie; - piezas sencillas, con planos de referencia bien determinados y exactos . En otras piezas resulta imprescindible o conveniente, así: - como auxiliar para colocación de piezas en las máquinas-herramienta; - en el desbaste de piezas, para tener la seguridad de que hay material suficiente ; - cuando no hay otro medio de guiarse en el mecanizado : en este caso, deberá hacerse con la mayor precisión posible, ya>que de él dependerá el resultado final . A pesar de todo, cabe hacer notar que,, aun en los casos en que resulte 97 4.
Tecnología del Metall 1
imprescindible, no suple en manera alguna a las operaciones de verificación, sobre todo en el acabado. Sólo en trabajos de muy poca precisión, podrá uno guiarse únicamente por el trazado. Todo esto tiene su explicación porque en el trazado, nunca podremos lograr grandes precisiones . Como máximo, podremos lograr con un trazado muy bien hecho, precisiones de décimas de mm cuando hoy día en Mecánica esta precisión resulta muchas veces insuficiente . También cuanto más perfecta es la máquina, menos necesario es el trazado. Para trabajos en serie, se trabaja con plantillas, que hacen innecesario el trazado que, por otra parte, resultaría antieconómico. El trazado será necesario en estos casos, para hacer esas plantillas ; y entonces deberá hacerse con gran responsabilidad, ya que de resultar mal, no es una sola pieza, sino muchas las que podrían malograrse . En muchos casos, el trazado sirve para poder mecanizar una o dos superficies de referencia, que luego servirán para el resto de las verificaciones y mecanizados. Fig . 15.1
Mármol de trazar,
15 .2
Utiles empleados en el trazado al aire
Además de los explicados en el tema anterior, para el trazado al aire se emplean : 15 .2 .1
Mármol
El mármol, tiene función de soporte y guía, por cuyo motivo es el útil fundamental del trazado al aire . La forma de un mármol de trazado es semejante a la de los mármoles de verificación, pero se diferencia de ellos en que suele ser mayor su superficie y no está tan perfectamente acabada como en aquéllos . Según el tipo de trazado a que se destine, podrá ser rasqueteado o simplemente acabado en la cepilladora . Para el mejor apoyo de las piezas, conviene que estén surcados en una o dos direcciones por ranuras equidistantes. Deben colocarse sólidamente asentados y bien nivelados (fig . 15 .1) . 15 .2 .2
Gramil (figs. 15 .2 y 15 .6) Es un instrumento muy utilizado en el trazado al aire, sirve para marcar líneas paralelas entre sí y a una base de apoyo o referencia . Generalmente, la superficie de referencia es la del mármol de trazado. El gramil consta de los siguientes elementos: - una base, torneada o cepillada .y perfectamente planeada en su asiento. Algunas veces lleva rebajos en forma de V para poderlos apoyar sobre árboles o guías; - un vástago o barra vertical -fija o articulada-; - una corredera que se desliza por el vástago; - una punta o rayador de acero afilado por sus dos extremos ; uno de ellos suele ir doblado (fig . 15 .2) . Otras aplicaciones del gramil Si bien el fin principal del gramil es el trazado, se usa también para verificar superficies paralelas y como auxiliar para comprobar la colocación de las piezas en las máquinas herramientas . Al usar el gramil, hay que tener en cuenta : - que el rayador debe pasarse una sola vez para hacer un trazado; - evitar la flexión del rayador, con el empleo de varillas cortas ; - la punta del rayador afílese de forma cónica, nunca en forma de cuchilla ; - preséntese la punta normal a la superficie que se va a rayar y ligeramente inclinado según la dirección del rayado (fig . 15 .4) . - Otros tipos de gramiles En la figura 15 .4 se muestra un gramil especial para trazado de paralelas en sentido horizontal y en la figura 15 .5 otro tipo para trazado de paralelas en sentido horizontal . 15 .2 .3
Calzos
Son unos prismas de fundición, de formas muy variadas ; tienen siempre uno o más rebajos en forma de V, para que puedan colocarse en ellos piezas redondas (fig . 15 .8) . 98
15.2.4 Cuñas Sirven para apoyar y nivelar las piezas (fig. 15.9) ; pueden ser de regulación a saltos -cuñas con dientes-, o sin saltos, a tacto o por tornillo . 15.2.5 Gatos Tienen el mismo objeto que las cuñas, pero se utilizan para alturas mayores (fig . 15.10) . 15.2.6 Escuadras de trazar y cubos o dados Son de fundición y tienen superficies bastante grandes . Colocadas encima del mármol ; forman con él un ángulo de 90° y sirven para apoyarse en ellos el gramil y trazar líneas perpendiculares . Suelen llevar ranuras para poder fijar, si fuese preciso, las piezas que hay que trazar (figs. 15.11 y 15.12) .
Fig . 15.4
Gramil horizontal,
15.2.7 Mesas y escuadras orientables (figs . 15.13 y 15.14) Pueden inclinarse y formar con el mármol un ángulo cualquiera. 15.2 .8 Aparatos divisores (fig . 15.15) Tienen un mecanismo para variarla posición de la pieza logrando desplazamientos angulares equidistantes o no. 15 .3
Proceso del trazado 1 .° Pintar, como se dijo en el tema 14, las partes necesarias . 2 .° Si hay agujeros en bruto, y debe localizarse el centro, se taponan con una madera que lleve una chapa metálica (fig. 15.16) . 3.° Estudiar detenidamente el plano e instrucciones .
Soportes o apoyos
Mármoles Escuadras de trazado Mesa orientable Aparato divisor Cubos o dados Simples Calzos en V [Múltiples Calzos Gatos Reglas
7Auxiliares Guías
Fijos [Regulables Simples [Angulares
Escuadras Machos
De medida
Instrumentos y accesorios de trazado
Fig . 15.6 Gramil con regla graduada fija y nonios.
Simples Con solapa En T .
Metros metálicos Calibre pie de rey Transportador de ángulo Regla graduada Regla graduada vertical Gramil de altura graduada Aparato divisor
Fig . 15.7 Aplicación de un gramil de precisión .
7Punta de trazar Gramiles Activos
Granetes
_Compases
Vástago fijo Vástago inclinable De trazar De agujeros [Automático De puntas Con muelle y tornillo Con pata y punta [De varas
Fig. 15,8
99
Calzos en V.
Fig. 15.11 Fig. 15.10 Fig. 15.9
Cuñas graduables.
Fig. 15.12
Cubo de trazar.
Escuadra de trazar.
Gatos graduables.
4.° Estudiar el proceso de trazado, para que podamos llegar al final sin contratiempos y sin repetir operaciones y posturas . 5.° Si precisa hacerse algún cálculo, por ejemplo, para transformar distancias dadas por ángulos, debe repasarlos y comprobarlos por el encargado responsable . El orden del trazado propiamente dicho puede ser tan variado como el número de piezas ; pero, como norma general, podemos señalar el orden siguiente : 1 .0 trazado de un plano principal ; 2 .0 trazado de los planos paralelos a él ; 3.o repetir las dos operaciones anteriores con el segundo plano; 4.° repetir igualmente con el tercer plano; 5.o trazado de puntos o planos singulares, si los hay; 6.° trazado dé agujeros, en caso de necesidad . Resumen de los instrumentos de trazado En el esquema de la página anterior se presentan todos los instrumentos empleados en el trazado plano y al aire. 15.4
Fig. 15.13
Escuadra orientable.
Fig. 15.14
Mesa orientable.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO Describe el emplea de los instrumentos de trazado más importantes.
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN - Dados los planos de una pieza, estudiar su - Hacer el trazado de alguna pieza sencilla .
CUESTIONARIO
Fig. 15.16
-
Taponado de agujeros .
100
trazado .
¿Qué es el mármol de trazar? Describir sus particularidades . ¿Qué es un gramil? ¿Por qué la punta del gramil debe afilarse cónica y no plana? ¿Qué son los barnices de trazar? ¿Cómo se empieza el trazado cuando hay agujeros que deban mecanizarse?
4, Operaciones a mano
Terna 16. Taller mecánico y puesto de trabajo OBJETIVOS - Conocer la organización y funciones del centro de trabajo donde desarrollará su actividad al acabar el aprendizaje . - Conocer la organización de un taller mecánico. - Conocimiento detallado de las secciones y departamentos más característicos de un taller mecánico. - Conocer los objetivos y organización del servicio de fabricación . - Tener idea clara de lo que es un puesto de trabajo e identificar los más importantes. GUIÓN - ¿Qué -
es un taller mecánico? Objetivos de un taller mecánico . Funciones técnicas de un taller mecánico . Otras secciones . Puesto de trabajo .
PUNTOS CLAVE - Finalidad de
cada una de las funciones técnicas . - Saber diferenciar cada una de las secciones de un taller .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 16 .1
¿Qué es un taller mecánico? Taller mecánico es el conjunto de instalaciones, maquinaria, dependencias y puestos de trabajo -con el personal directivo y productor adecuado- organizados de tal manera que puedan cumplir su objetivo y obtener el máximo rendimiento . 16 .2
Objetivos de un taller mecánico La finalidad de un taller mecánico, como empresa, es realizar un trabajo o prestar un servicio a cambio de una retribución y de un margen de beneficio, Para lograr esta finalidad, hacen falta unos organismos que desarrollen servicios o funciones determinadas.
Funciones técnicas de un taller mecánico La realización del trabajo comprende cierto número de cometidos indispensables, tales como : ., - estudio del proyecto que se va a ejecutar; - establecimiento del proceso de trabajo ; - preparación de las herramientas y materias primas ; - distribución del trabajo ; - control o comprobación . A estos cometidos, para los cuales hay que contar con los organismos competentes, se les designa con el nombre de funciones técnicas o servicios técnicos y son : - Dirección técnica : previsión y coordinación ; - Oficina técnica : preparación de planos y documentos técnicos; - Función métodos : analizar los trabajos, preparar fichas de trabajo, prever el utillaje* que se va a utilizar; - Función preparación : establecer instrucciones y estudiar tiempos ; - Función estudios utillaje : proyecto y realización de utillaje ; - Función distribución : distribución de los trabajos, planos e instrucciones, material, herramientas ; - Función fabricación : mecanizado y montaje ; - Función verificación : comprobación de la calidad ; - Entretenimiento : conservación de maquinaria, utillaje e instalaciones . Todas estas funciones técnicas son de gran importancia . Por razón de brevedad, y dada la índole de la presente obra, sólo daremos una idea de las que más nos conciernen, dejando para otros cursos las restantes . 16.3
16.3 .1 Función Fabricación Aquí vienen a converger los trabajos realizados en las otras funciones . De su eficacia depende que el trabajo realizado por aquéllas no se malogre . Por otra parte, deberá organizarse el trabajo de tal manera, que no se produzcan paros o se malogren piezas, por defectos en la interpretación de los planos, retrasos en servir las herramientas o materiales. Esta es la función realizadora por esencia : la que, por así decirlo, caracteriza un taller mecánico . En principio, un taller de fabricación comprende : - taller de preparación de utillaje ; - uno o varios almacenes de herramientas y utillaje; - secciones de mecanizado y montaje; - sección de entretenimiento y conservación. 16 .3.1 .1 Taller de preparación de utillaje Es una sección para la preparación del trabajo, con inclusión, algunas veces, de la ejecución de prototipos* . Se construyen en él : - los portapiezas : que deben fijar con rapidez ; facilidad y precisión la pieza a la máquina ; - los porta herramientas, las herramientas y los útiles cortantes normales y especiales; - las matrices*, estampas* y moldes*; - en casos particulares, los aparatos de control y montaje . El taller de utillaje debe disponer de las mejores máquinas y de los mejores operarios, puesto que la mayor o menor precisión de los productos fabricados depende en gran parte de la precisión que posean los útiles y herramientas que hay que emplear . Este taller estará dotado de máquinas clásicas universales y especiales : tornos, fresadoras, taladradoras, mandrinadoras, punteadoras, cepilladoras, rectificadoras, pantógrafos, etc. Una sección importante de este taller de utillaje es la de afilado de herramientas . 16.3.1 .2 Almacén de herramientas En el almacén de herramientas, -puede haber varios distribuidos por todo el taller, según su capacidad-: - se reciben las herramientas de los proveedores o del taller de utillaje ; - se comprueba su perfección o calidad y se las clasifica y ordena para distribuirlas según las necesidades programadas; - se reciben las herramientas o útiles desgastados o deteriorados y se mandan reparar al taller de utillaje o se encargan otras nuevas a la sección de compras . 102
16.3.1 .3 Sección de mecanizado y montaje Su número puede variar mucho según el tipo de taller y los :procesos .Ae mecanizado . Podemos dividir los tipos de taller en dos grandes grupos : : - taller de mecánica general ; - taller de fabricación en serie. 1.° Talleres de mecánica general Se agrupan las máquinas en secciones, según la clase de trabajo que .:reati-zan : tornos, taladradoras, cepilladoras, fresadoras, mandrinadoras, rectificadó=~ ras, etc . . Este tipo de distribución facilita la comprobación del trabajo realizado, por parte de los contramaestres o jefes de sección . Las piezas pasan de una sección a otra para someterse a las diversas fases de trabajo . También puede destinarse una parte de las máquinas al desbaste y otra :, parte al acabado, particularmente para las piezas que requieran un tratamiento.,..'intermedio. Otras veces se agrupan las máquinas grandes con el fin de que puedan servirse de grúas-puente. La sección de ajuste o montaje deberá situarse en el lugar idóneo, según el proceso de fabricación .
CONJUNTOS FABRICADOS AL ALMAC£N LINEA DE MONTAJE
PIEZAS FABRICADAS
LINEA DE APROVISIONAMIENTO ~ME DE ALMACENES
Fig. 16.1 Esquema de las líneas de fabricación en serie.
Talleres de fabricación en serie En estos talleres, se instalan las máquinas en el mismo orden de las fases u operaciones de mecanizado, es decir, formando línea de mecanizado. Algunos talleres sólo hacen un tipo de piezas, otros hacen varias piezas que puedan agruparse o montarse formando un conjunto. En estos casos, una línea transversal al final dulas de fabricación constituye la línea de montaje. Habrá otra linea al principio para el aprovisionamiento (fig. 16.1) . 2.0
16.3 .1 .4 Entretenimiento o mantenimiento No hace falta ponderar la importancia de esta función, ya que resulta evidente que no se podrá llevar a cabo una fabricación en buenas condiciones si no se mantiene en perfecto estado el conjunto de edificios, instalaciones y maquinaria . Habrá que prever revisiones periódicas y sistemáticas, y estar preparados para realizar rápidamente y con eficacia las reparaciones imprevistas . Será un medio eficaz, en beneficio tanto de la empresa como del cliente. 16.4
Otras- secciones
16.4 .1 Almacén de materias primas, cuya misión consiste en : - recibir los materiales; - controlar su calidad y cantidad ; - clasificarlos ; - distribuirlos a quien los solicite. Para atender las necesidades de fabricación, puede disponerse de un taller de troceado y preparación de material .
Fig. 16.2 Puesto de trabajo de taladrado .
16 .4.2 La sección de verificación Es muy amplia la función de verificación o control . Nos limitaremos aquí al: - control de materiales ; - control de productos fabricados. 16.4 .2.1 Los materiales se comprueban o verifican : - cualitativamente en los laboratorios ; - cuantitativamente en el almacén . 16.4 .2.2
La verificación de los productos fabricados puede hacerse : - por el propio operario en su puesto de trabajo -autocontrol- ; - por la propia máquina con medios automáticos;
Fig. 16.3 Puesto del almacenista .
103
- por verificadores que pasan por los puestos de trabajo y que utilizan sus propios calibres, distintos a los de los operarios -control ambulante-; - por un servicio de control central : se comprueban en él las piezas una vez terminadas, o bien, al pasar de una operación a otra . Otras veces los clientes mandarán a los talleres sus propios verificadores .
16 .5
Puestos de trabajo
Cada una de estas secciones consta de una serie de puestos o lugares de trabajo, con espacio, herramientas, máquinas, etc., suficientes y adecuadas para la realización del trabajo . Cada trabajo o tarea se puede dividir en : Fase : es el trabajo realizado en un puesto de trabajo, por el operario responsable del mismo. Si la sucesión de operaciones en la misma máquina exige desmontar la pieza, la fase se descompondrá en tantas subfases como nuevos montajes de la pieza se requieran. Llamamos operación a todo lo que suponga un paso adelante en la mecanización o tarea, de suerte que, si se suspendiese el trabajo, no habría necesidad de repetir el trabajo hecho. Preparar la - máquina, ponerla en marcha, sujetar la pieza, no son operaciones en este sentido. Dar una pasada, trazar un punto de granete, hacer un pequeño taladro, sí son operaciones. Otros puestos de trabajo. En el taller mecánico, hay gran variedad de puestos de trabajo, a tenor de las varias fases que en él puedan realizarse . En algunos temas explicamos cada una de las operaciones que en cada puesto de trabajo podemos realizar . En la figura 16 .2, aparece el puesto de taladrado, y en la 16 .3 el puesto del almacenista. 16 .5 .1 Doble
Sencino
Fig. 16.5 Banco de ajustador.
Puesto de trabajo del ajustador (fig . 16 .4)
Antes de pasar a describir el puesto del ajustador mecánico hagamos unas aclaraciones : 16 .5 .1 .1
Ajuste
Esta palabra comprende acepciones tales como : - elaborar completamente una pieza metálica a mano, según unas formas y medidas fijadas de antemano : hacer una chaveta, una llave, etc.; - acabar y retocar piezas trabajadas previamente a máquina : rasquetear un mármol o bancada que se haya planeado en una cepilladora ; - adaptar dos o más piezas que deban trabajar una dentro de la otra : rasquetear y ajustar la cabeza de una biela a un cigüeñal, ajustar un punzón en una matriz o estampa ; - montar un mecanismo o máquina haciendo las operaciones necesarias para ello . 16 .5 .1 .2
Elementos básicos del puesto del ajustador
Según el trabajo específico del ajustador, el puesto de trabajo puede presentar ciertas peculiaridades pero los elementos básicos de todos ellos son : - el banco de ajustador; - el tornillo de banco; - las herramientas de trabajo y verificación ; - las herramientas auxiliares . 16 .5 .1 .2 .1
Fig. 16.7
Limas ordenadas en cajones .
Banco de ajustador
Consta esencialmente de una robusta mesa donde se fija el tornillo de banco, que a su vez sirve para fijar las piezas que deban trabajarse . Es ordinariamente de madera o de madera y metal combinados . También se hacen totalmente metálicos. Su construcción debe ser sólida, 'su altura de 80 a 90 cm y su ancho de 70 a 80 cm . Puede ser sencillo o doble (fig . 16 .5) . En este banco se fijan los llamados tornillos de banco, los cuales no deben estar demasiado juntos unos con otros; de disponer de espacio suficiente, será conveniente colocarlos a 1,50 m de distancia ; la mayor o menor separación dependerá del tipo de trabajo normal que deba realizarse en la sección de ajuste . 104
Debajo de la mesa, se dispone de uno o dos cajones por tornillo para guardar en ellos las herramientas. Deben tener los bancos algún dispositivo o sistema para sostener los dibujos, de manera que no se deterioren. En los bancos dobles es recomendable que haya en el centro una pequeña repisa, a manera de separación, no más alta de 20 cm. La separación representada en la figura 16.5 es muy práctica, pues sirve no sólo para proteger a los operarios que trabajen uno frente al otro, sino también para poder colgar en ellos unos marcos o tableros con los dibujos . En la figura 16.6 se muestra un moderno banco de ajuste hecho de palastro, plegado y soldado. Los bancos de pocos puestos de trabajo tienen el inconveniente que, por su poco peso, deben sujetarse al suelo . Tienen la ventaja de que pueden orientarse bien a la luz y adaptarse al espacio disponible. Si el trabajo no es muy duro, tampoco será necesario fijarlos al suelo. Los bancos de la figura 16.6 trabajan perfectamente sin fijarlos . 16.5.1 .2.2 Tornillo de banco Es un instrumento que sirve para sujetar las piezas que se han de trabajar . Hay dos tipos principales de tornillos, a saber: tornillos articulados y tornillos paralelos . - Tornillos articulados, (fig. 16.8) . Estos tornillos se construyen de acero forjado y resultan muy resistentes, por lo que son indicados para trabajos de cerrajería y de forja ; no son apropiados para trabajos de ajuste, porque sus mandíbulas no se conservan paralelas al abrirse, (fig. 16.9) por cuyo motivo no sujetan bien las piezas o las deforman si se aprietan demasiado . El tornillo articulado se compone de un brazo fijo (1) y otro (2) que puede oscilar sobre el perno (3) . El tornillo (4) se enrosca en una tuerca (5) encajada al brazo fijo (1 ) . El resorte (6) hace que el brazo móvil se mantenga siempre lo más abierto posible, según se lo permita el tornillo (4) . La barra (7) sirve para hacer girar el tornillo (4) y así, separar o juntar las mandíbulas del tornillo, que así se llaman las partes superiores de ambos brazos (transparencia 2.1 ). - Tornillos paralelos, (fig. 16 .10) . Al igual que los articulados, los tornillos paralelos constan de una mandíbula fija (1) y de otra móvil (2) . Se construyen de hierro colado o de acero fundido (transparencia 2.2) . Estos últimos son más caros, pero resultan más resistentes. En la parte superior de las mandíbulas, llevan unas piezas, (3) llamadas mordazas, las cuales están estriadas para que puedan sujetar ; las piezas sin necesidad de ejercer sobre ellas demasiada presión . La diferencia esencial entre estos tornillos y los articulados es que, sea cual fuere la abertura de las mandíbulas, las mordazas quedan siempre paralelas y sujetan así en perfectas condiciones las piezas de cualquier tamaño . La apertura y cierre del tornillo se efectúa, igual que en el tornillo articulado, por medio de la barra (4) y del tornillo (5) que se enrosca en una tuerca alojada en la mandíbula fija. La mandíbula móvil se ajusta, por deslizamiento suave, a la fija . Conviene que no tenga demasiada holgura y que estén protegidas contra las limaduras . Para la utilización y conservación del tornillo de banco y del puesto de trabajo en general ver la carpeta de prácticas . 16.5.1 .2 .3 Herramientas Las herramientas de trabajo, las de verificación y las auxiliares en temas aparte .
se estudian
MEDIOS DIDACTICOS Transparencias :
2.1 Tornillo articulado . 2.2 Tornillo paralelo .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Estudia detalladamente uno cualquiera de los puestos de trabajo de tu taller .
- Visita un taller o talleres y comenta su organización, principalmente la función de Fabricación . - Haz un informe de la distribución de las secciones o cadena para fabricar un elemento mecánico, según un plano concreto . Puedes visitar algún taller de la localidad. - Ver carpeta de prácticas.
105
Fig. 16.8
Tornillo articulado.
Fig. 16.9 Detalle de la forma de sujeción en un tornillo articulado
Fig. 16 .10
Tornillo paralelo .
CUESTIONARIO - ¿Qué entendemos por Fabricación? - ¿Qué secciones comprende Fabricación? - Cita algunos de los trabajos que realiza Preparación de utillajes. - ¿Qué debe hacer el almacén de herramientas? - ¿Qué diferencia hay entre un taller de fabricaciones generales y otro de fabricación en serie? - Verificación, ¿depende de Producción? ¿Por qué? - ¿Qué es lo esencial o característico de un puesto de trabajo? ¿Qué es una fase? - ¿Qué es una subfase? - ¿Qué es una operación? - Explica con algún caso práctico los conceptos: fase, subfase, operación, preparación de máquinas y maniobra . BIBLIOGRAFÍA CHEVALIER A., Análisis y métodos de los trabajos, Tecnología de las fabricaciones . mecánicas, fascículo 16, Ediciones TEA, Madrid 1966 . FEIRER J. L.-TATRO E. E., Maquinado de metales en máquinas herramientas, Compañía Editorial Continental, México 1965 . HEURLEY A., Organización de talleres, Tecnología de las fabricaciones mecánicas, fascículo 15, Ediciones TEA, Madrid 1961 . VOCABULARIO TÉCNICO Utillaje : Conjunto de dispositivos que acompañan a una máquina-herramienta para una fabricación determinada . Prototipos : Máquina original que se fabrica como modelo . Matrices : Conjunto mecánico que sirve para producir piezas de chapa en serie. Estampas : Conjunto mecánico que sirve para cortar y doblar piezas en serie. Moldes: Modelos mecánicos que sirven para la confección en serie de piezas con forma corpórea determinada en frío o en caliente .
Tema 17.
Limas
OBJETIVOS - Conocimiento de la lima como herramienta básica de la profesión. - Determinar las características de una lima por su forma y tamaño . - Definición de picado y clases de picado en una lima . - Seleccionar las distintas clases de picado según el material a trabajar. - Conocimientos de limas especiales. - Forma, tamaño, material y colocación de los mangos de las limas. - Determínar las normas para la correcta elección de las limas. GUIÓN - Partes de una lima. - Elementos característicos de una lima . - Limas especiales . - Mangos comunes para limas. - Normas para la elección de las limas. PUNTOS CLAVE - Diferenciación de las limas por su forma, tamaño y picado . - Colocación de mangos . - Normas de seguridad en el manejo de las limas. - Elección correcta de la lima según las operaciones y el material a emplear. EXPOSICIÓN DEL TEMA La lima es una barra de acero templado, de superficie áspera, cuyo objeto es rebajar y pulir metales. 17 .1
Partes de una lima Las partes principales de una lima son : cuerpo, punta y espiga o cola, (figura 17 .1) . - Cuerpo . Es la parte central de la lima con la aspereza que sirve para limar. 10 6
Fig. 17.1
Partes de una lima.
Punta. Es la parte opuesta al mango. - Espiga. Es de sección poligonal, generalmente rectangular, cónica y en ella se coloca el mango. -
17.2
Elementos característicos de la lima Los elementos característicos de la lima son: la forma, el tamaño, el picado, ángulos del diente y el grado de corte . 17.2.1 Forma Por la forma de una línea se obtiene la figura geométrica de su sección transversal . Las formas normales de las limas son (fig. 17.2) : - plana : La sección transversal es rectangular . Si tiene punta se llama carleta o plana de punta; y si no la tiene, carrada o plana paralela . Las limas planas son las de uso más general en el taller. - cuadrada : Se emplean para agujeros, chaveteros, superficies planas, etcétera . - redonda : Se emplea para superficies cóncavas, agujeros, etc. - media caña: La sección es de un segmento circular . Con la cara plana, se pueden ejecutar los mismos trabajos que con las limas planas . Se emplean para ángulos cóncavos de menos de 60°. La parte circular se emplea para superficies curvas cóncavas, y para grandes agujeros circulares u ovalados. - triangular. La sección es un triángulo equilátero . Se presta muy bien para ángulos mayores de 60° y para limar superficies planas de precisión . - formas especiales: Además de las formas normales que acabamos de enumerar, se fabrican limas de hoja de cuchillo, (fig . 17 .3), de hoja de salvia, lengua de pájaro o almendrada, de doble cuchillo o rómbica, para superficies cóncavas o convexas de difícil factura, para repasar roscas, rotativas para moldes y otras aplicaciones (fig . 17 .4) .
Fig. 17.2
Formas de limas.
aa
4 Fig. 17.3
Formas especiales.
1 .4
1'
17.2.2 Tamaño Se entiende por tamaño de una lima la longitud del cuerpo expresada en pulgadas inglesas' (fig. 17 .1) . Los tamaños más corrientes de las limas son : 3", 4", 5", 6", 8", 10", 12" y 14". En general, la lima debe ser más larga que la superficie que se ha de limar. 17.2.3 Picado Se llama picado a la rugosidad de la lima . El picado puede ser (transparencia 3.1 ) : - sencillo : El producido por una serie de entallas o ranuras paralelas . Tiene una inclinación respecto al eje de la lima de 70° (fig . 17.5) . Las limas con este picado se emplean ordinariamente para trabajar metales blandos como plomo, cobre, estaño, aluminio, etc . - doble : Es aquél en el cual, encima de un picado sencillo, se hace otro de menor profundidad y transversal al primero . El ángulo de este segundo picado respecto al eje de la lima es de unos 454 (fig. 17.6) . Las limas con picado doble son las más adecuadas para el trabajo de ajuste . Las ranuras del picado se hacen por medio de unos cinceles y máquinas especiales con distintos ángulos, (fig. 17.7), según los materiales que se hayan de trabajar.
91
11
(1] ¡t
Fig. 17.4 Formas especiales: A, limas para superficies cóncavas y convexas; a, lima para repasar roscas ; C, limas rotativas.
17.2.3.1 Ángulos de los dientes Cada diente de la lima se comporta como una auténtica herramienta de corte con sus ángulos característicos (fig . 17 .8) : « = ángulo de incidencia ; Una pulgada inglesa equivale a 25,4 mm . Las medidas en pulgadas inglesas se escriben con dos comillas. Así 3" significa tres pulgadas . 10 7
Fig. 17 .5 . Picado sencillo .
p = ángulo de filo; y = ángulo de desprendimiento . Estos ángulos deben ser distintos según los materiales a trabajar. Para materiales duros, el ángulo de desprendimiento llega a ser negativo, resultando los dientes más resistentes (fig. 17 .9) . Expresamente se han exagerado algo los ángulos en las figuras para hacerlos destacar; la figura 17 .10 muestra un picado para materiales blandos . 17 .2.4
Fig. 17.6 Picado doble . cincel
l
' Fig, 17.7
Picado de las limas.
Grado de corte
Del picado depende también el grado de corte . Se entiende por grado de corte, el número de dientes que entran por centimetro cuadrado de superficie picada.
Varía entre 18 y 1 200 dientes por centímetro cuadrado. Según el grado de corte, se distinguen tipos de lima, denominadas : - limas bastas (fig. 17.11A) ; - limas semibastas (fig. 17.1113) ; - limas entrefinas (fig. 17.11 C) ; - limas finas (fig. 17.11D) . Aun para la misma denominación de basta, sencilla, entrefina y fina, el grado de corte es proporcional al tamaño de la lima. V. gr., una lima basta de 12" tiene menos dientes por Cm 2 que otra lima basta de 4". 17.2.4.1 Grados de corte especiales Se fabrican, para trabajos especiales, limas con otros grados de corte. Para distinguirlas, se pueden denominar gruesas, las que tienen los dientes más grandes que las bastas ; semibastas, las que los tienen intermedios entre las bastas y las entrefinas; y entrefinas, las que tienen mayor número de dientes aún que las finas. 17.3
Fig. 17.8
Ángulos de los dientes.
Fig. 17.9 Ángulos para metales duros.
i Fig. 17.10 Ángulos para metales blandos,
Limas especiales Hay diferentes tipos de limas adaptados a las necesidades .
17.3.1 Con mango de acero Son limas pequeñas que para su manejo llevan, en lugar de la cola normal, en la cual se coloca el mango, una espiga o cola cilíndrica que sirve para empuñarlas . Se llaman también limas de relojero o de aguja, e impropiamente, limas de cola de ratón 1 (fig. 17 .12) . 17.3.2 Limas para máquinas Se diferencian de las otras en que la espiga y la punta, es decir, los dos extremos, son iguales y de forma especial para poderlas fijar adecuadamente en la máquina (fig. 17.13A) . Se emplean también limas de disco (figs. 17 .138 y C) . 17 .3.3 Con picados especiales Además de los picados sencillo y doble se emplea algunas veces el picado curvilíneo (fig. 17.16) y los picados de escofina (fig. 17.17), que se utilizan para metales muy blandos y para madera . La forma más empleada con estos picados es la de media caña. También se emplean alguna vez limas redondas y más raramente en limas cuadradas .
1111111
Fig. 17.16
Fig . 17.11 Grados de corte : A, basto ; B, semibasto ; C, entrefino; D, fino.
illlllllllllll'
Picado curvilíneo.
IlII11111111C
Se construyen también limas con dientes fresados, en lugar de picados . Son parecidas en el aspecto exterior a las limas de picado sencillo, pero éste es mucho más uniforme y regular . Llevan un picado cruzado muy fino, también hecho con fresa y generalmente en forma curvilínea (fig. 17 .18) . Tienen el inconveniente de resultar más caras que las normales. Limas de cola de ratón : son las limas redondas de punta troncocónica. 108
Limas aguja
D
D
mm\\\\\\\w\`\\\\\\\\D\\\\\0\\\0\\m
FMI :~iin~par~lcl :
B
lengua pájaro
Fig . 17,12 Limas con mangos de acero. 0 Juego de limas de aguja,
C
Fig. 17.13 Limas para máquinas: A, limas de máquinas para movimientos rectilíneos; B, lima de disco ; C, lima de anillo,
pana de punta
17.4
Mangos comunes para limas En las espigas de las limas normales se encaja un mango, por el cual se cogen para limar. Estos mangos son de madera dura, de haya o fresno y, a veces, de plástico . Para evitar que se abran, llevan en su parte anterior un anillo metálico de refuerzo (fig. 17.19) . El tamaño del mango debe ser proporcionado al tamaño de la lima. 17 .4.1
Colocación de los mangos en las limas Para colocar un mango a una lima, se hace un taladro o agujero bien centrado en el mango y de dimensiones proporcionales a la cola de la lima. No debe hacerse demasiado pequeño porque podría romperse el mango al forzarlo para alojarlo en su sitio o quedar muy saliente . Debe ponerse especial atención en que quede bien centrado y alineado con el eje de la lima . De no hacerse así, se trabajará en malas condiciones . En la figura 17 .20, pueden verse mangos mal colocados .
Fig. 17.14 Detalle del limado en una máquina con movimiento alternativo.
17.4 .2 Mangos especiales Existen hoy mangos de plástico, con agujero ajustable, (fig. 17 .21A) . Para limas de mango metálico, se emplean mangos de plástico (fig. 17.21 B) . Para evitar pérdida de tiempo y el riesgo de no dejar bien colocados los mangos, es conveniente que cada lima tenga su propio mango. Cuando se han de trabajar superficies de mayor longitud que el tamaño de la lima, se acopla a ésta un mango especial de hierro (fig. 17 .22) . Si no se dispone de esta clase de mangos y el trabajo a realizar es de importancia, puede doblarse la espiga y el final del cuerpo (fig. 17.23), teniendo cuidado especial en no calentar más que la parte que deba doblarse, para evitar que se destemple el resto de la lima. 17.4.3 Limas flexibles Hoy día se hacen limas muy delgadas y flexibles, similares a las de las máquinas (fig. 17 .13A) que, colocadas en mangos especiales, sirven para limar grandes superficies o superficies curvas (fig. 17.24) . Normas para la elección de las limas 1 .a Una buena lima debe cumplir los requisitos siguientes : - que no esté alabeada o torcida ; - que sea algo más gruesa por el centro que por la punta -ligeramente bombeada- ; esto facilita el limado plano, - que los dientes del picado no queden paralelos al eje de la lima, sino formando con él líneas inclinadas o quebradas (fig . 17.25) ;
Fig. 17.15 de disco.
Máquina de limar
Fig. 17,17
Picado de escofina.
17.5
109
,.
::
i, yljtl^
ti'lljt¡11hUU.'ti Fig . 17.19
Mango de lima . i. tift! mrffi
AVE W1-71.
a
n
il
ipfti
que la forma de los dientes sea robusta . En la figura 17 .9, puede verse el perfil correcto de una lima para metales duros, acero, fundición, etc ., y, en la figura 17.10, el perfil de otros dientes, para metales blandos, aluminio plo-, mo, etc. ; - que el mango de la lima sea suficientemente fuerte ; de no tener en cuenta este requisito, puede uno lastimarse gravemente durante el trabajo ; - que el tamaño, forma y grado de corte sean adecuados al trabajo que haya de realizarse. -
C Fig. 17.20 Colocación de mangos : A, mango insuficientemente colocado ; B, mango torcido ; C, mango bien colocado.
Tabla 17 .26 Picado
Propiedades
`TT Fig. 17.21A
Fig. 17.218
Mango de plástico ajustable .
13
Mango de plástico.
Los dientes están desplazados con el fin de evitar huellas .
Lima embotada, la viruta no cae .
se^°°'° rect°
I,Ik\tt\N - - - - YYCSlSencillo
1
Expulsa la viruta costado .
'
Expulsión de la viruta por ambos lados . Se debe hacer mucho esfuerzo sobre la lima .
inclinado
lFAKI Mango de hierro arqueado.
Empleo
Doble o cruzado
ill. ccurvo
Fig. 17.22
Propiedades y empleo de las limas .
con encellas
por el
Expulsión de la viruta ambos lados . No se nenesita tanto esfuerzo como en el caso anterior .
Limado de materiales férreos (aceros, fundíciones . . .~ .
Limado de materiales blandos : (estaño, plomo, zinc, aluminio . . .) .
Limado de madera, cuero, plástico . . .
Los dientes están independientes entre si y alejados unos de otros. Especial
Fig. 17.23 Lima con espiga doblada para grandes superficies.
SEGURIDAD E HIGIENE Recuérdese, además de lo dicho en el apartado de los mangos, que para hacer el taladro previo a la colocación de las limas en los mangos, es preciso sujetarlos bien durante la operación ; y no solamente con la mano por el daño que ello pudiera ocasionar .
MEDIOS DIDÁCTICOS
11,11111111111"l"1111111111111111)11)Illll)11)IIII1111111N111)1 ;111
Fig. 17.24 Limas flexibles y mangos especiales para grandes superficies o superficies curvas .
Audiovisuales Transparencia : 3 .1 Picado de las limas . Diapositivas : 3 .1 .1 Limas diversas con sus mangos . 3 .1 .2 Picados sencillo y doble . 3 .1 .3 Efecto producido por la alineación de los dientes . 3 .1 .4 Mango excesivamente grande para lima pequeña . 3 .1 .5 Colocación correcta del mango . 3 .1 .6 Colocación correcta del mango . 3 .1 .7 Las limas desordenadas se estropean . 3 .1 .8 Nunca deben estar los instrumentos de precisión en contacto con las limas . 3 .1 .9 Banco ordenado para el trabajo .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Importancia de los mangos en las limas .
- Recopilar de entre varios catálogos todos los tipos de limas distintos por su forma y por su picado . Explicar el porqué de tanta diversidad .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN - Colocación de mangos de lima .
- Selecciona y ordena las varias limas de tu equipo en tu puesto de trabajo : durante el trabajo ; al terminar el trabajo . - Limpieza de las limas, empleo de la carda .
CUESTIONARIO
- Hay limas que tienen la punta adelgazada, ¿cómo se las llama y qué ventaja o inconveniente presentan? - Otras limas no son planas en su sentido longitudinal, ¿es una ventaja o inconveniente? - ¿Qué criterios seguirías para elegir las limas según su grado? - ¿Para qué es el anillo metálico en los mangos de madera? - Clases de limas según su forma . Haz una relación y dibuja la sección geométrica transversal de cada una . - Compara una lima tallada con una fresada . ¿Qué diferencias encuentras en los ángulos y en el paso? - El ángulo de filo de una lima vale 70° y el ángulo de incidencia 35° ; ¿qué valor tiene el ángulo de desprendimiento?, ¿es negativo o positivo? - ¿De qué clase de material se fabrican las limas? - Dibuja una lima y señala los nombres de las diferentes partes . BIBLIOGRAFÍA
Fig. 17.25 Picado y huellas.
DANOWSKY H ., Manual Práctico de Tecnología Mecánica, Gustavo Gili, Barcelona 1971 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 . VAN GELDER T. J ., Curso de Formación Profesional -Oficial Mecánico-, Ediciones Urmo, Bilbao 1971 .
Tema 18.
Limado : generalidades
OBJETIVOS - Conocimiento teórico-práctico del empleo de las límas. GUIÓN
- Objeto del limado .
- Fijación de las piezas en el tornillo de banco .
PUNTOS CLAVE - Fijación correcta de las piezas . - Manejo de las limas . - Posturas correctas para limar. - Prevención de accidentes .
EXPOSICIÓN DEL TEMA La operación de limar, o simplemente el limado, es una de las tareas básicas en mecánica : puede hacerse a mano o a máquina . De por sí es una operación de acabado aunque cada día es menos empleada gracias a la precisión con que trababan las máquinas. Con todo, en superficies pequeñas o en materiales blandos, se puede desbastar con limas bastas o especiales . Podemos decir, pues, que limado es una operación que tiene por fin rebajar, pulir o retocar piezas metálicas y arrancar así pequeñas porciones de material en forma de virutas o limaduras.
Llamamos desbastar, cuando empleamos limas bastas, y las superficies quedan con huellas fácilmente apreciables a simple vista, lo cual no reviste importancia . El pulido, por el contrario, implica el empleo de limas finas o extrafinas y que las huellas ya no sean apreciables a simple vista. 18.1
Fig. 18.1
Empleo de mordazas postizas .
Objeto del limado Tiene por objeto trabajar caras planas o curvas, interiores o exteriores para obtener : - las dimensiones fijadas de antemano según unas tolerancias, - las calidades superficiales exigidas en el plano, - el paralelismo, escuadra o ángulos de las caras de las piezas . 18.2
Fig . 18.2 Colocación de piezas centradas en las mordazas.
M°?
Fig. 18.3 Colocación de piezas delgadas,
Fig. 18.4 Sujeción de piezas largas.
Fig. 18.5
Mordazas de forma .
Fijación de las piezas en el tornillo de banco La operación de limar requiere, ante todo, la fijación de la pieza en el tornillo de banco . Las piezas ya desbastadas o pulidas, hay que protegerlas, colocando mordazas postizas (fig. 18.1) y hacer lo mismo con piezas delicadas que puedan deformarse; pueden emplearse también mordazas fijas rectificadas y sin estrías para trabajos de precisión . En las figuras de 18 .2 a 18.5 otras particularidades . Para otros casos especiales ver el capítulo Accesorios y recursos especiales para sujetar piezas en el tornillo, de la carpeta de prácticas . 18.2.1 Altura del tornillo Para trabajar en buenas condiciones, el tornillo de banco debe estar a la altura correcta (fig. 18.6) . Algunos tornillos son regulables en altura para poderlos adaptar a las diversas estaturas del operario. 18.2.2 Posición del operario Para limar, el operario se colocará de pie, de manera que el pie izquierdo quede algo adelantado y cerca de la vertical del tornillo de banco, (figs . 18.7 y 18.8) . El tronco deberá acompañar ligeramente al movimiento de la lima cuando se desbaste . Para pulir o cuando se empleen limas pequeñas, deberá mantenerse más bien quieto. Es decir, que para trabajos de desbaste, el cuerpo no deberá permanecer rígido. Así intervienen todos los músculos del cuerpo que ayudan al empuje rítmico y evitan el cansancio prematuro . Con limas finas o pequeñas, actúan sólo la muñeca y el codo. El ritmo y la precisión sobre la lima, dependen del tamaño de la misma, de la clase de material y del tipo de trabajo . Puede considerarse normal un ritmo de 40 a 60 golpes por minuto . Trabajando aceros duros, el ritmo debe ser más lento . 18.2.3 Manera de agarrar la lima La lima se agarra con la mano derecha, para que la parte redonda del mango se apoye contra la palma de la mano. El dedo pulgar aprieta el mango por arriba, mientras los otros cuatro lo rodean por debajo 1 (fig. 18.9) . Para trabajos especiales, ya indicaremos en cada caso cómo se agarra la lima. En la figura 18.10 observamos cómo hay que agarrar las limas pequeñas . 18.2.4 Dirección del limado La lima debe moverse, en general, en dirección horizontal formando un ángulo de 45o con el borde de la pieza . A cada movimiento de vaivén, corre también en sentido transversal una distancia aproximadamente igual a la mitad del ancho de la lima. Una vez esté limada la pieza en una dirección, se cruzará el rayado limando perpendicularmente a la dirección anterior . La uniformidad del rayado indica la perfección del trabajo realizado (fig. 18.11). Este limado cruzado tiene también por objeto hacer desaparecer las ondulaciones o rayas que se hayan producido limando en un solo sentido . Algunas veces, para acabar y pulir la pieza, se emplean limas finas de través, como se ve
Fig . 18.6 Altura correcta del tornillo.
' Si se es zurdo o ambidextro, se agarra la lima de igual forma a la explicada para la mano derecha . Resulta muy práctico saber trabajar con ambas manos.
Fig . 18.9
Cómo agarrar la lima,
Fig. 18.10
Cómo agarrar las limas pequeñas .
en la figura 18 .12. Sin embargo, no debe abusarse del limado de través, ya que, si bien es cierto que el aspecto de la pieza queda muy favorecido, la precisión es menor, si no se hace con sumo cuidado. Para aprender a limar en dirección exactamente horizontal, cosa que es esencial para el ajustador, son precisas mucha constancia y atención, comprobando a menudo la pieza que se trabaja. Dicha comprobación se hace con escuadras, reglas, mármoles, calibres, etc., como más adelante se expone . Existen en el mercado equipos especiales para acelerar el aprendizaje del limado . Uno de ellos es el Tic-Tac, llamado así por el sonido que el propio alumno escucha a través de unos auriculares, que también el profesor podrá escuchar a distancia y por separado a cada uno de los alumnos. En la figura 18 .13, se ve un equipo de Tic-Tac. El ritmo de limado y la presión sobre la lirxaa dependen : - de la clase de material ; - del tamaño de la lima ; - del tipo de trabajo . En la tabla 18 .14 se presenta gráficamente la aplicación de las limas, sus propiedades y empleo
Fig. 18.7
Posición correcta,
Fig. 18.8 Posición de los pies.
SEGURIDAD E HIGIENE - Importancia de la postura adecuada .
- El maestro debe corregir, ya desde el principio, todo aquello que pueda ser perjudicial para . el alumno y llevarle a evitar la adquisición de defectos y vicios profesionales .
Tabla 18 .14
Aplicaciones de las limas,
Propiedades y empleo . Perfil de la lima
Aplicaciones Limado de superficies planas . [-[-=--n
Limado de cuadrados interiores y chavetas
a
Fig. 18.11
Dirección del limado .
Fig. 18.12
Limado a través.
Fig. 18.13
Equipo de aprendizaje.
+- .
c)
Limado de ángulos mayores de' 60° y avivar esquinas.
Limado de ángulos pequeños .
0
Limad o de superficies cóncavas de poco radio .
0
Limado de superficies cóncavas de gran radio y planas .
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Diapositivas : 3 .2 .1 Efecto 3 .2 .2 Altura 3 .2 .3 Cómo 3 .2 .4 Cómo
producido por insuficiente superficie de amarre . correcta del tornillo de banco . tomar la lima para desbastar . tomar las limas pequeñas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO Observa a tus compañeros y a profesionales, ya mayores, durante el trabaio de limado y haz un comentario crítico, y por escrito, de los detalles que te parezcan importantes desde el punto de vista de seguridad e higiene .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN - Ejercítate en empuñar correctamente limas de varios tamaños . - Ejercítate en limar corrigiendo posiciones incorrectas .
CUESTIONARIO
- ¿Es el limado una operación importante en mecánica?
- Justifica la respuesta anterior . - Cita alguna norma para fijar las piezas en los tornillos . - ¿Cómo lograrías la altura correcta del tornillo de banco : - para un individuo muy alto ; - para uno muy bajo? - ¿Es siempre igual la posición del operario durante el limado? Pon algún ejemplo que justifique tu respuesta . - ¿Todas las limas se sujetan de igual manera? - ¿Cómo se logra el mejor resultado al limar? - ¿Qué es la operación de limado? ¿Qué objeto tiene? - ¿Qué precauciones hay que tomar al sujetar una pieza de pequeño espesor y de mucha longitud? - Indica dos ventajas del limado cruzado .
BIBLIOGRAFÍA DANOWSKY H ., Manual práctico de Tecnología Mecánica, Gustavo Gil¡, Barcelona 1971 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1971 .
Tema 19. Operaciones de limado a mano OBJETIVOS
Fig . 19.1 Verificación con guardaplanos .
Fig. 19.2 Comparación de paralelismo .
- Saber elegir de una manera concreta el proceso a seguir en el limado, en varios casos característicos. - Orden a seguir para el limado de perfiles complejos. - Instrucciones a seguir para el acabado de moldes. - Reglas para conseguir el máximo trabajo con el mínimo esfuerzo. GUIÓN
Limado Limado Limado Limado Limado Limado Limado Limado
de de de de de de de de
superficies planas . superficies paralelas . ángulos convexos . ángulos cóncavos . superficies curvas, convexas. superficies cilíndricas cóncavas . superficies tangentes, cóncavas y convexas. perfiles complejos.
PUNTOS CLAVE - Procesos de limado en casos concretos.
EXPOSICIÓN DEL TEMA 19 .1
Limado de superficies planas
Se lleva a cabo siguiendo este orden : 1 .° desbastado : Con lima gruesa o basta, comprobando de vez en cuando con regla y escuadra ; 2.° aplanado : Con limas entrefinas y finas, comprobando con guardaplanos, (fig . 19 .1) . 3.° acabado: Con lima finísima, limando en una sola dirección, comprobando en el mármol de verificar o con guardaplanos . Cuando se trate de piezas largas y delgadas que se hayan de acabar por las dos caras, habrá que ir haciéndolas alternativamente de uno y otro lado, ya que, al limar una cara, suele deformarse la opuesta. Si se comprueba sobre el mármol, no ejercer presión para no deformar la pieza . 19 .2
Limado de superficies paralelas
Elaboración de superficies paralelas. Si las dos caras son externas, no habrá ninguna dificultad . Se trabaja una, luego otra, tal como se indicó anteriormente y se comprobará el paralelismo con el compás de espesores, o el comparador (fig . 19 .2) . La medida se comprueba con el calibrador o pie de rey. Para piezas muy precisas, se puede usar también el micrómetro y los calibres fijos de tolerancia . Si las dos caras paralelas son internas su limado (fig . 19 .3) y comprobación serán más difíciles porque el operario no verá el trabajo hecho por la lima . Cuando las caras internas sean también paralelas a otras externas (fig . 19 .4), se terminarán éstas en primer lugar, para que sirvan de referencia al trabajar las caras interiores . 19 .3
Limado de ángulos convexos
Fig. 19.3 Limados de caras internas estrechas.
Fig . 19 .4 Comprobación de caras paralelas internas.
__, 1¡ 1/j
11 bien
Fíg . 19.5 Comprobación con escuadra .
En general se trata de ángulo de 90°. 1 .° Se planea una cara, la de referencia ' . 2.0 Se planea la otra cara y se comprueba el ángulo con escuadras fijas (fig . 19 .5), con goniómetros, con dados o cubos-mármol (fig . 19 .6) . Ver libro de prácticas. 19 .4
Limado de ángulos cóncavos
Es más difícil que los convexos, ya que aquí no puede limarse cruzadamente al menos en toda la extensión (fig . 19 .7) . 1 .° Se desbastan las dos caras del ángulo . 2.° Se van planeando ambas caras, y se comprueba la planitud (fig . 19 .8) y el ángulo (fig . 19 .9) : - no conviene terminar una cara y luego la otra, ya que fácilmente, al limar, la segunda, se estropea la primera ; - siempre que sea posible o admisible, se hace una pequeña canal o entalladura en el vértice para facilitar la operación (fig . 19 .8) ; - la verificación final se hace, a ser posible, con una escuadra-mármol, (fig . 19 .9). 19 .5
Fig. 19.6 Comprobación con cubos y mármol o mármol y escuadra.
Fig, 19.7 Sentido del limado en ángulos cóncavos.
Limado de superficies curvas, convexas
Generalidades : - trazar los límites de la curva y contornear limando a base de pequeños planos tangentes al trazado (fig . 19 .10) ; - se van matando las aristas de cada dos planos consecutivos por medio de otro nuevo plano también tangente ; - controlar la orientación de cada cara ; - la lima se llevará cruzada respecto de cada cara, hasta que dichos planos sean tan pequeños que se reduzcan a generatrices de la curva, en cuyo momento la lima se desplazará según estas generatrices (fig . 19 .11) . 19 .5 .1
Fig . 19.8
Verificación de planitud.
Fig. 19.9
Verificación de ángulo.
Casos partículares
Existen varios casos particulares .
Superficie de referencia : es aquélla que primero se mecaniza y que sirve de base para las mediciones .
Fig. 19 .11
19 .5 .1 .1
Acabado de superficies convexas.
Superficies cilindricas libres :
- las intersecciones de las caras son paralelas al eje del cilindro y en-
tre sí; - colocar la plantilla de comprobación en cada extremo de la superficie y comprobar la rectilineidad de las generatrices (fig . 19 .12) . 19 .5 .1 .2
Fig. 19.12 Verificación de superficies redondas:,
Superficies cónicas libres :
- las intersecciones de las caras en el desbaste convergen todas en el vértice del cono (fig. 19 .13) ; - la pendiente se comprueba con una plantilla que se colocará en la mediana de cada cara y por el centro del trazado . Convendrá hacer una plantilla para cada extremo de la superficie (fig . 19.14)
y comprobar la uniformidad con guardaplanos y escuadra . Las generatrices deben converger en el vértice del cono. 19 .5 .1 .3
Superficies secantes, no libres, a superficies planas .-
- desbastar las dos superficies ;
Fig . 19.13 Verificación de superficies curvas cónicas, libres en el desbaste.
- terminar el ángulo formado por la superficie plana y el plano tangente a la curva (fig. 19 .15) . Este ángulo sólo podrá terminarse limando en dirección del plano y de la generatriz de la curva (fig . 19 .16) ; - ir aproximando la curva por medio de caras tangentes ; - controlar con plantilla apoyada en la superficie plana, tomada como superficie de referencia (fig. 19 .17) . 19 .5 .1 .4
Superficies tangentes a superficies planas :
- terminar las superficies planas;
- trazar las curvas ; - aproximarlas con caras tangentes, empezando por las próximas a las superficies planas (fig. 19 .18) ; - comprobar con plantillas entre surcos testigo' (fig . 19 .19) . Limado de superficies cilíndricas cóncavas Siempre que sea posible estas superficies se harán por medio de taladrado y escariado . Generalidades : - trazar la forma de los surcos testigo ; - elegir una línea redonda, media caña, etc ., de radio ligeramente menor al de la curva; - hacer un desbaste rápido limando en la dirección de las generatrices ; - acabar con movimientos cruzados utilizando la parte convexa de la lima y desplazándola lateralmente según la directriz de la curva ; los desplazamientos longitudinales de la lima han de ser cortos ---± 20 mm- (figs. 19 .20A y 19 .2013) . 19 .6
19.14 Verificación de superficies curvas cónicas libres en el acabado .
19 .6 .1
Superficies libres
Si es posible, prever un exceso en las superficies límites de la curva -al ejecutar las curvas, las aristas se redondean-, que se eliminará después de terminada la curva (fig. 19 .21) . Fig . 19 .15 Principio del limado de superficies secantes no libres,
Surcos testigo : llamamos así a las líneas trazadas o a los surcos hechos con una lima, en los extremos de la curva, de manera que se confunda con la generatriz de la curva en ese punto .
línea de referencia
Fig . 19.16 Limado de superficies secantes n o libres.
Fig . 19.17 Verificación con plantilla .
Fig. 19.18 Limado de superficies redondas tangentes a superficies planas: iniciación.
Fig. 19.19 Verificación de superficies curvas tangentes .
Comprobar las generatrices con guardaplanos (fig . 19 .22) y las dimensiones, con plantillas (fig . 19 .23) . 19 .7
Limado de superficies tangentes cóncavas y convexas (fig . 19 .24)
-
Desbaste Terminar Terminar Terminar
de las las las
todas las superficies . superficies cóncavas . superficies planas . superficies convexas . -
Fig . 19.21 Forma Fig . 19.22 Comprobación del limado de superficies con guardaplanos, cóncavas .
19 .8
Fig. 19.20A Forma de limado de superficies cóncavas.
Fig. 19.23 Comprobación con plantilla .
Limado de perfiles complejos (fig . 19 .25) Realizar por este orden : 1 .° un desbaste a todas las superficies ; 2.0 las tres superficies de referencia ; 3.° las superficies planas ; 4. ,> las superficies cóncavas ; 5 .0 las superficies convexas .
Fig. 19 .25
r
Fig. 19.208
Detalle del limado .
Orden del limado en superficies complejas .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
Realización y verificación de varias piezas características, de dificultad creciente, según el método de prácticas . -
Fig . 19 .24
Superficies tangentes .
CUESTIONARIO Dadas varias piezas o dibujos, hacer una hoja detallada del proceso a seguir en cada caso y, razonar cada una de las secuencias .
BIBLIOGRAFÍA BENDIX, Alrededor del trabajo de los metales, Editorial Reverté, Barcelona 1965 . E . P . S ., Tecnologia Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . LECOEUR E ., Trazado y otros trabajos del ajustador mecánico, Tecnología de las fabricaciones mecánicas, fascículo 2, Ediciones TEA, Madrid 1959. OTI-EPS, Ajuste 1 . Ejercicios prácticos, Ediciones Don Bosco, Barcelona .
Tema 20. Aserrado o troceado con desprendimiento de virutas OBJETIVOS
- Adquirir los conocimientos para preparar el material por troceado con desprendimiento de virutas. - Saber elegir correctamente la sierra para cada trabajo. - Conocer los diferentes tipos de arcos de sierra para la operación de serrado a mano. - Conocer y comprender el funcionamiento y manejo de los diferentes tipos de máquina de serrado . - Describir las herramientas empleadas con estas máquinas. GUIÓN Formas en que puede presentarse el material . Elección del material . Procedimientos empleados para cortar el material . Normas para aserrar a mano .
1
PUNTOS CLAVE - Velocidad y carrera adecuadas en el serrado a mano para cada tipo de material . - Prevención de accidentes .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 20 .1
Formas en que puede presentarse el material
El material empleado en el taller mecánico puede presentarse principalmente de estas tres maneras : - piezas fundidas ; - piezas forjadas o estampadas ; - perfiles laminados. -Véase en la parte referente a conocimientos de Materiales, capítulo 1- . Las piezas fundidas, forjadas o estampadas, no necesitan, en general, operaciones previas en el taller, pero los laminados generalmente tienen que cortarse o trocearse. 20 .2
Elección del material
El material debe ser elegido según lo especificado en el mismo dibujo, pero aprovéchense siempre los recortes o trozos que hayan quedado de otras veces, al cortar barras largas o chapas grandes. Naturalmente que, para esto, es absolu tamente necesario que en el almacén estén los materiales bien ordenados y clasificados por calidades . Fig . 20.1 Dimensiones de una hoja de sierra y ángulos de corte : A, agujeros para fijar la hoja al arco ; B, espesor de la hoja ; C, dientes; D, anchura de la hoja ; L, longitud comercial.
20 .3
Procedimientos empleados para cortar el material
Los procedimientos empleados son de tres tipos : - corte mecánico sin desprendimiento de virutas -corte con cincel, cizalla, etc.-,-
- corte mecánico con desprendimiento de virutas -aserrado-,- procedimientos especiales -corte con soplete-. En este tema sólo estudiaremos el procedimiento de aserrado .
20 .3 .1
Troceado con desprendimiento de virutas
Tiene la ventaja sobre el corte por desgarramiento, de que se puede aplicar a espesores mucho mayores y de que, además, produce un trabajo mucho más limpio y perfecto y sin deformación de la pieza. Puede hacerse a mano o a máquina. (En segundo curso estudiaremos el aserrado a máquina .)
20 .3.2
Fig . 20.2 de sierra.
Paso en una hoja
Sierra de mano
La herramienta completa que consta de arco de sierra (que sirve para sujetar y tensar la hoja de sierra) y la hoja de sierra que es la parte activa de la operación, reciben el nombre de sierra de mano .
20.3 .3
Hoja de sierra
Es una lámina de acero flexible provista de dientes triangulares que actúan como herramientas cortantes.
20.3.3.1
Dimensiones
20.3 .3.2
Características
Fig . 20.3 Manera de trabajar la sierra.
En la figura 20.1 se indican las dimensiones de una hoja de sierra . Las características principales de una hoja de sierra son : el tamaño, djspo-
sición de los dientes, grado de corte y material. - Tamaño
Es la distancia que hay entre los centros de los taladros de la hoja de sierra (L). Los tamaños más empleados son : 250, 275, 300 y 350 mm, pero el más empleado es de 300 mm o de 12" = 305 mm . El espesor B suele ser de 0,7 a 0,8 mm . La anchura D varía entre 13 y 15 mm cuando tiene corte por un canto, y de 25 mm cuando tiene corte por los dos .
Fig . 20.4 Triscado : A, dientes triscados ; B, dientes ondulados; C, alicates para el triscado.
- Disposición de los dientes Para evitar que las caras laterales de la sierra rocen contra la pieza, los dientes están triscados, o sea, doblados alternativamente a derecha e izquierda, para que abran una ranura más ancha que el espesor de la sierra (fig . 20.4A) . También puede lograrse lo mismo dando una pequeña ondulación al borde de la sierra, donde estén los dientes (fig . 20.40) . Para el triscado son empleados alicates especiales (fig . 20.4C) . Los ángulos varían según la clase de material a trabajar . - Grado e'g corte Se denomina así al número de dientes que tiene la hoja de sierra por centímetro de longitud . Otras veces viene dado en dientes por pulgada . Se llama paso de los dientes a la distancia que hay de un diente a otro (fig . 20.2) . El paso puede variar desde 0,8 a 2 mm . También se expresa el paso por el número de dientes que entran en una pulgada de longitud . Las sierras normales para aserrar a mano suelen tener 14, 16, 18, 22 y 32 dientes (fig . 20.2) por pulgada. El trabajo de la sierra puede compararse, pues, al del buril pero con la notable diferencia de que, en lugar de hacerlo con golpes sueltos y violentos, se hace de modo suave, constante y uniforme (fig . 20 .3) .
C
- Material
Las sierras son de acero al carbono, para los trabajos a mano o para máquinas de pequeña producción . Para máquinas de mayor rendimiento, se hacen de acero rápido . -Véase el capítulo referente a los aceros de herramientas .A consecuencia del temple, resultan las sierras bastante frágiles y saltan hechas pedazos si no se usan con prudencia .
D
Fig. 20,5 Arcos de sierra : A, fijo; B, extensible; C, arco de segueta ; D, extensible con mango especial,
20 .3 .3 .3
Elección de la sierra
No todas las sierras son igualmente adecuadas para toda clase de trabajos y materiales. Para metales duros y perfiles delgados, se usarán sierras de paso pequeño -de 22 a 32 dientes por pulgada-. Para trabajos corrientes, se emplean las hojas de 16 a 22 dientes por pulgada . Para metales blandos se adoptarán sierras de paso grande, aunque dependerá también de si se corta a mano o a máquina . Elegir la hoja teniendo en cuenta el tipo de material, la forma y espesor de la pieza . Para trabajos de calado, se usan sierras muy estrechas y finas llamadas sierra de calar o de bujir y también sierras de pelo, con las cuales pueden hacerse cortes curvos o en zig-zag . Son muy fáciles de romper si no se usan con sumo cuidado . Fig. 20 .6 Dos maneras de colocar la hoja de sierra : A, posición normal; B, para serrados profundos.
20 .3 .4
Es el instrumento o soporte al cual se fija la hoja de sierra para trabajar . Los arcos para trabajar a mano pueden ser fijos o extensibles (fig. 20 .5) . El tensado de la hoja se logra por medio de una palomilla o tuerca . La hoja de la sierra puede colocarse en dos posiciones distintas (fig . 20 .6), pero siempre con las puntas de los dientes hacia la palomilla y suficientemente tensa ; una hoja floja se rompe con facilidad . Normas para aserrar a mano Para aserrar a mano, se toma la sierra como se indica en la (fig. 20 .7) . El mango se empuña como el de una lima . Para evitar la rotura de las sierras y obtener de ellas el máximo rendimiento, ténganse presentes las siguientes normas : 1 .a Al iniciar el corte, procúrese que la sierra forme ángulo conveniente con la superficie de la pieza . Se debe iniciar la operación como indica la figura 20 .8 . Si se hace como en la figura 20 .9, con suma facilidad saltarán los dientes y se inutilizará la sierra o disminuirá su capacidad de trabajo . Cuando haya de emplearse esta manera de iniciar el corte, hágase muy poca presión sobre la pieza . Al hacerlo según la figura 20 .10, resbalará la sierra y haremos en la pieza un sinfín de rayas . Una buena práctica para iniciar el corte de piezas delicadas es hacer una pequeña muesca con una lima triangular o mediacaña . Para que se inicie el corte en el sitio deseado, puede también ponerse la uña del dedo pulgar de la mano izquierda de manera que roce con ella la sierra, no por la zona de los dientes, sino por el centro. Entretanto, el arco se manejará con una sola mano y con sumo cuidado para no lastimarse en la mano que hace de -guía. Para iniciar el corte de perfiles laminados, hágase como se indica en la figura 20.11 . 2.a Téngase sumo cuidado en llevar siempre la sierra en la misma dirección . 3.a No se cambie bruscamente la dirección de la sierra durante el trabajo -lateralmente-. 4.a Si se trata de aserrar perfiles delgados, elíjanse sierras de paso fino (fig . 20 .12) . Si no se dispone de sierra de paso fino, hágase de manera que trabaje siempre más de un diente, inclinando el corte cuanto sea necesario (figura 20 .13) . 5.a No se ejerza presión en la carrera de retroceso, ni sea exagerada en la de trabajo hacia adelante ; 6.a Hágase de manera que trabaje la sierra en toda su longitud, trabajando con el recorrido -carrera- máximo posible . 7.a No se continúe con una sierra nueva un corte iniciado con una desgastada . Si debe substituirse la hoja sin terminar el corte, empiécese el corte con la sierra nueva por la parte opuesta al corte iniciado, de manera que luego coincidan en uno solo. 8.a No sea demasiado rápida la velocidad de la sierra -de 40 a 60 golpes por minuto puede considerarse como normal-. Cuanto más duro sea el material, menor debe ser la velocidad . 20 .4
Fig . 20.7
Manera de coger el arco de sierra .
Fig. 20.8 Inicio del corte.
Fig. 20.9
Maneras defectuosas de iniciar el corte.
Arco de sierra
120
NORMALIZACIÓN - Repaso de las
normas respecto a denominaciones de materiales . - Medidas normales .
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales
Diapositivas : 8.2 .1 Hojas de sierras : máquinas alternativa, manual y de cinta. 8.2 .2 Diferentes tamaños del diente . 8.2 .3 Cambio de hoja . 8.2 .4 Partes de un arco . 8.2 .5 Troceado con sierra alternativa. 8.2 .6 Disco para aserradoras circulares. 8.2 .7 Sierra de disco en plena producción . 8.2 .8 Corte en sierra de cinta. 8.2 .9 Corte especial con soplete -oxicorte- .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO Haz un estudio comparativo entre los dos sistemas de troceado : con y sin desprendímiento de virutas .
Fig. 20 .10 No iniciar el corte apoyando toda la superficie.
correcto
correcto
Fig . 20,11 Forma de cortar perfiles laminados .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN - A la vista de dibujos de taller, sugiere el procedimiento de cortar el material . - Ver carpeta de prácticas.
CUESTIONARIO - ¿Es mejor el sistema de troceado por desprendimiento de virutas o no? ¿Por qué? - Un perfil de paredes finas: tubos por ejemplo, ¿qué procedimiento de corte requiere?, ¿qué tipo de sierra debe emplearse? - ¿Cómo se clasifican las hojas de sierra? - ¿Qué precauciones hay que tomar al aserrar perfiles delgados?
BIBLIOGRAFiA E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . F. P. C. T., Carpenteria lavorazioni, Vallecchi, Florencia 1968 . VAN GELDER T. J., Curso de Formación Profesional, parte I, Ediciones Urmo, Bilbao 1971 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Editorial Gili, ::Barcelona 1967 .
Fig. 20 .12 Aserrado de tubos.
Fig. 20.13 Forma de cortar perfiles delgados .
Tema 21 .
Burilado y cincelado
OBJETIVOS - Conocimiento de las herramientas apropiadas y su manejo . - Conocer las herramientas para golpear en las operaciones de cincelado, burilado y ajuste, clases y tipos de estas herramientas con sus características . - Conocer el proceso correcto para realizar con eficacia la operación del cincelado. - Saber los trabajos características que se pueden realizar con el cincel, buril o gubias y las normas de seguridad a tener en cuenta . GUIÓN -
-
Objeto del burilado y cincelado . Cincel o cortafríos. Buril y gubia. Martillo . Mazas. Modo de cincelar . Trabajos característicos con el cincel, buril o gubia.
PUNTOS CLAVE -
Prevención de accidentes . - Preparación y afilado de los útiles de corte: cinceles, gubias y buriles.
CONOCIMIENTOS PREVIOS Efecto del temple aplicado a estas herramientas .
Fig. 21 .1
Rebajar con cincel.
EXPOSICIÓN DEL TEMA 21 .1
A
B
Fig . 21 .2 Cortafríos o cincel: A, punta recta; B, punta bombeada .
Objeto del burilado y cincelado
El cincelado y burilado tienen por objeto : - trocear o cortar en trozos, chapas o perfiles delgados sin desprendimiento de viruta ; - rebajar el sobremetal en una parte determinada por desprendimiento de virutas (fig . 21 .1) . Esto se logra por medio de una herramienta provista de un filo adecuado llamado cincel o cortafrío, por la acción violenta de un martillo o maza ordinario -' o de un martillo neumático. 21 .2
Cincel o cortafrío
El cortafrío o cincel es un útil cortante en forma de cuña y de acero duro templado en la punta . Se suele fabricar de barras rectangulares de distintos tamaños según el trabajo a que se destine. La longitud más corriente es de unos 150 mm (fig . 21 .2) . Sus partes principales son la cabeza, el cuerpo y el filo (fig . 21 .3) . 21 .2 .1
Cabeza
La cabeza es la parte en que se golpea . Esta parte del cortafrío debe ser de pequeña superficie y de forma cónica - ;, y bombeada, para evitar que se formen rebabas que puedan lastimar las manos del operario e incluso la cara o los ojos, si se desprenden bruscamente durante el trabajo . En la figura 21 .4, se muestran formas correctas y defectuosas de las cabezas. 21 .2 .2 Fig. 21 .3
bien
Fig. 21 .4
Partes del cincel,
mal
21 .2 .3
Cabezas de los cortafríos.
Cuerpo
El cuerpo o parte central por donde se agarra debe ser de sección rectangular u oval, para que pueda dominarse y no ruede o resbale en la mano, como podría suceder si fuese circular. A veces se emplean otros perfiles, sobre todo el hexagonal. Filo o extremo de corte
El filo es la parte más importante del cortafrío, no solamente porque con ella se realiza directamente el trabajo, sino porque, de no estar perfectamente afilado y templado, no daría un buen rendimiento y produciría un trabajo defectuoso . La arista cortante o filo debe tener el ángulo conveniente, según el material que se trabaje. Para fundición y bronce, este ángulo debe ser de 60° a 70°. Para acero dulce y otros metales, de 50° a 60° (fig . 21 .5) . 21 .3
Buril y gubia
Son formas especiales de cortafrío y se emplean para trabajos más específicos, como abrir canales rectos o curvos . Fig. 21 .5 Ángulos de filo.
Fig. 21 .6
Buril.
21 .3 .1
Buril (fig . 21 .6)
Al revés del cortafrío, tiene la arista cortante en sentido transversal a la sección del cuerpo . Tiene, por consiguiente, la longitud del filo mucho menor, por cuyo motivo se emplea para abrir canales o ranuras. Para que no roce con las caras de las canales que abre, sobre todo cuando son profundas, la parte inmediata al filo es algo más estrecha . Esta parte debe estar bien alineada con el cuerpo del buril y la arista cortante debe quedar perfectamente perpendicular al eje del cuerpo . 12 2
21 .3 .2 Gubias (fig . 21,7) Son útiles muy semejantes al buril, o al cincel pero su boca o filo suele ser redondeado . Pueden ser de formas muy variadas según el trabajo a que se las destine : ranuras de engrase, canales, etc. 21 .4
Martillo
Es una herramienta de percusión, de acero, que pesa por lo regular de 0,5 a2 kg . Se emplea para muchos fines, como enderezar, curvar, alargar, etc., los metales en frío o en caliente . Se usa asimismo para remachar y dar golpes sobre los cortafríos y buril, para cortar piezas y cincelar . 21 .4 .1
Fig. 21 .7
Gubias.
Partes de la cabeza de un martillo
El martillo de ajustador se compone de tres partes, a saber: la cara o cabeza que es un poco convexa, el ojo y la peña o cuña, que puede tener también forma de bola (fig ., 21 .813) . 21 .4 .2
Empleo
Se usa la cabeza para golpear sobre herramientas o hacer ceder el material en todas direcciones. En cambio, se emplea la cuña (fig . 21,8A) si se quiere hacerle ceder en un solo sentido; la bola se usa para remachar . El ojo debe tener una cierta conicidad de dentro hacia fuera, para que la cuña que se pone en el mango para fijarlo con seguridad pueda realizar el máximo esfuerzo (fig . 21 .9) . 21 .4 .3
Fig. 21 .8 Martillo. Formas : A, de peña ; B, de bola,
Mango
El mango se hace de madera dura -fresno, haya, acacia, etc.- y debe ser proporcionado al grueso del martillo . Actualmente se emplean mangos de plástico que ofrecen grandes ventajas sobre los anteriores . El mango debe ser de sección elíptica, para que tenga mayor resistencia y no gire en la mano (figura 21 .10) .
J Fig. 21 .9 Forma del ojo.
Fig. 21 .10 Mango del martillo. 21 .5
Mazas (fig . 21 .11)
Para trabajos especiales, como el montaje de piezas acabadas, enderezamiento de chapas, para golpear metales dulces, se usan martillos de latón, plomo, madera, caucho, goma, etc., llamados mazas. En cualquier caso procúrese que, tanto la cabeza como la cuña, estén secas, ya que las caras aceitadas pueden resbalar y provocar accidentes . Asimismo no se debe golpear por los cantos o bordes, sino siempre por el centro del martillo, o de las mazas. 21 .6
Modo de cincelar
La pieza se sujeta fuertemente al tornillo de banco . Si el trabajo ha de ser duro, procúrese emplear el tornillo articulado o al menos el tornillo paralelo de acero forjado -no de fundición- y robusto. El operario se coloca con el pie izquierdo ligeramente adelantado y el cuerpo mantenido a plomo, pero sin rigidez y acompañando algo a la acción del martillo (fig . 21 .12) . (Para más detalles ver carpeta de prácticas.) p
Fig, 21 .13 Acanalar con buril.
Fig. 21 .12 Posición para cincelar y ángulos de posición del cincel : a, excesiva inclinación; b, pequeña inclinación . 123
Fig. 21 .11 Mazas de diversos materiales.
21 .7
Fig. 21 .14 Acanalar con buril y cincel.
Fig . 21 .15 Desbastado con buril y cincel.
Trabajos característicos con el cincel, buril o gubia
Se pueden efectuar varias operaciones, como son :
21 .7 .1
Acanalado
Consiste esta operación, como su nombre indica, en abrir canales en la superficie del metal . Se emplea para este fin el buril (fig . 21 .13) . Si la canal no es superior a 8 mm, puede hacerse de una vez. Si la canal debe ser bastante ancha, deberán abrirse previamente dos o más canales estrechas y terminar con el cincel (fig . 21 .14) . En esta operación, más que en ninguna otra, debe tenerse muy en cuenta la posición del cincel ; de lo contrario, con facilidad se podrá romper la herramienta . No debe sacarse una viruta demasiado gruesa ; es preferible repetir varias veces la operación dando varias pasadas. 21 .7 .2
Desbastado
Para desbastar, es conveniente hacer primero unas canales c9n el buril y luego con el cincel quitar el material entre canal y canal (fig . 21 .15) . En lugar de hacer canales con un buril, resulta más rápido, siempre que sea posible, hacerlas con la sierra ; no es inconveniente que dichas canales resulten muy estrechas. En la figura 21 .16 se muestra la manera correcta y la errónea de cincelar en los bordes . 21 .7 .3 Fig. 21 .16 Cincelado en los bordes: A, bien ; B, mal.
Consiste en hacer un rebajo inclinado en los bordes de las piezas . El cincel se presta muy bien para el chaflanado de piezas que hayan de soldarse . 21 .7 .4
Fig . 21 .17 Troceado de chapas en el tornillo de banco.
IÍllllllilll V
Fig . 21 .18 Troceado sobre yunque, con el auxilio de una pletina, de chapas gruesas.
Chaflanado
Troceado de chapa
Es una manera elemental de separar en trozos, chapas o perfiles delgados . Puede emplearse como si fuese la cuchilla móvil de una cizalla, contra la mordaza del tornillo (fig . 21 .17) o al estilo de un sacabocados o troquelador, apoyando la chapa en un tas. No emplear nunca los mármoles, ni de trazar ni de verificar. Tampoco es aconsejable hacerlo sobre el yunque de la fragua, puesto que su superficie está endurecida y se deterioraría el filo del cincel . A falta de otro apoyo, puede emplearse el yunque (fig . 21 .18), pero colocando encima una gruesa chapa o pletina . Para cortar piezas delgadas o chapas, no debe apoyarse a la vez toda la longitud del filo . Se coloca la boca un poco inclinada y se va adelantando poco a poco . Para estos trabajos, convendrá emplear cinceles con boca algo redonda (fig . 21 .19) . 21 .7 .5
Troceado de chapa gruesa
21 .7.6
Troceado con auxilio de taladros
Cuando se trate de piezas algo gruesas, muchas veces no será necesario efectuar el corte completo del cincel : se iniciará por todo el perímetro y se romperá luego la sección entallada con un golpe, apoyando la pieza en el yunque, en una clavera* o en un tornillo del tipo articulado (fig . 21 .20) . En estos casos, deberá medirse la intensidad del golpe, para evitar que el trozo salte con violencia y produzca accidentes al propio operario o a otros compañeros de trabajo. En la figura 21 .21 se ve un caso especial de troceado . Previamente se han hecho unos agujeros y después se completa la rasgadura con un útil especial . Naturalmente, cuanto más próximos estén los agujeros (deberían estar tangentes) más fácil será la operación . Es un caso muy empleado en ajuste y matricería . 21 .7 .7
Fig . 21 .19
Manera de cortar chapa .
Trabajos varios
En la figura 21 .22 se muestra cómo se utiliza el cincel de boca ligeramente redondeada para trazar, siguiendo una línea recta o curva. En la figura 21 .23, se nos muestra una gubia a propósito para hacer patas 124
B -
A
Troceado de piezas cinceladas : A, sobre yunque; B, sobre clavera ; C, en tornillo .
Fig. 21 .20
de araña* -ranuras para el engrase- y la forma que suelen tener estas ranuras, bien se hagan sobre superficies planas o curvas . SEGURIDAD E HIGIENE - Fijación correcta de las
piezas. - Herramientas en buen estado ; cabezas de cinceles, mangos de martillos . - Prevenir lastimarse en los ojos ; utilizar gafas. - Prevenir accidentes a terceros ; proyección de trozos desprendidos con violencia.
MEDIOS DIDACTICOS Audiovisuales
Diapositivas : 9.1 .1 No es aconsejable el uso de mordazas en el cincelado . 9.1 .2 Inclinación exagerada en el cincelado . 9.1 .3 Las virutas no deben ser demasiado largas . 9.1 .4 Verificación del ángulo de un cortafrío .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO Características de las herramientas empleadas para evitar accidentes .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIóN
- Realizar varios trabajos con cincel y buril, hasta llegar a un dominio perfecto en el
manejo -
Fig . 21 .21 Troceado con taladros previos.
de ellos y del martillo . Afilado de cinceles y buriles. Temple de cinceles y buriles. Ver carpeta de prácticas.
CUESTIONARIO - Enumera operaciones -
que puedan realizarse con cincel, buril y gubia. ¿Son importantes estas operaciones? ¿Cuál te parece más importante, ¿por qué? ¿Es correcta la sección redonda para cinceles y mangos de martillo? ¿por qué? ¿Tiene importancia la forma de la cabeza de los cinceles y buriles? ¿El filo es diferente para los varios materiales? ¿Te parece importante el troceado con cincel? ¿qué inconveniente tiene?
Fig . 21 .22 Manera de señalar con el cincel.
BIBLIOGRAF(A BENDIX F., Alrededor del trabajo de los metales, Reverté, Barcelona 1965 . E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965. VAN GELDER T. J., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967.
VOCABULARIO TÉCNICO Clavera : Accesorio empleado en cerrajería y forja para el trabajo de los metales en frío
o en caliente .
Patas de araña :
su engrase .
Ranuras de diversas formas que se practican en las piezas para facilitar
Fig. 21 .23 Gubia para patas de araña .
Tema 22. Roscas OBJETIVOS - Dar una idea general de los fundamentos de las roscas. - Identificar las dimensiones fundamentales de una rosca y definir cada una de ellas. - Comprender la representación simbólica de roscas de acuerdo con las normas ISO. - Saber cómo se denominan o designan las roscas según el sistema a que pertenecen. GUIÓN - Tornillo -
Fig . 22.1
Tornillo y tuerca .
y tuercas. Clasificación de las roscas . Elementos de las roscas . Dimensiones fundamentales de una rosca. Representación de las roscas . Designación de las roscas . Acotación de las roscas. Sistemas de roscas.
PUNTOS CLAVE -
núcleo
Clasificación de las roscas . Elementos de las roscas . Designación de las roscas . Identificación de las roscas .
EXPOSICIÓN DEL TEMA
Fig. 22 .2
Generación teórica de una rosca .
Poma o filete
Roscas : En mecánica llamamos rosca, a la hélice construida sobre un cilindro, con un perfil determinado y de una manera continua y uniforme . 22 .1
Tornillo y tuerca
Si la hélice es exterior, resulta un tornillo; si es interior, una tuerca, (fig . 22 .1) . 22 .1 .1
Generación de una rosca
Podemos considerar como si un prisma se enrollase alrededor de un cilindro que llamaremos núcleo (fig . 22 .2), (transparencias 13 .2 y 13 .3) . En la práctica, lo que hacemos es una canal que de lugar a la rosca . Más adelante, veremos cómo hemos de hacer estas roscas . Estos prismas en forma de hélice reciben el nombre de hilos o filetes de rosca . Los canales que queden entre los filetes se llaman entradas (fig . 22 .3) . 22 .2
Clasificación de las roscas
En la identificación de una rosca intervienen varios factores, como son : el número de filetes, la forma de la rosca, el lugar donde va roscada y el sentido.
Fig . 22.3
Filetes y entradas : A, tuerca de dos entradas; B, tornillo de dos entradas.
22 .2 .1
Según el n. o de filetes
de una entrada, si tiene un solo filete (fig . 22 .2) ; - de varias entradas, si tienen dos o más filetes (fig . 22 .4) . -
22 .2 .2
Por la forma del filete (fig . 22 .5)
22 .2 .3
Según su posición
- Triangulares : los filetes son triángulos y son las más usadas para fijación (fíg . 22 .5A) . - Trapeciales: los filetes son trapecios isósceles y son las más usadas para trasmisión de fuerza o servir de guía (fig . 22 .513). - Redondas : se emplean para roscas que tengan mucho desgaste y para casos especiales ; casquillos de bombillas (fig . 22 .5C) .
Fig. 22.4
Rosca de dos y tres entradas.
- exteriores : si están hechas en un cilindro exterior ; dan lugar a un tornillo (fig . 22 .1) ;
12 6
9~, ~1
A
tn Fig. 22.5
Perfiles de roscas : A, triangulares; B, trapeciales ; C, redondas.
- interiores ; si están hechas en un cilindro interior o agujero; dan lugar a tuercas (fíg . 22 .1) .
22 .2 .4
Según el sentido de la hélice (fig . 22 .6) (transparencia 13 .3) : - roscas a derecha, -o simplemente derecha- cuando la tuerca avanza en sentido a las agujas del reloj : de derecha a izquierda (fig . 22 .6A) . - roscas a izquierda -o simplemente izquierda- cuando la tuerca avanza al girarla en sentido contrario a las agujas del reloj : de derecha a izquierda (figura 22 .613).
y ry
W~ ~ o ~ derecha
MIIINIMIIIIIII
B
izquierda
Fig . 22.6 Roscas según el sentido : A, rosca derecha; B, rosca izquierda .
22 .3
Elementos de las roscas . Perfil (transparencia 13 .1) En la representación de las roscas seccionadas, suponemos siempre que están cortadas por un plano axial -es decir un plano que contenga al eje de la rosca- . Atendiendo sólo al filete (fig . 22 .7) . En la figura vemos claramente sus nombres : - flanco o cara lateral ; - ángulo del flanco -medido en un plano axial- ; - fondo, unión de los flancos por la parte interior ; - cresta, unión de los flancos por la parte exterior ; - vano, espacio vacío entre dos filetes; - base, donde los filetes se apoyan en el núcleo -línea imaginaria-; - núcleo, es el volumen ideal sobre el que se encuentra la rosca o cuerpo del elemento roscado ; - hilo, es la porción de hélice comprendida en una vuelta completa de la tuerca . cresta o vértice
Fig . 22,8 Dimensiones fundamentales de una rosca .
Fig. 22 .7
22 .4
Elementos de una rosca .
Dimensiones fundamentales de una rosca Damos aquí las comunes a todos los tipos de roscas (fig . 22 .8) .
22 .4 .1
o=zp P
Paso -P-
lll~ ...J.J.J .J.,I.r
Distancia entre filetes consecutivos . 22 .4 .2
Avance -a-
La distancia que recorre en sentido del eje un filete al dar una vuelta entera (fig . 22 .9A), también la recorre el tornillo en la tuerca al dar una vuelta completa . La forma práctica de verificar el paso es como se indica en la figura 22 .913 . En las roscas de un filete, W-7 -71 En las roscas de varios filetes, a = P - z Siendo z el n.o de entradas . 12 7
Fig. 22 .9A Representaciones del paso y del avance.
22 .4 .3
Diámetro exterior
Es el diámetro mayor de una rosca. D, para los interiores : de fondo a fondo. d, para los exteriores : de cresta a cresta .
~~l.11_llllllllllllllllll~~l
22 .4 .4
Diámetro interior
Es el diámetro menor de la rosca. D,, para los interiores de cresta a cresta . d 3 , para los exteriores, de fondo a fondo, que se llama diámetro del núcleo . 22 .4.5
Fig . 22.98
Diversos sistemas de medir el paso .
tornillo
Diámetro medio
Existe, por tanto, un punto donde el filete y el vano tienen el mismo ancho, al cual se llama punto medio del flanco, y al diámetro correspondiente. Diámetro en los flancos : es igual para el tornillo y la tuerca ; lo representaremos por D 2 . 22 .4.6
Profundidad de las roscas
Llamadas también altura del filete, es la semidiferencia entre los diámetros exterior e interior o la distancia entre cresta y base : la representamos por H, para las tuercas, y h3 para los tornillos. Tabla 22 .15 . 22 .4 .7
Diámetro nominal
Es el que sirve para identificar la rosca y suele ser siempre el diámetro mayor de la rosca exterior, es decir: d. 22 .5
Representación de las roscas
Como quiera que, tanto en los dibujos de taller como en este mismo libro, aparecerán muchas veces tuercas y tornillos, vamos a decir cómo se representan . Ante todo digamos que, para hacer más fácil el dibujo, las piezas en general y los tornillos en particular no se dibujan tal como se ven, sino que se emplean símbolos y convencionalismos . Por tanto hemos de conocer estas maneras de representar, para saber leer los dibujos y figurarse un tornillo cuando esté representado simbólicamente según normas (fig . 22 .10) . 22 .6
Designación de las roscas
Las roscas se designan según el sistema a que pertenecen y hay que distinguir si son ordinarias 1 o finas y si tienen una o más entradas, como también si son derechas o izquierdas (tabla 22 .11) . Tabla 22 .11 Fig . 22.10 Representación de roscas según sistema ISO.
Clase de rosca o
Tabla resumen de la denominación de las roscas . Símbolo que se coloca delante
Métrica .
M
Diámetro exterior de la rosca en mm .
Métrica fina .
M
Diámetro exterior de la rosca paso y en mm .
Diámetro de la rosca exterior en pulgádas .
Whitworth. _=
Whitworth de gas. Basta
c É a
Medidas nominales de la rosca
Sellers
R
Diámetro interior del tubo normal en pulgadas .
NC
Fina
NF
Especial
NS
N.° o diámetro exterior de la rosca en pulgadas seguida del paso en hilos por pulgada y la abrev.
Designación abreviada y ejemplo de acotado M 60
I
=1
M 105* 4
2°
~"
I_
I ~
R 4" 11"- 6 -NC 1
r~
_
2,.
r1
-12 -NF
1V"'- 18-NS
1 El término ordinarias, aquí, no es sinónimo de basta o grosera, sino de normal ; usado corrientemente, etc . Tal vez se acostumbre más decir normal, pero, como puede confundirse normal con normalizada, hemos creído oportuno cambiar el término . En algunas normas las llaman roscas gruesas, y en otras, roscas regulares .
128
Tabla 22 .13
Extracto de rosca Whitworth.
H= 0,96049 P
H,=h3 =0,64P
G
r=0,14P Di = d3=D -1,3P
Tuerca
.-
D2=dp=D-0,64 P H H Truncamiento=
6
~
0;16P
ts á n n u Q ó O
nominal
Paso en hilos por pulgada
0 medio
0 núcleo
Altura
Radio
Sección del núcleo
D=d
2
d2 =D 2
d3 =D,
h3 =H,
r
mm2
20 18 16 12 11 10 9 8
5,537 7,034 8,509 11,345 14,397 17,424 20,419 23,368
4,724 6,131 7,492 9,990 12,918 15,798 18,611 21,335
0,813 0,904 1,017 1,355 1,479 1,627 1,807 2,033
0,177 0,197 0,222 0,296 0,322 0,355 0,395 0,443
17,5 29,5 44,1 78,4 131,1 196,0 272,0 357,5
1/4, 5
/,
51
"
1 /2" 5/8 3/4 7/8"
1
Tabla 22 .14
Extracto de rosca Sellers .
H =086603P H = h3 . (Q65 P
Tuerca
8
_
c--0,11P
D,= d3 =D-1,3 P 02
dz =D-Q65P
Z
T
_n z
H1 = HI
B=O,IOBP
á/ Od2 P
=
O
Sección
h3 =H,
c
mm 2
1,388 1,594 1,827 2,021 2,351 2,473 3,134 4,110 4,700 6,104 7,463 8,755 10,162 11,538 12,875 15,750 18,559 21,276
0,258 0,295 0,344 0,412 0,412 0,516 0,516 0,688 0,825 0,917 1,031 1,179 1,269 1,375 1,500 1,650 1,833 2,062
0,043 0,049 0,058 0,069 0,069 0,087 0,087 0,116 0,189 0,195 0,209 0,213 0,226 0,232 0,252 0,279 0,310 0,349
1,513 1,995 2,621 3,207 4,341 4,803 7,714 13,267 17,349 29,263 43,743 60,200 81,105 104,556 130,192 194,827 270,519 355,524
núcleo
D=d
P
d2 =D 2
0,397 0,454 0,529 0,635 0,635 0,794 0,794 1,058 1,270 1,411 1,588 1,814 1,954 2,117 2,309 2,540 2,822 3,175
1,596 1,889 2,171 2,433 2,763 2,989 3,650 4,798 5,525 7,021 8,454 9,934 11,431 12,913 14,575 17,400 20,392 23,338
9/16 5 /8'" 3/4" 7/e
Ó
d3 =D,
medio
1 /4 5 /16" 3/e .. 7 /16" 1/2,"
U
Altura
Paso
10
p
b
Ancho del fondo
nominal
1 2 3 4
V
129 5.
Tecnologia del Metall 1
Tabla 22 .15
Perfil OSO .
H=0,86603 . P H,=
H= 0,54127 P
=
.Tuerca
.P h3=17H=061343 23
d,=D,=d-2H,=d-1,08253 . P D -d- ¡H=d-0,64952 . P r=
serie 11
1,6
2,2
2,5 3
3,5
4
4,5
5 6 8 10 12 16
7
I
i Tornifil
Paso
0 Medio
del núcleo
agujero
P
d2 = D2
d3
D,
h3
H,
1,221 1,421 1,567 1,713 2,013 2,459 2,850 3,242 3,688 4,134 4,917 5,917 6,647 8,376 10,106 11,835 13,835 15,294
0,215 0,215 0,245 0,276 0,276 0,307 0,368 0,429 0,460 0,491 0,613 0,613 0,767 0,920 1,074 1,227 1,227 1,534
0,189 0,189 0,216 0,243 0,243 0,271 0 325 0,379 0,406 0,433 0,541 0,541 0,677 0,812 0,947 1,083 1,083 1,353
1,373 1,573 1,740 1,980 2,208 2,675 3,110 3,545 4,013 4,480 5,350 6,350 7,188 9,026 10,863 12,701 14,701 16,376
0,35 0,35 0,4 0,45 0,45 0,5 0,6 0,7 0,75 0,8 1 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5
1,8
2
i
_ó 0,14434 .P
nominal serie 1
I
14 18
0
1,171 1,371 1,509 1,648 1,948 2,387 2,764 3,141 3,580 4,019 4,773 5,773 6,466 8,160 9,853 11,546 13,546 14,933
Tabla 22 .16
H, = h3 =0,64 P
\
Sección
r
mm 2
0,051 0,051 0,058 0,065 0,065 0,072 0,087 0,101 0,108 0,115 0,144 0,144 0,180 0,217 0,253 0,289 0,289 0,361
1,08 1,47 1,79 2,13 2,98 4,47 6,00 7,75 10,1 12,7 17,9 25,4 32,8 52,3 76,2 105 105 175
tuerca c
T
D, =d3 =D-1,3P
Radio del fondo
Rosca Whitworth . Gas para tubos .
H=096049 P r=0,14 P
Altura filete
_
D2=d2 =D-0,64P
ti b ~~ Z O 0
H2 =H,
6=0,16P
a
nominal
Paso en hilos por pulgada
0 medio
0 núcleo
Altura
Radio
D=d
z
d2 =D 2
d3 =D,
h 3 =H,
r
Ext.
lnt.
28 19 19 14 14 11 11 11 11
9,147 12,301 15,806 19,793 25,279 31,770 40,431 46,324 58,135
8,566 11,445 14,950 18,631 24,117 30,291 38,952, 44,845 56,656
0,581 0,856 0,856 1,162 1,162 1,479 1,479 1,479 1,479
0,125 0,184 0,184 0,249 0,249 0,317 0,317 0,317 0,317
10 13 17 21 26 33 42 48 60
3 6 10 15 20 25 32 40 50
R R R R R R R R R
130
1/e 1/4 3/e ., 1/2 3/4 1" 1 1/ 4 " 1 1 /2" 2"
Diámetro comercial del tubo
22 .7
Acotación de las roscas
En la figura 22 .12, tenemos la manera de acotar las roscas . Siempre se acota el diámetro exterior o mayor, tanto para tornillos como para tuercas.
Fig . 22.12 Acotado de roscas interiores y exteriores : A, acotación de una tuerca Métrica 16 ; B, acotación de un tornillo Métrico 10; C, acotación de un tornillo Whitworth 314 -,D, acotación de una tuerca Métrica 12; E, acotación de una rosca de tubo de gas, R 1 118" . 22 .8
Sistemas de roscas
Han sido muchos los tipos de roscas empleadas. Para ahorrar gastos y confusiones, se han normalizado y clasificado las roscas según su forma y aplicaciones . Se han establecido una serie de medidas escalonadas que pueden cubrir las necesidades comunes . Se llama sistema de roscas cada uno de los grupos en que se pueden clasificar las roscas normalizadas con sus especificaciones . Los principales sistemas empleados son : 22 .8 .1
Sistema Whitworth (tabla 22 .13)
De uso normal . Empleado en Gran Bretaña y países de su área de influencia . 22 .8 .2
Sistema Sellers (tabla
22 .14)
Es el sistema americano. La variedad de rosca fina llamada SAE se emplea mucho en automovilismo . 22 .8 .3
Sistema ISO (tabla
22 .15)
Nuevo tipo de roscas que sustituye a las del antiguo sistema internacional (S .I .) y que ha sido adaptado por las normas UNE . 22 .8 .4
Sistema Whitworth para tubos (tabla
22 .16)
En las diversas tablas damos un extracto de los valores de las roscas de estos sistemas . PROBLEMAS Problema 1
Un tornillo de rosca métrica internacional I .S .O ., tiene 16 mm de diámetro y 2 mm de . paso, ¿cuánto medirán la altura del filete y el diámetro del núcleo? Solución : observando el croquis del problema en la figura, vemos que las fórmulas necesarias son:
h 3 = 0,7053 - P = 0,7053 2 = 1,4106 : 1,41 mm = d3 = d - 2h 3 16 - 2 1,4106 = 13,1788 13,17 m m redondeamos en menos por tratarse de un tornillo en el cual las medidas es preferible que sean menores para asegurar la intercambiabilidad .
manguito
w tubo
Fig . 22.17 Acoplamiento roscado de una tubería .
Problema 2 El diámetro del agujero de una tuerca de rosca DIN es de 4 mm y el paso de 0,8 mm, ¿cuál será el diámetro nominal? Solución : del croquis de la figura, vemos que el camino a seguir es : D = D, + 2 H l ; al no conocer el valor de H l , tomamos D en función de P : D = D i + 1,299 - P = 4 + 1,299 - 0,8 = 4 + 1,0392 = 5,0392 Por tratarse de una rosca normal no podremos dar como bueno el resultado, sino que habremos de redondearlo a D = 5 ; quiere decir que el agujero de la tuerca es algo mayor que el teórico, lo cual es perfectamente correcto y recomendable, puesto que en las tuercas las diferencias es preferible que den medidas mayores .
NORMALIZACIÓN Dar un repaso a las normas más importantes sobre roscas para comprender su importancia, de manera especial a la ¡SO y UNE .
MEDIOS DIDÁCTICOS
Fig. 22.18 Terrajas de peines para el roscado de tubos.
Audiovisuales Transparencias : 13 .1 Partes fundamentales de una rosca . 13 .2 Tornillos de varias entradas . 13 .3 Sentido de las roscas . Roscas Whitworth . 13 .4 13 .5 Roscas Métricas. 13 .6 Clases de roscas . 13 .7 Rosca ¡SO métrica . 13 .8 Medición en hilos por pulgada . 13 .9 Roscas . 13 .10 Roscas . 13 .11 Roscas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Haz una recopilación en forma de índice de las normas UNE referentes a roscas .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
- A la vista de piezas roscadas, di a qué clase de rosca pertenece cada una, de acuerdo con los conceptos expuestos en el tema . - De una serie de dibujos de máquinas, señala dónde van roscas, y explica qué significa su acotación y si son o no correctos. - Ver carpeta de prácticas. CUESTIONARIO
- ¿Qué es una rosca?
- Haz una rápida enumeración de las particularidades que sirven para clasificar las roscas . - ¿Es el diámetro exterior de un tornillo más importante que el del núcleo? Razona tu respuesta . - ¿Por qué hay varios sistemas de roscas? - ¿Te parece que deben reducirse a menos? - ¿Qué ventajas te parece que se obtendrían de la reducción? - ¿Habría algún inconveniente? ¿cuáles?
BIBLIOGRAFÍA Fig, 22.19 Aplicaciones .
BACHMANN A .-FORBERG R ., Dibujo Técnico, Labor, Barcelona 1970 . E . P. S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . LUQUE M ., Tolerancias, ajustes y roscas normalizadas, Ediciones Melendo Luque, Sevilla 1963 . STRANEO S . L.-CONSORTI R ., El dibujo técnico mecánico, Uteha, Barcelona 1965 . DIN, Normas fundamentales para la técnica mecánica, Balzola, Bilbao 1970 . Normas UNE, Instituto Nacional de Racionalización y Normalización, Madrid .
Tema 23. Roscado, herramientas de roscar
OBJETIVOS - Conocer las herramientas empleadas para el tallado de roscas, tanto exteriores, como interiores . - Conocer la operación de roscado y diversas formas de cómo se puede efectuar esta operación. - Conocer otros procedimientos con diversas clases de herramientas. GUIÓN
- Machos y cojinetes de roscar. - Terrajas de peines .
PUNTOS CLAVE
- Ángulos principales de los machos y cojinetes . - Clases de machos . - Saber emplear el macho y el cojinete apropiado para cada clase de material y forma de trabajo . EXPOSICIÓN DEL TEMA Roscado. Por roscado entendemos la obtención de roscas en piezas metálicas, ya sean exteriores -tornillos- ya sean interiores -tuercas-. Puede hacerse esta operación : 1 .° a mano ; 2.° a máquina. 23 .1
Machos y cojinetes de roscar
Son las herramientas más empleadas para la realización de tuercas y tornillos . Para el roscado a mano, son las únicas herramientas empleadas; para el roscado a máquina se emplean, además, otros tipos. 23 .1 .1
Machos de roscar
Los machos de roscar son como tornillos de acero templado, con unas ranuras o canales longitudinales, de forma y dimensiones apropiadas, capaces de tallar, generalmente por arranque de virutas, una rosca en un agujero previamente taladrado. 23 .1 .1 .1
Fig. 23 .1
Macho de roscar.
Partes de un macho
En un macho de roscar (fig . 23 .1) hay que distinguir las partes siguientes : - Parte activa o entrada : es la parte de la rosca que realiza el tallado. - Parte calibradora : es el resto de la parte roscada que sirve de guía y facilita el avance del macho. - Mango : es la parte no roscada del macho, que sirve para la fijación o arrastre del macho. 23 .1 .1 .2
Sección transversal
El buen rendimiento del macho depende fundamentalmente : de su sección transversal, que nos da los ángulos de corte; y de la entrada que nos reparte o divide el trabajo entre los filetes activos. - Sección transversal (fig . 23 .2 y transparencia 14 .1) : la forma transversal viene determinada por el número de ranuras longitudinales, por su forma y por el destalonado de los filetes. El número ideal de ranuras sería 3, para ase gurar el contacto simultáneo de los filetes cortantes contra el agujero, pero es corriente que sean 4 porque así produce menor esfuerzo de giro y descarga mejor la viruta . Hay machos pequeños con sólo dos ranuras y, por el contrario, para mayores pueden hacerse de 6 . 133
Fig. 23.2 Sección transversal de dos machos de tres y cuatro ranuras .
23 .1 .1 .3
Ángulos de desprendimiento
23.1 .1 .4
Forma de las ranuras
La forma y valor del ángulo de desprendimiento depende del material a trabajar, que puede variar desde 5o para metales duros hasta 250 para metales ligeros, y para metales tenaces suele ser de 150 (fig . 23 .3) . Las ranuras suelen ser rectas, pero preferiblemente perpendiculares a la hélice del filete (fig . 23 .4); para gran rendimiento, se emplean machos con ranuras en forma de hélice de ángulo mayor (fig . 23 .5) .
25
Fig. 23.3 Ángulos de desprendimiento en los machos de roscar: A, baquelita, ebonita ; B, latón, bronce ; C, fundición, acero semiduro y duro ; D, aluminio, acero inoxidable ; E, cobre, magnesio y silicio.
Fig . 23.6 Destalonado de los dientes .
Fig. 23.4
Macho con ranuras rectas .
Fig. 23.5
Macho con ranuras helicoidales.
23 :1 .1 .5
Destalonado
23 .1 .1 .6
Juego de machos
Fig. 23.7
Sección longitudinal de un macho de diámetros progresivos.
El destalonado de los filetes varía en razón de los diversos materiales, pero es muy pequeño, de sólo algunas centésimas (fig . 23 .6) . Para metales ligeros, es menor y algunos fabricantes no lo hacen para estos materiales . Lo ideal es hacer este destalonado por rectificado después del temple : así se hacen los de mejor calidad. En aquéllos en que el destalonado se hace con herramientas, suele ser mayor, en . cuyo caso habrá de tenerse en cuenta que, al reafilar los machos, van disminuyendo de diámetro . Habrá que comprobar que no resulte la rosca menor de lo tolerado . Si el roscado se hace a mano, convendrá emplear para el último macho uno nuevo no reafilado . Sección longitudinal : ya hemos dicho que los filetes efectivos para el corte son los de la entrada . Una entrada corta puede presentar dificultades, a pesar de lo cual para agujeros ciegos, no podrá hacerse demasiado larga. En la' figura 23 .7, se ve cómo un fabricante determina la entrada y la parte calibradora -cilíndrica- en un juego de 3 machos (fig . 23 .8) para el roscado a mano : hace progresivo el diámetro exterior, y el del núcleo, con lo cual el trabajo total a realizar se reparte proporcionalmente entre las distintas piezas del juego, facilitando así el trabajo y logrando mejor calidad.
23 .1 .2
Cojinetes de roscar
Son como tuercas de acero templado con unas ranuras o canales longitudinales, de forma y dimensiones apropiados, capaces de tallar, por arranque de viruta, una rosca en un' cilindro y obtener un tornillo o varilla roscada.
111111
Il1111
111ÍÍÍilifl~Ullli11111 111
vi¡ I IÍ [11111111111:1Í(Í Fig. 23.8
Juego de tres machos .
23 .1 .2 .1
Partes de un cojinete
23 .1 .2 .2
Formas
En la figura 23 .9A y 23 .10 tenemos representado un cojinete normal en el cual, igual que en los machos, cabe distinguir : Cuerpo o soporte: es el cilindro de acero. Suelen hacerse con unos diámetros y anchos normalizados . Pueden ser cerrados (fig . 23 .10), abiertos (fig . 23 .9A) y partidos (fig . 23 .913) . Los primeros son rígidos y son los preferidos porque dan mayor uniformidad a todos los tornillos, tallados con la misma herramienta. 134
Fig . 23.98 Fig. 23.9A abierto .
Cojinete
Cojinete partido.
Fig . 23.10 Cojinete cerrado .
Los abiertos son elásticos y pueden regularse entre ciertos límites. Dan roscas menos precisas y uniformes, tanto en diámetro como espesor de los filetes, ya que pueden quedar más o menos cerrados y lateralmente pueden desplazarse o alabearse, si no están bien colocados en la terraja. Tienen la ventaja de que puede darse una primera pasada algo más abierta y luego terminar con una pequeña pasada de acabado. 23 .1 .2 .3
Ángulos
Como en los machos, es muy importante la sección transversal del cojinete, ya que la forma de las ranuras nos da los ángulos adecuados . En la figura 23 .11, vemos los ángulos y también cómo deben ir destaionados los dientes (fig . 23 .12) . El ángulo de desprendimiento suele valer : 60 a 7°, para acero tenaz ; 8° a 9°, para acero dulce; 0° para latón . 23 .1 .2 .4
Destalonado
El destalonado también debe ser pequeño para evitar agrandamientos excesivos con el reafílado del cojinete . En la sección longitudinal, al igual que en los machos, cabe distinguir la entrada, que suele ser un cono (fig . 23 .13) con una altura e. Este cono de entrada suele hacerse por ambos lados del cojinete, pero sólo debe emplearse por un lado, ya que sólo lleva ángulo correcto por un lado . Para facilitar la salida de viruta, al igual que en los machos, se les hace un ángulo en la cara cortante de 60 a 8° (fig . 23 .13) . 23 .2
Fig. 23 .11 Angulo en los cojinetes de roscar: A, ángulo de incidencia ; B, ángulo del filo ; C, ángulo de desprendimiento .
Fig . 23 .12
Terrajas de peines (fig . 23 .14)
Para el tallado de tornillos, preferentemente de rosca fina, se emplean las terrajas de peines, que tienen la particularidad de que pueden graduarse para varios diámetros y que además pueden abrirse al final del roscado, para retroceder o retirar la pieza de una manera rápida . 23 .2.1
Detalle del destalonado .
6 , a8,
Tipos de terrajas
40°
Hay dos tipos fundamentales según los peines : - Para peines radiales (fig . 23 .15) ; - Para peines tangenciales (fig . 23 .16) . Tanto las terrajas como los peines, deben estar muy bien fabricados ya que deben ajustar de manera precisa y quedar perfectamente centrados y alineados. Pueden emplearse para trabajo manual, pero sobre todo tienen gran aplicación para el tallado de roscas en máquinas, incluso automáticas.
t-- -.-._~ Fig. 23.15 Fig, Esquema 23.16 Peine ~---_J de un peine radial, tangencial.
135
', wjk Fig. 23 .13
Detalle de la entrada .
Fig . 23.14 Terraja de peines para máquina .
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Transparencia : 14 .1 Machos de roscar . Geometría del filo . Diapositiva : 14.1 .1 Cojinete y peines de roscar .
NORMALIZACIÓN Normas sobre machos : - machos de roscar a mano para roscas métricas : juego de 3 machos, DIN 352 y DIN 357 ; juego de 2 machos, DIN 2181 ; - machos de roscar a mano para rosca de gas : DIN 353 . - Haz una lista de normas sobre herramientas para roscar. - De varios catálogos de machos y cojinetes, recopila las características peculiares de cada fabricante y haz un estudio crítico de selección . Si tú tuvieses que adquirir este tipo de herramientas, ¿qué marca comprarías?, ¿por qué?
CUESTIONARIO
?Qué herramientas emplearías para tallar roscas exteriores? ¿Y para interiores? ¿Qué partes hay que distinguir en un macho de roscar? ¿Qué importancia tiene la entrada? ¿Qué quiere decir macho de corte progresivo? ¿De cuántas piezas suele constar un juego de machos de roscar? ¿Cuántos tipos de cojinetes de roscar conoces? ¿Qué ventajas e inconvenientes tienen los cojinetes cerrados? ¿Qué ventajas e inconvenientes tienen los cojinetes abiertos? ¿Qué otras herramientas de roscar conoces? ¿Qué características principales hay que distinguir en un cojinete de roscar?
BIBLIOGRAFÍA
E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . PECIÑA J ., Rama del metal, Tecnología, Curso primero, Centro Nacional de Formación del Profesorado y Monitores, Madrid 1968 . VAN GELDER T. J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 .
Tema 24.
Roscado a mano
OBJETIVOS
- Adquirir destreza para roscar tuercas a mano con el auxilio de machos y bandeadores, siguiendo la secuencia siguiente: taladrado previo, achaflanado y roscado. - Saber determinar el orden de operaciones a seguir, la elección correcta de los machos, bandeador, lubricante a emplear y explicar las normas para el inicio y terminación de la operación de roscado . - Saber determinar el orden de operaciones a seguir, la elección de los cojinetes, el portacojinetes, lubricante a emplear y explicar las normas a seguir para el inicio y desarrollo correcto de la operación. - Conocer los accesorios y utensilios complementarios en la operación de roscado a mano.
GUIÓN
-
Práctica del roscado . - Roscado de tuercas . - Roscado del tornillo .
PUNTOS CLAVE
- Operaciones previas al roscado, tanto para tuercas como para tornillos .
- Precauciones principales en la operación de roscado, tanto para las tuercas como para los tornillos .
136
EXPOSICIÓN DEL TEMA 24.1
Práctica del roscado
24 .2
Roscado de tuercas
Vamos a describir aquí la manera de roscar a mano empleando, por tanto los machos de roscar, para tuercas y los cojinetes, para tornillos. Para más detalles ver la carpeta de Prácticas de taller. 065a0,B35 H1
La secuencia de las operaciones es : - taladrado previo ; - achaflanado ; - roscado propiamente dicho.
24 .2 .1
~/i Fig. 24.1
1 y
Taladrado previo.
Taladrado previo
El agujero que debe hacerse para roscar no es del diámetro teórico de la rosca dado por el cálculo o sacado de las tablas teóricas, sino mayor para los siguientes fines: - Facilitar la operación por menor arranque de material, sin que por ello pierda eficacia o resistencia la rosca. Cuanto más tenaz y duro sea el material o más larga la rosca, mayor podrá hacerse el agujero. Suele hacerse de manera que la profundidad de la rosca sea de un 62 a un 75 % de la profundidad teórica y nunca mayor del 83,5 % (fig . 24 .1) . - Los materiales -unos más que otros- se deforman o dilatan -fenómeno de laminado- (fig . 24 .2) . Esto se tiene en cuenta en los valores de las tablas 24 .3 y 24 .4 en las que figuran los diámetros de las brocas para taladrar agujeros roscados .
Tabla 24.3 Diámetro de la broca para taladrar tuercas ' . °de roscas Whitworth Diámetro nominal D Pulgadas
3 /32 1 /6 5 /32 3 /16 7 /32 1 /4 5 /16 3/s 1 /2 5/ 8 3/ 4
'/a 1 1 1 /1s 1 114 1 3/ 8 1 1 /2
BROCA PARA LA TUERCA Normal
Gas
1,2 1,8 2,6 3,1 3,6 4,4 5,1 6,5 7,9 10,5 13,5 16,5 19,3 22 24,8 27,8 30,5 33,5
8,9 11,9 15,4 19 24,7 28,4 30,8 35,5 39,4 42 45,4
Fig . 24.2 Efecto de corrimiento o laminado .
Tabla 24 .4 Diámetro de la broca para taladrar tuercas de rosca ISO Diámetro nominal de la rosca (rosca normal)
M 3 M 4 M 5 M 6 M 8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 M36 M42 M48
Diámetro de la broca
Diámetro nominal de la rosca (rosca fina)
Diámetro de la broca
2,5 3,3 4,2 5 6,8 8,5 10,2 14 17,5 21 26,5 32 37,5 43
M 3 x 0,35 M 4 x 0,5 M 5 x 0,5 M 6 x 0,75 M 8x1 M10 x 1,25 M12 x 1,25 M16 x 1,5 M20 x 1,5 M24 x 2 M30 x 2 M36 x 3
2,65 3,5 4,5 5,2 7 8,8 10,8 15,4 18,5 22 28 33
Los valores dados en la tabla son muy escasos o sea que, para trabajos corrientes, es preferible emplear brocas algo mayores, Haciendo así los agujeros : se fatiga menos el operario, se rompen menos machos y el filete de la rosca aguanta más. Si el agujero es muy justo, al dilatarse el material, adquiere más volumen que el dejado por el vano del macho y con facilidad es arrancado por el vano siguiente, o le produce una fatiga que lo predispone a la rotura . 137
Fig . 24 .5
Chaflanes .
Fig. 24.6A
Machos para agujeros ciegos.
Fig . 24.68 Machos de entrada corregida para facilitar la salida de la viruta en los agujeros pasantes. Fig . 24.6C Machos largos para piezas pequeñas,
24 .2 .2
Achaflanado
Para facilitar la entrada del macho y a la vez evitar que se produzcan rebabas en los extremos o salidas de rosca, es recomendable hacer a los dos lados del agujero un chaflán de 120° con un diámetro ligeramente mayor al nominal de la rosca (fig, 24 .5) . 24 .2 .3 24 .2 .3 .1
Roscado propiamente dicho : Elección de los machos
- según el material a roscar, debe elegirse el macho con los ángulos apropiados ; si es muy tenaz y algo grande, convendrá emplear un juego de tres machos o en todo caso de dos; - si se trata de agujeros ciegos, se emplearán machos de entrada corta (fig . 24 .6A) ; por el contrario, si el agujero es pasante, podrán emplearse de entrada larga (fig . 24 .6B) ; - si son piezas pequeñas -tuercas- o son muchas las que hay que roscar, pueden emplearse machos largos (fig . 24 .6C) para que no deba sacarse el bandeador para cada pieza . 24 .2 .3 .2
Elección del bandeador apropiado
Ya dijimos que el macho tiene una parte llamada vástago o mango, que sirve para fijarlo a la máquina o arrastrarlo en el trabajo ; los machos de roscar a mano suelen llevar una espiga cuadrada (fig . 24 .7), la cual se coloca en un bandeador o giramachos, de los cuales unos son con agujero fijo (fig . 24 .7) y otros graduables (fig . 24 .8) .
Fig. 24.8
Bandeador regulable para varias medidas .
Es preferible emplear los de agujero único por dos razones : 1 .a el agujero se ajusta perfectamente a la espiga y no la estropea -no emplear bandeadores de agujero mayor que la espiga- y 2 .a, y principal, los bandeadores de agujero único tienen el tamaño proporcional al agujero, de tal manera que su tamaño proporcione suficiente momento* de giro para vencer la resistencia de roscado, según el tamaño del macho. Por el contrario, un bandeador graduable, si es adecuado para los machos grandes, será peligroso para los pequeños ; al tener grandes brazos, con poco esfuerzo, se logra un gran momento, por cuya razón puede romper fácimente los machos . 24 .2 .3 .3
L ubricantes
Un detalle que no puede descuidarse es la lubricación : el rozamiento es irremediable y, aun con los buenos machos de dientes destalonados y rectificados, como hemos dicho ya, el material tiende a dilatarse . 138
Para algunos materiales es contraproducente, porque se acumula la viruta y se malogra la operación . En la tabla 24 .9 damos los lubricantes más apropiados para varios materiales . Es muy importante que la lubricación se haga ya desde el principio y no cuando ya esté adelantada la operación.
Tabla 24 .9
Lubricantes para el roscado . Lubricante
Material a roscar Fundición gris .
En seco, aire a presión y petróleo .
Acero-fundición maleable .
Aceite de corte . Taladrina . Aceite de corte sulfurado .
Aceros especiales al cromo níquel y aceros inoxidables.
Aguarrás, petróleo y aguarrás. Aguarrás con albayalde . Aceite sulfurado .
Latón, cobre y bronce .
Aceite de colza . Aceite sulfurado .
Aluminio y aleaciones de cinc . Duraluminio.
Aceite de corte y petróleo .
Baquelita .
Preferentemente en seco o aire a presión .
Electrón .
Aire a presión . Petróleo . Jamás emplear agua o aceites emulsionables con agua .
2-4 .2 .3 .4
Fig. 24.10 Iniciación del roscado, comprobación de la posición .
Iniciación del roscado
Para empezar la rosca, se pone el primer macho y se hace girar, al menos dos vueltas `completas, hacia adelante a la vez que se ejerce una ligera presión en sentido del eje . En esta primera fase, radica el éxito o fracaso de la operación : el macho debe colocarse con el eje coincidente con el del agujero ; en la figura 24 .1'0 se ve cómo puede comprobarse la posición . En la figura 24 .11, aparece un macho en posición incorrecta . En la figura 24 .12 vemos el utillaje para asegurar la posición correcta en esta primera fase y el proceso a seguir .
Fig. 24.12 24 .2 .3 .5
Fig . 24.11 Posición incorrecta (exagerada) .
Útil para la perfecta alineación del macho .
Roscado
Una vez que se ha iniciado la rosca con estas vueltas, se prosigue la operación volteando alternativamente hacia uno y otro lado, a intervalos de media vuelta (fig . 24.13) . Este volver hacia atrás tiene por finalidad hacer que se rompan y desprendan las virutas más fácilmente . Si el agujero es corto y pasante, no suele presentarse ninguna complicación . Cuando es largo, es cuando hay que extremar la atención, ya en la primera fase . Para agujeros ciegos, será necesario sacar con frecuencia el macho y limpiar el agujero de virutas. Para roscas de gran tamaño, es preferible hacer el roscada a máquina; de lo contrario, resultaría muy fatigosa la operación ; para casos especiales, pueden emplearse juegos especiales de machos aunque sean poco rentables . 139
Fig . 24.13 Giro alternativo del macho .
24 .3
Roscado de tornillos
24 .3 .1
Fig. 24.14 Chaflán previo al roscado para facilitar la operación.
24 .3 .2
tornillo de regulación
Fig. 24.15 Regulación de las terrajas abiertas .
Torneado previo
Por las mismas razones que para las tuercas, aquí el diámetro exterior del tornillo debe hacerse algo inferior al nominal para facilitar la operación y permitir el crecimiento del material por efecto del laminado . De no hacerlo así, es fácil que en los aceros dulces y en algunas aleaciones, se rompan los filetes y quede una rosca de muy mala calidad; puede tornearse de tal manera que la altura del filete quede reducida de 0,7 a 0,85 de h 3 teórico. En la punta debe hacerse un chaflán o entrada para facilitar el comienzo del roscado (fig . 24 .14) . Roscado propiamente dicho:
24 .3 .2 .1
Elección de los cojinetes
24 .3 .2 .2
Elección del portacojinetes
Ya hemos dicho que los cojinetes empleados hoy, son casi exclusivamente los circulares, cerrados o abiertos . Se emplean preferentemente los cerrados para alcanzar con mayor seguridad las medidas precisas . Los abiertos deben utilizarse con mayor cautela, ya que si se cerrasen demasiado, podrían romperse, por su elasticidad limitada . En la figura 24 .15 aparece la manera de regular y montar los cojinetes abiertos ; también se hará más difícil el roscado al tener que cortar más material que el necesario ; quedará el tornillo más delgado y probablemente habrá una holgura excesiva en la tuerca ; con mucha facilidad se romperán los filetes y quedará una rosca de baja calidad . En la figura 24 .16 se presentan dos tipos de portacojinetes, uno para terrajas cilíndricas y el otro para terrajas partidas .
En los cilíndricos si es abierto, reglar bien la abertura y empezar, a ser posible con la máxima abertura, con lo cual será más fácil la operación y quedará siempre la posibilidad de dar una nueva pasada con el cojinete más cerrado. Colocarlo en el portacojinetes de manera que el ataque se haga por la cara correcta ya que el destalonado sólo está en un sentido, y el afilado también (fig . 24 .17) .
Fig. 24.17
24 .3 .2 .3
Colocación correcta del cojinete en el portacojinetes .
Lubricante
Vale lo dicho para el roscado con machos . 24 .3 .2 .4
Iniciación del roscado
Colocar el cojinete bien derecho, que el eje coincida con el del tornillo, lo cual constituye la fase más delicada, ya que de ella depende, principalmente, el éxito o el fracaso del roscado, tanto en calidad como en conservación del cojinete, el cual, si entra torcido, puede clavarse y romperse . Se hace girar un par de vueltas hacia adelante, a la vez que se aprieta axíalmente para obligarlo a entrar . 140
24 .3 .2 .5 Roscado Una vez iniciada la rosca y asegurado de que salga recta, se prosigue haciendo girar el portacojinetes en ambos sentidos, como se dijo para das tuercas. Si se rosca con terraja de peines, no deberá girarse adelante y atrás, sino siempre en el mismo sentido, al final de lo cual se abrirán los peines y se retirará la terraja . En la figura 24 .18 vemos una forma correcta de sujetar los espárragos para roscar y posición correcta del iniciado de la rosca. PROBLEMAS
¿A qué diámetro hay que taladrar una pieza si se quiere roscar a a) M6, b) M10 y c) M15 x 1,25? 1 .° Rosca ¡SO ; 2 .0 Rosca DIN . Solución : 1 .0
a)
b)
c)
ISO D, =D-1,08254P=6-1,1 - 1 =4,9z 5 mm D, = D - 1,1 P = 10 - 1,1 - 1,5 = 10 - 1,65 = 8,35 mm 0, =D-1,1 P=15-1,1 - 1,25=15-1,375=13,625
13,75 mm
2.° DIN a) D, = D - 1,3 P igual que S .I . = 4,7 mm b) D, = 8,05 mm c) 0, = 13,375 mm
SEGURIDAD E HIGIENE
- Cuidado con el manejo de los lubricantes .
- Precauciones con las rebabas y virutas, que pueden producir cortes.
MEDIOS DIDÁCTICOS
Audiovisuales Diapositivas : 14 .2 .1 Bandeador o maneta . 14 .2 .2 Roscado a mano con cojinetes .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
- Roscar tuercas y tornillos, de manera que ajusten suavemente pero sin gran holgura . - Ver carpeta de prácticas de taller.
CUESTIONARIO - ¿Qué operaciones previas son necesarias para roscar una tuerca?
- Describe la secuencia de operaciones en el roscado de tuercas . - ¿Qué operaciones siguen al roscado de tuercas? - ¿Qué operaciones preceden al roscado de tornillos? - Describe el orden de operaciones para roscar un tornillo . - ¿Es necesaria alguna operación o precaución especial cuando se roscan agujeros ciegos? - ¿Es importante la lubricación? - ¿Qué características debe tener el lubricante empleado para roscar? - Cita algunos de los productos empleados en la lubricación de roscado para varios materiales . - ¿Es importante reafilar las herramientas de roscar? - ¿Se puede hacer el afilado de herramientas en cualquier muela? - ¿Es difícil esta operación? - ¿Quién debe hacerla?
BIBLIOGRAFÍA
DANOWSKY H ., Manual práctico de Tecnología mecánica, Gustavo Gil¡, Barcelona 1971 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . HENRY FORD TRADE SCHOOL, Teoría del taller, Gustavo Gil¡, Barcelona 1966 . PECIÑA J ., Rama del metal, Tecnología, Curso primero, Centro Nacional de Formación del Profesorado y Monitores, Madrid 1968 . VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 .
VOCABULARIO TÉCNICO Momento .
Producto de la intensidad de una fuerza por su distancia a un punto o línea .
Fig. 24.18 Colocación correcta de la terraja en la iniciación de la rosca y fijación de la varilla .
5.
Herramientas auxiliares manuales
Tema 25.
Herramientas auxiliares
OBJETIVOS - Conocer una serie de herramientas, comúnmente empleadas en el taller mecánico en variedad de trabajos, operaciones y tareas. GUIÓN Alicates . Tenazas. Herramientas para cortar . Herramientas para girar . Herramientas para golpear . Extractor de poleas . Cajas de herramientas .
PUNTOS CLAVE
Uso correcto de cada herramienta .
EXPOSICIóN DEL TEMA Fig. 25.1 Alicate universal con mango aislante .
Son muchas las herramientas que usa el mecánico en su diaria lbor a . AIgunas ya han sido descritas al hablar de cada trabajo en particular . A continuación se dan a conocer otras que tienen usos múltiples . 25 .1
Alicates
Son herramientas manuales que sirven para sujetar chapas, cortar o doblar pequeños flejes y alambres, montar arandelas elásticas, etc. Se fabrican de acero estampado . Los tamaños más comunes son : 5, 8 y 10 pulgadas de longitud . Existen muchos modelos, que se diferencian por la forma de sus bocas, según el empleo a que se destinen . 25 .1 .1
B
Fig. 25.2 Alicates de punta alargada : A, punta redonda; B, punta prismática.
Alicates universales
Pueden cortar alambre de pequeños diámetros, con el corte normal o con la entalladura lateral (fig . 25 .1) ; con la parte estriada sujetan piezas planas o redondas . Para electricistas, lleva mangos aislantes, de goma o de plástico . 25 .1 .2
Alicates de punta alargada Se emplean para la sujeción de piezas pequeñas, especialmente para radiotécnicos . Pueden tener la punta redondeada o prismática (fig . 25 .2) . 142
25.1 .3 Alicates de punta con muelle
Sirven para montar y desmontar anillos de seguridad para ejes, pueden tener la punta recta o curva (fig . 25.3) .
25 .1 .4 Alicates de punta curva
Sirven para montar y desmontar anillos de seguridad para agujeros (figura 25.4) .
25.2
Fig. 25.3 Alicates con resorte .
Tenazas
Es una herramienta de dos brazos trabados por un eje que permite abrirlos y volverlos a cerrar . Se emplean para sujetar piezas y, en algunos casos, para cortar .
25.2.1
Tenazas de carpintero
Se usan para la extracción de puntas, cortar y, en ocasiones, como herramienta de sujeción (fig . 25 .5) . Fig . 25.4 Alicates en punta y boca curva .
Fig. 25 .5 Tenazas de carpintero .
25.2.2
Tenazas de sujeción
Sirven para asir y para inmovilizar varias piezas superpuestas . Existen dos tipos (fig . 25 .6) - Tenazas sencillas regulables, aptas para sujetar piezas de distintos tamaños . - Tenazas automáticas de abertura regulable, en las que se mantiene la presión una vez apretadas .
25.2.3
Entenallas o tornillo de mano
25.2.4
Gatos y sargentos
A
Son una especie de tenazas que se emplean para sujetar piezas pequeñas y taladrarlas, y también montarlas sobre el tornillo de banco, para limar piezas pequeñas en chaflán (fig . 25.7) . Son unos instrumentos para el mismo servicio que las tenazas de presión ; pero con piezas de mayor espesor (fig . 25 .8) .
25.3
Herramientas para cortar
Hay otras herramientas que se emplean para Su tamaño y forma dependen de la sección de - Cortador articulado de corte frontal (fig . - Cortador articulado de corte vertical para - Cortavarillas (fig . 25.11) . - Cortatubos (fig . 25.12) . - Tijeras de cortar chapa (fig . 25 .13) .
25.4
cortar materiales metálicos . corte a realizar .
25.9) .
alambres (fig . 25 .10) .
Herramientas para girar
Son las que se emplean para apretar o aflojar elementos roscados (tuercas, tornillos, tubos, pernos, etc.. .) . Se pueden clasificar en : - (-laves y - Destornilladores .
Fig . 25.10
Fig . 25,9
Cortadores : A, simple ; B, de doble Pulcro,
Fig . 25.6 Tenazas de sujeción : A, simples ; B, presión .
Fig . 25.11
y
Fig . 25.7 Entenallas o tornillo de mano.
Cortaalambres .
Fig. 25.8
Cortavarillas .
143
Sargento.
. 25.15 Juego de llaves fijas. Fig
Fig . 25.13
agujero,
25 .4 .1 Fig. 25.16 Llave de tubo de dos bocas.
Fig. 25.17 Llave de tubo acodada.
Fig . 25.18
Llave de estrella plana .
Fig. 25.19 Llave de estrella acodada.
Fig . 25.20
Llave de vaso,
Fig. 25.21 Mango en forma de berbiquí.
Mango corredizo .
Fig. 25.14 Llave fija de dos bocas.
Llaves
Son instrumentos de acero que se emplean constantemente en el taller mecánico para apretar o aflojar las tuercas en los tornillos. Las llaves se clasifican esencialmente en : - Fijas, para superficies planas paralelas . - Ajustables para superficies planas paralelas. - Llaves «de uña articulada» . - Ajustables para tubos. 25 .4 .1 .1
Llaves fijas
- Fija de una o dos bocas (fig . 25 .14) . En las llaves hay que distinguir : cuerpo, cabeza y boca . La cabeza en la que hay una muesca llamada boca, está inclinada 15°, 300 ó 45° respecto al cuerpo, con el fin de que la llave sea más manejable. La abertura de la boca determina el tamaño de la llave; cuanto menor sea la abertura, menor será la longitud del cuerpo, para que el esfuerzo que se aplique sea proporcional a la resistencia del tornillo . Las llaves se fabrican en muy variados juegos, formas y tamaños . Para obtener un buen rendimiento, es conveniente sean de acero al cromo-vanadio (fig . 25 .15) . - Hexagonal de tubo recta (fig . 25 .16) . En estas llaves la boca abraza por completo la cabeza del tornillo, lo que hace más difícil que se pueda girar. Disponen de unos agujeros para aumentar la fuerza de giro, mediante una barra. - Hexagonales de tubo acodada (fig . 25 .17) . Son semejantes a las anteriores y varían la forma para adaptarse al espacio disponible . - Estrella plana (fig . 25 .18) . Tienen la propiedad de poseer más posiciones para el giro ;fue las anteriores . - Estrella acodada (fig . 25 .19) . Reúne las mismas ventajas de las anteriores, pudiendo entrar en lugares angostos . - De vaso. Estas llaves son de pequeña dimensión pero muy resistentes y forman un juego (fig . 25 .20) . En el extremo contrario a la boca tienen un orificio cuadrado, al que se acopla el mango, el cual puede ser de varias formas : - En forma de berbiquí (fig . 25 .21) . - Llave en forma de carraca, para poder cambiar de posición con frecuencia (fig . 25 .22) . - Mango corredizo para poder variar la palanca (fig . 25 .23) . - Articulaciones universales (fig . 25 .24) para lugares angostos . - Dinamométrica . Las llaves dinamométricas disponen de un sistema especial para graduar el esfuerzo al apretar la tuerca o el tornillo (fig . 25 .25) . - Para tornillos de cabeza hexagonal interior. Son las llamadas «Allen» y sirven para apretar los tornillos de cabeza hexagonal hueca del mismo nombre (fig . 25 .26) . 25 .4 .1 .2
Fig. 25 .23
Tijeras de cortar chapa .
Ajustables para caras planas Vulgarmente se llaman «llave inglesa» ; funcionan haciendo girar una virola moleteada, que a su vez, desliza la mordaza móvil por la acción de un husillo (fig . 25 .28) (transparencia 10.1) . Las llaves ajustables no deben substituir a las fijas . Cuando se emplean para tornillos o tuercas pequeñas, hay que cuidar que el brazo de palanca no sea excesivo para su resistencia, a fin de evitar que se rompan . Para una aplicación más racional, se construyen juegos de : 4, 6, 8, 10 y 12 pulgadas . Es aconsejable : 144
B
Fig. 25.28 Llaves ajustables : A, de husillo ; B, de visinfin .
piada;
emplear este tipo de llaves sólo cuando no se dispone de otra fija apro-
Fig . 25.24 Llave de articulación universal: A, articulación; B, mango.
no emplearlas para trabajos excesivamente duros; procurar que el esfuerzo recaiga sobre la mandíbula fija ; ajustar la boca a la tuerca, dejando el mínimo juego; mantener limpio el mecanismo.
25.4.1 .3 De uña articulada
Reciben también el nombre de llaves de gancho ; se utilizan para tuercas redondas con muescas. Son ajustables para varios diámetros de tuercas (figura 25 .29) . Fig . 25.25 Llaves dinamométricas .
Fig. 25.29
Llave de doble gancho.
Fig. 25.30
Llave grifa .
25.4.1 .4 Ajustables para tubos
Se emplean con gran frecuencia en fontanería ; cipales: - Llave tipo Stillon (fig . 25 .30) . - Llave de cadena (fig . 25 .31) . La llave Stillon, vulgarmente llamada «llave grifa», que bascula ligeramente sobre la parte de la mordaza en el tubo (fig . 25 .30) . La llave de cadena (fig . 25.31) sujeta el tubo por regulable y las estrías.
existen dos clases prin-
tiene una mordaza móvil fija, clavando sus aristas
Llaves Allen.
Fig. 25.26
la acción de una cadena
25.4.2 Destornilladores
Son herramientas que se emplean para apretar o aflojar los tornillos y tirafondos, ajustándolos en una ranura que, a tal fin, tienen éstos en la cabeza (fig. 25.32) . Constan de : - mango; - vástago; - punta. Mango. El mango o parte por donde se coge con suele ser de madera o plástico . punta
vástago
anillo metálico
Fig. 25.32
Fig. 25 .27 Juego de llaves de vaso con mango hexagonal.
mango
Iii
Destornilladores.
Vástago o cuerpo. El vástago es de acero de buena calidad . Va inserto en el mango y asegurado contra el giro, por un pasador o unas estrías hechas en el propio vástago. Punta o extremo afilado. Es la parte activa de la herramienta. Está aplastada y aplanada para ajustar a la ranura del tornillo (fig . 25.33) . En cada tipo de destornillador, la anchura de la punta, el grueso del vástago y, generalmente, su longitud están relacionadas entre sí, para obtener la resistencia necesaria . 145
Bien
rll
Ma(
Fig. 25.33 Afilado correcto de la punta del destornillador.
Un defecto muy común, que debe evitarse, es afilar la punta del destornillador como si fuera un cincel, ya que así puede resbalar de los tornillos y estropearlos (fig . 25 .33) . 25 .4 .2 .1
Fig. 25 .35 Destornillador de percusión .
Fig. 25.36 Destornillador de carraca .
Tipos de destornilladores
Existe una variedad considerable de formas de destornilladores . Los más corrientes son : -Destornillador Philips. Muy empleado en automovilismo, tiene la punta en forma de cruz para adaptarse a la hendidura de los tornillos de cabeza Philips (fig . 25 .34A) . - Hay destornilladores especiales de perfil constante (fig . 25 .34B) . - Destornillador de percusión. Es un destornillador con el que mediante un golpe de martillo, y por medio de un mecanismo interior, se consigue un fuerte giro del extremo del destornillador (fig . 25 .35) . - Destornillador dinamométrico o de carraca . Con él se puede graduar la presión y actuar en los dos sentidos, mediante un dispositivo (fig . 25 .36) .
s
Fig. 25.34 Destornillador Philips: A, forma de la punta; B, destornillador de perfil constante ; C, aplicación .
25 .4 .2 .2
Normas de conservación
Para la buena conservación de los destornilladores ténganse presentes las siguientes normas : - no se empleen para ninguna operación que pueda hacerse con otra herramienta más apropiada -martillo, tenazas, llaves-; - manténgase siempre limpia y engrasada la articulación . 25 .5
Fig . 25.37 Mazas : A, madera ; B, plástico ; C, bronce.
Herramientas para golpear
Para golpear se emplean generalmente los martillos; unas veces directamente sobre la pieza y otras, con el auxilio de distintas herramientas como punzones, barras de acero, etc. .. 25 .5 .1
Martillo
Es una herramienta para golpear. Su forma y tamaño son muy variados, de acuerdo con el trabajo a realizar . Los principales son : - Martillo de bola . - Martillo de peña . - Martillo para carpintero . 25 .5 .2
Mazas
25 .5 .3
Punzones o botadores (fig . 25 .38)
Las mazas son unos martillos de forma y material adecuados para algunos trabajos especiales : - montaje de piezas acabadas ; - enderezamiento de chapas ; - para golpear materiales blandos. En la figura 25 .37. pueden verse varios tipos : los más usados son los de bronce, plomo, madera, caucho y plástico . En algunas toda la maza es de un mismo material ; en otras las cabezas son postizas y de distinto material, por ejemplo de nailon .
Fig . 25.38
Diversos tipos de botadores.
Son instrumentos de acero que terminan en punta. Sirven para abrir agujeros en chapas delgadas, sobre una sufridera blanda . Pero se emplean principalmente para colocar o sacar pasadores. Hay que mantener su boca bien plana (fig . 25 .39) y nunca hay que emplear un botador pequeño para un pasador grande a fin de no estropear los pasadores. Por esta razón, suelen fabricarse en juegos de 3 ó 6 piezas, unos con vástago cónico, para agujeros cortos, y otros con vástago cilíndrico, para agujeros largos . 146
25.6
Extractor de poleas Es uno de los accesorios más útiles para desmontar piezas metidas a presión . Los hay de muchas formas y tamaños, dada la gran variedad de necesidades (fig. 25.40) . Es importante mantenerlos en perfecto estado, para evitar que se estropeen las piezas y poder realizar el trabajo oportuno . 25.7
Cajas de herramientas Resultan muy prácticas . Hay armarios y cajas como las de la figura 25 .41 y, mejor aún, carritos semejantes a los de la figura 25.42, que resultan muy prácticas para guardar y conservar las herramientas .
Fig. 25.41
Armario y cajas de herramientas .
SEGURIDAD E HIGIENE Suele descuidarse mucho la guarda y conservación de los equipos de uso general, con los consiguientes perjuicios y la posibilidad de ser causa de accidentes . Por eso, antes de usar alguna de estas herramientas, hay que asegurarse de que estén en perfectas condiciones . Si su estado no es correcto, hay que ponerlas en condiciones antes de usarlas . De la organización del taller dependerá a quien corresponda el arreglo . Todo, antes de hacerse daño, malograr el trabajo o elementos de la máquina .
NORMALIZACIÓN Tiene gran importancia el empleo de elementos normalizados ; así con un mínimo de herramientas, se pueden solucionar todos los problemas .
MEDIOS DIDÁCTICOS
Fig. 25 .39 Forma de utilización de los botadores .
Audiovisuales Transparencia : 10.1 Llave ajustable de husillo . Diapositivas : 10.1 .1 Alicates . 10.1 .2 Diversos tipos de llaves . 10.1 .3 Martillos y mazas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Haz una lista de herramientas auxiliares que tú
has usado, las enumeradas en este tema, y todas las que tú conoces. - Cita alguna que no esté en el taller y que te parece podría hacer falta .
CUESTIONARIO - ¿Qué se entiende
por herramientas auxiliares? Enumera cinco de ellas, determinando
Fig. 25.40
Extractor .
Fig. 25.42
Carro de herramientas .
su empleo más corriente . - ¿Te parece importante disponer de un equipo portátil de herramientas dentro del equipo de manutención? - ¿Las herramientas auxiliares, de uso general, deben estar en el almacén de herramientas? ¿Por qué? - ¿Qué sistema emplearías en el taller para pedir una herramienta auxiliar? - ¿Te parece apropiado el actual o lo cambiarías por otro, si dependiera de ti? ¿Por cuál?
BIBLIOGRAFÍA E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . HENRY FORD TRADE SCHOOL, Teoría del taller, Gustavo Gil¡, Barcelona 1966 . VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 .
147
6.
Normalización
Tema 26.
Normalización . Tolerancias . Acabado superficial
OBJETIVOS
- Apreciar la importancia que para la mecánica tiene la normalización .
- Conocimiento de los principales organismos nacionales y extranjeros de normalización con sus abreviaturas o siglas correspondientes . - Información y conocimiento de la norma UNE como norma nacional. - Conocimiento del campo de aplicación de las normas de Mecánica y características de la tipificación . - Conocer la idea de tolerancias y acabado superficial. - Lectura e interpretación de dibujos de taller. GUIóN Definición y objeto de la normalización. Principios generales de normalización . Organismos nacionales e internacionales de normalización . Normas UNE. Sus clases. Campos de aplicación de la normalización en la Mecánica . Tipificación . Normas de empresa. Identificación de elementos normalizados . Designación normalizada . Dibujos de taller.
PUNTOS CLAVE
- Designación e identificación de elementos normalizados . - Ventajas de la normalización .
EXPOSICIóN DEL TEMA 26 .1
Definición y objeto de la normalización
La normalización es el trabajo sistemático de la simplificación, unificación y especificación que se aplica a los elementos y problemas que se repiten en la industria y, en general, en las diversas actividades cientificas y económicas . - Se simplifica, reduciendo el número de modelos (fig . 26 .1) . - Se unifica adoptando las medidas convenientes para que las fabricaciones resulten intercambiables (fig . 26 .2) . - Se especifica definiendo los materiales y dimensiones, de modo que se evite todo error en la identificación (fig . 26 .3) . Fig . 26.1
Plaquetas normalizadas de metal duro.
26,1 .1
Ventajas de la normalización
En el campo de la producción industrial, las principales ventajas son : 148
- Economía . Como consecuencia de la simplificación, se produce más barato . También disminuye el precio de coste al producir mayor número de unidades iguales . - Utilidad. Como consecuencia de la unificación, la intercambiabilidad facilita la obtención de piezas de recambio . - Garantía. Como consecuencia de la especificación, todos los productos normalizados tienen una calidad mínima perfectamente determinada. - Almacenaje económico y cómodo, pues facilita la clasificación de los productos y ahorra espacios . 26 .2
Principios generales de normalización Son los siguientes : - La normalización debe ser un conjunto perfectamente homogéneo : si unificamos los tornillos, haremos lo mismo con las arandelas, brocas, tuercas, etcétera . - Las normas deben representar un estado de equilibrio entre las exigencias técnicas y la realidad industrial del país . - La normalización debe ser una obra realizada de común acuerdo entre todas las ramas de la economía : técnicos, fabricantes, intermediarios y consumidores . 26 .2 .1
Etapas
El desarrollo de cualquier idea se suele dividir en tres etapas : - Etapa de iniciación, donde se corrigen los defectos . - Etapa de desarrollo, durante la cual se introducen cambios funcionales. - Etapa de saturación, en la cual se mejoran las apariencias y las características secundarias. Cuando se estima conveniente emitir una norma, en primer lugar, se hace un estudio de las necesidades; después se publica en la revista oficial el proyecto de norma, para que, durante un período de tiempo, todos los interesados puedan hacer las observaciones convenientes ; por último se publica la norma definitiva. Si en el transcurso del tiempo la norma queda anticuada, se hace una revisión. 26 .3
Organismos nacionales e internacionales de normalización Casi todas las naciones han creado sus organismos nacionales de normalización, encargados de publicar las hojas de normas, donde éstas se contienen. Algunos de los organismos nacionales más importantes son : País Alemania U .S .A . Francia Inglaterra Italia
Fig. 26.2 Medidas que definen un rodamiento .
Abrev . de la norma DIN ASA NF BSI UNI
Organismo normalizador Deutscher Normenausschuss American Standards Association Association Frangaise de Normalisation British Standards Institution Ente Nazionale Italiano di Unificazione
En España, el organismo encargado de establecer las normas nacionales es IRANOR, Instituto Nacional de Racionalización y Normalización, que publica las normas UNE -Una Norma Española-. Hay otros organismos nacionales de normalización dedicados a ramas particulares, entre los que cabe destacar : INTA : Instituto Nacional de Técnica Aeronáutica . CETA : Centro de Estudios Técnicos de Automoción . AEE: Asociación Electrónica Española . UNE-TEX : Sindicato Nacional Textil . Las normas que tienen ámbito de aplicación internacional las recopila la lnternational Organization for Standardization, cuyas normas llevan las siglas I .S .O . Sólo edita normas que, por su importancia o aplicación, interesen a todo el mundo. Suelen ser recomendaciones ¡SO, que luego cada país va incorporando, de acuerdo con su adelanto técnico. 26 .4
Normas UNE . Sus clases Las normas UNE se publican en hojas de formato A4 -210 x 297- ; van señaladas por un número de cuatro o más cifras, separadas en dos grupos, el 149
Li
A
0 Fig. 26.3 Especificación de una tuerca : tuerca de manguitos cónicos, de fijación T 6 UNE 18035,
primero de los cuales, de una o más cifras, indica la materia de que trata y el segundo número, de tres cifras, señala simplemente el orden correlativo, sin ninguna clasificación . Así, por ejemplo, la norma UNE 36072, que se refiere a Aceros afeados para herramientas, nos indica por su numeración que pertenece a la clase 36, o sea, a Siderurgia ; las cifras 072 expresan únicamente un número de orden . 26.4 .1 Grupos de normas Las normas UNE publicadas hasta la fecha pertenecen a los siguientes grupos, clasificados según las comisiones que los han elaborado . 1 4 5 7 9 10 14 15 16 17 18 19
Asuntos Generales . Ciencias Sociales . Ciencias Generales . Ensayos de Materiales . Calderas de Vapor . Motores Térmicos. Soldadura . Máquinas-Herramienta . Herramientas . Medios de fijación . Transmisiones . Rodamientos . Engranajes . Tuberías y Bridas . Válvulas y Accesorios y Organos diversos de Distribución y de Riego . 20/21 Electrotecnia . 22 Minería . 23 Protección Civil ; Sanidad y Seguridad . 24 Ingeniería Civil . 25 Material Ferroviario . 26 Material Automóvil . 27 Construcción Naval . 28 Aeronáutica . 30 Industrias Químicas. 31 Pólvoras y Explosivos . 32 Combustibles . 33 Industrias de la Fermentación .
Industrias Agrícolas y Alimenticias . Siderurgia . Metales . Bronces . Latones (excepto Aleaciones Ligeras) . Aleaciones Especiales . 38 Aleaciones Ligeras y Especiales . 40 Industrias Textiles . 41 Construcción . 43 Industrias Opticas y del Vidrio . 48 Colores . Pinturas . Barnices . 49 Embalajes y Transportes . 50 Documentación . 51 Combustibles Líquidos . 52 Administración, Organización e Informática . 53 Industrias de Plásticos y Caucho . 54 Industrias Gráficas . 55 Industrias de la Grasa y Detergentes . 56 De los Montes y de la Industria Forestal . 57 Celulosa y Papel . 58 Maquinaria de Elevación y Transporte . 59 Industrias del Cuero . 60 Gases Combustibles . 64 Piensos Compuestos . 66 Gestión y Calidad . 68 Tractores y Maquinaria Agrícola . 34 36 37
Campos de aplicación de la normalización en la Mecánica En Mecánica se aplica la Normalización : - a la Oficina Técnica de estudios y proyectos ; - a los materiales ; - al conjunto de piezas prefabricadas y elementos de máquinas; - a la técnica de la fabricación y del montaje ; - a la organización .
26 .5
26.6
Tipificación La tipificación es un caso particular de la normalización . Es una ordenación, por clases y tamaños, de objetos homogéneos, con un escalonamiento sistemático de sus dimensiones . 26.7
Normas de empresa Si una determinada empresa necesita normalizar algo para su uso interno, por no estar normalizado o por existir numerosos tipos del mismo objeto, de entre los cuales la empresa precise seleccionar algunos, surgen las normas internas o
normas de empresa.
Identificación de elementos normalizados Los elementos empleados en mecánica en su mayoría están normalizados y siempre que sea posible habrá que recurrir a ellos, con preferencia a los no normalizados. Y esto, por sus ventajas de simplificación, intercambiabilidad e identificación . El problema de identificación puede ser doble: porque hay que comprobar si es o no normalizado un elemento ya existente o porque hay que buscarlo cuando no se tiene y, en consecuencia, es precisa su designación . En el primer caso se comparan las dimensiones y formas de la pieza, con las de las normas correspondientes . Las características mecánicas, si son de im26.8
150
portancia, habrá que comprobarlas por medio de los ensayos que en las mismas normas se determinen . Si las medidas y formas coinciden con las de la norma, consideraremos el elemento como normalizado, y lo designaremos de acuerdo a la misma norma . Algunas piezas ya están marcadas con el número de la norma o con alguna característica de resistencia, con lo cual se facilitará la identificación . Si la casa fabricante es de garantía suele ser suficiente esta marca ; con todo si es grande la responsabilidad de !a pieza, convendrá hacer las comprobaciones arriba indicadas . En el segundo caso, se recurre a la norma correspondiente y en ella se encuentra claramente cómo debe hacerse la designación . 26 .9
Designación normalizada
Es la manera de distinguir o llamar a las piezas o elementos normalizados . La designación debe ser inequivoca y breve. Consta de dos partes : del nombre o denominación y de una abreviatura . Ejemplo : Si hemos de designar una tuerca almenada de rosca M10 x 1,5, según la norma UNE 17054, lo haremos así : Tuerca almenada A
M10
x
Fig. 26.4
AM 10 x
1,5 UNE 170541
Tuerca almenada 1,5 UNE 17054.
En ella tenemos :
Denominación : Tuerca almenada Abreviatura : A M10 x 1,5 UNE 17 054 (fig . 26 .4) . La abreviatura sola ya determina concretamente el producto . Es como un signo en clave . Para la interpretación de esta clave sirve la hoja de la norma correspondiente . Se comprende por qué nunca debe faltar el número de la norma . En la descripción de algunos de los elementos reseñados se indica su designación normalizada completa, en otros sólo la abreviada . En el tema de elementos de unión puede encontrarse gran variedad de estas designaciones y se verá la ventaja que supone hacerlo así : se hacen innecesarios los dibujos de despiece . En la- tabla 26 .5 se ven otros elementos normalizados y sus designaciones . 26 .10
Dibujos de taller
En todo taller mecánico, el trabajo se ejecuta de acuerdo con los dibujos realizados en la Oficina Técnica . En estos dibujos se representa la pieza o piezas en su forma y dimensiones . Si no puede dibujarse en su tamaño real -escala 1 :1-, se dibujará en la escala normalizada que más convenga . Además se indicarán todas las aclaraciones u observaciones que sean necesarias para la completa y fácil interpretación y ejecución de la pieza . Como en estos dibujos, las piezas, no se representan tal como nosotros las vemos de un solo golpe de vista, es decir, tal como podría representarlas una fotografía, es necesario saber leer o interpretar estos dibujos industriales . Tabla 26 .5
Dibujo
Designación de piezas normalizadas .
Designación
Significado
Chaveta plana 32 x 18,
Anchura b = 32 Altura h = 18 Longitud¡ = 180
Lengüeta redonda 4 x 5 DIN 6 888
Anchura b = 4 Altura h = 5
Perno 16 h 11 x 50 DIN 1 433 (marca del material)
Diámetro d = 16 Longitud¡ = 50
Tornillo hexagonal M8 x 50 To DIN 931
Diámetro ext . M8 = 8 Longitud¡ = 50 To = sin saliente de asien to
Tuerca hexagonal M8 DIN 555
M8 = diámetro del tornillo al
UNE 17101, I = 180
~7
que va colocada,
Fig. 26.6 Dibujo de conjunto.
26 .10.1
Fig. 26 .7 Chaveta en proyección ortogonal y perspectiva paralela.
Éc
W1
26 .10.2
Dibujo de despiece
Es el dibujo en el cual se representa una pieza aislada, con todas las medidas y especificaciones necesarias para su completa ejecución . Es el dibujo más importante en el taller. Un dibujo está completo si reúne estos 5 requisitos : 1 .° forma de la pieza -vistas necesarias y suficientes-,2.0 dimensiones, incluidas las tolerancias ; 3 .° signos superficiales e indicaciones escritas ; 4.° material con características ; 5 .° especificaciones de identificación . Demos una breve idea de cada uno de estos puntos : 1 .° Forma de la pieza: En los dibujos industriales se emplea casi siempre el sistema de representación por proyecciones ortogonales. Alguna vez se añade una perspectiva. Se dibujan las piezas, según este sistema, tal y como aparecen desde cada una de sus caras. 2.11 Dimensiones . Las dimensiones de la pieza se anotan por medio de cotas . Dichas cotas se escriben en medio o encima de unas líneas llamadas líneas de cota, que llevan una flecha en cada extremo (fig . 26 .7) . - Tolerancia Dada la imposibilidad de hacer una medida absolutamente exacta, se admite en ella una diferencia mayor o menor, según la importancia de la pieza o medida, llamada tolerancia . - Medida nominal: La que se acota en el plano. - Medida máxima : La mayor medida admisible en la fabricación . - Medida minima : La menor medida de fabricación . Pongamos un ejemplo : Supongamos que una medida deba tener 17 mm sin exceder de 17,2 mm, ni tener menos de 16,9 mm . Se llama medida nominal a la que teóricamente ha de tener la pieza ; en este caso, 17 mm . A las medidas 17,2 y 16,9 se las denomina medida máxima y medida mínima . Se llama tolerancia a la diferencia entre la medida máxima y la mínima admisible; en este caso
É d
Dibujo de conjunto
Cuando un dibujo representa un mecanismo o máquina, formado por varias piezas, se llama dibujo de conjunto. Tiene gran importancia : 1 .° para que en el momento de concepción o proyecto pueda verse la relación y proporción de las varias piezas, y 2.° para el montaje, ya que en él deben verse todas las piezas y la posición de unas respecto a las otras. En la figura 26 .6 vemos un sencillo mecanismo en dibujo de conjunto seccionado . En un dibujo de conjunto no se ponen cotas. Además del dibujo propiamente dicho, todo plano debe llevar un casillero en el cual estén escritas todas las especificaciones necesarias para su identificación y completa comprensión. Las piezas normalizadas llevarán su especificación completa para que sólo con ella podamos obtenerlas sin necesidad de un dibujo propio .
-
.
Fig. 26 .8 Representación gráfica de tolerancias.
17,2-16,9=0,3mm. Para representar la tolerancia en un dibujo, se escriben a la derecha de las cotas y en tamaño más pequeño las diferencias ; en la parte superior, la que da la medida máxima y la que da la medida mínima, en la parte inferior, como pue de verse en la figura 26 .8 . Se pone el signo + (más) a estas diferencias cuando la medida admisible sea mayor que la nominal, y el signo - (menos) cuando sea menor. También puede escribirse con abreviaturas, según normas ISO, y poner el valor numérico aparte (fig . 26 .9A) . Como se comprende fácilmente, cuanto mayor sea la tolerancia admitida, tanto más fácil será realizar una pieza. Cuando varias medidas no necesiten una tolerancia concreta o puedan ser del mismo orden, podrán dejar de indicarse las diferencias de cada cota, y ponerse sólo de una manera general. Si las medidas no toleradas difieren poco en magnitud, podrá ponerse así: Medidas sin tolerancias _1_ 0,2 -u otras tolerancias, según necesidades- . Mejor será, sobre todo cuando la diferencia entre las medidas sea muy notable, poner medidas sin tolerancias según DIN 7 168 y una tabla para los campos de medidas de la pieza, como aparece en la figura 26 .9B. 152
Tabla 26 .10 Tabla de signos de mecanizado .
Sin demasía para mecanizado
Uniformidad y alisado superficial, tal como se consigue mediante los procedimientos usuales sin levantar virutas (laminar, forjar, estirar, cortar a la autógena, fundir, etc.) .
N12 N12 , N11 \/
N10 , N9 Mecanizado con arranque de viruta Necesita demasías para
9/ N8,N7 N6
mecanizado
NiS, N5 N4 4, N3, N2, N1
Unte
y alisado superficial, tal como se consiguen mediante los os procedimientos usuales, sin levantar virutas, hechos cuidadosamente, (cortar, forjar con cuidado, pulir en estampa, fundir cuidadosamente) . Solamente cuando estas condiciones no pueden cumplirse, habrá que mecanizar tales superficies .
Uniformidad y alisado superficial, tal como se consiguen mt . diante uno o más desbastados con levantamiento de virutas Las huellas dejadas por la operación pueden ser apreciadas claramente al tacto o a simple vista.
Uniformidad y alisado superficial, tal como se consiguen mediante uno o más afinados con levantamiento de virutas. Las huellas pueden apreciarse a simple vista.
Uniformidad y alisado superficial, tal como se consiguen mediante uno o más alisados cuidadosamente ejecutados. Las huellas no deberán ya apreciarse a simple vista.
Uniformidad y alisado superficial, tal como se consigue mediante peracabado . Las huellas son absolutamente invisibles a simple vista. su
3.° Signos superficiales: Así como no siempre se exige la misma exactitud en las diversas medidas de las piezas, tampoco se pide en todas las superficies la misma lisura o pulidos. Para saber cómo deben quedar las superfi cies, se colocan en ellas unos signos que indican el grado de pulido o acabado que deben tener. Dichos signos superficiales se reproducen en la tabla 26 .10 y en ella vemos el significado de cada uno. 4.0 Material: Anotaremos la calidad y, en caso de tratarse de perfiles normales, la 'designación normalizada. También podrán aparecer las dimensiones en bruto, sin dejar de mencionar los tratamientos térmicos o especiales si los hubiere . 5.° Especificaciones de identificación : Todo dibujo ha de llevar una denominación y número de identificación, así como número de piezas, nombre del dibujante, etc. (fig . 31 .40) . TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO Realizar un tema libre sobre la normalización aplicada a la Mecánica .
Fig. 26 .9A Manera de acotar tolerancias y señalar los signos superficiales .
Medidas sin tolerancia según DIN 7168 grado medio
>05 >6 hasta
CUESTIONARIO
- ¿Qué objeto tiene la normalización? - ¿Cuáles son las principales ventajas de trabajar con elementos normalizados? - En tu actividad diaria, ¿empleas objetos o productos que estén normalizados? Cita 10 ejemplos . - ¿Qué son las normas ¡SO? - ¿Sabrías descifrar las siguientes siglas? UNE 15126 UNE 26022 UNE 50 003 - ¿Dónde se aplican las normas en Mecánica? - ¿Qué diferencia hay entre norma UNE y una norma de empresa? - ¿Es obligatorio el empleo de las normas? - Pon algún ejemplo de especificación normalizada y explícala.
Grado medio
6 '0,1
hasta
30 0,2
>30
hasta
Material f-1120
BIBLIOGRAFÍA
DIN, Normas fundamentales para la técnica mecánica, Balzola, Bilbao 1970 . E. P. S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . KLEIN M., Introducción en las normas DIN, Balzola, Bilbao 1967 . NORMAS UNE, Instituto Nacional de Racionalización y Normalización, Madrid .
Fig . 26.98 Aplicación de la norma DIN 7168.
153
120 0,3
7.
Elementos de unión
Tema 27.
Uniones fijas soldadas . Otras uniones
OBJETIVOS - Conocer los procedimientos de unión permanente de dos piezas . - Saber cómo se preparan las piezas para soldar. - Conocer las normas de seguridad para el manejo de las instalaciones y aparatos para soldar. - Aprender a representar y leer elementos normales de unión. - Conocer otros procedimientos de uniones. GUIÓN -
Soldadura . Otros sistemas de uniones fijas : pegamentos . Uniones prensadas . Uniones por zunchado y anclajes .
PUNTOS CLAVE - Lectura de uniones soldadas, según los varios sistemas. EXPOSICIÓN DEL TEMA 27 .1
Soldadura
Se llama soldadura la unión por medio del calor de dos piezas metálicas o de dos partes de una misma pieza, de modo que formen un todo continuo . 27 .1 .1
Clasificación de los procedimientos de soldadura Hay muchos procedimientos de soldadura, que no se pueden emplear indistintamente ; cada uno tiene su campo de aplicación . Los principales procedimientos de soldadura son los siguientes : heterogénea Fig. 27.1 Preparación de piezas para soldar. 1, con bordes levantados ; 2, con bordes a escuadra libre ; 3, en V; 4, en V con bordes levantados ; 5, en V con chaflán simple ; 6, en U ; 7, en X ; 8, en K ; 9, en doble U.
Soldadura
Soldadura blanda Soldadura fuerte por fusión
con soplete eléctrica, con arco voltaico
por presión
a la fragua eléctrica por resistencia
homogénea
15 4
a tope por puntos continua
Soldadura heterogénea es aquélla en la que, para unir las partes, se utiliza un metal distinto del metal base . La soldadura homogénea se hace con metal de idéntica o semejante composición a la del metal base . Se llama metal base al metal de las partes que se han de unir . El metal fundido que, a veces, se interpone entre las dos piezas para unirlas se llama metal de aportación . 27 .1 .2
Preparación de las piezas que se han de soldar
a
Las piezas que se han de soldar han de sufrir una preparación que, en general, comprende las operaciones siguientes : 1 a Achaflanado o doblado de los bordes (fig . 27 .1) . 2.a Limpieza del metal, si hay lugar a ello . 3.a Punteo de los bordes (fig . 27 .2) . 4.a Ajuste y fijación de los bordes . 5.a Calentamiento antes de la soldadura, si se trata de metales frágiles, susceptibles de romperse bajo los efectos del calor localizado : fundición de hierro, aleaciones ligeras . . . El achaflanado de los bordes es indispensable cuando las piezas tienen más de 5 6 6 mm de espesor. El ángulo de la V así formada ha de ser tanto mayor cuanto más gruesa es la plancha; no pasando, no obstante, de los 90° . Para espesores de más de 15 mm, ha de achaflanarse por ambas caras. Achaflanados los bordes de las piezas, se las aproxima de manera que ajusten en toda su longitud y enseguida se los une por medio de puntos de soldadura, más o menos próximos según el espesor de la . plancha (fig . 27 .2) . Las planchas muy delgadas se preparan haciendo un reborde (fig . 27 .2) y punteando, sin metal de aportación, y a una distancia de unos 25 6 30 mm . Las de mayor grueso se puntean con metal de aportación, a una distancia que sea de 20 a 30 veces el espesor de la chapa . Hay que evitar, siempre que se pueda, que la soldadura quede en ángulos vivos o en partes que sufran esfuerzos concentrados . Igualmente, se evitará unir directamente dos piezas de distinto espesor. La figura 27 .3 indica la preparación de las piezas que se desean soldar, en determinados casos. Como la soldadura produce deformaciones, es preciso, en ciertos casos, deformarlas de antemano en sentido contrario, para contrarrestar la posible deformación (fig . 27 .4) .
b
Fig. 27.2 Punteado de las chapas para soldar a tope : a, con metal de aportación; b, sin metal de aportación .
mal 2
Fig. 27.4
27 .1 .3
Deformaciones de las piezas soldadas y modos de evitarlas.
bien
bien
bien
3
Posiciones de la soldadura
La soldadura se hace ordinariamente colocando las piezas que se han de soldar en el plano horizontal ; pero hay casos en que no hay más remedio que soldar en la posición en que se encuentren . Las varias posiciones en que podemos soldar aparecen en la figura 27 .5 . La tabla 27 .6A muestra las denominaciones normalizadas según la norma UNE 14 009 para las diversas posiciones de la soldadura (fig . 27 .613). 27 .1 .4
Defectos de la soldadura Entre ellos se pueden citar: 1 .° Falta de penetración, debida a una fusión incompleta de los bordes . Esto se aprecia observando la pieza por detrás . 2.° Pegaduras o unión por simple adherencia y no por fusión . Puede producirse este defecto por fusión incompleta, o no simultánea de los bordes y del metal de aportación ; o bien, por haber aplicado el metal de aportación sobre un metal ya solidificado . 3.° Oxidación y quemaduras, debidas a que la ejecución de la soldadura ha sido muy lenta o que se ha regulado mal el dardo o a que no se emplean desoxidantes cuando son necesarios . 4.o Desnivelación de los bordes que se han de soldar . Este defecto, que disminuye notablemente la resistencia de la soldadura y de su buen aspecto, 155
6
bien
mal
Fig . 27.3 Preparación de piezas para soldar: 1, para derivaciones de tubo ; 2, para fondos de depósitos; 3, barras redondas rectas; 4, piezas prismáticas ; 5, chapas de distintos espesores; 6, chapas en ángulo.
k
m
Fig . 27.5 Posiciones diversas en la soldadura autógena : a, soldadura semiascendente hacia la izquierda : q> = 201 a 300, a = 450 (de 300 a 501), p = 451 (de 450 a 601) ; b, soldadura semiascendente hacia la derecha : cp = de 201 a 300, a = 450 (de 300 a 701), = 451 (de 45o a 601) ; c, soldadura semiascendente a dos pasadas, segunda pasada : a =p 601 a 801, p = 300 a 45o ; d, soldadura semiascendente a dos pasadas, primera pasada : a = 301 a 450, p = 450 a 601; e, soldadura de rincón; f, soldadura de rincón hacia la izquierda : a = 450, p = 450, S = 450 ; g, soldadura de rincón hacia la derecha : los ángulos como en f ; h, separación que se ha de dejar en la soldadura de rincón para espesores mayores de 5 mm ; i, soldadura de rincón ascendente; j, soldadura en T ; k, soldadura de tres chapas ; I, soldadura en ángulo exterior : a = 450, p = 45o ; m, soldadura de techo : a = 601, p = variable; n, soldadura ascendente, primer método : a = 600, p = 700 ; ñ, soldadura ascendente, segundo método, primera pasada : a = 450, p = 45o; o, soldadura ascendente, segundo método, segunda pasada : a = 600, p = 700; p, soldadura ascendente, tercer método (con dos sopletes) : a = 600, p = 700; q, soldadura en cornisa, deposición del baño : a = 700 ; r, soldadura en cornisa, unión con el baño anterior: a = 600. Tabla 27 .6A Posición Plana Horizontal Inclinada Vertical De techo
Fig. 27.68
Posiciones de soldadura : 1, cara de soldadura ; 2, eje de soldadura .
Norma UNE 14009 para posiciones de soldadura, Representación P H M V T
Inclinación del eje a a 150 a 800 a 00 a 00 00
150 150 800 900 800
Angulo de rotación 1501 a 2100 800 a 1500 - 2100 a 2800 800 a 2800 00 a 3600 00 a 801 - 2800 a 3600
se debe a la preparación defectuosa o a falta de sujeción de las piezas que han de soldarse (punteado, etc.), o a deformaciones producidas durante la misma soldadura. 5 .0 Coqueras, son cavidades más o menos grandes que se encuentran en las soldaduras . Se deben estas cavidades a los gases producidos durante la fusión y que quedan aprisionados en la masa, al solidificarse ésta rápidamente. Esto se evita mediante composiciones desoxidantes adecuadas y procurando una solidificación suficientemente lenta para que los gases tengan tiempo de salir a la superficie . 156
Tabla 27 .7 Representación gráfica
Extracto de normas para representación y simbolización de uniones soldadas . Designación de la soldadura
Representación simbólica
h
Chaflán en V.
h
-
i
¿
í^i
h
, hV Vh hi ~_
Chaflán en V incompleta .
Chaflán en doble V, incompleto en las dos chapas.'
i
hV i
hV h r
I hV h
hV h l
hV h,
hV h
Chaflán en doble V, incompleto en una sola chapa .
a__i L-_
I
Soldadura con dos cordones iguales .
¡malo
h
r
.
~
Soldadura con chaflán incompleto .
`--)
üi0
1
h h,V h2
-.
Soldadura simpie .
h
01 :.03>
aJ
olíoí4
" `
J1 Soldadura con cordón interior .
a
~,
\C~\\ a r2
Tabla 27 .7
Representación gráfica
~-1
Designación de la soldadura Soldadura tope por resistencia, sin fusión .
-
_ -
_
~
Representación simbólica
\
Soldadura por puntos .
-~--~--
(Continuación)
Soldadura por protube-
~"~
-----~-
©
Soldadura a solape por puntos adjuntos . Se indica el n úm ero d e puntos n por cm . Soldadura a tope por puntos adju )tos Se indica el número de puntos n por cm .
-_ o o
d
w''11ra . ZsS3,3,y?jJ
.
Lar_-
dOl
--
__ ~-----
d =&n
- -~
d$ n y
27 .1 .5
Identificación de las uniones soldadas Uno de los problemas que plantean !as uniones soldadas es su representación e identificación en los planos de taller . Para salir al paso de esta dificultad se han establecido unas normas para la representación real y simbólica . Estas normas se refieren tanto a la preparación de las piezas, como a la forma de acabado de la soldadura, incluyéndose, algunas veces, la manera de realizarla, por quién debe ser realizada e incluso qué ensayos deben hacerse . En la tabla 27 .7 se da un extracto de los casos principales y en la figura 27 .8 un ejemplo de aplicación . En las normas UNE o DIN y en los tratados de dibujo se abunda más sobre este tema .
A
B
Fig. 27.8 158
Ejemplo de representaciones de uniones soldadas : A, gráfica ; B, simbólica .
Otros sistemas de uniones fijas : pegamentos Aunque no entran propiamente en el campo de la soldadura, en el sentido explicado arriba, dada su creciente aplicación, se mencionan también aquí las nuevas técnicas de unión de piezas por pegamento rígido o elástico, por medio de resinas. Pueden emplearse para toda clase de materiales : metales ligeros, acero, cerámica, hormigón, caucho vulcanizado, material -es plásticos, corcho, cuero, etc. Son estas resinas unos productos muy fluidos unas veces, pastosos otras y hasta sólidos, con la adición de sus correspondientes endurecedores, también en forma líquida o pastosa. Hay productos que producen uniones capaces de resistir a muy distintas temperaturas (desde -60 oC hasta 250 °C) y a los agentes químicos y atmosféricos más variados . Presentan muy buena adherencia y gran resistencia mecánica . Con la tabla 27 .9 se puede elegir el adhesivo más apropiado a cada aplicación . En ella se muestra el tratamiento previo de la superficie . Una aplicación muy característica es el montaje de punzones en troqueles o matrices (fig . 27 .10) . El punzón, previamente desengrasada, se pega a la placa portapunzón . Es este un sistema que abarata grandemente la fabricación de matrices, se emplea también para estampas de embutido, revestimientos, etc. 27 .2
Tabla
27 .9
Adhesivos
para
encolado
Ad. Araldit que endurecen en caliente (130-200 °C)
Araldit AT 1 ó AU 1
° Puede encolar
Tratamiento previo
I nuimico
Mecánico Acero duro (acero cromado) Aluminio y aleacion es lig eras
T~_
._ .i
--
C. P. V. (duro)
,^¡.
27,10
Aplicación
de
adhesivos
matricería .
varios,
Líquido
Pastoso (Para juntas gruesas)
Viscoso
Araldit Araldit Araldit f', Araldit Araldit Araldit Araldit AZ 15 AY 103 AY 103 AY 105 AW 106 AV 121 AV1238 HZ 15 HY 956 HY953 F 953 F H495311 HY 956 HV953N
Naturaleza de la junta después del endurecimiento l
Rigida
Flexible
",
, ..
, . ..
"""
" ."
"""
" . ..
Aluminio (anodizado) Cadmio
Araldit AV 8
materiales
en
Adhesivos Araldit que endurecen a temperatura ambiente (18-25 °C)
Sólido tusible Pastoso Líquido (para (polvo, (en juntas varillas, olución pastillas) gruesas) Con este adhesivo
en
Fig.
...
' . ."
."
..
."
..
-- ._)
o
...
Rígida
Flexible
..
' ".
..
o
o
....
..
..
..
Cobre y sus aleaciones (excepto Cromo
. ..
Fundición
. ., .
. . ..
.. .
..
., .
.,
. ..
. .. .
..
a
o
_. .__
Grafito
...
.. .
. .,
...
..
..
."
".
"..
..
.,
. .,
,
,.
..
..
.
..
..
.,
..
,
,
,
, ".
.,
..
. ..
".
..
.
..
..
..
Hierro forjado y acero Latón Magnesio y sus aleaciones Nilón
1
"" . "
~~ . . .__
Níquel
...
Oro
..
..
Piedras preciosas Plata Plomo P . T. F. E. (Teflón)
. -
Soldadura (de estaño) Titanio Tungsteno y carburo de tungsteno
..
. ..
.. .
..,
..
.,
.. ...
, ..
...
" .. .
...
. ..
...
..
. ..
., .
. ...
..
,..
.
.
..
..
.,
...
. ..
,. .
...
., .,
,. .*
,. " .
.. .
. ..
Cinc y sus aleaciones
Desengrase con disolventes o detergentes
que disuelvan bien las grasas.
Tratamientos previos de los materiales plásticos . Tratamiento químico. Apomazado, esmerilado, pulimentado al chorro de arena .
Los signos de la tabla significan : .. "" "" " o
Resistencia muy grande al cizallamiento. Gran resistencia al cizallamiento. Buena resistencia al cizallamiento. Adherencia satisfactoria . El material no puede encolarse con este adhesivo .
Fig. 27.11 longitudinal.
159
Unión por prensado
27 .3
Uniones prensadas
La unión de dos piezas puede lograrse por adherencia . Para que las piezas queden unidas permanentemente, aún bajo la acción de fuerzas exteriores considerables, deben tener originariamente distinta medida . En el supuesto de que haya de unirse un eje a un zócalo o bancada, el diámetro del eje deberá ser mayor que el diámetro del agujero. Al producirse el ajuste se deformará el eje achicándose y el agujero agrandándose ; mas para que la unión sea permanente no hay que sobrepasar el límite elástico de los materiales . Para saber las diferencias a dar a los ejes y agujeros se emplean los ajustes recomendados en DIN 7157, que es un extracto de los asientos ISO . La deformación puede lograrse por prensado longitudinal (fig . 27 .11) o por prensado transversal (figs. 27 .12 y 27 .13) . 27 .3 .1
Prensado longitudinal
Para este sistema se hace la presión en dirección del eje. En la figura 27 .11 se ve cómo se introduce un casquillo ; las temperaturas de las dos piezas son iguales a la del ambiente . 27>3 .2
Fig . 27.12 Unión por prensado transversa/: A, calentamiento de la pieza exterior en aceite; B, efecto de mon taje al enfriarse .
HZ líquido (-253 OC) nieve carbónica (-80 -C) (hielo seco) A
Prensado transversal
Para este sistema se puede lograr la unión, bien calentando la pieza exterior (fig . 27 .12A), bien enfriando la pieza interior (fig . 27 .13) . En el primer caso, al calentar la pieza exterior, se dilata con lo cual se facilita la entrada de la pieza interior . Una vez enfriada la pieza exterior (fig . 27 .1213), ésta se contrae, originando una presión en torno que produce la unión permanente de las dos. En el segundo caso, el proceso es inverso : se enfría la pieza interior, con lo que disminuye de tamaño y permite ser introducida fácilmente en la pieza exterior. Al calentarse de nuevo la pieza interior, aumenta su tamaño y produce una presión lateral (fig . 27 .1313) con la que se logra la unión . Para el caso de calado, por prensado longitudinal, habrá que hacer en el eje un chaflán de unos 15° para facilitar el centrado (fig . 27 .11) . Es muy importante alinear bien los dos ejes (fig . 27 .14) . Las superficies deberán tener una rugosidad muy pequeña para todos los casos, pero de una manera especial para los prensados longitudinales .
Fig . 27 .13 Unión por prensado transversal . A, enfriamiento de la pieza interior; B, efecto de montaje al que dar a temperatura ambiente,
Fig. 27.14
anclaje
27 .4
Fig. 27.15 Cubo de polea unido por zunchado y corona unida por anclaje .
Importancia de la alineación de ejes para el prensado longitudinal.
Uniones por zunchado y anclajes
Zuncho es una abrazadera de acero o de otro material que sirve para fortalecer algunas piezas que requieren mayor resistencia o para mantener unidas dos o más piezas . En las figuras siguientes se ven varias aplicaciones de tales zunchos para la unión de piezas : La figura 27 .15 es un zuncho empleado para unir el cubo de una polea que, por problemas de fundición, se fabrica en dos mitades. La figura 27 .16 muestra el empleo de zunchos para mantener unidas las duelas de un tonel. En la figura 27 .17 se ve otro tipo de zuncho empleado para mantener unidas las dos partes de la bancada de un martinete . Los anclajes trabajan de manera semejante a los zunchos, pero son piezas abiertas . En la figura 27 .15 se puede ver el empleo de estos elementos en una polea cuyo cubo está unido por dos zunchos. 160
Fig . 27.17 Zunchado de las piezas de un martinete .
Tanto zunchos como anclajes suelen colocarse en caliente para que al enfriarse produzcan el efecto apetecido. Las uniones prensadas y las realizadas por zunchado o anclaje se consideran fijas, cuando la separación de las piezas resulta imposible sin la destrucción de al menos una de ellas; es decir, cuando desmontadas, no pueden volver a montarse en iguales condiciones de ajuste . TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
Hacer un estudio comparativo de las diversas clases de uniones fijas con sus aplicaciones y limitaciones .
CUESTIONARIO - ?Qué se entiende por uniones fijas? - ¿Tiene soldadura alguna ventaja respecto a otros sistemas? - Di las clases de soldadura que conoces . - ¿Por qué producen tensiones las soldaduras? ¿Cómo se pueden evitar o hacer menos peligrosos sus efectos? - ¿Conoces algún ejemplo de aplicaciones de pegamento en piezas mecánicas o en la industria general? - ¿Qué limitaciones tienen algunas soldaduras y pegamentos? - ¿Qué es un zuncho? - ¿Cómo deben estar las superficies para unirlas por prensado? ¿Por qué?
la'
BIBLIOGRAFÍA E . P . S ., Tecnología Mecánica, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1970. Catálogos de Laboratorios CIBA .
Tema 28. OBJETIVOS
Soldadura blanda, fuerte y soldadura por fusión con soplete
- Conocer los procedimientos de soldadura.
- Saber el manejo y mantenimiento de los aparatos y accesorios. - Aprender a realizar algunos tipos de soldadura con piezas sencillas. - Dar idea suficiente para realizar prácticas de unión, por estos métodos. GUIÓN
-
Soldadura blanda . - Soldadura fuerte . - Normas generales para la ejecución de las soldaduras con soplete. - Corte de acero mediante el soplete oxiacetilénico .
PUNTOS CLAVE
- Conocer los peligros, y modos de evitarlos, en las instalaciones de soldadura . - Distinguir los diversos sistemas de soldadura con soplete .
6.
Tecnología del Metall 1
EXPOSICIGN DEL TEMA 28 .1
Fig, 28.1
Soldadores de cobre,
La soldadura blanda consiste en unir las piezas por medio de una aleación metálica fácilmente fusible (de bajo punto de fusión) tal como el estaño, el plomo, las aleaciones de estaño y plomo, etc. Esta soldadura ofrece una resístencia generalmente inferior a la de los metales a los cuales se aplica, y no puede emplearse en uniones que deban someterse a más de 200 oC . Está indicada especialmente para uniones de hojalata, chapas galvanizadas, piezas de latón y bronce, algunas veces en piezas de hierro y, sobre todo, en los tubos de plomo y en conexiones de electricidad y electrónica . Para efectuar este tipo de soldadura se necesita un soldador de cobre (figura 28 .1) que puede ser calentado con una lámpara de soldar (fig . 28 .2), o eléctricamente (fig . 28 .3) . El metal de aportación se emplea, generalmente, en barra. Además es necesario emplear ciertos cuerpos como desoxidantes (que evitan la oxidación) y fundentes (que ayudan a fundir la escoria) . Para hacer una buena soldadura se limpian con cuidado las partes que han de unirse .
Fig. 28.2 Lámpara de soldar calentando un soldador de cobre.
Fig . 28 .2
SFEt
Fig . 28.4 Representación de la soldadura fuerte .
Soldadura blanda
28.3
Soldador de calentamiento eléctrico.
Soldadura fuerte
La soldadura fuerte, llamada también amarilla, consiste en unir piezas mediante la fusión de un metal que tiene un punto de fusión relativamente elevado, como los latones, el cobre o las aleaciones de plata . La temperatura de fusión debe ser inferior a la de los metales a unir . El metal de aportación se usa en forma de grano, de hilos o chapitas, según la forma de las piezas que se han de soldar; el desoxidante empleado es el bórax, u otros preparados comerciales. Se recurre a este tipo de soldadura cuando hay que efectuar una unión sólida y resistente, sin fundir las piezas a enlazar . Se puede efectuar sobre metales y aleaciones de elevado punto de fusión como son : el acero, la fundición y los bronces. 28 .2 .1
Designación de la soldadura fuerte
En los planos o dibujos de taller, la designación y representación simbólica de la soldadura fuerte se hace según la norma UNE 14 009 (fig . 28 .4), en la ca l se indi ca : 1 .c> Un punto por donde se pone el metal. 2 .e Una línea junto a la superficie, donde se deposita el metal. 3.e Una letra mayúscula característica del metal o aleación : Estaño E, Cuzin Z, Cobre C, Plata P, Aleación especial A. 4.c> Una letra minúscula especificando que el calentamiento es : local 1, total t. metal de aportación tubería de oxígeno
manómetro de baja_presión_ . reductor _de presión _ manómetro de alta presión manómetro de acetileno depurador
mesa de trabajo
Fig . .28.6 Generador de alta presión .
Fig . 28.5
162
soplete, tuberías
botella de oxigeno
generador de acetileno
Elementos de una instalación de soldadura oxiacetilénica .
28 .2 .2
Soldadura con soplete
La soldadura con soplete de gas, llamada vulgarmente soldadura autógena, se puede efectuar con distintos combustibles, pero el más empleado de todos es el gas acetileno, que se quema con oxígeno . Este tipo de soldadura se llama, por tanto, soldadura oxiacetilénica . 28 .2 .2 .1
Elementos de que consta una instalación para soldadura oxiacetilénica Una instalación ordinaria de esta clase de soldadura comprende (fig . 28 .5) : - Un gasógeno de acetileno o bien una botella que lo contenga comprimido y sus válvulas y manómetros . - Una botella cargada de oxígeno con sus válvulas de cierre y reducción y manómetros de alta y baja presión . - Las tuberías necesarias para la conducción de ambos gases, con una válvula de seguridad en la de acetileno. - Sopletes con varias boquillas que permiten la soldadura de piezas de distintos espesores. - Gafas protectoras, de las cuales no debe prescindirse nunca . - Una mesa de trabajo. 28 .2 .2 .2
Acetileno
El acetileno es un gas incoloro de olor característico, que arde en el aire con llama muy luminosa . Se obtiene haciendo reaccionar con agua una sustancia sólida llamada carburo de calcio, en aparatos llamados gasógenos o generadores de acetileno. Modernamente se emplean gasógenos de alta presión (fig . 28 .6) . No se debe tocar nunca el carburo con las manos mojadas para evitar quemaduras, ni tampoco acercar una llama a la boca de un bidón de carburo, aunque esté ya vacío, pues existe el peligro de explosión. Muchas veces, al menos en las grandes instalaciones, y para mayor seguridad el gasógeno está separado, por un muro, del local donde se hace la soldadura, y comunicado con él por tuberías (fig . 28 .7) . Al menos, debe estar suficientemente alejado del puesto de trabajo.
Fig, 28.8 Esquema de válvula de seguridad hidráulica : A, funcionamiento normal; B, en el momento del retroceso .
28 .2 .2 .3
Válvula de seguridad Un deterioro u obstrucción en el soplete podría ocasionar un retroceso de oxígeno por la tubería del acetileno, pudiendo derivarse serias consecuencias . Para evitar tal riesgo se intercala en la tubería del acetileno una válvula de seguridad, generalmente hidráulica, aunque se usan también válvulas de seguridad secas (figs . 28 .8 A y B y 28 .9) . 28 .2 .2 .4
Botellas de acetileno disuelto Se expende en el comercio el acetileno en botellas de acero, que con-
Fig . 28.9
Válvula,
de seguridad seca,
tubo de goma para acetileno
Fig . 28.7
Generador separado del puesto de trabajo .
Fig . 28.10
163
Botella de oxígeno .
tienen una sustancia muy porosa empapada en acetona, que disuelve el acetileno a presión. El manejo de estas botellas no es peligroso, a pesar de lo cual se deben manipular con mucho cuidado, evitando exponerlas al sol, golpearlas o dejarlas caer. Asimismo hay que abrir despacio la válvula y nunca hay que engrasarla . 28 .2 .2 .5
Fig. 28.11 Válvula de botella de oxígeno.
28 .2 .2 .6
Fig . 28.12 Reductor de presión : A, aspecto exterior, B, esquema .
Botellas de oxígeno
Las botellas de oxígeno (fig . 28 .10) son cilindros de acero muy resistentes . En la parte superior llevan una válvula (fig . 28 .11) para la carga y descarga, la cual se protege, mientras no se usa la botella, con una tapadera roscada, para defenderla de los golpes, sobre todo durante el transporte . Debe tenerse cuidado y evitar los golpes o la caída de los tubos así como exponerlos al sol o al calor. Reductores de presión y manómetros
La presión del oxígeno con que se trabaja en la soldadura debe ser constante y relativamente reducida (hasta 4 atmósferas) . Como la presión del oxígeno en la botella es elevada y además va variando, es necesario haya una válvula especial que reduzca la presión, llamada reductor de presión (fig . 28 .12) . Estos reductores llevan un indicador de presión o manómetro de alta presión para indicar la existente en la botella y otro de baja presión para indicar la de salida hacia el soplete. Antes de colocar el reductor sobre el tubo, se debe purgar éste, abriendo y cerrando rápidamente la llave para expulsar suciedades que pudiera haber en la misma y que podrían ser causa de que el reductor se obturase . La apertura de la botella de oxígeno debe hacerse lenta pero completamente. El regulador de presión debe tener su tornillo de reglaje completamente aflojado y la espita de salida de gas abierta. El no observar esta regla puede dar lugar a averías en el manómetro de baja presión. Nunca se deben engrasarlos reductores de presión, pues las grasas y aceites se inflaman al contacto con el oxígeno . 28 .2 .2 .7
Sopletes oxiacetilénicos
Los sopletes (fig . 28 .13) son aparatos destinados a mezclar íntimamente los gases oxígeno y acetileno para lograr su perfecta combustión . En la extremidad de la boquilla se produce un dardo de fuego regulable, capaz de fundir el metal a soldar y la varilla de aportación . La forma del soplete puede verse esquemáticamente en la figura 28 .14 . El oxígeno y el acetileno llegan al soplete a través de dos tubos de goma enchuFig . 28.16
llave de oxígeno
Llama bien regulada.
llave de acetileno
lanza o tubo de mezcla
tueoca para _fijar la lanza
boquilla
Fig. 28 .13
mezclador
entrada de acetileno
Soplete de gas, llave de oxígeno roxígeno
Fig. 28.17 Llama con exceso de oxígeno,
.-acetileno difusora
Fig. 28 .14
de acetileno .
mango
entrada de oxigeno
¡lavé de acetileno 1 tubo de oxígeno
Aspecto interno del soplete de gas .
fados a las dos entradas del soplete. Dentro del soplete hay dos tubos. El que conduce el oxígeno, termina en un cono provisto de un diminuto agujero llamado inyector (fig . 28 .15), a continuación del cual hay otro cono divergente o difusor, que se une ala cámara de mezcla la cual, a su vez, termina en la boquilla . La salida del oxígeno en estas condiciones provoca alrededor del inyector una depresión que favorece la llegada del acetileno. Los dos tubos forman al mismo tiempo el manga por donde se coge o agarra el soplete y en dicho mango están las llaves para el oxígeno y el acetileno. 164
inyector (convergente) -- oxígeno '-_boquilla
Fig . 28.15
\- " \ cámara de mezcla (divergente)
Detalle del inyector,
acetileno
iiiir~
I ' ~~\\`~ í 02 ~.~a w
\/ ii`\ `
detalle del inyector
La magnitud del dardo ha de poderse regular según el tamaño de la soldadura que se desea hacer. Por ello, es menester disponer de varios sopletes o de uno solo, con lanzas y boquillas intercambiables. Manejo del soplete. Para encender el soplete procédase de la siguiente manera : 1 .0 Compruébese el nivel de agua de la válvula de seguridad y ábrase la llave de dicha válvula. 2.° Ábrase completamente la salida del oxígeno en la válvula de salida del reductor y compruébese que el tornillo de regulación está totalmente aflojado . 3 .° Ábrase muy poco a poco, y a mano, la llave de la botella de oxígeno . 4 .0 Acciónese el regulador hasta que el manómetro de baja señale la presión conveniente. 5.° Ábrase completamente en el soplete el grifo de acetileno y enciéndase seguidamente . 6.° Ábrase el grifo del oxígeno en el soplete y procédase a la regulación de la llama. La llama bien regulada presenta la forma de la figura 28 .16 llamada dardo, con un núcleo de color blanco brillante, de contorno muy limpio tocando su base al orificio de la boquilla . La llama bien regulada es neutra, o sea, no es oxidante ni reductora. La llama con exceso de oxígeno es oxidante y la que tiene exceso de acetileno es reductora. Si la llama tiene exceso de oxígeno (figura 28 .17), el dardo se acorta y toma un color ligeramente violado . Si tiene, en cambio, exceso de acetileno (fig . 28 .18) da un núcleo muy largo de contornos borrosos . Para regular el dardo se parte de una llama con exceso de acetileno, disminuyendo poco a poco la proporción de dicho gas hasta que se llegue al punto conveniente. Si se ha sobrepasado este punto, se vuelve a dar exceso de acetileno y se comienza de nuevo la regulación . En la figura 28 .19 se muestra la llama y las distintas temperaturas alcanzadas en cada zona . Lógicamente debe utilizarse en la zona de mayor tempeartura . 28 .2 .2 .8
~_
Metal de aportación. Desoxidantes
Se llama metal de aportación el que se deposita fundido entre las dos piezas que se han de unir, con objeto de soldarlas. Los metales de aportación se emplean en forma de varilla, de un grueso proporcionado al material que se ha de soldar . Para evitar la oxidación, el peor enemigo de una buena soldadura, las varillas de aportación van cobreadas o bien cubiertas de polvo desoxidante. El desoxidante debe ser adecuado al metal de aportación y al metal base . 28 .2 .3
NUC(EO
Fig . 28.19 Dardos, temperatura en las diversas zonas .
Fig. 28,20 Soldadura hacía adelante .
Normas generales para la ejecución de la soldadura con soplete
Para ejecutar las soldaduras pueden seguirse tres métodos: 1 .0 soldadura continua hacia adelante ; 2.° soldadura al baño ; 3 .° soldadura continua hacia atrás . Dentro de estos procedimientos generales varía también el método por la posición en que haya de ejecutarse la soldadura : horizontal, vertical, en techo. .. 28 .2 .3 .1
Soldadura continua hacia adelante
En este método el soplete se lleva de derecha a izquierda, avanzando la varilla delante del soplete (fig . 28 .20) . Si la chapa que se suelda es delgada el soplete se lleva en línea recta sin comunicarle ningún movimiento de vaivén . La varilla se lleva también en línea recta pero con un ligero movimiento de elevación y descenso una o dos veces por segundo, formando un ligero zigzag en el plano vertical . 165
Fig. 28 .21 Esquema de la soldadura al baño .
28.2 .3.2
Soldadura al baño La soldadura al baño también se ejecuta derecha a izquierda ; pero en vez de hacerse de forma continua se hace por de baños de fusión localizados, que se suceden unos a otros . En ella, el soplete debe tener un movimiento giratorio alrededor de la varilla sumergida en el baño (fig. 28 .21) . Terminado de ejecutar un baño, se hace al lado otro igual y bien unido; y cuando éste está casi lleno, se da marcha atrás al soplete para fusionarlo con el anterior. Se emplea principalmente en la .soldadura en cornisa . 28 .2.3 .3 Soldadura continua hacia atrás En este método el soplete se lleva de izquierda varilla detrás del soplete (fig. 28.22) . El soplete se llevaa derecha, siguiendo la en línea recta sin darle ningún movimiento transversal, excepto cuando el chaflán sea muy ancho. A la varilla se le da, al mismo tiempo que avanza, zontal a razón de 2 a 4 veces por segundo . En la un movimiento de vaivén horisoldadura hacia atrás la abertura del chaflán es de 60 a 70°; menos, por tanto, que en la soldadura hacia adelante. Se aplica para las soldaduras a tope en horizontal, desde 1,5 mm de espesor, para el acero y desde 4 mm, para plano los otros materiales. 28.2.4 Corte de acero mediante el soplete oxíacetilénico El acero elevado al rojo se quema rápidamente en el oxígeno. Esta propiedad sirve para lograr el corte autógeno. Mediante un soplete especial (figs. 28 28.24 y 28.25) para este objeto, se calienta al rojo vivo la sección que se ha.23, de cortar; en seguida se lanza sobre la misma un fino dardo de oxígeno a presión ; el metal se quema separándose el óxido a medida que se produce y propagándose rápidamente la combustión a todo el espesor . No hay, pues, sino ir desplazando el soplete para obtener el corte deseado . Suele hacerse automáticamente, pudiendo cortarse espesores desde algunos milímetros hasta 200 mm 6 más . Fig. 28.22 Soldadura hacia atrás. oxigeno
oxigeno + gas
SEGURIDAD E HIGIENE
Tener en cuenta las normas que se han dado a lo largo de la descripción del tema .
Fig. 28.24 Formas de boquilla para soplete de cortar con toberas separadas.
NORMALIZACIÓN
La representación en dibujos está normalizada en la norma UNE 14000, 14009, etc . En la norma DIN 1 910 figuran los datos que deben aparecer en los planos de fabricación referentes a símbolos, procedimiento de soldadura, calidad, posición de soldar, material de aportación, tratamiento posterior y ensayos .
MEDIOS DIDÁCTICOS
Una colección de diapositivas o película-concepto, será muy útil para completar la comprensión de la materia . Enseñanza práctica en el taller.
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer un resumen de los métodos de soldadura
con soplete . - ¿Qué normas de seguridad crees más importantes? Prepara unos carteles para los puestos de soldadura, teniendo en cuenta principalmente la seguridad.
Fig. 28.25 Boquilla para soplete de cortar con toberas concéntricas.
CUESTIONARIO - ¿Por qué se
llama soldadura oxiacetilénica? - ¿Por qué autógena?
166
-
¿Es lo mismo ¿Qué ventajas ¿Es lo mismo ¿Qué maneras
generador de acetileno que gasómetro? tienen las botellas de acetileno? un reductor que un manómetro? de soldar existen y para qué casos se prestan mejor unas que otras?
BIBLIOGRAFÍA
E . P. S ., Tecnología Mecánica, tomo primero . Ediciones Don Bosco . Barcelona, 1970 . SCHIMPKE P ., HORN H . A . y H,4NCHEN, Tratado General de soldadura, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967.
Tema 29. Soldadura eléctrica OBJETIVOS - Conocer procedimientos de soldadura eléctrica. - Aprender a usar los equipos de soldadura. - Practicar, hasta lograr cierta destreza en los procesos de soldadura. GUIÓN - Soldadura eléctrica por arco voltaico .
- Métodos especiales de soldadura por arco . - Soldadura por resistencia .
PUNTOS CLAVE
- Conocer los equipos de soldar : transformadores o generadores . - Saber los peligros que pueden presentarse . - Conocer los medios de seguridad a tener en cuenta .
CONOCIMIENTOS PREVIOS - Breve idea de corriente eléctrica y de los conceptos : tensión, intensidad, resistencia . - Conceptos de sustancias ácidas, básicas y orgánicas . Gases inertes .
Fig . 29.1 Transformador de corriente eléctrica.
EXPOSICIÓN DEL TEMA 29 .1
Soldadura eléctrica por arco voltaico La soldadura eléctrica por arco, se funda en este principio : «Si se corta un conductor eléctrico en un punto cualquiera del circuito, al acercarse de nuevo los extremos, se produce entre ambos un arco luminoso, que engendra efectos calóricos intensos (3 000 °C) y que se llama arco voltaico» . Las piezas que deben soldarse, conectadas en el circuito eléctrico, constituyen uno de los extremos del conductor, mientras que el otro extremo está formado generalmente por el metal de aportación . Este sistema sustituye a la soldadura con soplete con ventaja en la mayoría de los casos. 29 .1 .1
Equipo para la soldadura por arco La corriente eléctrica de la red originaria no puede usarse directamente ; debe reducirse su voltaje por medio de unos aparatos llamados transformadores (fig . 29 .1) que son capaces de suministrar distintas intensidades (o cantidad de corriente) según las necesidades . También se emplean generadores de corriente continua (fig . 29 .2), llamados convertidores. 29 .1 .2
Fig. 29 .2
Convertidor rotativo .
Electrodos. Su clasificación
Se llama electrodo a cada uno de los extremos del conductor entre los cuales salta el arco . Uno de los electrodos es siempre la pieza metálica que se ha de soldar ; por esto, cuando en soldadura se habla de electrodo, hay que entender siempre el otro extremo del conductor desde el cual salta la chispa hasta la pieza . En el caso de electrodos metálicos el mismo electrodo constituye el metal de aportación que va fundiendo y cayendo en gotas por el calor del arco (figura 29 .3) . 167
Fig . 29.3 Gota de material fundido por el calor del arco ; el electrodo se funde aportando el material propio hasta consumirse .
29.1 .2.1 Constitución Los electrodos están constituidos, en general, por la varilla del metal de aportación, cubierta de un revestimiento formando una capa de una sustancia apropiada que envuelve la varilla (fig. 29.4) . Estas sustancias pueden ser de carácter ácido, básico, oxidante o neutro . 1 . n .° indicador de corriente eléctrica preferente. 2 n.° indicador de posición de soldadura . 3, letra indicadora del carácter del revestimiento exterior. 4. n .o indicativo de la resiliencia, 5 . n . , indicativo del alargamiento . 6. n .- indicativo de la resistencia a la tracción. 7. electrodo de uso manual revestido .
Fig. 29.5 Designación y características de los electrodos.
M
Tabla 29 .7 Condiciones operativas . Letra intermedia
Tipo de revestimiento
Símbolos
Carácter
Ácido Básico Celulósico Oxidante Rutilo Titanio Otros tipos
B C 0 R T
Tabla 29 .8
Fig. 29 .4 revestido .
29.1 .2.2
Designación Las designaciones de los electrodos están normalizadas y se hacen por medio de cifras y letras llamadas símbolos (fig . 29.5) . Con la simbolización de los electrodos se pretende dar mayor facilidad de elección de los mismos ; pues con solo interpretar unas letras y cifras, se dan a conocer sus características mecánicas y de utilización. La designación, que define un electrodo, está compuesta por la letra E que quiere decir electrodo recubierto para la soldadura por arco; a continuación tres cifras, que hacen alusión a sus características mecánicas letra representativa del carácter del revestimiento (tabla 29.7) y(tabla 29.6) ; otra otras dos cifras más que se refieren a las condiciones operatorias (tablas 29.8 y 29 .9) . En la figura 29.5 queda señalado el significado de cada símbolo. Ejemplo de aplicación : Sea, por ejemplo, un electrodo revestido para la soldadura eléctrica por arco, con revestimiento de tipo básico, y que deposita un metal con las siguientes propiedades mecánicas mínimas : resistencia a la tracción, 48 kg/mm2 ; alargamiento, 30 %; resiliencia, 13 kg/cmz . Puede emplearse para soldar en todas las posiciones, excepto en vertical descendente . Suelda igualmente con corriente alterna (tensión mínima en circuito abierto de 70 voltios) o corriente continua, estando de preferencia el electrodo conectado al polo positivo . La simbolización que corresponde a este electrodo será por tanto : E 355 B 26 . Tabla 29 .6 Primera cifra Resistencia a la tracción Símbolos
Condiciones operativas .
1 2 4 5 6
Posiciones de soldadura Posiciones
1
Todas las posiciones .
2
Todas las posiciones, excepto vertical descendente.
3
4
41 44 48 52 56 60
Características mecánicas Segunda cifra
Tercera cifra
Alargamiento Ll5D
Resiliencia UF
Símbolos
%
Símbolos
kgmlcm2
0 1 2 3 4 5
14 18 22 26 30
0 1 2 3 4 5
5 7 9 11 13
Tabla 29 .9
Condiciones operativas .
Quinta cifra - Corriente de soldadura
Sobre plano horizontal, horizontal en ángulo en plano inclinado y en ángulo interior sobre plano horizontal .
En ángulo sobre plano horizontal y horizontal en ángulo sobre plano inclinado.
kgf/mmz
0
Cuarta cifra
Símbolos
Electrodo
Polaridad del electrodo
Buena con las dos polaridades. Mejor con polaridad negativa . Mejor con polaridad positiva .
168
Corriente continua o alterna Tensión mínima del transformador en circuito abierto 50 V
70 V
90 V
1
4 5 6
8 g
2 3
Corriente continua solamente
0
29 .1 .2 .3
Embalaje
En la figura 29 .10 se reproduce la etiqueta de una caja de electrodos de una reconocida casa española, en la que aparece: 1 La denominación de la casa : «FACIL 46 AMSA». 2 Las designaciones o símbolos normalizados . 3 Las condiciones operatorias . 4 Las características mecánicas. 5 Las aplicaciones para las cuales lo recomienda y garantiza la casa . 29 .1 .3
Posición del soldador
La posición del operario es la indicada en la figura 29 .11 . Cuanto más corto se mantenga el arco, tanto mejor resultará la soldadura . En todo momento, el operador deberá sostener la pantalla protectora frente a los ojos, pues el arco produce irradiaciones que provocan una inflamación del ojo que molesta al cabo de algún tiempo, y que hasta pueden llegar a producir la misma ceguera. La pantalla debe proteger también lateral y no sólo frontalmente . 29 .1 .3 .2
CENIM UNE-14003-150
R-E-X32-R
E-6013
A.W. 5
E-213
a.5,
Ti-VI¡ t
DIN-1913
Cómo se suelda al arco voltaico
La pieza para soldar debe estar bien limpia ; no se puede soldar sobre una superficie sucia, embadurnada de grasa o pintura o en alguna forma oxidada. La preparación adecuada de la pieza es también muy importante (véase tema 24) . 29 .1 .3 .1
ESTRUCTURAL RUTILO E-333-11-12
Corriente alterna, 1 con tensiones en ' vacío superiores a 60 voltios o continua conectando el electrodo al polo negativo.
CORRIENTE
ACSIMIRlia10U~
tima@ etbnm Bvk~ Aoe a~ e" ha,-¡ ede ato
47-32 te¡as1 .2 ao " u terew3 35-50% 22-26% 9-11 &Plw
Normas práctícas
Téngase cuidado de no tocar el electrodo, u otro elemento metálico que lleve corriente eléctrica, con las manos u otras partes del cuerpo ; sobre todo, si se está mojado o sudoroso . Hay que sostener los pies sobre una sustancia aislante o, al menos, sobre una tabla de madera seca . La electricidad no avisa ; el voltaje es pequeño, pero al ser las intensidades grandes, en ciertos casos desfavorables, hay peligro. Al fundir el metal con elevada temperatura, el arco eléctrico forma en la pieza una pequeña depresión denominada cráter. Simultáneamente el calor del arco funde la extremidad del electrodo, cuya fusión metálica se desprende en forma de gotas que se incorpora a la pieza (fig . 29 .12) .
Electrodo de rutita de w cofia viscosa, muy ¡,piepiado para la soldadura en todas podciones. Aplíquese en aceros can menos de 0.2 % de carbono. en construcciones metálicas donde sea preciso eaaabits hecuentemente de p~
AUTOGENA MARTINEZ
IUDUSTRIAS DE LA SOLDADURA S.L
MNDi1D : Vallheneosc. 15 VA(LADOLID : t? Arco ta0nao. 4
C
.
a asa GA RANTIIZAz
n.
Fig . 29.12 Caída de la gota de metal líquido en la soldadura eléctrica por arco : a, electrodo con su revestimiento ; b, alma o núcleo del electrodo; c, pieza para soldar y metal ya depositado; d, arco; e, llama protectora ; f, escoria; g, cráter . En A el calor del arco determina la fusión del electrodo y de la pieza para soldar; en B una gota de metal cae del electrodo a la pieza ; en C la gota hace contacto con la pieza y al pasar la corriente directamente por el metal se apaga el arco, pero se mantiene la llama protectora ; en D ha terminado de caer la gota y el arco se restablece mientras la escoria avanza, protegiendo el metal depositado de la oxidación .
Si esta gota no cae en el cráter, no se obtiene una mezcla perfecta de los dos metales, sino tan sólo una pegadura ; porque, contrariamente a lo que sucede con el soplete, la parte verdaderamente caldeada alcanza en esta ocasión apenas dos o tres milímetros de radio. De modo que, para obtener una buena soldadura, es menester que el arco esté, sucesivamente en contacto, a lo largo de la línea de soldadura ; ya que, si se va desplazando en forma irregular o demasiado rápidamente, se obtendrán partes porosas y una costura de ninguna o escasa penetración . La penetración es el espesor, o más bien la profundidad, del metal base, que se funde por la acción del arco eléctrico . Esta penetración es fundamental en la soldadura (fig . 29 .13) . La penetración depende, también, de la intensidad de la corriente empleada . Si ésta es escasa, no se calienta suficientemente la pieza ; si es demasiado elevada, se forma un cráter excesivamente grande, con riesgo de quemarla o perforarla . 169
Que 'la com osfdón y calidad de es 105 electrodos se asta a la de los 6mpieados para soldar las probetas I rasentadas y aprobadas en la clase , para la soldadura en todas pasicb. mes, por el Comité del: Uoyd's RegIster or ShIppIng, Burato Verttes y AmeNcat. Bureau a Ship . pino .
Fig . 29.10 Etiqueta de una caja de electrodos .
alma del electrodo escoria
Fig. 29.13
Fig. 29 .11 Posición del operador en la soldadura eléctrica por arco.
Penetración de la soldadura eléctrica .
En la figura 29 .14 se advierte la manera de llevar el electrodo, en diversas posiciones . En la soldadura eléctrica es frecuente efectuar la operación en varias pasadas o cordones . En este caso hay que quitar bien la escoria de cada pasada, antes de dar la siguiente; de lo contrario, la soldadura saldrá defectuosa . Para evitar la acumulación de calor, y con ello deformaciones, hay que esperar a que se enfríe un cordón, antes de hacer el siguiente. También hay que preestablecer el orden de los cordones . En la figura 29 .15 se pueden ver algunas disposiciones corrientes .
Fig. 29.15
Orden en el depósito de varios cordones.
bien mal
29 .2
Métodos especiales de soldadura por arco
Modernamente, para casos difíciles, para lograr mayores rendimientos o para lograr mayor velocidad, se emplean algunos sistemas en los que utilizan un gas protector en vez de los desoxidantes . Este gas desplaza del lugar de la soldadura al aire ambiente, evitando así la oxidación de la soldadura . 29 .2 .1
Fig. 29.14 Correcta posición del electrodo en casos diversos .
Sistema de gas inerte o sistema WIG
Un electrodo de wolframio o tungsteno sirve para producir el arco ; este electrodo se desgasta muy lentamente . El metal de aportación se suministra a mano, igual que se hace al soldar con el soplete de gas. El gas protector se hace salir alrededor del electrodo de tungsteno . Se emplea, ordinariamente, gas argón que es inerte . La figura 29 .16 presenta el esquema de una boquilla del sistema WIG . (WIG = Wolframio-Inerte-Gas). 29 .2 .2
Sistema MAG
Este método difiere del WIG en que el electrodo es la misma varilla de aportación (al igual que el electrodo en el sistema convencional) . Esta varilla puede ser de diámetros comprendidos entre 0,8 mm y 2,4 mm ; se alimenta automáticamente con una velocidad adecuada . El gas protector suele ser CO z, que resulta muy barato . También puede emplearse una combinación de varios gases. El gas se hace llegar por la misma boquilla en el mismo punto de la soldadura . En la figura 29 .17 se presenta una boquilla sistema MAG. (MAG = MetalActivo-Gas .) En la figura 29 .18 se ve un equipo para este método de soldadura. Fig . 29.16
Esquema de soldadura en atmósfera controlada con gas inerte . WIG .
29 .2 .3
Soldadura con plasma (PL)
Si un gas es calentado por un arco voltaico, de corriente continua, se desdoblan sus moléculas en átomos y de éstos se desprenden electrones . 170
varilla de aportación y electrodo de avance automático
Fig. 29.17 Esquema de soldaduras automáticas v atmósfera controlada. MAG. electrodo
polvo fundido
escoria
cordón
arco
Fig, 29.19 Idea de arco protegido con polvo (UP) .
mandíbula
A
pieza
Fig . 29 .18
Máquina de soldadura automática tipo MAG .
Este fenómeno se realiza produciendo una gran temperatura (hasta 30 000 °C) lo que produce un gran aumento de volumen y con ello una gran velocidad de salida o chorro de plasma . El arco se puede hacer saltar entre dos electrodos de la misma boquilla o entre un electrodo de la boquilla y la pieza . Además del gas para la producción del plasma, se emplea otro gas para protección, al igual que para el sistema WIG o MAG. Este sistema es muy interesante porque se puede trabajar con pequeñas intensidades que producen dardos finísimos, con los que se pueden soldar piezas pequeñas de hasta 0,01 mm de espesor.
29.2.4 Sistema con protección de polvo (UP)
Se emplea como protección de la soldadura una capa de polvo granuloso, el cual cubre completamente el arco y el cordón . Es un sistema que se hace siempre a máquina. La ,figura 29.19 presenta la boquilla de este sistema UP . (UP = Unter-Pulver = bajo-polvo .)
29.3
mandíbula s de fijación
s pieza a soldar
Soldadura por resistencia
La soldadura por resistencia se funda en que toda sustancia, aún los metales, ofrece una determinada resistencia al paso de la corriente eléctrica, que hace que la energía eléctrica se transforme en calor. Prácticamente la soldadura eléctrica por resistencia, se puede efectuar principalmente por estos tres métodos : 1 .- De cabeza, o a tope, con presión simple o de recalco (fig . 29.20) . 2 .° De solape, por unión continua (fig . 29.21) . 3 .° Por puntos (fig . 29 .22) .
29.3.1
mandíbula
pieza a soldar
ransformador
conexión con
la red eléctrica
Soldadura a tope
En la soldadura a tope las dos piezas que se han de unir se sujetan fuertemente con dos mordazas, cada una de las cuales está unida a uno de los extremos del cable de la corriente (fig . 29.2013) . La figura 29 .20C presenta una máquina de soldar a tope .
29.3.2 Soldadura continua
En la soldadura continua los electrodos o polos de la electricidad están constituidos por dos rodillos especiales (roldanas), por los cuales llega la co-
Fig. 29.20 Soldadura por resistencia eléctrica a tope : A, proceso de trabajo ; s, esquema ; c, máquina .
MMJJ A
c Fig. 29.22
Soldadura por puntos : A, proceso; B, esquema; C, máquina.
rriente, que aprietan las piezas soldándolas según una línea continua. La figura 29.21C presenta una máquina para soldar por costura continua . Ejemplos de costura en la figura 29.23.
Fig. 29.21 Soldadura por resistencia, unión continua por roldana : A, forma de trabajo; B, esquema ; C, máquina .
29.3.3 Soldadura por puntos En la soldadura por puntos las piezas se desplazan según un paso determinado, entre dos electrodos en forma de punta que al apretarse dejan pasar la corriente y funden el material uniéndolo en un solo punto como si se pusiese allí un remache (fig. 29.24). En la figura 29.22C vemos una máquina para soldar por puntos y en la 29 .22A se muestra el proceso . SEGURIDAD E HIGIENE Si en la mayoría de las actividades del taller mecánico es necesario tomar las medidas de seguridad del caso, en esta actividad de soldar, con arco voltaico, deben cumplirse a rajatabla, si no se quiere lamentar lesiones de importancia . Pueden producirse quemaduras, lesiones en la vista e incluso trastornos digestivos y respiratorios . Por tanto, úsense siempre los guantes, petos, calzado y polainas adecuadas ; caretas con vidrios especiales y vigílese la correcta evacuación de los gases y conveniente ventilación . Cúmplanse las normas dadas a lo largo de la exposición del tema .
NORMALIZACIÓN Emplear siempre para la denominación de los electrodos las normas correspondientes, al igual que en las representaciones de dibujos.
Fig. 29.23 Ejemplo de costura por soldadura continua.
MEDIOS DIDÁCTICOS
Diapositivas o películas-concepto pueden ayudar a comprender este importante tema . También carteles adecuados en el puesto de trabajo pueden ayudar a cumplir las reglas de seguridad .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer un trabajo sobre preparación de piezas
para soldar . - Hacer una recopilación de normas sobre representación de soldaduras . - Buscar catálogos de equipos de soldar eléctricamente . - Preparar una serie de carteles para colocar en el puesto de soldadura.
EJERCICIOS A REALIZAR
Representar los cordones de soldadura, de las figuras 29 .25 y 29 .26, en forma simbólica .
CUESTIONARIO - ¿Qué ventajas
tiene la soldadura eléctrica sobre la hecha con soplete? - ?Qué ventajas tiene la soldadura hecha con gas de protección? - ¿Puede soldarse con los brazos y el pecho desnudo? ¿Por qué?
Fig. 29.24 Punto de soldadura .
172
N.° piezas
Denominación Pletina Cartabón Base
1 2 1
Mater.
Marca
F-1120 F-1120 F-1120
1 2 3
Fig . 29.25
N.° piezas 1 1 2 2
Denominación Base Nervio central Nervio Cubo
Mater.
Marca
F-1120 F-1 120 F-1120 F-1120
1 2 3 4
Fig . 29.26
- Cuando se dan varios cordones sucesivos, ¿qué debe hacerse entre un cordón y otro? ¿Para qué? - ¿De qué depende la calidad de la soldadura por arco? B I B LI OG RAFIA
Normas UNE y DIN . . E . P . S ., Tecnología Mecánica, tomo primero, Librería Salesiana, Barcelona 1970 E . P . S ., Técnicas de Expresión Gráfica, primer curso, Ed . Don Bosco y Ed . Bruño, Barcelona 1975 . SCHIMPKE P ., HORN H . A. y HANCHEN, Tratado General de Soldadura, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 .
Tema 30. Roblonado OBJETIVOS - Conocer los sistemas de unión entre piezas metálicas y los problemas de orden práctico y teórico que se presentan . - Conocer los procedimientos prácticos del roblonado y el proceso a seguir para realizar la operación . - Conocer los varios procedimientos para hacer los orificios por medio de la operación del punzonado . - Conocer elementalmente los cálculos de diámetros y longitud de los roblones, distancia entre los mismos y entre filas según el procedimiento empleado. GUIóN - Elementos de unión . -
Roblonado . Remachados especiales . Medios para abrir agujeros en las chapas y perfiles . Punzonado. Proporciones del roblonado en los casos más corrientes . Ensayos de roblones. Otros sistemas para obtener uniones fijas.
PUNTOS CLAVE - Tipos de roblonado.
- La práctica del roblonado .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 30.1
Elementos de unión Para unir las chapas o perfiles laminados empleados en plean diversos procedimientos, que pueden reducirse a dos : calderería, se em- procedimientos mecánicos ; - procedimientos térmicos, ya explicados . Los procedimientos mecánicos pueden producir a su no desmontables sin destruir ninguna pieza ; uniones móviles,vez uniones fijas, desmontables sin deteriorar las demás piezas . Las uniones fijas se hacen principalmente por medio de roblones y grapas, y las uniones móviles, por medio de pernos y tornillos . Los procedimientos térmicos dan lugar siempre a uniones fijas y consisten en alguno de los diversos tipos de soldaduras . 30.2
Roblonado El roblonado es un procedimiento de unión que produce la unión fija de varias piezas por medio de roblones o remaches. 30.2 .1
Roblones o remaches Los roblones o remaches (fig. 30.1) son piezas compuestas de cilíndrico llamado caña, vástago o espiga, y de una cabeza, de formaun cuerpo mente troncocónica o de casquete esférico . Están hechos de metales generaldúctiles, maleables y tenaces, como el acero dulce, el cobre, el aluminio y algunas aleaciones . 30.2 .2
espesor de cosido
Fig. 30.1
Partes del remache.
Dimensiones de los remaches Las proporciones y dimensiones de los remaches aparecen en las normas correspondientes : ejemplo DIN 660, redondos; DIN 661, avellanados, etc. Los roblones o remaches se designan por su forma o tipo, diámetro o longitud, Roblón cabeza esférica 25 - 60 DIN 123. La colocación de los roblones se efectúa introduciendo el cuerpo cilíndrico en los agujeros hechos en las chapas, de manera que sobresalga y martilleando la parte saliente hasta formar una nueva cabeza (fig . 30.1) . ción de los remaches o roblones se hace generalmente en frío, para La colocadiámetros de hasta 8 mm y en caliente para diámetros mayores de 10 mm. 174
Fig 30.2A Roblonado . por recubrimiento con una fila de remaches,
Fig . 30.28
Roblonado por recubrimiento con doble fila de remaches .
Muchas veces no se hace distinción entre roblones y remaches, pero hablando con propiedad, se llaman roblones los remaches que se colocan en caliente . 30 .2 .3
Clases de roblonado
El tipo de roblonado depende del objeto a que se destine los roblones y de los elementos que hayan de unir . Así pues, el roblonado puede ser: 30 .2 .3 .1
Roblonado de chapas,-
- Por recubrimiento (fig . 30.2A y 30 .213) . - Por simple cubrejunta (fig . 30 .3) . - Por doble cubrejunta (fig . 30 .4) . Estos tipos de roblonado pueden hacerse con una o varias filas de roblones .
asentador
Fig . 30.3 Roblonado por simple cubrejunta de doble fila de remaches,
30 .2 .3 .2
Fig . 30 .4
Roblonado por doble cubrejunta y dos filas de remaches.
Según el fin a que se destinen los roblonados,
pueden ser :
- de fuerza, cuando los roblones sólo deben aguantar los esfuerzos, como, por ejemplo, en las estructuras metálicas; - roblonados impermeables, cuando los esfuerzos que deban resistir sean pequeños, pero que las chapas que se hayan de unir deban dejar juntas estancas, por ejemplo, en tuberías y depósitos de líquidos y gases; - de fuerza e impermeables, que únicamente se emplean en calderas a presión. Para los roblones de fuerza, es más ventajoso el sistema de doble cubrejunta, como se ve en la figura 30 .4 . 30 .2 .4
Práctica del roblonado
El roblonado se puede efectuar a mano o mecánicamente. Para efectuar el roblonado : 1 .° se prepara la chapa punzonando o taladrando ; 175
Fig. 30 .5
Fases del remachado.
2 .° en caso necesario, se procede al caldeo de los roblones ; 3 .° se efectúa el roblonado propiamente dicho (fig . 30 .5) (transparencia 15 .1 ) ; 4.0 por último, muchas veces se efectúa una operación llamada calafateado para conseguir la estanquidad . 30 .2 .4 .1
Herramientas empleadas en el remachado a mano Para este tipo de operación se emplean las siguientes herramientas : - Martillo . - Sufrideras . - Asentadores . - Buterolas . Martillo. Se empleará el martillo de bola ya estudiado. Sufridera. Es la herramienta que se coloca en la parte inferior del remache para apoyar la cabeza del mismo (fig . 30 .5) . Asentador. Es la herramienta que se coloca en la parte superior y sirve para guiar y sentar bien el remache con las piezas a unir (fig . 30 .5) . Buterola . Es la herramienta que se emplea para dar la forma definitiva a la cabeza de cierre del remache (fig . 30 .5) . 30 .2 .5
Fig . 30.6
Estanquidad del roblonado Se dice que una junta es estanca o impermeable cuando no puede ser atravesada por los líquidos y, en algunos casos, ni siquiera por los gases. La estanquidad o impermeabilidad del roblonado se consígue, unas veces por el contacto directo de las chapas, otras por la interposición entre las dos chapas de una materia plástica, que puede ser papel impregnado o una cinta de plomo. En todo remachado de fuerza y presión, se procede al calafateado que consiste en rebatir el borde de la chapa previamente achaflanada y de las cabezas de los remaches (fig . 30 .6) con la ayuda de un instrumento llamado retacador que se maneja golpeándolo a mano con un martillo o mecánicamente con un martillo neumático.
Retacado,
Tabla 30 .8
Dimensiones para el roblonado .
del remache en bruto
d
1
1,4
2
2,6
3
0 del agujero
4
5
6
8
9
d,
1,1
1,5
2,2
2,8
3,2
4,3
Cabeza redonda
5,3
D, K, R ^
6,4
8,4
9,5
1,8 0,6 1
2,5 0,8 1,4
3,5 1,2 1,9
4,5 1,6 2,4
5,2 1,8 2,8
7 2,4 3,8
Cabeza avellanada
8,8 3 4,8
10,5 3,6 5,7
D2 K2 t
1,8 0,5 0,4
14 4,8 7,5
2,5 0,7 0,6
15,8 5,4 8,5
3,5 1 0,8
4,5 1,3 1,1
5,2 1,5 1,3
7 2 1,8
8,8 2,5 2,3
10,5 3 2,7
14 4 3,7
15,8 4,5 4,1
Máxima longitud del cosido l
A
B
2 3 4 5 6 8 10 12 15 18 20 22 25 28 30
0,5 1,2 25
1 1,5 25
A 1 2 25 3,5 5,5
B A 1,5 2,5 3 4 6
176
1 5 2 25 4
B 1,5 2,5 3 3,5 5 7 9 12
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
3 _6 8 10 12 14 16 18
7 10 12 14 16 1 20 22
~~ I
,5 7 6 6 7 5 7 4 6 3 5 8 9 7 9 -89 6 8 5 7 -47 11 12 11 12 10 12 _9 _11 8 10 7 10 13 14 13 14 _12 _14 11 13 10 12 9 12 j_ 516 15 1 6 _ 7_4 16 13 15 12 14 11 14 17 18 16 18 15 17 14 16 13 16 19 20 18 20 17 19 16 18 15 18 21_ - 22 -1-022 19 21 18 20 17 20 22 23 21 23 20 22 20 22 19 22
Fig. 30.7 30 .2 .6
Formas de la cabeza de cierre : A, casquete esférico; B, troncocónica.
Cabezas y dimensiones
La cabeza de cierre puede hacerse troncocónica o de casquete igual que la cabeza (fig . 30 .7) . En la tabla 30 .8 se indican las dimensiones correspondientes . 30.3
Remachados especiales
Los principales casos especiales de remachado son : - Remachado con remaches de cabeza embutida . La cabeza de estos remaches es troncocónica y se alojan en un avellanado que lleva la chapa . Evidentemente, no se puede emplear para chapas demasiado finas. - Remachados de chapas finas . Cuando se remacha una chapa fina con una gruesa, se puede dejar embutido el remache tal como aparece en la figura 30 .9 . - Remaches de pernos (fig . 30 .10) . Remachado con remache hueco (fig . 30 .11A) con útil especial (figura 30.11 B) . - Remachado con remache hueco con máquina de mano (fig . 30 .12A B y C) . - Remaches estriados (fig . 30 .13A) . En la figura 30 .1313 se presenta el proceso de remachado con un remache estriado sin cabeza y uno hueco.
Fig.
30,9
Remachado de chapa .
Fig . 30.10
c
Remachado de pernos .
B
A
Fig . 30.12 Remachad.) hueco con máquina de mano : A, remachadora de mano ; B, proceso ; C, remache antes de la operación, 30 .4
Fig .
30.11A
Remache hueco .
Medios para abrir agujeros en las chapas y perfiles : Punzonado
Para abrir agujeros en las chapas y perfiles, además del taladrado, se emplea el punzonado (fig . 30 .14) . El punzonado consiste en separar por medio de un punzón trozos de las planchas o de perfiles, los cuales en el caso más corriente tendrán forma circular . Sólo puede emplearse este procedimiento para metales dúctiles, preferentemente en calderería, para abrir los agujeros por los cuales entran los remaches o tornillos. Es más económico que el taladrado, pero el resultado es menos perfecto y no debe emplearse para trabajos o piezas sometidas a presiones . El punzonado puede efectuarse en caliente o en frío y, en general, sólo en chapas de espesor no muy grande . El punzonado puede hacerse también a mano o a máquina. 17 7
buterola
r
Fig.
30.118
Operación,
punzón
matiz pieza cortada
Fig. 30 .14
Fig. 30.13A
Punzonado.
30 .4 .1
Remaches estriados.
2 Fig. 30.138
Proceso .
Punzonado a mano
En el punzonado a mano, el punzón puede ser macizo o tener la forma de sacabocados (fig . 30 .15) . Se utiliza tan sólo para chapas finas, debe adaptarse una sufridera blanda . 30 .4 .2
pieza
Fig. 30.15
Sacabocados.
Punzonado a máquina Las máquinas de punzonar se llaman punzonadoras . Las punzonadoras manuales se mueven, ya sea por medio de un husillo, bien por medio de una palanca . Además, existen las punzonadoras mecánicas con motor, semejantes a las cizallas, con frecuencia combinadas en una misma máquina (fig . 30 .16A) . En la figura 30 .168 vemos un detalle de la operación. La matriz debe tener un diámetro ligeramente superior al del punzón según el grueso de la chapa (fig . 30 .14) . La punzonadora, sea manual, sea mecánica, debe estar siempre bien ajustada y no debe forzarse nunca. Durante el trabajo hay que engrasar con frecuencia el punzón con aceite y verificar de vez en cuando el ajuste de la máquina . Para punzonar, primero debe comprobarse el centrado del agujero por medio de la punta que suele llevar el punzón (fig . 30 .14) y después, en un segundo tiempo, proceder al punzonado propiamente dicho (transparencia 15 .3) . 30 .5
Fig . 30.16A
Punzonado a máquina .
Proporciones del roblonado en los casos corrientes (transparencia 15 .2)
Tanto el cálculo del número y tamaño de los roblones, como su distribución más acertada, es un problema difícil, que no podemos tratar aquí. Sin embargo, daremos las proporciones del roblonado en los casos más comunes. - Diámetro de los roblones . Está comprendido, en general, entre 1,5 - s y 2 - s, donde s es el espesor de la chapa más gruesa . - Longitud de los roblones. La longitud de los roblones es igual a la suma de los espesores de las chapas que une, más una cantidad que suele ser de 1,5 - d, para el roblonado a máquina y de 1,7 - d, para el roblonado a mano (fig . 30 .17) . EL =s+s'+ 1 ,5 -d
1
- Distancia entre roblones. He aquí las dimensiones que se toman corrientemente en los distintos casos: En el caso de recubrimiento con roblonado sencillo (fig . 30 .18) . Fig . 30.168
e = 1,5 - d p = 2 , d + 8
Detalle,
En el caso de recubrimiento con roblonado doble a tresbolillo (fig . 30 .19) . e = 1,5 t =2,6
d d+15
En el caso de recubrimiento con roblonado doble rectangular (fig . 30 .20) . e = 1,5 - d d + 10 P = 2,6 [TI = 0,8 . p
Fig. 30.17 Longitud de los roblones . L = s + s , + 1,5 d,
178
En el caso de doble recubrimiento con roblonado sencillo (fig . 30 .21) . e, = 1,5 e = 0,9 p =2,6 30 .6
'
d e, d+10
Ensayo de roblones
Aparte de los defectos que se pueden advertir a simple vista, puede el roblón no ser suficientemente maleable, lo que se puede comprobar por medio del siguiente ensayo . Se introduce el roblón en un agujero inclinado a 75° (fi gura 30 .22), que tenga de diámetro 2 mm más que el roblón . Este debe poder martillearse hasta que la cabeza quede en su posición normal, sin que se produzcan grietas ni toruras. 30 .7
Otros sistemas para obtener uniones fijas
Existen otros varios procedimientos de uniones fijas, las principales son: 30 .7 .1
Ensamble por medio de chapas
Este procedimiento, llamado también unión por engatillado, consiste en unir dos chapas por sus bordes, doblando dichos bordes de modo que enganche el uno con el otro (fig . 30 .23) . A veces se unen los dos bordes de una misma chapa, que se cierra sobre sí misma. Este procedimiento es muy empleado en hojalatería y en la fabricación de envases por medio de máquinas especiales . También se podría emplear el ensamble por medio de grapas en el trabajo manual, pero en estos casos se prefiere el procedimiento por soldadura.
Fig. 30.23
30 .7 .2
d
Engatillado de chapas.
Ensamble por grapas
Puede ser, según su posición : - longitudinal, cuando se efectúa a lo largo del cuerpo en cuestión (figura 30 :24) ; - de fondo, como el que se emplea muchas veces en las tapas de los botes de conservas (fig . 30 .25) . No se puede aplicar este método más que para chapas finas. Muchas veces se termina la operación con un galvanizado o estañado y a veces con soldadura .
A Fig . 30 .24 Engatillado longitudinal : A, sencillo ; B, doble .
Fig. 30.25
B ," Engatillado de fondo : A, sencillo; B, doble.
Figs. 30.18 a 30 .21 entre roblones .
Distancia
SEGURIDAD E HIGIENE Recordar y hacer cumplir las normas para trabajar con piezas en caliente : calzado, peto, guantes y herramientas apropiadas .
NORMALIZACIÓN Haz una lista de normas sobre materia propia del roblonado .
MEDIOS DIDÁCTICOS
Audiovisuales Transparencias : 15 .1 Remachado . 15 .2 Clases de roblonado . 15 .3 Punzonadora .
Fig. 30 .22
179
Ensayo de roblones .
Diapositivas : 15 .1 .1 15.1 .2 15.1 .3 15 .1 .4
Roblones y remaches . Operación de remachado . Caldeado de roblones . Operación de robionado .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Importancia actual del roblonado . EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN
Realiza algún trabajo de remachado a ser posible con otros procedimientos, hasta donde lo permitan las posibilidades del taller. Ver libro de prácticas .
CUESTIONARIO - ¿Cuál es la -
finalidad del remachado o roblonado? ¿Qué diferencia hay entre roblón y remaches? ¿Qué es un remachado con simple cubrejunta? ¿Qué dimensiones deben tener los agujeros para remachar? ¿Es preferible punzonar o taladrar?, ¿por qué?
BIBLIOGRAFÍA E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . F . P . C . T ., Carpenteria, Collegamenti Finitura, Ciclo di lavoro, Vallechi, Florencia 1968 . STRANEO S. L .-CONSORTI R., El Dibujo Técnico Mecánico, Uteha, Barcelona 1965 .
Tema 31 .
Uniones desmontables
OBJETIVOS - Conocimientos de algunos elementos normales de unión .
- Iniciación en la aplicación de las normas . - Designación e identificación de elementos normalizados.
GUIÓN Tornillo . Designación de un tornillo . Clasificación de los tornillos . Tuercas. Formas normalizadas de tornillos y tuercas . Arandelas . Dispositivos de seguridad . Características de los tornillos. Pasadores . Chavetas. Lengüetas . Aplicaciones de los elementos de unión .
PUNTOS CLAVE
- Seguridad en la designación de elementos normalizados . - Interpretación de elementos de unión en conjuntos y en listas de piezas .
EXPOSICIÓN DEL TEMA Uniones desmontables. En los temas 27 al 30 ya se ha dicho referente a uniones fijas. Si esos sistemas son interesantes, no lo son menos, y algo por supuesto, más frecuentemente empleados, las uniones desmontables. La diferencia esencial entre los dos grupos estriba principalmente en que de ordinario los primeros no se pueden deshacer sin estropear, al menos, uno de los dos elementos, y porque generalmente no se puede volver a unir con las mismas características . Las uniones desmontables, por el contrario, pueden hacerse y deshacerse cuantas veces se quiera .
180
Los elementos de unión en su mayoría están normalizados, por lo cual, en su aplicación habrá que tener en cuenta las normas correspondientes . Nos referimos ordinariamente a las normas UNE o, en su defecto, a las normas DIN. Los elementos más empleados en las uniones desmontables son : - Elementos roscados : tornillos y tuercas . - Arandelas. - Pasadores . - Chavetas . - Lengüetas. 31 .1
Fig. 31 .1 Tornillo de cabeza hexagonal.
Tornillo
En su acepción más amplia, es un cilindro parcial o totalmente roscado, provisto frecuentemente de cabeza . La parte cilíndrica la llamamos vástago o caña . Los tornillos tienen forma muy variada en cuanto a la cabeza y al extremo o punta, con el fin de satisfacer las múltiples necesidades. Describimos sólo algunos de uso más corriente y remitimos a las normas para ampliar (fig . 31 .1) . 31 .1 .1
Designación de un tornillo
Para la designación normalizada, según DIN, es necesario consignar: 1 .° Nombre del tornillo : hexagonal, cabeza redonda, etc., o denominación . 2.° Designación de tá rosca: M 12 ; 1/ 2" ; M 20 x 1,5, etc. 3.° Longitud del tornillo, en cuyas normas se indica si está incluida o no la cabeza . 4.0 El número de la norma: DIN 931, etc. 5.° La ejecución: m, media ; mg, semibasta ; g, basta. 6.° Caracteristícas de resistencia según DIN 26 : 4A, 4D, 5D, etc. Hay otras particularidades a tener en cuenta : agujeros para pasadores, etc. Ejemplo : Tornillo hexagonal de rosca métrica ISO de 16 x 60 DIN 931 m 8.8 ; si no se designa la ejecución se pone un guión en lugar de la letra correspondiente :
Fig. 31,2
Tornillo unión,
M 16-60 DIN 93 1 -8 .8 En cada- norma se indica siempre la forma correcta de designación . 31 .1 .2
Clasificación de los tornillos Existe una gran variedad de tornillos. Nos limitaremos a los más comúnmente empleados : 31 .1 .2 .1
Tornillos de unión
En la figura 31 .2 tenemos un tornillo de cabeza hexagonal: La unión de dos piezas se hace a través de un agujero pasante -sin rosca- de una de ellas y roscando en la otra, como en una tuerca . Este tipo de fijación debe evitarse cuando la pieza roscada sea de fundición o aleaciones ligeras, porque se rompe la rosca de la tuerca con demasiada facilidad . Para estos casos, se usan tornillos pasantes, cuya fuerza de unión se produce por la presión entre la tuerca y la cabeza . 31 .1 .2 .2
m
G
Fig . 31 .3
Tornillo pasante .
Fig. 31 .4
Espárrago.
Tornillo pasante
Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas (fig . 31 .3) . La sujeción se efectúa mediante una tuerca y una arandela que es necesaria cuando el material en que se apoya la tuerca no es suficientemente duro . Cuando ésta solución no es posible por no poder atravesar las dos piezas -bloque cilíndrico en los motores y en otros muchos casos- se recurre a los tornillos, llamados espárragos . 31 .1 .2 .3
Espárrago
Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro (figura 31 .4) . Un extremo va roscado en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca.
71
Fig. 31 .5
Útiles para colocar espárragos.
Fig . 31 .6 Proporción de la parte roscada, según el material.
hÍlñIIÍ1~I~Í1!~hSEIÍ
La finalidad principal perseguida con este tipo de tornillo es evitar el deterioro de los bloques o conjuntos a que van sujetos : en la parte roscada, si el material no es muy resistente, fácilmente se romperán los hilos -sobre todo si se aprietan o aflojan con frecuencia y si la cantidad de hilos que trabajan son pocos- . Montaje y desmontaje de espárragos. Los espárragos se colocan apretados en la pieza roscada, por ejemplo, con un útil semejante al de la figura 31 .5 y ya no se quita de allí sino que, cuando hay que aflojar o apretar, se hace con la tuerca. Para que el extremo fijo no rompa los hilos, la longitud roscada suele hacerse: para acero, acero moldeado, bronce y metal ligero bonificado, b = 1,25d ; y para metal blando, b = 2,5d (fig . 31 .6) . 31 .1 .2.4 Tornillos autorroscantes para chapa Para uniones que deban soltarse raramente, para metales blandos o aceros de menos de 50 kg de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y en electromecánica, se emplean los llamados tornillos autorroscantes o de corte que lle van unas ranuras (fig. 31 .7) y cuya rosca se endurece por cementación o temple superficial . El tipo tirafondo, también autorroscante, es muy empleado (fig. 31 .8) . 31 .1 .2.5 Tornillo prisionero Es una varilla roscada por uno o dos extremos (fig. 31 .9) ; su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente, y roscando como indica la figura 31 .30. 31 .1 .2.6 Pernos de articulación Los pernos de articulación son piezas sencillas con una parte perfectamente cilíndrica, para que sirva de eje a alguna articulación, y dotadas de algún dispositivo de fijación, como una tuerca (fig. 31 .10) o un pasador .
Fig. 31 .7
Tornillos para chapa : tornillo; B, aplicación .
Fig. 31 .8
Tornillo autorroscante o de corte.
Fig. 31 .9
Tornillo prisionero.
O~- [~
aplícación
Fig. 31 .10 Tipos normalizados de pernos de articulación .
31 .1 .2.7 Pernos de anclaje Para la sujeción de máquinas al suelo se emplean los llamados pernos de anclaje (fig . 31 .11) . 31 .1 .3 Tuerca Es el elemento que junto con el tornillo sirve para sujetar piezas . Las tuercas más usadas son las hexagonales, generalmente con los extremos achaflanados (fig . 31 .12) que también suelen llevar un avellanado* en la rosca . La designación normalizada se indica de una manera similar a los tornillos . Ejemplo : ¡tuerca hexagonal M20 DIN 934 m-4 31 .1 .4 Formas normalizadas de tuercas Téngase presente siempre que, para lograr unir con tornillos dos piezas, es necesario emplear una o dos tuercas para su sujeción. En la tabla 31 .13 se muestran las formas de algunos de los tipos más usados, según normas DIN . 31 .1 .5 Arandelas Son de acero y se emplean cuando el material de la pieza, en la que se asienta la tuerca, sea más blando que el material de ésta o bien cuando la superficie no esté perfectamente trabajada, y en otras ocasiones como elementos de normalización de las tuercas para seguridad . 31 .1 .5.1 Clases de arandelas Existen dos clases de arandelas, según su aplicación y finalidad : - Arandelas de protección . - Arandelas de seguridad . a) Arandelas de protección. Son de forma cilíndrica recta DIN 1 441 o con chaflán DIN 1 440 (fig. 31 .14) .
fig. 31 .11
Perno de anclaje,
b) Arandelas de seguridad Son las que se interponen entre el tornillo y tuerca para evitar que se afloje la tuerca (fig . 31 .15) . 182
Tabla
Denominación
Forma
Hexagonal normal.
Formas
Se usa De empleo general,
Hexagonal estrecha .
®
Hexagonal ciega .
')
Cuadrada .
rr-r
Hexagonal almenada.
31 .1 .6
31 .13
Como tuerca .
contra-
normalizadas
de
Denomi-
Forma
nación
De mariposa .
Moleteada .
En uniones ordivarias (muy das en carpinte ntería) .
Redonda con ranura .
En pasadores de aletas .
Redonda con agujeros .
Se usa
Fig . 31 .12 hexagonal.
101 -
De cuatro brazos.
En tuercas vistas (sirven de adorno a la vez) .
tuercas .
®
®
Se aprietan con la mano . En uniones o fijaciones e frecuentedesmonte.
O
Se aprietan con llaves especiales . En regulación de ejes de máquinas.
Fig. 31 .14 Arandelas : A, cilíndrica ; B, con chaflán .
Dispositivos de seguridad
Los tornillos que unen piezas pueden aflojarse a pesar de la tensión inicial, cuando por alguna causa, se produzca una dilatación en el vástago del tornillo : calor, trepidaciones, etc. La seguridad se logra por algunos de los medios siguientes : 31 .1 .6 .1
Tuerca
Fig. 31 .15 Arandela de seguridad y forma de colocación.
Por doble tuerca
Llamada también contratuerca, que puede ser más estrecha (fig . 31 .16) . En esta figura se ve por qué debe colocarse la más estrecha junto a la pieza. 31 .1 .6 .2
Por rozamiento con tuercas especiales
Que llevan un anillo fijo de fibra sin roscar que es comprimido por la rosca del tornillo ; la tuerca podrá aflojarse o apretarse repetidas veces sin que pierda eficacia (fig . 31 .17) . 31 .1 .6 .3
Por retención mecánica .-
- Por pasador y tuerca almenada, cabe la posibilidad de reajuste según el número de ranuras (fig . 31 .18) . - Con tuerca especial (fig . 31 .19) y tornillo prisionero . - Con arandelas de seguridad, de las cuales hay gran variedad normalizadas, por ejemplo, la DIN 93 (fig . 31 .20) ; otra muy empleada es la de la figura 31 .21, sobre todo por rodamientos, cuando se empleen tuercas con ranuras exteriores . 31 .1 .6 .4
Por arandelas elásticas:
- Arandelas elásticas dentadas exterior o interiormente (fig . DIN 6 967. - Arandelas de muelle (fig . 31 .23) DIN 137. - Anillos de muelle -arandelas Grower- (fig . 31 .24) DIN 127.
31 .22)
lis¡ tuerca
tornillo
tuerca arandela pieza
Fig. 31 .16 Sujeción por doble tuerca : A, montaje ; B, detalle .
Fig . 31 .19 Seguro por tornillo prisionero .
anillo de nailon
Fig . 31 .17
Tuerca hexagonal de autoseguro,
Fig. 31 .20
Fig . 31 .18 Sujeción con pasador de aletas y tuerca almenada .
Dos tipos de arandelas de seguridad.
183
A rlnima 2s1 T ,m
mínima 25,
Fig. 31 .22 Arandelas elásticas dentadas : A, exterior; B, interior ; C, aplicación .
31 .1 .7
Características de los tornillos
Los elementos que caracterizan los diversos tipos de tornillos son : - La forma de la cabeza . - Extremos de tornillos. - Longitud de la rosca. - Salidas de rosc .
arandela
31 :1 .7 .1
15.
tuerca ranurada
Fig . 31 .21 Arandela de cierre para rodamientos. Aplicación .
Fig . 31.23
Arandela de muelle .
Forma de la cabeza
Las cabezas pueden ser de varias formas, de las cuales las principales son (fig . 31 .25) aJ Cabeza hexagonal. bJ Cabeza cuadrada, cJ Cilíndrica con ranura para destornillador . dJ Avellanadas con ranura . eJ Gota de sebo . fJ Redonda con ranura . gJ Cilíndrica con hexágono interior (tipo Allen) . hJ Otras especiales. - Agujeros pasantes y avellanado para alojamiento de las cabezas de los tornillos. Las piezas unidas por tornillos, en la parte no roscada, llevan agujeros pasantes, de los cuales damos las medidas normales, en la tabla 31 .26. Los avellanados están también normalizados, tanto los cónicos (fig . 31 .27) como los cilíndricas (fig . 31 .28) para los diferentes tornillos; en las figuras 31 .27 y 31 .28 se da un extracto de las normas DIN 74 y 75 . Avellanado según DIN 74
I
Fig . 31 .24 Arandela grower.
Fig. 31 .25
Forma de /as cabezas de tornillos.
Fig . 31 .27
Asiento de cabeza cónica .
31 .1 .7 .2
Extremos de tornillos
- Para asegurar la posición de las piezas después del montaje o para regular el ajuste de guías o regletas, se emplean los tornillos, varillas roscadas, pivotes, con un extremo o punta apropiada. En la figura aparece un extracto de la DIN 78 (fig . 31 .29) . Estos extremos de tornillos quedan incluidos en la longitud de la rosca. bombeado
Flg. .31 .30A Alojamiento para extremos de espiga.
Fig. 31 .28 Asiento de cabeza cilíndrica .
Fig . 31 .29
184
achaflanado
Extremos de tornillos,
espiga rebajada
espiga cilíndrica bombeada
an punta
Diámetro de la rosca 1 1,2 1,4 1,6 1,7 2 2,3 2,5 2,6 3 3,5 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 42 45 48 52 56
Tabla 31 .26
Tablas de agujeros pasantes .
Diámetro del agujero
,Diámetro de la rosca
Fino
Medio
Basto
1,1 1,3 1,5 1,7 1,8 2,2 2,5 2,7 2,8 3,2 3,7 4,3 5,3 6,4 7,4 8,4 10,5 13 15 17 19 21 23 25 28 31 34 37 40 43 46 50 54 58
1,2 1,4 1,6 1,8 1,9 2,4 2,7 2,9 3 3,4 3,9 4,5 5,5 6,6 7,6 9 11 14 16 18 20 22 24 26 30 33 36 39 42 45 48 52 56 62
1,3 1,5 1,8 2 2,2 2,6 2,9 3,1 3,2 3,6 4,1 4,8 5,8 7 8 10 12 15 17 19 21 24 26 28 32 35 38 42 45 48 52 56 62 66
1
60 64 68 72 76 80 90 100 110 120 125 130 140 150
Diámetro del agujero Fino
1 /2" s/é' 3/4'
1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 4 4 5 5 6
1 14"1 3 /8 " 1 12". s{ a' 3 1,"
'74 112' 1
12""
,/2 . . 11
1
62 66 70 74 78 82 93 104 114 124 129 134 144 155 14 17 20 23 26 30 33 36 40 43 46 52 58 66 70 78 93 104 118 130 142 155
medio
Basto
66 70 74 78 82 86 96 107 117 127 132 137 147 158 15 18 22 25 28 32 35 38 42 45 48 54 62 70 74 82 96 106 120 130 145 160
70 74 78 82 86 91 101 112 122 132 137 144 155 165 16 19 24 26 30 34 37 40 45 48 50 58 66 74 78 86 106 116 130 140 155 165
(
Alojamiento para extremos de tornillos : para el extremo de espiga cuando ha de servir de fijación, debe hacerse un agujero (fig . 31 .30A) en las terminaciones de espigas según la figura 31 .308 . - Para extremos de punta o espiga cilindríca apuntada ; debe hacerse un chaflán (fig . -31,31) . Para el extremo de chaflán afilado, hace él mismo su alojamiento . Cuando se emplee para ajuste de una regleta de guía una varilla ros cada o un pivote, generalmente no necesitará alojamiento el extremo, sino que se recomienda el seguro de posición por medio de una tuerca rebajada que servirá de contratuerca (fig . 31 .32) . 31 .1 .7 .3
Longitud de la rosca
Fig. 31 .308 de espigas,
Terminaciones
Fig. 31 .31 Avellanado para puntas y espiga apuntada.
Fig. 31 .32 Varillas y pivotes de ajuste y fijación por contratuerca .
--- .---
Fig. 31 .33 Diversas formas de salidas de roscas.
La longitud de la rosca varía según las necesidades de aplicación, aumentando de cinco en cinco milímetros . 31 .1 .7 .4
Salidas de roscas
En la figura 31 .33 damos un extracto de las salidas de rosca . En los dibujos no suele hacerse ninguna indicación, cuando es normal ; sí, en cambio, cuando es especial ; por ejemplo, las necesarias para roscado en torno, con herramientas . 31 .1 .8
Fig. 31 .34 Pasador cilíndrico,
Pasadores
Los pasadores son piezas redondas y alargadas que sirven para asegurar o impedir un movimiento o para asegurar la posición de dos o más piezas ; pueden ser : - Pasadores cilíndricos . - Pasadores cónicos . - Pasadores de seguridad, 31 .1 .8 .1
Cilindrícos
31 .1 .8 .2
Cónicos
, pasadores de situación Fig. 31 .35 Aplicación.
Existen pasadores cilíndricos calibrados a una medida fija (fig . 31 .34) . Para el empleo de ellos es necesario escariar el agujero. Sirven para posicionar una pieza respecto a otra, pero no para fijarla, DIN 7 (fig . 31 .35) . UNE 17 060 (fig . 31 .36) . Sirven también muchas veces de sujeción, y así, 185
Fig. 31 .37 Aplicación,
Conicida d 1 :50
Fig. 31 .36 Pasador cónico.
por ejemplo, se utilizan para evitar el desplazamiento longítudinal de elementos en un eje (fig . 31 .37) . El agujero se taladra con varios taladros y después se practica un escariado cónico (fig . 31 .38) . Fig. 31 .38 Escariado de agujeros cónicos .
Fig . 31 .39
Pasador de tensión y aplicación .
31 .1 .8 .3
Los principales los podemos clasificar en : - Pasadores de tensión o elásticos. - Pasadores de aletas . - Pasadores estriados . - Pasadores de tensión o elásticos. Sirven para fijar unas piezas a otras y tienen la ventaja sobre los pasadores cilíndricos o cónicos de que para su montaje no es preciso ni escariado previo ni ajuste de precisión . Sin embargo, para un posicionamiento de precisión no pueden sustituir a los anteriores (fig . 31 .39) . - Pasadores de aletas. Se utilizan para inmovilizar tuercas y aplicaciones semejantes (fig . 31 .40) . - Pasadores estriados. Los cilíndricos estriados, según DIN 1 470, 72 73, 74 ó 76, tienen aplicaciones particulares (fig . 31 .41) y pueden ser más económicos que los cónicos, pues, como hemos dicho, no necesitan escariar el agujero; tienen, en ocasiones, el inconveniente de que al desmontarlos ya no quedan utilizables ; pero, dado su bajo precio, esto no suele tener importancia. Los pasadores normalmente no se usan para transmitir esfuerzos a no ser que estos sean pequeños (fig . 31 .42) . Cuando se emplean como elementos de situación (fig . 31 .43), no suele practicarse el alojamiento hasta tener la certeza del exacto emplazamiento de las piezas . Solo entonces, y teniendo firmemente apretadas las piezas, se hace el taladro y, si es necesario, el escariado. En estos casos se suele indicar en el dibujo diciendo : «taladrar y escariar en el montaje» . 31 .1 .9 ser:
Pasador de aletas y aplicación .
Fig. 31 .40
1473
Chavetas
Las chavetas son prismas de sección generalmente rectangular y pueden - Transversales . - Longitudinales .
31 .1 .9 .1
Clavija cilíndrica entallada DIN
De seguridad
Transversales
Se usan para unir ejes entre sí, tienen forma de cuña, y pueden ser simétricas o asimétricas (fig . 31 .44A) . También tienen aplicación para fijar los útiles en algunas máquinas herramienta (fig . 31 .448) .
Clavija entallada en cono DIN 7471
Clavija entallada de muletilla DIN 1475
clev.ja entallada de ajuste DIN 1472
Clavqa entallada con espina cilind,ica
DIN 1474
Clavo entallado con cabeza redonda
DIV 7476
Clavo entallado con cabeza avellanada
DIN 1477
a
Fig. 31 .41
Pasadores estriados .
Fig. 31 .44A
31 .1 .9 .2
Chaveta transversal o cuña .
Fig. 31 .448 Aplicación a máquinas herramientas.
Longitudjnales
Sirven perfectamente para la unión de ruedas, poleas, volantes, etc. Pueden ir encajadas o simplemente apoyadas en los ejes . Las hay con cabeza o sin ella . Las figuras 31 .45, 31 .46 y 31 .47 presentan chavetas, según la DIN 6 881, 6 868 y 6 887 . Las dimensiones para las chavetas y los chaveteros (así se llaman a los alojamientos de las chavetas) están normalizados . 31 .1 .10
Lengüetas
Son una clase de chavetas llamadas chavetas de ajuste . En la figura 31 .48 se ven lengüetas según DIN 6 885. Se diferencian esencialmente de las cha186
Fig. 31.42 Pasador de estrías que soporte esfuerzo.
Fig. 31.45 Chaveta longitudinal DIN 6887, vetas en que el ajuste lo hacen por las caras laterales, en lugar de hacerlo por la superior, como aquéllas . Van encajadas en los ejes y pueden deslizarse suavemente sobre los chaveteros de las poleas o ruedas (fig. 31 .49) . A veces, para dimensiones grandes, se las sujeta al eje con tornillos (fig. 31 .50) .
s
Fig . 31.46 Chaveta longitudinal DIN 6881.
Incl. 1. loo
Fig. 31.43 Pasadores de estrías de posicionamiento.
Fig. 31.47 Chaveta longitudinal DIN 6 868.
Dentro de las lengüetas, existen las redondas (fig. 31 .51) empleadas en máquinas herramientas y en automovilismo para pequeños esfuerzos . Tienen el inconveniente de debilitar el eje, por la gran profundidad del chavetero (figura 31 .52) . En algunas ocasiones facilitan el montaje o desmontaje .
DIN -6665 forma A
DIN 6885 forma F 1=h-26
DIN 6685 forma G
-
31 .1 .11
Fig . 31.49 Unión por lengüeta .
t L "-ti-"-I
Fig. 31.50 Lengüeta de ajuste con tornillo de fijación .
Fig, 31.48 Diversos tipos de lengüetas.
Aplicaciones de los elementos de unión
Las figuras 31 .53 y 31 .54 muestran la aplicación de elementos normalizados en una máquina-herramienta moderna . La figura 31 .55 reproduce el dibujo de un grupo de piezas de una máquina incluida la lista de piezas, y en ella la designación completa de los elementos normalizados.
DIN 6688 Fig . 31.51 Lengüeta redonda .
MEDIOS DIDÁCTICOS Una buena colección de elementos normalizados pueden ayudar a conocer estos elementos . El estudio de dibujos de conjunto y listas de piezas bien ejecutados, darán ocasión de interpretar e identificar elementos normales. TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer un estudio de elementos normalizados para uniones desmontables, acompañado de la lista de nombres y número de la norma. - Hacer una lista de los elementos normalizados que se aprecian en las figuras . Buscar el número correspondiente para tres de ellos y designarlos normalizadamente . 18 7
Fig . 31.52 Lengüeta tipo Woodruff montada en un eje .
Fig. 31 .53
Aplicación de elementos de unión normalizados .
'
Lengüeta de ajuste A6 x 6 x 14 DIN6885 Piñón cónico Retén
i
1
5
3 3
giratorio
Pasador cihfidnco semiestáado 6 x 20 DIN 1477 Rodamiento de botas n° 6004 Anillo elástico de seguridad 47 UNE 26075 Roda-ento bolas 6005 Anillo elástico de seguridad 25 UNE 26074 Rueda helicoidal m -2,25 z=20 0=15° izQ. Anillo etásticode seguridad 20 UNE 26074 Eje-ruedohelicoidai mn =2,25 z = 14 /115°ii .
N- de piezas Denamihacidn a:udl° d° d.---ESCALA
2 Fig. 31 .55
188
m=2,25 ; z=11
y Observaciones
5 6-75 5 6 75 ---
6Cubillas T.VIDONDO
10 9
005 4. 945025 004 4 .3451
F-1220 50 HRC 150 Caucho sintético -
-
5 3
9 .064.03002 4.3449 Dibujo n° Dibuja n°
L1gnolol
~~ ~n
063 x
F-1220 5071RC 150 Material
ESCUELA
DE
DE
16
0 40 x 140 (>imensiones en bruto peso etc.
lN6ENIERIA TÉCNICA INDUS.
oficina técnica salesianos .
,-'
PELADORA V TROZADORA MANZANAS (eje intermedio)
19 x31,5 x65
--
.03 4,34500
librea
30 x 45
I N " ° 9064 .03.000 Orlglnol n°
Grupo o conjunto de piezas con algunos elementos de unión .
'A
ALMUNIA
4 .3448
Fíg. 31 .54
Aplicación de elementos de unión normalizados .
BIBLIOGRAFÍA KLEIN M ., Introducción en las normas DIN, Editorial Balzola, Bilbao 1967 . Normas UNE, Instituto Nacional de Racionalización y Normalización, Madrid . E . P . S ., Tecnología Mecánica, tomos primero y segundo, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1970 . SCHROCK J ., Montaje, ajuste, verificación de elementos de máquinas, Editorial Reverté, S . A ., Barcelona 1965 . MATA J . y ALVAREZ C ., Técnicas de Expresión Gráfica 1 .1. Metal, Ediciones Don Bosco, Barcelona 1975.
VOCABULARIO TÉCNICO
Avellanado : El hueco que se hace en las piezas para que la cabeza de algunos tornillos quede oculta o a ras de la superficie . Varilla roscada : Tornillo sin cabeza, roscado en toda su longitud . Pivote : Tornillo sin cabeza, roscado sólo por un extremo. Escariar: Operación que se realiza después del taladro para dejar el agujero dentro de la tolerancia y las superficies de taladro lisas .
Operaciones a máquina
8.
Tema 32.
Brocas
OBJETIVOS - Conocer las brocas helicoidales, partes de que se componen y descripción de cada una de ellas. - Afilado a mano de las brocas. - Indicar las normas importantes de los afilados especiales y recursos para obtener más rendimiento de corte en las brocas . GUIóN - Taladrado . -
Broca . Brocas helicoidales . Tipos de brocas helicoidales . Afilado de las brocas helicoidales . Brocas especiales .
PUNTOS CLAVE - Ángulos de las brocas.
- Afilado en función del material . - Emplear la broca apropiada para cada clase de material . - No intentar trabajar con la guía o faja desgastada .
CONOCIMIENTOS PREVIOS Normas para el empleo adecuado de las muelas de afilar .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 32 .1
Taladrado
32 .2
Broca
Es la operación que tiene por objeto hacer agujeros por corte de virutas, con una herramienta llamada broca, sobre diferentes tipos de material, cuya posición, diámetro y profundidad han sido determinados previamente. Es una barra de acero templado, de tal manera afilada por un extremo, que al girar pueda penetrar en un cuerpo y cortar pequeñas porciones llamadas virutas . Hoy día las brocas más generalizadas son ¡as llamadas helicoidales, Las demás pueden considerarse brocas especiales . 190
32 .3
Brocas helicoidales
Son las más comúnmente empleadas para taladrar metales, por su alto rendimiento . En la broca helicoidal hay que distinguir : la cola o mango; el cuerpo y la boca o punta (fig . 32 .1) . cola o mango
cuello
cuerpo
punta
Fig. 32.1
Broca helicoidal de mango cilíndrico.
32 .3 .1
Cola o mango
Es la parte de la broca por la cual se fija a la máquina. Generalmente es cilíndrica o cónica, aunque excepcionalmente pueda tener otras formas . - Mango cilindrico. Es del mismo diámetro nominal de la broca (fig . 32 .1). Suele emplearse para brocas menores de 15 mm . - Mango cónico . Estos mangos tienen forma de tronco de cono . Tienen forma y dimensiones normalizadas . Los tipos más empleados son los llamados conos Morse (fig . 32 .2) . Los conos Morse se designan según su tamaño, con los números del 0 al 7. El numero de cono que corresponde a cada broca es : Cono Morse n.- 1, para brocas hasta 15 mm . Cono Morse n .o 2, -para brocas mayores de 15 hasta 23 mm . Cono Morse n .° 3, para brocas mayores de 23 hasta 32 mm . Cono Morse n .o 4, para brocas mayores de 32 hasta 50 mm . Cono Morse n.o 5, para brocas mayores de 50 hasta 80 mm . Cono Morse n.o 6, para brocas mayores de 80 hasta 100 mm . Cono Morse n.o 7, para brocas mayores de 100 mm . - Mecha o lengüeta. Es el extremo del mango ; rebajada en forma plana, ajusta a una ranura apropiada para ayudar al arrastre de la broca en las cilíndricas y-,para la extracción, en las cónicas. Los mangos normales cónicos la llevan siem pre; las de mango cilíndrico, sólo algunas -las mayores- . Algunas brocas cilíndricas llevan a todo lo largo del mango uno o más planos fresados para sujetarlos a portabrocas especiales y así facilitar el arrastre (fig . 32 .1) .
Fig . 32.2
Broca helicoidal de mango cónico .
32 .3 .2
Cuerpo
Es la parte de la broca comprendida entre el mango y la punta. El cuerpo de la broca lleva una o más ranuras en forma de hélice . Las brocas normales llevan dos . - Alma de la broca. El espesor central que queda entre los fondos de las ranuras se llama núcleo o alma . Va aumentando hacia el mango, es decir, las ranuras son cada vez menos profundas. Se hacen así para darle más robustez a la broca (fig . 32 .3) .
Fig. 32.3
Núcleo o alma .
-£-
- Faja o guía . Faja o guía es la periferia del cuerpo, que no ha desaparecido con las ranuras. Parte de estas fajas se rebajan ligeramente (fig . 32 .4), y queda solamente una faja-guía a lo largo del borde de ataque . Se hacen estos rebajos para que no roce la broca en el agujero o taladro . El diámetro de la broca se mide, en consecuencia, sobre las fajas-guía, y junto a la punta, ya que la broca suele tener una pequeñísima conicidad -0,05 %-, disminuyendo hacia el mango. El otro borde de la faja se llama talón. - Cuello. Cuello es un rebajo que llevan algunas brocas al final del cuerpo junto al mango. En él suele ir marcado el diámetro de la broca, la marca del fabricante y, algunas veces, el acero de que está construida .
32.3 .3
Boca o punta
Es la parte cónica en que termina la broca y que sirve para efectuar el corte . En la boca, deben distinguirse : - El filo transversal, que es la línea que une los fondos de las ranuras, o sea, el vértice de la broca. El ángulo que forma con las aristas cortantes es de 55° para trabajos normales (fig . 32.4) . - El filo principal o labio es la arista cortante ; une el transversal con la periferia o faja-guía (fig . 32.4) . - Destalonado del labio, es la caída que se da a la superficie de incidencia, al rebajar el talón . Tiene forma cónica . En el destalonado correcto radica la clave para obtener un buen rendimiento de la broca. - Ángulo de la punta. Se flama ángulo de punta E al comprendido entre los filos principales . - Ángulos de corte . En el mismo labio cabe distinguir tres ángulos, llamados : ángulo de filo o ángulo del útil 8, ángulo de incidencia A y ángulo de desprendimiento C. El más importante para nosotros es el ángulo de incidencia, porque es el que podemos variar con el afilado.
32.4
Tipos de brocas helicoidales - Brocas helicoidales de mango cónico, cono Morse, diámetro de 8 a
Fig . 32 .4 Nomenclatura de la punta de la boca .
70 mm . - Brocas helicoidales de mango cilíndrico series corta, normal y larga. - Brocas helicoidales con agujeros de lubricación para agujeros profundos (fig . 32.15) . - Brocas helicoidales con más de dos ranuras, llamadas broca -escariador para agrandar un agujero dado con anterioridad (fig . 32.11) . 32.5 Afilado de las brocas helicoidales
Ante todo hemos de decir que no es fácil afilar las brocas sin un dispositivo especial . Con todo, un mecánico que se precie de tal, debe lograr afilados correctos . Hay que practicar el afilado hasta lograr un buen rendimiento. Una broca normal debe reunir las condiciones siguientes :
32.5.1
Fig. 32.5
Verificación de los labios.
Ángulo de punta
El ángulo de punta de las brocas normales es de 118° . En general, debe ser tanto mayor cuanto más duro y tenaz sea el material que se haya de taladrar . Los ángulos de punta que se deben emplear son : E = 118° a 116°, para acero, fundición, latón ordinario y materiales de dureza similar; E = 140°, para aluminio y sus aleaciones, acero y fundición dura ; E = 135° a 125°, para fibra vulcanizada, aceros, trabajando en caliente, forjados o estampados ; e = 100° a 80°, para electrón, madera, bakelita, ebonita y fibra ; E = 60° a 50°, para materias plásticas moldeadas y caucho endurecido . No es suficiente que el ángulo de punta sea el adecuado . Es preciso, además, que sean iguales los ángulos que forman los filos principales con el eje de la broca y que dichos filos tengan exactamente la misma longitud . De este modo, la punta quedará perfectamente centrada con respecto al eje de la broca . Esto se comprueba con unas galgas especiales de afilar brocas (fig . 32 .5) .
Ángulo de incidencia y destalonado Cuanto mayor sea el ángulo de incidencia, se dice que más destalonada
32.5.2
Fig. 32,6 Plantilla para verificar el ángulo de incidencia .
está la broca . El ángulo de incidencia normal es de 120, mas si el material es duro se puede reducir hasta 6° y aún menos (fig . 32 .6) . La mayoría de las veces, el mal rendimiento de las brocas es debido al incorrecto destalonado de la superficie de incidencia y, por tanto, al equivocado ángulo de incidencia . Si el afilado se hace a mano, se transmitirán a la broca dos movimientos combinados, como se muestra en la figura 32.7, cuyo resultado se comprobará con las galgas y observando la punta de la broca (fig . 32.8) . 192
32,6
Brocas especiales
- Brocas helicoidales de más de dos ranuras. Las hay de tres y cuatro ranuras (fig . 32 .11) . Se emplean para repasar agujeros, en bruto de fundición y para achaflanar .
Fig. 32.11 Broca de varias ranuras. Brocas de pezón. Son semejantes a las brocas de punta de lanza, pero llevan en el centro un pezón o mecha cilíndrica que sirve para mantenerlas centradas en un agujero-guía abierto de antemano (fig . 32 .12) . - Fresas. Las hay de dientes fresados, llamados entonces fresas (figura 32 .13) . -
Fig. 32.7 Afilado a mano.
Fig, 32.8 Verificación del afilado por observación : 1, bien ; 2, demasías destalonado; 3, poco destalonado. Fig. 32.13 Fresa de pezón. - Brocas para avellanar. Pueden emplearse las mismas brocas normales afiladas con el ángulo de punta adecuado . En este caso, debe ponerse especial esmero en que los cortes principales estén a la misma altura para que trabajen los dos a la vez; de no hacerlo así, quedará un chaflán con escalones y aún con forma poligonal. Dan mejor rendimiento las de tres o cuatro ranuras helicoidales . Se emplean también para este fin unas herramientas especiales llamadas fresas (fig . 32 .14) Fig. 32 .9 Afilado por el talón.
Fig. 32,14 Fresa de avellanar. - Brocas con ranuras o agujeros para la lubricación y refrigeración (fígura 32 .15) .
Fig. 32 .15 Broca con ranuras y con agujeros para la lubricación y refrigeración. - Brocas para pasadores cónicos, sirven para abrir directamente el alojamiento de los pasadores cónicos. El avance debe ser lento y uniforme para evitar que se clave y rompa la broca . Las aristas cortantes suelen llevar unas muescas para romper las virutas (fig . 32 .16) . - Brocas para el taladrado de chapa, se fabrican con mango cilíndrico y más pequeñas que la serie corta (fig . 32 .17) . - Broca para construir puntos (fig . 32 .18) .
Fig. 32,10 Afilado por el filo principal para mejor penetración .
Fig. 32.17 Broca para taladrar chapas .
Fig. 32,16 Broca para agujeros cónicos.
N-~ 111
Fig. 32.18 Broca para construir puntos .
Fig. 32,12 Broca de pezón, 193
7.
Tecnología del Metal/ 1
SEGURIDAD E HIGIENE Precauciones en las máquinas de afilar : 1 .a Usar gafas protectoras . 2. 8 Grado de las muelas y grano de las más apropiadas . 3 .a Colocación adecuada de los soportes .
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Diapositivas : 12 .1 .1 Diversos tipos de brocas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Haz una recopilación de brocas especiales . - Material de que se fabrican las brocas. - Fabricación de brocas helicoidales .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACION - Afilado de brocas de varios diámetros .
- Afilados especiales para distintos materiales . - Afilado de brocas para fondos planos . - Comprobación de las brocas para asegurarse de su correcto afilado .
CUESTIONARIO ¿Qué es la broca? ¿Para qué sirve? Explica qué parte de la broca tiene mayor importancia para lograr un buen rendimiento. ¿Es importante la lubricación y refrigeración de la broca? ¿Por qué? ¿Cómo se logra? ¿Qué es un cono Morse? ¿Cuál es el vaior del ángulo de la punta más normal?
BIBLIOGRAFÍA BARTSCH W., Herramientas máquinas de trabajo, Reverté, Barcelona 1971 . DANOWSKY H ., Manual práctico de Tecnología Mecánica, Gustavo Gil¡, Barcelona 1971 . E . P . S., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . HENRY FORD TRADE SCHOOL, Teoría del taller, Gustavo Gil¡, Barcelona 1966 . VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 .
Tema 33.
Máquinas de taladrar
OBJETIVOS - Conocimiento de estas máquinas desde el punto de vista de su utilización raciona/. - Conocer los diversos mecanismos o soportes para la fijación de piezas que van acoplados al soporte general o bancada de la máquina. - Estudio de la cadena cinemática de una taladradora . - Conocer los mecanismos de avance y penetración en las taladradoras sensitivas y en las que disponen de reductor de avance . - Conocer los diversos dispositivos para fijar la broca a la máquina. - Resolver los cálculos que puedan presentarse en el trabajo de esta máquina herramienta. GUIóN
- División de las taladradoras .
- Elementos de una taladradora .
PUNTOS CLAVE - Distinguir mecanismos principales. - Características de las máquinas . - Precauciones en el manejo .
CONOCIMIENTOS PREVIOS Elementos de corte .
194
EXPOSICIÓN
DEL TEMA
Taladrado, como hemos dicho, es la operación que se realiza para obtener agujeros cilíndricos por medio de una herramienta llamada broca . Para esto hay que dotarla de dos movimientos: uno principal de rotación, para obtener la velocidad de corte, y otro de avance o penetración, en la dirección del eje (fig . 33 .1) . Estos dos movimientos los obtenemos por medio de una máquina herramienta llamada taladradora . También puede realizarse con otras máquinas : torno, fresadora, etc., pero nosotros aquí sólo hablaremos de las taladradoras, que es el procedimiento más fácil para obtener agujeros por arranque de viruta . 33 .1
Fig . 33.1
Movimiento de la broca.
División de las taladradoras
Teniendo en cuenta estos dos movimientos que necesita la broca para realizar su trabajo, podemos dividir las taladradoras : 1 .° Según el movimiento de rotación de la broca en : - taladradoras rápidas, que giran de 500 a 12 000 rpm ; - taladradoras normales, que giran de 300 a 6 000 rpm ; - taladradoras lentas, que giran de 11 a 850 rpm. 2.° Según el movimiento de avance en : - taladradoras de avance manual ; - taladradoras de avance automático . Suelen clasificarse también en taladradoras sensitivas y no sensitivas . Más adelante aclararemos estos conceptos . 33 .1 .1
Elementos de una taladradora
Todas las taladradoras deben tener (fig . 33 .2) - un soporte general o bancada A; - un soporte B para fijar la pieza a taladrar, o mesa portapiezas; - un cabezal o conjunto de mecanismos C, para dar a la broca los dos movimientos: de rotación y de avance ; - dispositivos D, para la fácil y eficaz fijación de la broca . Vamos a describir brevemente estos elementos 1 . 33 .1 .1 .1
Fig, 33.2 Elementos de una taladradora de columna,
Soporte general o bancada
Según este elemento fundamental, las máquinas se dividen en : - taladradoras de columna ; - taladradoras de sobremesa ; - taladradoras de bastidor . a) Taladradoras de columna. En las taladradoras de columna, el armazón principal está constituido por una columna redonda (fig . 33 .2), en la cual se apoya un brazo, capaz de deslizarse verticalmente y girar sobre ella . Este brazo a su vez lleva una mesa o plato, generalmente redondo, que también puede girar sobre su eje. Al girar alrededor de la columna, puede dejar libre un espacio vertical debajo del cabezal y permitir el apoyo en la base de piezas largas . b) Taladradoras de sobremesa (fig . 33 .3) . Estas taladradoras se llaman así porque, debido a su pequeña altura, pueden colocarse encima de un banco o mesa . La base que sirve para fijarla o apoyarla en el banco sirve a su vez de mesa portapiezas. Podríamos dividir estas máquinas en dos tipos: - De cabezal fijo, es decir, que siempre se mantiene a la misma altura respecto a la base . Estas máquinas llevan una mesa portapiezas, similar a las descritas en las taladradoras de columna. Podría decirse que son pequeñas taladradoras de columna. - De cabezal móvil, es decir, que puede acercarse o separarse a la mesa portapiezas, que en estos tipos es la propia base, como dijimos antes. Estas son las taladradoras más características de sobremesa (fig . 33 .10) .
Fig. 33.3A Taladradora de sobremesa .
Por razones de clasificación se nombran algunas máquinas o elementos principales, pero sólo estudiaremos los más sencillos dejando para 2 .0 curso los restantes .
Fig . 33.38 Taladradora eléctrica portátil.
195
Fig . 33.4 Mecanismo para levantar el plato .
Fig. 33.5
Detalle del mecanismo de la figura 33 .4.
I
Fig. 33.6 Mecanismo de fijación del brazo .
33.1 .1 .2 Soporte para fijación de las piezas Ya hemos dicho algo de cómo suelen ser estos soportes al describir la bancada . Estudiaremos para: - taladradoras de columna ; - taladradoras de sobremesa . a) Taladradoras de columna (fig. 33.2) . En estas taladradoras hay dos mesas portapiezas : una fija, la base de la máquina, otra móvil, con posibilidad de movimiento vertical sobre la columna, generalmente a mano por medio de un sistema de manivela, engranajes y cremallera (fig . 33.4) . Debe incluir un sistema de retención automática ; es decir, que el peso de la mesa no pueda hacerla caer, figura 33 .5. Tiene también un sistema de fijación a la columna, a fin de que no se mueva una vez colocada en su sitio (fig. 33.6) . Generalmente el plato o mesa puede girar sobre su eje y fijarse fuertemente en cualquier posición (fig . 33.7) . Algu nos constructores hacen también que el brazo pueda girar hasta tal punto que el plato se incline y llegue a quedar vertical . b) Taladradoras de sobremesa. Ya hemos dicho que la máquina no lleva plato móvil ; sólo mesa fija. En las que llevan plato móvil, éste es similar al descrito para las de columna, con la salvedad de que se alza o baja a mano y de que no lleva otro mecanismo que el de fijación . 33.1 .1 .3 Cabezal Es el conjunto de mecanismos necesarios para conferir al husillo principal los dos movimientos que debe transmitir a la broca. Digamos que en algunas máquinas no forma un conjunto compacto, sino que son hasta cierto punto independientes . Para facilitar la comprensión, vamos nosotros también a descomponerlo en tres partes : - husillo principal ; - mecanismo de rotación ; - mecanismo de avance . a) Husillo o eje principal.- es uno de los elementos más importantes de la taladradora, que debe ser de acero de buena calidad y estar convenientemente tratado, mecanizado y montado (fig. 33.8) . El movimiento de rotación lo recibe a través de poleas o engranajes ; a ser posible, no debe ser solicitado por otros esfuerzos más que el de torsión ; es decir, que no ha de ser forzado con tendencia a doblarlo y que debe procurarse no transmitirle vibraciones . Debe estar montado de tal manera que no tenga holgura o juego radial ', para evitar que se rompa o desvíe la broca al empezar el taladrado o durante el mismo . Se logra a base de rodamientos de rodillos o bolas . Tampoco debe tener holgura en el sentido del eje -juego axial-, para evitar sacudidas durante el trabajo y posibles roturas de brocas o ser causa de accidente cuando la broca atraviesa la pieza al finalizar el agujero ; se elimina el juego axial con rodamientos axiales y tuercas de ajuste . Todo va montado en un casquillo-cremallera (fig . 33.9), del que recibe el movimiento de avance axial y penetración ; a su vez debe ir ajustado radialmente y tener el menor juego posible en el sentido axial. b) Mecanismo de rotación : los sistemas empleados para obtener los distintos números de vueltas del husillo principal suelen ser : - de poleas escalonadas ; - de engranajes; - de variadores de velocidad ; - mixtos . - De poleas escalonadas : es el sistema usado en las taladradoras de pequeñas potencias . En las de precisión y rápidas, las poleas suelen ser planas a fin de poder
R__ Fig. 33.7
Mesa giratoria.
Se dice holgura o juego radial, para indicar juego en sentido del radio, es decir, perpendicular al eje de giro .
196
obtener mayor posibilidad de reducción y sobre todo mayor suavidad en el funcionamiento . Con todo, las correas trapeciales suelen ser las más usadas (fig . 33 .10) . Con frecuencia, las poleas pueden cambiarse de ejes para lograr una gama mayor de velocidades . Estas máquinas disponen de un sistema rápido de tensado y destensado de las correas para facilitar la operación de cambio . Debe estar protegido el acceso a las correas y, a ser posible, al levantar las protecciones, debería quedar abierto el circuito eléctrico, de manera que fuera imposible conectar el motor mientras no estuviera cerrada la protección, con lo cual se evitarían accidentes . - De engranajes . es el sistema más empleado en las máquinas potentes (fig . 33 .11) . Para evitar el ruido, los engranajes más rápidos suelen llevar dientes inclinados, todos ellos sumergidos en baño de aceite o lubricados a presión por bombas incorporadas en la misma carcasa. - Con variador de velocidades: se emplean para pequeñas y medianas potencias y, en general, para altas velocidades. Los mecanismos más empleados son los de poleas y correas, y los de conos de fricción . En general, en estas máquinas suele efectuarse el cambio de velocidad con la máquina en movimiento ; si no tiene embrague es conveniente, al ir a parar el motor, poner el variador a la mínima velocidad, con lo cual se evitan tirones y desgastes prematuros . Estos sistemas tienen la ventaja de poder ajustar el número de revoluciones al deseado sin escalonamientos. Para conocer la velocidad a que se trabaja, llevan un tacómetro o cuenta vueltas, - Sistemas mixtos : con frecuencia se combinan los sistemas ; así, en la figura 33 .12 aparece el esquema de una taladradora equipada con variador de conos, correas y engranajes, en el cual vemos que lleva un embrague a la entrada para evitar el resbalamiento de las correas . La figura` 33 .13 es una combinación de poleas de escalones y engranajes .
Fig. 33 .9 Avance del husillo sensitivo.
Fig. 33.8 Husillo principal.
c) Mecanismos de avance y penetración : en las taladradoras de bastidor el avance se logra dando movimiento a todo el cabezal; en unas, por medio de cremallera ; en otras, por medio de husillo roscado. En todas éstas, el movimiento puede hacerse a mano o automáticamente. La mayoría de las taladradoras emplean el sistema de piñón y cremallera para hacer avanzar el husillo principal, en tanto que permanece fijo el cabezal. Según la °manera de dar el movimiento al piñón de la cremallera, se dividen en : - sensitivas ; - con reductor .
Fig. 33.12 Transmisión mixta por variador y engranajes .
ice:-
s ~11~~
~Ilr
IIIIIIIIIIIOi1111111111111111111111011
~
IIIIIIIIIIIHIIIIIIIIIIIiUIllllllll l
Fig, 33.10 Transmisión de poleas y correas trapeciales,
Fig. 33 .11
Transmisión por engranajes. Fig, 33.13 Transmisión mixta por poleas y engranajes .
Gama de velocidades : gradación o números de velocidades . 197
111/1101y01
- Taladradoras sensitivas (fig. 33.9) . Se llaman así aquéllas a las que se da el movimiento al piñón accionando a mano un volante o palanca exterior incorporada al mismo eje del piñón. Así el operario aprecia muy bien la presión que ejerce la broca contra la pieza . - Taladradoras con reductor de avance. Las llamamos así porque el movimiento al piñón de la cremallera se le comunica a través de una reducción (fig. 33 .14), generalmente de rueda helicoidal y tornillo sin fin . Se emplea este sistema en las máquinas medianas o grandes con el fin de reducir el esfuerzo necesario para la penetración -no en el husillo, pero sí en el volante de accionamiento manual, con lo cual ya no se aprecia la presión de penetración-. En la mayoría de las máquinas, es posible, por medio de embragues o sistemas más o menos ingeniosos, desacoplar el sistema de reductor y moverlas directamente como en las sensitivas. Esto suele emplearse para la operación de acercamiento y para el retroceso rápido. Todas las máquinas suelen llevar un sistema indicador de la profundidad de penetración, que puede ser lineal (fig. 33.15) ; otros llevan un tambor circular graduado, colocado en el eje del piñón de ataque de la cremallera, es decir, en la palanca de accionamiento manual . También todas las máquinas llevan un sistema de equilibrado para contrarrestar el peso del husillo o del cabezal . Puede ser de contrapeso o de resortes graduados. Ordinariamente se regulan de manera que, al disparar el automático o dejar la palanca de accionamiento libre, retroceda instantáneamente el cabezal o husillo y con ellos la broca.
íA
0 1
f
Fig. 33.14 Avance por reductor.
33.1 .1 .4 Dispositivos para fijar la broca Las máquinas grandes suelen llevar en la punta del husillo un agujero cónico, preparado expresamente para recibir las brocas de cono morse (fig. 33.8) . Lleva una ranura que sirve para la extracción de la broca. - Manguitos Cuando el husillo tiene el agujero mayor que el cono de la broca, se emplean unos casquililos o manguitos reductores con cono morse, tanto por el exterior como por el interior (fig. 33.16) . En la figura 33 .17 se ve un juego de éstos ; el pequeño tiene cono n .o 1 interior y n .° 2 exterior, el mediano, n.° 2-3, y- el mayor n.o 3-4. A veces se usan también manguitos ampliadores como el de la figura 33.18 cuando el cono de la broca sea mayor que el agujero del husillo.
-
Fig . 33.15 Indicador de profundidad,
Fig. 33.16
Manguito cónico reductor.
Normas prácticas El perfecto centrado del husillo y su buena conservación son importantísimos para que las brocas giren centradas y sean arrastradas sin dificultades. Antes de fijar una broca en su asiento, hay que limpiar el cono interior y exterior -y siempre con la máquina parada- . La mecha del cono sirve para la extracción de la broca, no para el arrastre. No golpear nunca, ni los manguitos, ni los conos de las brocas con martillo; para fijar las brocas en el husillo o los manguitos, hay que emplear una madera o maza de plomo o plástico . Para sacar la broca o los manguitos, emplear siempre cuchillas apropiadas, como la de la figura 33 .19 y mejor aún, las de la figu ra 33.20, que no necesitan martillo, como se ve en la figura. Si se emplea la de la figura 33.19, procurar que la punta de la broca esté cerca de la mesa y encima de ésta colocar una tabla, con lo cual no se dañará ni broca ni mesa, ya que no se podrá sujetar con la mano por tener ésta ocupada en la cuchilla . - Portabrocas Las brocas cilíndricas suelen sujetarse por medio de unas pinzas, llamadas portabrocas, Deben mantener las brocas perfectamente centradas y con fuerza suficiente para que no giren durante el taladrado . Se fabrican de muy variadas formas : para brocas pequeñas, son preferibles los que aprietan sin necesidad de llave (fig . 33.21) (transparencia 12.1) ; para brocas mayores, suelen emplearse con llave (fig . 33.22) . 3 4
Fig. 33.18
Manguito cónico ampliador .
2 3
1 2
Fig. 33.17 Juego de tres manguitos.
198
- Conservación de los portabrocas
Lo dicho para los conos de las brocas y manguitos sirve para la conservación de los portabrocas : No golpearlos ni forzarlos . Si una broca patina después de apretarla normalmente, será debido a que no corta bien por estar mal afilada, o porque se pretende avanzar demasiado rápidamente o por estar el portabrocas estropeado . En los taladros pequeños, suele ir colocado directamente en el husillo y no se saca nunca. Para colocarlo en las máquinas normales, llevan un. cono morse adecuado (fig. 33.23) . PROBLEMAS 1 .0 Calcular las revoluciones por minuto a que puede girar el husillo de una taladradora como la representada en el esquema, si la polea A tiene de diámetro : d a = 105, d 5 = 133, d 4 = 162, d 3 = 188, d 2 = 215, d i = 238 ; y la polea B tiene de diámetro : d,2 = 220, d i 1 = 192, d io = 163, d 9 = 137, d a = 110, d 7 = 87 . El motor gira a 1 450 rpm . Como se ve en el croquis las poleas se pueden cambiar de ejes, por tanto el número de velocidades será en total de 12. Solución :
Flg. 33.19
Cuña para sacar brocas.
n 7 , d 7 = n i , di ni
n 7 - d7 di
__
1 450 - 87 238
__
1 450 - 110 215
n2
=
n8 - da d2
n3
=
1 450 « 137 1 88
= 1 058
n4
=
1 450 - 163 162
Ñ 1 450
__
1 450 - 192 133
= 2090
na
=
1 450 - 220 105
= 3 400
n7
=
1 450 - d i d7
__
1 450 ' 215 110
= 2 840
__
1 450 - 188 137
= 1 990
n, o =
1 450 ' 162 163
Ñ 1 450
=
1 450 133 192
= 1 000
ni2 =
1450 - 105 220
= 693
n5
na ns
ni i
queda así el ni = n i2 = n2 = ni , = 1 n3 = 1 n 1o = 1 n4 = 1
= 530
1 450 - 238 87
=
escalonamiento : 530 rpm 693 rpm 738 rpm 000 rpm 058 rpm 450 rprn 450 rpm
= 738
= 3970
Husillo
Motor
sección AB
n9 n5 na na n7
= = = = =
1 990 2090 2 840 3 000 3 970
rpm rpm rpm rpm rpm
Fig . 33 .20 Cuña especia/ con muelle y su empleo,
SEGURIDAD E HIGIENE - Precauciones en el manejo
de la máquina : cambios de correas con la máquina parada . - Precaución en la colocación de la pieza : sujetarla adecuadamente para evitar .que , se suelte durante el trabajo .
199
Fig, 33 .29 sin llave .
Portabrocas
- Precaución al colocar la broca y extraerla para no lastimarse . - Precaución al limpiar las mesas o piezas, para no cortarse con las rebabas o virutas. - Precaución en el empleo de los lubricantes o refrigerantes adecuados.
MEDIOS DIDÁCTICOS Audiovisuales Transparencias : 12.1 Portabrocas. 12 .2 Portabrocas de sujeción rápida . Diapositivas : 12 .2 .1 Taladradora de columna . 12 .2.2 Mecanismo de avance o penetración . 12 .2 .3 Portabrocas . 12 .2 .4 Portabrocas normal y rápido . Fig . 33.22
Fig. 33 .23
Portabrocas con llave.
Cono para portabrocas .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO
- Haz un estudio comparativo de las máquinas existentes en el taller y describe para qué tipo de trabajo se presta mejor cada una de ellas . - Describe el estado de conservación en que se encuentran . CUESTIONARIO
¿Qué es una taladradora? División de las taladradoras : a) por su construcción ; b) por su manera de trabajar ; c) por su velocidad ; d) por su capacidad de trabajo. Partes principales de una taladradora . ¿Por qué puede ser causa de accidente el juego axial del husillo principal? Explica el enlace de transmisión en los sistemas de las figuras 33 .11, 33.12 y 33.13 .
BIBLIOGRAFÍA DANOWSKY H ., Manual práctico de Tecnologia Mecánica Gustavo Gil¡, Barcelona 1971, E . P . S ., Tecnologia Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965. FPCT, Formación Profesional y Cultura Técnica, Mecanizado de agujeros, Gustavo Gil¡, Barcelona 1972 . ROSSI M ., Máquinas herramientas modernas, Científico Médica, Barcelona 1971 .
Tema 34. Taladrado OBJETIVOS - Conocer las peculiaridades de la operación de taladrado a fin de no cometer errores y sacar el mayor rendimiento de las máquinas y de las brocas, a la vez que se evitan trabajos defectuosos y accidentes. - Dentro de las posibilidades del taller saber elegir la máquina más apropiada a la clase de trabajo que vamos a realizar. - Conocer las normas prácticas para garantizar la fijación de la pieza y la operación de taladrado. GUIÓN
- Estudio del plana o dibujo .
-
Elección de la máquina . Colocación de la broca . Fijación de la pieza . Operación de taladrar. Casos especiales. Algunos defectos y accidentes que pueden presentarse en el taladrado y sus causas.
PUNTOS CLAVE
- Velocidad de corte .
- Avance, - Conocimiento de la máquina . - Normas de seguridad .
200
EXPOSICIÓN DEL TEMA Ya hemos definido como taladrado la operación de hacer agujeros, genetalmente en piezas metálicas, con desprendimiento de virutas. También hemos hablado de la herramienta empleada y de la máquina de taladrar o taladradora. veamos cómo se realiza la operación de taladrar . Seguimos en la descripción del proceso lógico y cronológico a fin de aclarar mejor la operación.
casquillo
34 .1
Estudio del plano o dibujo En el dibujo se indica la situación del centro, respecto a unas aristas o superficies de referencia, las cuales nos sirven para trazar dos ejes y señalar con un punto de granete el centro o cruce de ellos. Cuando hay muchas piezas iguales, se pueden usar unas plantillas (fig . 34 .1) . Otras veces se hacen sin necesidad de trazar, empleando unos utillajes de taladrar (fig . 34 .2) . Según la precisión que se requiera en el dibujo, la operación de trazado tendrá que hacerse con mayor o menor esmero . Cuando la precisión deba ser grande, convendrá hacer el trazado de una circunferencia auxiliar ligeramente menor que la del agujero y señalar en ella unos finos puntos de granete, para poder comprobar, al iniciarse el taladrado, si se producen o no desviaciones y poder corregir si procede; es aconsejable empezar con broca menor que la definitiva . La cota del diámetro del agujero nos indicará la broca que hemos de emplear . Si no hay tolerancias para el diámetro, podemos elegir el mismo diámetro de la cota para la broca. Si exige una tolerancia estrecha, deberemos proceder a taladrar primero con una broca menor y hacer el acabado con otro procedimiento más preciso. También el acabado superficial nos indicará si hemos de tomar precauciones especiales o no .
Fig. 34.2
Utillajes de taladrar.
Fig. 34.3 Manera de apretar la broca o portabrocas .
Fig. 34.1
Plantilla de taladrar.
34 .2
Elección de la máquina Para la elección de la máquina, tendremos en cuenta : - Capacidad de la máquina : la determina el tamaño de la pieza y el diámetro de la broca, así como la gama de velocidades de acuerdo con el material de la pieza, el de la broca y el diámetro de ésta . - Calidad de la máquina : la determina la precisión de la medida del agujero y la calidad superficial . Emplear una máquina de calidad suficiente, es decir, si nos piden un taladrado normal, sería antieconómico emplear una máquina muy precisa, ya que se envejeceria innecesariamente ; si, por el contrario, hace falta gran precisión, será muy difícil obtenerla con una máquina de baja calidad. - Posibilidad de trabajar en serie o con husillos múltiples, de emplear máquinas normales o especiales .
Fig. 34 .4 Par producido por la broca .
34 .3
Colocación de la broca Si hemos de hacer un sólo agujero o varios de la misma medida, tendrá poca importancia el sistema de fijación, el cual vendrá impuesto por la máquina -recordar que las máquinas pequeñas sólo emplean el sistema de portabrocas para la fijación de la broca-. Si son muchos los agujeros a realizar y de diámetros distintos o muy grandes e interesa emplear varias brocas, es decir, si hay que cambiar frecuentemente las brocas, convendrá emplear portabrocas rápidos. Limpiar bien el alojamiento de la máquina y el mango de la broca o portabrocas . 20 1
Fig . 34.5
Topes en la mesa .
Montar la broca y asegurarse de que queda bien fijada y centrada . Para apretar el portabrocas o las brocas cónicas, puede presionarse contra la mesa interponiendo un tarugo de madera dura o emplear una maza de plástico (fi gura 34 .3) . No golpear nunca con martillos en los conos y evitar cualquier golpe en los mismos, así como en los manguitos de reducción . Emplear siempre las cuchillas de extracción . 34 .4
Fig. 34.6
Fijación con bridas .
Fijación de la pieza
El centro del agujero debe quedar exactamente debajo de la punta de la broca y los ejes coincidir perfectamente . La pieza debe mantenerse bien asentada y rígida durante toda la operación de taladrado. Si el agujero ha de ser pasante, hay que prever la salida de la broca para que, en ningún caso, llegue a tocar a la mesa la punta de la broca. Si el taladro no es de gran precisión, podrá apoyarse en una madera perfectamente labrada. Si es de precisión, mejor será apoyarla entre dos bloques o paralelas del mismo espesor y dejar entre ellos un espacio para que pueda pasar la broca. Si el plato de la máquina lleva un agujero central, se colocará la pieza de manera que coincida el agujero a taladrar con el del plato. Hay que contrarrestar el par de giro provocado por la broca (fig . 34 .4) . Si la pieza tiene una cara plana y es suficientemente pesada y el agujero no es muy grande, bastará el propio peso y la presión de la broca contra el plato. Pueden ayudar unos topes colocados en la ranura de la mesa (fig . 34 .5) . Si no es suficiente, se fija con tornillos y bridas (fig . 34 .6) . Las piezas pequeñas y de caras paralelas se fijan en mordazas de máquina (fig . 34 .7) ; si es de forma irregular, pueden emplearse mordazas especiales hidráulicas (fig . 34 .8) . Nunca deben sujetarse las piezas con las manos, sobre todo cuando se trate de piezas pequeñas y con aristas cortantes ; muy peligrosas son las chapas, que si no se puede hacer de otra manera, se sujetarán con entenallas o alicates, a ser posible, de presión mecánica (fig . 34 .0) . Para piezas redondas, se emplea calzos en V como se ve en la figura 34 .10. Para que el agujero quede bien centrado, el eje de la broca deberá coincidir exactamente en el vértice del prisma . 34 .5
Operación de taladrar
Seleccionar la velocidad y el avance -ver tablas 34 .11, 34 .12 y 34 .13. 2 .° Si el agujero es ciego y debe quedar a una cierta profundidad, se ajusta el tope de la regla indicadora o el tope de disparo y se asegura uno de que se detiene la broca a la profundidad deseada. 3 .° Si el material necesita refrigeración, probar si funciona el sistema y si es el adecuado . 4.° Conectar la máquina, acercar la broca e iniciar el taladro ; comprobar 1 .0
Fig. 34.8A Fijación de piezas irregulares en mordaza .
Tabla 34 .11
Velocidad de corte en mimin recomendada para taladrar diversos materiales con brocas helicoidales MATERIAL
Fig . 34.88 Fijación de piezas irregulares directamente en la mesa .
Fig. 34.9 Fijación de piezas delgadas con alicates de presión mecánica o entenallas .
VELOCIDAD
NOTA : Dentro del mismo tipo de material puede variarla dureza . Se elegirán las velocidades mínimas para la máxima dureza .
Fundición . . . . . . . . Fundición dura . . . . . . Fundición maleable . . . . Acero dulce . . . . . . . Acero semiduro . . . . . Acero duro . . . . . . . Bronce, latón y aluminio Acero moldeado . . . . .
202
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ordinarios . . . . .
. . . . . .
.
.
Para trabajos corrientes Con brocas de acero al carbono 8 6 6 10 8 6 15 6
a a a a a a a a
12 8 12 12 10 8 20 10
Con brocas de acero rápido
15 10 10 20 15 12 25 10
a a a a a a a a
20 15 15 25 20 15 40 15
Para gran producción con buena refrigeración, con brocas de acero rápido 30 20 25 25 20 15 60 10
a a a a a a a a
45 30 27 35 25 20 90 20
Tabla 34 .12
MATERIAL TALADRADO CON BROCAS DE ACERO AL CARBONO Diámetro de la broca 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 MATERIAL TALADRADO CON BROCAS DE ACERO RAPIDO
Número de revoluciones por minuto que han de llevar las brocas según el material y el diámetro para trabajos ordinarios .
Acero dulce Fundición Acero semiduro Fundición maleable Acero moldeado Acero duro Fundición dura
Bronce, latón y aluminio
Fig. 34,10 Fijación de piezas en calzos .
Velocidades de corte (mimin) 6
8
10
12
15
20
25
40
1880 1 580 1 270 1 040 800 790 770 640 560 480 430 380 350 320 300 270 260 240 230 210 200 190 170 160 150 140 130 120 110 110 100 100
2550 2070 1 590 1 430 1270 1130 980 850 750 640 580 510 470 420 390 360 350 330 320 280 260 230 210 200 180 170 160 150 140 130 130 120
3190 2 660 2120 1 860 1590 1430 1270 1060 930 800 720 640 590 530 500 460 440 400 380 350 340 320 290 270 250 230 210 200 190 180 170 160
3830 3190 2 550 2 280 1910 1720 1530 1270 1120 960 860 760 700 640 600 550 510 480 460 430 410 380 350 320 290 270 260 240 220 210 200 190
4780 3 980 3180 2 790 2390 2160 1910 1590 1390 1190 1080 960 880 800 740 680 640 600 570 530 510 480 430 400 370 340 320 300 280 270 250 240
6370 5170 3 970 3 580 3190 2820 2450 2120 1850 1570 1420 1 280 1170 1060 990 910 850 800 760 710 680 640 580 490 460 420 400 370 360 340 320 300
7960 6 630 5 300 4 640 3980 3580 3180 2650 2320 1990 1790 1 590 1460 1330 1240 1140 1060 1000 940 880 840 800 720 660 610 570 530 500 470 440 420 400
12740 10 620 8 500 7 440 6370 5740 5100 4250 3720 3190 2870 2 550 2340 2120 1970 1820 1700 1590 1500 1420 1350 1270 1160 1060 980 910 850 800 750 710 670 650
Fundición dura Acero moldeado Fundición maleable Acero duro Fundición Acero semiduro Acero dulce Bronce, latón y aluminio
si sale centrado . Si se hubiera desviado, hacer un nuevo punto de granete y, si procede, ayudarse con un buril de boca redonda (fig . 34 .14) . Si va centrado se prosigue el taladro con el avance a mano o conectado el automático, previamente seleccionado según los valores de la tabla. 5.o La refrigeración se liará ya, desde el principio, y de una manera continua y abundante . 6.° Estar muy atento al final del agujero, ya que si el husillo tiene juego axial, caerá por su propio peso al disminuir la presión de la broca, con lo cual podrá engancharse la broca y romperse . También podría producirse el efecto de enroscarse la pieza a la broca y, si la pieza no estuviere fija, podría levantarse y producir algún accidente o rotura de la broca. 203
Fig. 34.14 Corrección del agujero que se desvía.
Fig . 34.15 Inconvenientes de un taladro profundo .
Fig. 34.16 Broca especial para quitar rebabas en los taladros.
Tabla 34 .13 Avances de taladrado para brocas helicoidales expresados en milímetros por revolución . Material
Hierro, acero, fundición maleable
Broca
Acero al carbono
Acero rápido
Fundición, bronce, latón y aluminio Fig. 34.17 Taladrado de superficies inclinadas.
Fig. 34.18
[M
Final del taladro desigual,
Acero al carbono
Acero rápido
Diámetro en mm 1 a5
5a 10
loa 15
15a25
25a40
0,05 a 0,1
0,1
0,1
0,15
0,2
0,05 a 0,1
0,1 a 0,15
0,15 a 0,2
0,2 a 0,25
0,25 a 0,30
0,05 a 0,1
0,125
0,175
0,2
0,225
0,05 a 0,15
0,15 a 0,2
0,2 a 0,25
0,25 a 0,3
0,3 a 0,35
7.o Si el agujero es muy profundo, convendrá sacar a intervalos la broca para facilitar la salida de la viruta y la refrigeración de la punta. Si fuesen muchos los agujeros, sería conveniente emplear brocas con agujeros de refrigeración (fig . 34 .15) . 8.° Una vez finalizado el agujero, se retirará la broca parando previamente la máquina; se sacará la pieza y se limpiará el soporte o mesa para poder empezar un nuevo ciclo. 9.° A la salida del agujero, suelen quedar unas rebabas y pequeños rebordes que hacen que la pieza no asiente bien, además de que pueden ser ocasión de rasguños o cortaduras . Estos inconvenientes se evitan haciendo un chaflán o avellanado . Hay herramientas especiales para realizar esta operación por ambos lados, sin girar la pieza (fig . 34 .16) . 34 .6
Casos especiales
1 .° Taladros en paredes inclinadas : para que la broca no se desvíe, se hace un rebajo con un buril o mejor con una fresa plana (fig . 34 .17) . 2.° Si el final del taladro es un plano inclinado y la broca no es suficientemente robusta, es fácil que se desvíe, que se enganche o rompa la broca. Este peligro será mayor si el taladro termina en dos planos distintos (fig . 34 .18) . Para estos casos se hace el taladrado normalmente hasta llegar a reventar en el plano inclinado y en el punto más alto . Entonces se reanuda la operación con pequeño avance y no habrá peligro, ni de que se desvíe la broca, ni de que ésta se enganche y se rompa; aún resultará más seguro si, al llegar a reventar, se cambia la broca normal por otra afilada con la punta plana . 34 .7 Fig. 34.19 Se estropea rápidamente un filo .
Fig. 34.20 Broca mal afilada o juego en máquina.
Algunos defectos y accidentes que pueden presentarse en el taladrado y sus causas
1 .o No sale viruta más que por una sola ranura o salen virutas desiguales, o se estropea rápidamente uno de los dos filos (fig . 34 .19) . La causa radicará en que los dos labios de la broca serán desiguales o estarán afilados con ángulo desigual . 2.0 El agujero resulta demasiado grande . La causa será la misma que en el caso anterior o bien que tendrá juego el husillo de la máquina (fig . 34 .20) . 3.° Saltan o se estropean rápidamente los dos labios (fig . 34 .21) . La causa será que el ángulo del filo es demasiado pequeño, es decir, que está excesivamente destalonado, o bien, que la broca lleva excesivo avance . 4.° Se embota el filo transversal (fig . 34 .22) . La causa será el excesivo avance . 5.0 Se rompen o embotan los extremos exteriores de los filos (fig . 34 .23) . La causa será, en general, una velocidad de corte excesiva o bien refrigeración incorrecta o escasa . También puede ser la existencia de puntos duros en el material que se taladra . 20 4
6. La broca talona (fig . 34 .24) . Se dice que una broca talona cuando roza por la parte posterior o talón de la superficie de incidencia . La causa será un destalonado nulo o escaso con relación al avance . Se remedia con un afilado correcto -ángulo de incidencia 12°-. 7.o La broca no corta. La causa puede ser que la broca talone -como en el caso anterior-, o bien que esté embotado o roto el filo, o que el núcleo sea excesivamente grueso . Sáquese la broca y examínese la punta . Obsérvese si la broca gira en el sentido adecuado . 8.° La broca se rompe. La causa será, generalmente, que la pieza no esté suficientemente sujeta o no sea suficientemente rígida, o bien, que la broca o el portabrocas no estén bien sujetos. Compruébese dichos extremos y corríjase la causa, déjese perfectamente inmóvil la pieza o empléese otro sistema de sujeción . También puede suceder que el otro ángulo de destalonamiento sea pequeño, que la broca esté embotada, que la velocidad sea pequeña con relación al avance o que no tengan salida las virutas. A veces se rompe también la broca al terminar el taladro a causa de la holgura de husillo en el sentido axial -sentido del eje- . 9.° El agujero resulta basto. La causa será que la broca esté embotada, o mal afilada, o mal montada ; o que la pieza no esté bien montada, o que la velocidad sea pequeña en relación con el avance o que la lubricación sea defectuosa o insuficiente . 10 .0 La mecha se rompe. Causa : el cono no ajusta bien, por suciedad, desgaste, golpes en el husillo, en los manguitos. 11 .° La viruta cambia de aspecto. Se debe afilar de nuevo la broca. 12 .° El núcleo se raja . La causa será afilado defectuoso o excesivo avance . 13 .° La faja guía se descantilla . Se produce este defecto al taladrar con casquillo guía si éste es demasiado grande . Una circunstancia que hay que evitar es taladrar con el principio de las fajas-guía desgastadas: se irán gastando esas fajas guía a medida que avance el taladro y resultará el agujero menor que la medida, pero sobre todo se inutilizará la broca ; podrá sobrecalentarse y acabar rompiéndose . D
PROBLEMA RESUELTO ¿A qué velocidad y avance hay que taladrar una pieza de fundición de hierro, con broca de acero rápido? ¿Cuánto tiempo se tarda en hacer un agujero de 14 mm de diámetro y 90 mm de profundidad? Solución : La velocidad es función del material de la pieza, de la herramienta y de la refrigeración . Según la tabla 34.11 tenemos :
Lvc
-- 20 m/min .
El avance es función del material de la pieza, de la herramienta y del diámetro de la broca . Según la tabla 34 .13 a = 0,15 a 0,2 mm/vuelta . El tiempo será : t =
L Á
en la cual L = longitud del recorrido ; A = el avance en un minuto = a - n . Para averiguar A hemos de conocer el n .o de vueltas que da la broca : n =
1 000 - v, d
-
1 000 - 20 r< 14
= 454 rpm
Si éste es el valor calculado, elegiremos el más aproximado según la gama de la máquina ; supongamos que la gama más próxima sea n = 400 rpm . Como la broca debe recorrer un espacio igual a : L = h + I
donde
h = altura de la punta de la broca ;:t; 0,3 d I = longitud de la pieza .
h =0,314=4,2
205
Fig. 34.21
se astillan los tilos.
Fig. 34.22 Se embota el tilo transversal.
_
Fig . 34.23 Se estropean las fajas .
Fig. 34 .24
Broca que talona.
En este caso, tiene poca importancia comparando con los 90 mm de profundidad del agujero, pero en otras ocasiones, para agujeros cortos, sí que la tendrá . t
__
I+h a , n
__
90+4,2 0,2 - 400
SEGURIDAD E HIGIENE Además de lo dicho en el tema anterior, un punto importante a tener en cuenta en evitación de accidentes es el de sujetar correctamente las piezas en el taladrado, mediante topes, bridas, mordazas, etc ., para evitar el par producido .
MEDIOS DIDÁCTICOS
Audiovisuales Díapositivas : 12 .3.1 Operación de taladrado .
EJERCICIOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN - Taladrar en el taller varias piezas de diversos materiales con brocas de acero al carbono y acero rápido . - Saca conclusiones de los resultados obtenidos. - Ver carpeta de prácticas de taller .
CUESTIONARIO -
¿Es importante esta operación? ¿Qué operaciones preceden al taladrado propiamente dicho? ¿Qué precauciones hay que tener al taladrar? ¿Qué operaciones siguen a la operación de taladrar? ¿Qué influencia tiene el material de la pieza para la velocidad de corte? ¿Es lo mismo velocidad de corte que revoluciones por minuto? Explica por qué . ¿Qué es avance por vuelta y por minuto?
PROBLEMAS
1 .o ¿A qué número de revoluciones debe girar una broca de 20 mm o de acero al carbono, para taladrar acero duro? 2 .0 ¿Qué avance por minuto llevará una broca de 20 mm de diámetro de acero al carbono para taladrar acero duro? 3 .° ¿Cuánto tiempo se tarda en taladrar 50 agujeros de 12 mm de diámetro en aluminio con una broca de acero rápido, si la chapa tiene 18 mm de espesor?
BIBLIOGRAFÍA BENDIX F ., Alrededor del trabajo de los metales, Reverté, Barcelona 1965 . E . P . S ., Tecnología Mecánica, Librería Salesiana, Barcelona 1965 . GERLING H ., Alrededor de las máquinas herramientas, Reverté, Barcelona 1964 . OTI-EPS, Problemas l, Familia Mecánica, Módulo A . Ediciones Don Bosco, Barcelona 1973 . VAN GELDER T . J ., Curso de Formación Profesional, Urmo, Bilbao 1971 . WIECZOREK-LEBEN, Tecnología fundamental para el trabajo de los metales, Gustavo Gil¡, Barcelona 1967 .
9.
Procesos de trabajo
Tema 35.
Procesos de mecanizado
OBJETIVOS - lnícíar en el estudio de procesos . GUIÓN
- Finalidad de los procesos de trabajo .
- Ficha de trabajo, hoja de proceso o gama . - Preparación de la hoja de proceso .
PUNTOS CLAVE
- Distinguir superficies asociadas .
- Distinguir entre elementos de fijación, herramientas normales y especiales . - Interpretación de procesos de trabajo .
EXPOSICIÓN DEL TEMA 35 .1
Finalidad de los procesos de trabajo Proceso de trabajo es la sucesión de operaciones y manipulaciones, previamente estudiadas, para hacer el trabajo más racional, de acuerdo con la idiosincrasia del hombre . Se pretende con ello evitar improvisaciones y eliminar responsabilidades innecesarias al operario . Se gana tiempo al prever con antelación las herramientas, útiles y maquinaria necesaria. Se guía y orienta al operario a lo largo de todo el trabajo, ahorrándole esfuerzos inútiles y titubeos, y haciendo más lógica y racional su labor. Y, sin embargo, no se disminuye la capacidad de autodeterminación y el poder de decisión del operario . En una palabra, se pretende con estos procesos lograr una mayor productividad ; es decir, obtener el máximo resultado con el mínimo esfuerzo . No es este un trabajo fácil; requiere un personal especializado para su estudio y preparación . 35 .2
Ficha de trabajo, hoja de proceso o gama Es un documento en el que se recogen todos los resultados del técnico analista o agente de métodos. En este documento quedan reflejados los siguientes detalles : - Recorrido de la pieza por los diversos puestos de trabajo (fases) . - Posturas en cada puesto de trabajo (subfases), con indicación de los útiles de sujeción . - Máquinas a utilizar . - Herramientas especiales de fabricación . 207
- Utiles especiales de verificación . - Categoría del operario que debe realizar cada fase . - Tiempo de maniobra, preparación y corte. 35 .3
Preparación de la hoja de proceso
Sugerimos el siguiente orden para facilitar la preparación de un proceso: 35 .3 .1
Estudio del plano de taller
Atendiendo :
35 .3 .1 .1
Material
Estado de la pieza en bruto y tratamientos térmicos ; todo lo cual determinará : - precauciones a tomar para la sujeción, sin provocar deformaciones ni roturas; los útiles de sujeción ; - las herramientas necesarias ; - si deberá hacerse un desbastado previo a todas las superficies o si se podrán ir terminando superficie por superficie . 35 .3 .1 .2
Datos del dibujo
Las dimensiones, tolerancias y acabados superficiales, que determinarán el tamaño y calidad de la máquina, los dispositivos especiales y la sucesión de las operaciones. 35 .3 .1 .3
Especificaciones
Las especificaciones particulares, que ayudarán a determinar las superficies de partida, las de referencia y las asociadas. 35 .3 .2
Estudio de una superficie
El estudio de cada una de las superficies a mecanizar, haciendo primeramente un dibujo de la pieza (por el sistema más sugerente) en el cual se vean todas las superficies a mecanizar y numerando cada una de ellas para facilitar su identificación . Determinando además la máquina necesaria de acuerdo con el tipo de superficie y señalando algunas superficies de referencia para las diferentes posturas, mecanizados y verificaciones de acuerdo con la función que ha de cumplir la pieza. 35 .3 .3
Agrupación de superficies
35 .3 .4
Agrupación de subfases
Se agrupan las superficies asociadas, es decir, aquéllas que deban guardar entre sí alguna relación particular y que deberán mecanizarse en la misma postura o subfase . Se agrupan las subfases que deberán realizarse en la misma máquina o puesto de trabajo y con ello quedan determinadas las fases. 35 .3 .5
Elección del proceso
Se determinan (sin detalles) .varios procesos posibles (si hay lugar a ellos) y se elige el que parezca más sencillo, lógico y económico . 35 .3 .6
Conclusiones
Se concretan en una hoja estereotipada las conclusiones obtenidas. Recuérdese que las indicaciones deberán ser tanto más detalladas cuanto menos preparación tenga el operario que va a realizar la fase . tolerancias según DIN 7168 grado medio Material F 11<0normalizado
35 .3 .7
Realización de una hoja de proceso de acuerdo con la figura 35 .1 que representa una escuadra para utillaje . 35 .3 .7 .1
Fig. 35.1
Ejemplo 1
Plano de taller:
- Material y tratamientos :
Escuadra, dibujo de taller.
208
no hay ningún problema por tratarse de un
material de buena resistencia y porque las dimensiones no dan lugar a secciones o puntos débiles. Podrán ir terminándose superficie por superficie, - Dimensiones, tolerancias y acabados superficiales: puede mecanizarse en cualquier máquina pequeña y de calidad ordinaria, ya que las dimensiones son pequeñas y el acabado sin pretensiones . : sólo la perpendicularidad - Especificaciones particulares de las caras interiores tienen importancia y la tolerancia admitida es suficientemente grande . Convendrá, de todos modos, hacer las caras interiores en la misma postura. 35 .3 .7 .2
Estudío de cada una de las superficies a mecanizar: Se hace el dibujo de la pieza (en perspectiva caballera), se señala en él todas las superficies con números correlativos (fig . 352) . .es Las superficil panas de la pieza dicen que se puede emplear cualquier tipo de máquina de «planear», limadora, fresadora, etc. Y como no se necesitan características especiales de situación o precisión , se puede partir de las superficies 1, 2 y 3 , como de referencia . 35 .3 .7 .3
Agrupación de superficies asocíadas: En este caso, aunque ya nos dicen que existe una relación entre la 4 y la 5, la tolerancia es tan grande que se puede mecanizar en la misma postura o no . También se podrían mecanizar en la misma postura la 6 y la 7. Otras superficies que pueden mecanizarse en la misma postura son la 2 y la 3. 35 .3 .7 .4 1 .a 2.a 3.a 4,a 5.a 6,a
Agrupar en subfases :
10 9 3
10
Fig, 352 . Numeración de todas las superficies,
de chapa
Troceado de la barra. Aplanado : 1-2-3, Trazado : 4-5-9-10 . Taladrado: 9-10 . Serrado : 4-5. Planeado : 4-5-6-7-8.
35 .3 .7 .5
Posibles procesos : Dependen éstos de las máquinas disponibles . Si se trata de un ejercicio para un aprendiz que sólo puede trabajar en limadoras, sierras y máquinas de taladrar el proceso queda reducido a la utilización de tales máquinas . También se puede pensar en hacer la escuadra forjada para mejorar la orientación de las fibras (fig . 35 .3) . En el punto 4.0 ya ha quedado marcado un posible proceso, Cabrían pequeñas variantes si se mecanizan las superficies 8-6 y 7 en la fase 2 .a, en lugar de hacerlo en la 6 .a y aún se obtendría una nueva fase si al final se da un pulido a todas las caras externas . 35 .3 .7 .6
Concretar en la hoja según modelo : Queda concretado este proceso según un modelo predeterminado en el proceso n.° 1 . Queda detallado otro proceso en las hojas 1 y 2 para la misma pieza en el caso de que se partiera de una pieza forjada . Para este proceso cabría sugerir el cambio del agujero 9 por un corte (ver detalle) . 35 .3 .8
Modelo de hoja del proceso Las hojas empleadas para concretar el proceso pueden presentar distintas distribuciones, según los autores. Nosotros elegimos la forma de la figura 35 .4, en formato A4, (Se pone un número en cada espacio rellenable para la identificación en la descripción siguiente .) 1 .0 Razón social de la escuela o empresa . 2 .0 Denominación del conjunto a la que pertenece la pieza : igual a la que aparece en el dibujo de taller. 3 .0 Número del proceso : se forma un quebrado, cuyo denominador indica el número de procesos ; y el numerador señala el número del proceso. Si se trata de cuatro procesos los números serán : 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 . 4.0 Número de la lámina : depende de los sistemas de numeración y archivo de planos que se utilicen . 5.0 Número de identificación de la pieza en el conjunto, 209
-
Fig . 35.3 Diferencias si se construyen de chapa o de pletina forjada .
1, Marca pi eiá
5
6
HOJA DE PROCESO DE MECANIZADO
Gama
2
3
Denominación
7
N°dg! plano
B
~~ ~órútones
Material
9
10
4 Observaciones
11
12
Fase N°
Denominación de la /ase
13
Fjg. .35 .4
14
Croquis
Maq.
15
16
Ca" oper
17
UTILES control Trabajo
16
19
TIEMPO Tp k+T
20
21
Modelo de hoja de proceso,
6.° Número de piezas que entran en cada conjunto . 7.° Nombre de la pieza . 8.° Número del plano de taller en que se dibuja la pieza terminada. 9.° Clase de material y sus características. 10 .° Dimensiones totales del material de partida, o el número de modelo, pieza fundida, forjada, etc. 11 .o Observaciones que se crean oportunas . Por ejemplo, el número total de piezas que deberán hacerse en la misma serie. 12 .° Dibujo de la pieza con la numeración de las superficies a mecanizar. 13 .° Número de la fase . Se enumeran de 10 en 10 : 10, 20, 30, etc. Así se pueden intercalar otras fases intermedias, si hiciese falta. 14 .0 Nombre de la fase, por el nombre del mecanizado principal : torneado, fresado, limado, etc. Cuando haya lugar se pone : subfase n .o 1, 2, etc. Si el mecanizado es de desbaste o acabado, se indica con : acabado o desbastado . Finalmente los números de las superficies mecanizadas. 15 .° Croquis de la pieza en su posición de trabajo y con la forma que tendrá al final de la subfase. Se dibuja con línea fina, remarcando las superficies mecanizadas en la subfase. Se les pone, también, el número de la superficie . Si una superficie debe quedar con una medida de desbaste, que lógicamente no está indicada en el dibujo de taller, se acota en el croquis de la subfase. También se pueden acotar las medidas de colocación, por ejemplo lo que ha de sobresalir una pieza de las mordazas del plato. 21 0
Hoja de proceso de mecanizado
Escuela Profesional de
Gama
ÚTILES DE TALADRAR
Marca
N. , de piezas
Denominación
5
4
Escuadra
Material
Dimensiones en bruto
F-1 140 Norma/.
56 x 12 x 77
N.o de dibujo Fig. 35.1
1/1 Observaciones
6 stu~w
5
10
:D 1 Fase N.,
Denominación de la fase
10
Troceado Desbastado 7
20
Cepillado Subfase 1 Acabado 1
9
10
2
Croquis
í, )
Maq.
Categ. de opera.
Sierr.
1 C
Lima= dora 300
1 C
Limadora 300
1 C
Idem paralelas
Limadora
1 C
-
1
8 __
Subfase 3 Acabado 2-3
?
10
4
Trazado 4-5-9 -10
Taladrar Acabado 9-10
50
Serrado Desbastado 4-5
60
Planeado Acabado 4-5
j
-
9
Pulido Todas menos 9 i
Tp
Tm + Tc
Compás de espesores
-
-
Escuadra
-
-
Control
Mármol de trazado
1 C
~~/.
17"q
17of5
6 0
Jr 4
L
-
_
-
-
-
-
--
-
Escuadra Pie de rey
_
-
-
-
-
Gramil Granete
9
`-
70
Trabajo
Tiempo
Herramien. de acabado
®em40
Utiles
7
Subfase 2 Acabado 8
30
y
7
I
Taladrador . S
1 C
Torni¡lo de banco
1 C
Limadora 300
1 C
Torni- ( ¡lo de¡ banco
1
I
C
Broca 4
Herra. de acabado
I
Limas finas
I
I
I
I
Hoja de proceso de mecanizado
Escuela Profesional de
Gama 1I1
ÚTILES DE TALADRAR
Marca
N.- de piezas
Denominación
N.° de dibujo
5
4
Escuadra
Fig. 35.1
Material
Hoja 1 de 2
Dimensiones
F-1 140Normal.
Observaciones
20 x 12 x 77
6 5 4
8
3 7
1
9
Fase n.o
10
20
/
Denominación de la fase
\9
I
'/
Croquis
Troceado Desbastado
rl
I1001
<=
0'r
Máq.
Categ. de operac
Sierra
1 C
1 C
Forjado
Punto clave (seguridad)
Utiles Control
Tp
Tm + Tc
-
-
-
_
_
_
Pirómetro
-
-
_
Compás de espesores
-
_
Trabajo
-
Mallo y martillo
Preparación Recalcado 1 C
30
Tratamiento térmico (normalizado)
40
Planeado Subfase 1-2 Desbaste 1 y 8
-
li
5
Subfase 4 Desbastado 4, 5, 6 y 7 Acabado 9
Subfase 5-6 Acabado 1 y $
9 ,t 7
f Pr'
l t
__
B
1 C
Limadora 300
1 C
Limadora 300
3
Subfase 3 Acabado 2 y 3
Horno
Limadora 300
1 C
Tajadera Mallo Martillo
Herramientas de acabado
Compás de espesores
1 C
Limadora 300
1 C
dora 300
1
Escuadra Pie de rey
Herramientas de acabado
Escuadra Pie de rey
` Herramientas de acabado
Escuadra Pie de rey
6 Subfase 7 Acabado 4, 5, 6 y 7
5~
7
C
Escuela Profesional de
Fase n.°
50
Hoja de proceso de mecanizado
Gama
l~l
ÚTILES DE TALADRAR Denominación de la fase
Trazado Acabado 10
Croquis
~-
60
Taladrar Acabado 10
70
Pulido Acabado todas las caras menos 9
Máq.
Categ. de operac
-
1 C
Taladradora
1 C
i
Tornillo de banco
T 1 C
Hoja 2 de 2
Utiles Trabajo Mármol de trazar Gramil Granete Martillo
Tiempo Control
-
Tp
Te + Tm
-
-
Brocas 0 6
Limas finas
_
_
Fig. 35.5
to
Brida . Dibujo de taller y proyección isométrica .
Por fin, deben aparecer en el croquis el elemento o elementos de sujeción de la pieza con su nombre abreviado. Si es un útil nuevo a realizar, se pondrán las características que debe reunir para que en el departamento de utillajes puedan prepararlo . 16 .° Nombre de la máquina . Si hacen falta unas determinadas características se especifica el número de la máquina asignada en el taller. 17 .° Categoría o preparación mínima que debe tener el operario para realizar la fase . 18 .° Nombre y características de las herramientas de trabajo que haya que pedir o sacar del almacén. 19 .° Ídem, referido a los útiles de control. 20 .° Tiempo de preparación de la subfase. 21 .o Tiempo de corte y maniobra . Nota : Los tiempos no se colocan hasta que hayan sido estudiados por el departamento de tiempos . SEGURIDAD E HIGIENE
Los procesos de trabajo han de hacerse de tal manera que no ofrezcan ninguna operación o manipulación peligrosa . Si en algún momento se tiene que tomar alguna providencia necesaria, para prevenir accidentes, se debe hacer constar como un punto clave. Entre los varios procesos posibles siempre se elegirá el de menor peligrosidad o mayor seguridad, no olvidando nunca la primacía del hombre sobre la producción .
NORMALIZACION Emplear siempre que sea posible elementos normales, tanto para herramientas útiles, como para las de manipulación, fijación o control . Fig . 35.6 Perspectiva caballera, ajuste y dibujo de taller.
MEDIOS DIDÁCTICOS
Para una mayor comprensión de las diversas posibilidades de los medios de producción y de las máquinas herramientas, convendrá hacer visitas a talleres o fábricas especializadas en las varias actividades industriales de la rama y que descuellen por sus métodos y buena organización . Algunas actividades y procesos podrán darse a conocer por medio de diapositivas y películas concepto .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer un recuento de las máquinas y puestos de trabajo existentes en el taller .
- Estudiar alguno de estos puestos de taller concretando en fichas las características y posibilidades del mismo . - Hacer una recopilación de sistemas de sujeción de piezas empleados en el taller. - Criticar esos sistemas y sugerir mejoras si hay lugar a ello . - Estudiar el proceso de trabajo para cada una de las piezas de las figuras 35 .5, 35 .6 y 35 .7 .
BIBLIOGRAFÍA
1
Fig . 35 .7
11
s' Martillo . Dibujo de taller y proyección bimétrica .
CHEVALIER A., Tecnologia de las fabricaciones mecánicas, fascículo 16, Ediciones TEA, Madrid . SCHROCK J ., Montaje, ajuste, verificación de elementos de máquinas, Editorial Reverté, Barcelona . BARTSCH W., Alrededor del torno, Editorial Reverté, Barcelona 1964.
10 .
Normas de seguridad y conservación
Tema 36. Seguridad y mantenimiento OBJETIVOS Conocer y evitar el peligro que entrañan las máquinas-herramienta . -' Conocer y evitar los peligros propios de algunos puestos de trabajo. Conocer y evitar los peligros de algunos elementos. fuego, electricidad. - Aprender a evitar los peligros propios del trabajo. Aprender a cuidar las máquínas, herramientas y útiles de producción .
GUIóN -
-Normas generales para todos los puestos . Seguridad en el puesto de ajustador, Seguridad con las herramientas . Seguridad en el puesto de taladrado . Seguridad en la esmeriladora . Seguridad en la fragua y operaciones de forjado . Seguridad en el puesto de soldadura . Código del color . Reglas de conservación y mantenimiento .
PUNTOS CLAVE - Prevención de accidentes : «Vale más prevenir que curar».
- Conservación y empleo racional de los elementos y máquinas de producción .
CONOCIMIENTOS PREVIOS NECESARIOS - Conocer los puestos de trabajo reseñados, y las máquinas herramientas que se mencionan, EXPOSICIÓN DEL TEMA Las normas de seguridad en toda actividad humana, tienen gran importancia y cada día se cuidan más por las empresas y se exigen por los agentes oficiales . En la asignatura de Higiene y Seguridad en el Trabajo se estudian las normas generales. Nosotros hemos ido señalando en cada operación y al describir las herramientas y máquinas, las normas particulares . Sólo nos queda recomendar a operarios, maestros y encargados ser muy exigentes para evitar lamentaciones tardías y tal vez daños irreparables . 215
36.1
Normas generales para todos los puestos - Tener siempre el puesto de trabajo en orden. Nunca debe haber piezas por el suelo ni suciedad alguna : un suelo con aceite o grasa es sumamente peligroso . Las virutas y limaduras retienen el aceite o grasa. Algunos tipos de virutas de máquina pueden ser muy peligrosas (fig. 36.1) . La limpieza contribuye a la seguridad . - Las herramientas en orden son un ahorro y evitan accidentes (fig. 36 .2) .
Fig . 36.1 La recogida de virutas y otros desperdicios evitan accidentes . Fig . 36.2 El orden en el puesto de trabajo proporciona seguridad.
Fig . 36.3
Los vestidos inadecuados son causa de accidentes.
- Tampoco debe olvidarse usar equipo de ropa adecuado . Conviene que la ropa este bien ceñida, sin cinturones, corbatas ni bufandas y llevar las mangas ajustadas o arremangadas (figs. 36.3 y 36.4) . - Una buena iluminación y un ambiente acogedor pueden evitar también muchos accidentes. - Por sistema, toda pieza que ruede, v. gr., poleas (figs. 36.5 y 36 .6), engranajes (figs . 36 .7 y 36 .8), debe estar siempre cubierta por defensas apropiadas. Dígase lo mismo de herramientas circulares : brocas, fresas, muelas, etc . - No menos peligrosas son las cuchillas en movimiento : herramientas de cepilladoras o limadoras, cizallas, guillotinas, etc. - La electricidad es a su vez un elemento muy peligroso, si no se toman las medidas necesarias de seguridad . A ninguna máquina que utilice electricidad, deberá faltarle su conexión con tierra (fig. 36.9) . La electricidad siempre sigue el camino de menor resistencia . Téngase también en cuenta esta precaución al usar herramientas portátiles .
Una máquina en marcha es siempre un peligro. No te aproximes peligrosamente .
Fig . 36.4
Fig . 36.5 Las piezas en movimiento deben estar cubiertas. Si han de moverse a mano, espera que primero se paren totalmente .
36.2
Fig. 36.7 No poner en marcha sin antes volver a colocar las protecciones que se han sacado
Fig. 36.6 Protección de volante o poleas .
Seguridad en el puesto de ajustador Los mangos de las limas y las mismas limas pueden ser causa de accidentes . - No hay que usar mangos de lima en mal estado, es decir sin anillo metálico o rajados . Conviene asegurarse de que estén bien colocados : ni torcidos ni poco metidos, ni flojos (fig. 36 .10) . - Al trabajar con el cincel o buril hay que utilizar las gafas de seguridad y tener cuidado de no dañar a los compañeros para lo cual conviene colocar una mampara protectora . 216
- La cabeza del cincel debe estar limpia, sin repasar su cabeza en la piedra de esmeril cuantas rebabas . Procede, por tanto, - El martillo debe estar en perfectas condicionesveces sea necesario . con el mango bien sujeto, no rajado ni astillado (fig. 36.11) . Un martillo que se escapa de la mano (mano engrasada), que se desprende por rotura del mango o que salta por estar mal colocado, se convierte en peligro mortal . Se evitan los golpes en la mano dirigiendo la vista al filo de la herramienta y no a la cabeza . 36.3 Seguridad con las herramientas auxiliares - Destornilladores. Deben mantenerse bien afilados . Bien afilado no quiere decir que deba cortar, sino que tenga la forma adecuada (fig. 36.12) . Hay que emplear el destornillador adecuado para el tamaño y tipo de tornillo . Evitando siempre que la herramienta pueda alcanzar a la mano, por resbalarse de la ranura del tornillo. Es fácil este accidente cuando el destornillador o la cabeza del tornillo están engrasados (fig . 36.13) . bien
mal
Fig. 36.8 Evitar máquinas que no estén protegidas.
Fig. 36.12
Utilizar siempre herramientas adecuadas.
Fig . 36.13 No sujetar las piezas con la mano si se puede hacer de otra manera .
- Alicates . Es una herramienta suele emplearse más y peor. Hay variosque precisamente por su versatilidad, tipos de alicates . Conviene usar cada uno de ellos para su propio fin con lo que dentes . No hay que emplear nunca alicatesahorran molestias y pequeños accisin protección aislante cuando se manipulan conductores eléctricos. Tampoco deben usarse para apretar o para esto ya hay llaves apropiadas fijas o aflojar tuercas hexagonales, pues . - Llaves. Siempre que ello sea posible ajustables emplear llaves fijas, preferiblemente las de boca cerrada y siempre bien ajustadas . De no hacerlo así, se estropean la tuerca y, a veces, la propia llave, causando golpes y magulladuras en los dedos o nudillos de la mano (fig . 36.14) . No se deben emplear nunca dos llaves para práctica detestable y peligrosa . Tampoco se debehacer mayor palanca ; es una usar tubos para aumentar el brazo de la palanca más que en casos extremos y no sin antes haber intentado disminuir la resistencia a aflojarse, engrasando aflojatuercas . Para algunos casos especiales o empleando petróleo o líquidos pero esto sólo debe hacerse con llaves que habrá que golpear con el martillo, llaman precisamente así : «Llaves de martillo» oestán fabricadas para ello y que se «llaves fijas para trabajo a golpes» como las llama la DIN 133 . Otras herramientas auxiliares o serios disgustos, son los rayadores o útiles muy empleados, y que pueden dar de señalar, los compases de puntas, los gramiles, etc . Es una práctica puntas muy recomendable proteger estos instrumentos punzantes con un corcho (fig. 36.15) o guardarlos en estuches apropiados .
36 .4
Seguridad en el puesto de taladrado - Todas las máquinas herramientas entrañan ciertos peligros . Veamos aquí algunos de la máquina de taladrar. - La pieza debe estar bien sujeta con medios mecánicos y nunca con la mano . Un descuido, una sacudida brusca puede hacer girar la pieza y crear un grave peligro . Una pieza delgada, en giro, corta como un verdadero cuchillo (fig . 36 .16A), Cuando se usan bases magnéticas o mordazas, hay que fijarlas a la mesa con bridas . - El pelo largo no recogido, las corbatas, la ropa demasiado holgada pueden ser causa de accidentes (fig. 36 .16B) . 21 7
Fig . 36.9 La conexión a tierra evita sacudidas eléctricas .
Fig. 36.10 Las herramientas de uso más frecuente suelen ser !as más descuidadas y peligrosas.
Fig. 36 .11 Los martillos con el mango roto o flojo, son peligrosos para quien los usa y para los demás.
mal
bien
Fig . 36.14 Una llave no apropiada puede ocasionar lesiones, además de estropear la tuerca o tornillo .
Fig. 36 .16A Fijar siempre por medios mecánicos las piezas que la máquina puede arrastrar o hacer girar,
Fig. 36.168 cogido .
Evitar el pelo largo no re
- También en el taladrado hay que proteger los ojos con gafas de seguridad . Evítese todo obstáculo en de"redor de la máquina y que el suelo esté engrasado o mojado : el menor traspiés o resbalón puede hacer que uno se agarre, aunque sea a una broca o a una polea en giro . Cuando la suelte, ¡será tarde! No se debe usar durante el trabajo anillos ni pulseras . 36 .5
Seguridad en la esmeriladora
- No trabajes nunca sin gafas o pantalla protectora para tus ojos (figura 36 .17) . - Una muela o piedra de esmeril es un peligro latente si no está bien montada . Debe tener su correspondiente protección (fig . 36 .18) y sus platinas de diámetro adecuado . - No debe trabajarse con una muela cuyo apoyapiezas está mal colocado ni cuando la muela gira descentrada . Esto puede ser causa de acuñamiento de la pieza y provocar la rotura de la muela con el consiguiente peligro (fig . 36 .19) . - Es preciso avisar inmediatamente a quien proceda cuando se observa alguna anomalía en este sentido.
tornillo posicionador
Fig. 36.15 Protección de partes punzantes . Un simple corcho puede ahorrar serios disgustos .
mal
bien ,
Fig . 36.17 La protección de los ojos es de gran importancia .
36 .6
Fig. 36.19 El soporte de piezas debe estar bien ajustado : evitará accidentes graves .
Fig. 36.18 La electroesmeriladora ofrece grandes riesgos : son evitables si está adecuadamente protegida .
Seguridad en la fragua y operaciones de forjado
- Los accidentes más frecuentes en la fragua suelen ser por emplear malas herramientas o hacer mal uso de ellas. - Los mangos de los martillos deben estar en buen estado y bien colocados . Las cabezas de las herramientas, con las que se golpea o donde se golpea, (tajaderas planas) no deben tener rebabas (fig . 36 .20) . Las tenazas deben tener la boca apropiada para la forma de la pieza a sujetar. Si la operación es prolongada hay que ayudarse con una argolla que mantenga las tenazas fuertemente cerradas (fig . 36 .21) . Los golpes en falso, por apoyar mal la pieza, son causa de graves accidentes (fig . 36 .22) . Aunque en menor escala, también lo son tocar y coger piezas no enfriadas completamente. 21 8
Fig. 36.21
Elegir bien el modelo de tenazas y, en trabajos prolongados, mantenerlas cerradas con ayuda de argollas .
36 .7
Seguridad en el puesto de soldadura - En la soldadura oxiacetilénica el elevado grado de explosión del acetileno y el gran poder comburente del oxígeno pueden ser causa de accidentes, aparte de las quemaduras . Dado el peligro de las fugas de acetileno hay que investigar posibles fugas con agua de jabón, pero nunca con una llama . Se emplean abrazaderas apropiadas para la fijación de las mangueras a los racords de los aparatos. Hay que usar siempre las válvulas antirretorno y asegurarse de que están en condiciones de funcionamiento . Los aparatos de conducción de oxígeno deben estar limpios de toda grasa pues la oxidación rápida produce la combustión espontánea. - Las botellas de oxígeno son robustas, pero delicadas sus válvulas y sus llaves, por lo que es necesario evitar golpes o caídas (fig. 36.23) . Las botellas de oxígeno y acetileno deben protegerse de lugares calurosos e incluso de los rayos solares directos, pues pueden dar lugar a un aumento de presión de gas, llegando a convertirse en peligrosas (fig . 36.24) .
na
Fig. 36.20 Las cebabas de la cabeza de martillos, cinceles y similares son muy peligrosas : hay que eliminarlas en un principio.
Fig. 36.23 Las botellas de gas conviene tenerlas sujetas con argollas o bridas a las paredes.
Fig . 36.24 No exponer las botellas con gas a los rayos del sol de forma prolongada . - El generador de acetileno no debe estar nunca a una distancia menor de 3 m del puesto de trabajo, ni de los de soldadura por arco, ni de las muelas de esmeril, porque una sola chispa puede ser el principio de un accidente (figura 36 .25) . Tampoco cerca de focos de calor intenso, hornos, etc.
Fig. 36.25 Los gases combustibles deben estar alejados de los lugares en que se producen chispas o hay calor concentrado : 1, tablero de herramientas ; 2, mesa de soldar; 3, horno ; 4, equipo oxiacetilénico .
21 9
Fig. 36.22 No apoyar bien las piezas en el yunque puede ser muy peligroso o, al menos, molesto .
Fig. 36.26 Las gafas son imprescindibles para soldar. Los cristales deben ser de calidad pues, de lo contrario, la protección suele ser sólo aparente .
- Si alguna vez se produjera un escape de gas acetileno y sobreviniese el fuego, no hay que intentar apagar con agua, sino con un extintor apropiado ; o bien echando arena o tapando con tela de amianto . - Para trabajar con el soplete se deben emplear siempre gafas apropiadas con cristales protectores de los rayos infrarrojos y ultravioletas. Al quitar escorias también hay que usar gafas con cristales blancos . Las gafas de doble cris tal (fig. 36 .26) son muy apropiadas y cómodas, pero deben conservarse en buen estado . - En la soldadura eléctrica son todavía más peligrosos los rayos ultravioletas; por consiguiente, las caretas deben proteger los ojos de la luz directa y de los reflejos laterales (fig. 36.27) de manera que protejan también la piel . Un trabajo prolongado sin caretas apropiadas, puede producir eccemas y quemaduras en el cutis. Es preciso emplear petos de cuero o de amianto y hasta guantes y polainas (fig. 36.28), y evitar las prendas de fibras sintéticas pues una sola chispa puede provocar la combustión de estas prendas, con los peligros consiguientes . - Los gases son también causa de molestias y transtornos que se evitan con el uso de aspiradores y con una buena ventilación (figs. 36.29, 36 .30 y 36 .31). - Para estos puestos de trabajo suele haber una reglamentación y unas ordenanzas que es preciso cumplir a la letra .
36.8
Código del color Para llamar la atención de una manera más rápida, se utiliza en algunas fábricas el código del color. De acuerdo con este código, hay que saber : - que el color rojo señala el material contra incendios ; - que el color verde indica los botiquines y el material de primeros auxilios; - que el color azul señala el aparellaje eléctrico, los interruptores, fusibles, etc .; Fig. 36 .27 Careta para soldar por arco,
Fig. 36 .29 Los subsidios de seguridad están para emplearse : el extractor parado no aspira,
Fig . 36.28A Guantes y polainas de cuero para trabajos prolongados .
Fig. 36.288 Piqueta con mango aislante,
Fig. 36.30 Aspirador trabajando eficazmente.
220
N.° de máq .
Sección
FICHA DE MANTENIMIENTO
28
A
Características técnicas
Engrase Fresadora
Motor : 3 CV 1 410 r.p .m . Corriente : Trifásica 220 V Velocidad de trabajo : Máx : 2000 r.p .m . Mín : 75 r .p.m .
V: N: T: A:
A T
Visor . Nivel del aceite . Llenado de aceite bianual . Engrase automático cada dos horas de trabajo .
A r f /
Puesta en servicio N.~ln
~A
N
N
2-1-75
Piezas de recambio Designación Stock 3711
2
510-59-20
1
lt se~
S
A
-
Planing de engrase Fechas efectiva s Años M 2
_ ` ®~ ~~-
Tipo de aceite : V-2 (Calvo Sotelo) .
1975
~A=°-
1976 N
r-- ;
`
8-1-75 S-IV -75!=
1977
N
S
1978 1979
O
1980 1981 1982 1983 1984
Diario de reparaciones N.o reparación 1
Pedido el
Naturaleza de la reparación
5-IV-75
Rotura de eje telescópico
2
25-VI-75
Rotura del visor de aceite
Fig . 36.32
Fecha parada 5-IV-75
Ficha ejecución 5-IV-75
N.°horas trabajo 20
25-VI-75 25-VI-75
1
Ficha de mantenimiento de máquina .
22 1
Observaciones Mirar si sufre pérdida de aceite .
- que el color naranja recuerda los órganos de máquinas o parte de aparellaje peligroso ; - y que el color amarillo y negro a rayas indican las partes fijas o móviles peligrosas para la circulación .
E
0 o 0 N N d (0 7
Fig . 36.31 Mesa de trabajo con aspirador incorporado .
Fig. 36.33
Foto test.
36.9
Reglas de conservación o mantenimiento - Las instalaciones, máquinas y herramientas son los medios que sirven para el trabajo diario. Por tanto, hay que conservarlos en buen estado si queremos que el trabajo sea útil y agradable . Ello requiere un programa de revisión y reparación preventivos . Sólo en casos imprevistos habrá que hacer reparaciones no programadas . Cada máquina tiene sus puntos delicados que requieren una atención en cuanto a limpieza y engrase . En consecuencia, cada una debe tener una hoja de instrucciones en la que aparezcan claramente señalados los puntos y tiempos para hacer los engrases y las calidades de lubricantes a emplear . - Un buen equipo de mantenimiento es la mejor inversión en cualquier instalación industrial . Bastan pocos y aún una sola persona responsable para que este servicio funcione . - Hay que conservar en perfecto estado las herramientas o útiles de trabajo y control . En muchos centros puede el mismo encargado de almacén revisarlos y proceder a su reafilado y puesta a punto o ser quien dé las órdenes para que se reparen . - El querer ahorrar en esta cuestión suele ser causa de grandes gastos o al menos de pocos beneficios, ya que no se puede lograr trabajo de calidad con herramientas o equipos en mal estado . El orden es un buen principio para la buena conservación y ahorro . MEDIOS DIDACTICOS Las diapositivas y las películas-concepto son siempre de gran ayuda para hacer comprender la importancia de este tema . Resultan también muy eficaces los carteles anunciadores de peligros y causas de accidentes . El Ministerio del Trabajo tiene una buena colección . Para que resulten eficaces deben cambiarse con cierta frecuencia para mantener el interés .
TEMAS PARA DESARROLLAR EL ALUMNO - Hacer un recorrido por el taller y anotar todos los
puntos que pueden ser ocasión de accidente. - Hecha la lista, propón un sistema de mejoras para evitar los accidentes en algunos de estos puestos . - Hacer una ficha de mantenimiento de una máquina . - Hacer un esquema de lo que podría ser un servicio de mantenimiento del taller y cómo organizarlo entre compañeros y encargados .
222
CUESTIONARIO
- ¿Qué normas generales de seguridad conoces?
- Enumera algunas de las normas para los puestos de limadora, taladradora, fragua y soldadura . - ¿Qué es un sistema de mantenimiento en un taller? - ¿Son necesarias muchas personas para un equipo de mantenimiento? ¿De qué depende? - ¿Cuántas imprudencias está cometiendo el operario de la fotografía en la figura 36 .33? - Indica medios de seguridad que necesita la máquina de la figura 36 .8 .
BIBLIOGRAFÍA
Seguridad y Trabajo, Instituto Nacional de Medicina y Seguridad del Trabajo . Seguridad en la Industria Metalúrgica, Asociación para la prevención de Accidentes .
LOTE DE MATERIAL AUDIOVISUAL PARA USO DEL PROFESOR Como complemento indispensable para una perfecta pedagogía, se recomienda al profesorado el uso de las transparencias y diapositivas que se han preparado, directamente relacionadas con la tecnología del curso.
6 .2 .4 6 .3.1 6.3.2 6 .4 .1 6 .4 .2 6 .4 .3 6 .4 .4 6 .4 .5 6 .4 .6
Re/ación de transparencias 2 .1 2 .2 3 .1 4 .1 4 .2 5.1 5 .2 5.3 5.4 5 .5 5.6 10.1 12.1 12.2 12 .3 12 .4 13 .1 13 .2 13 .3 13 .4 13 .5 13 .6 13 .7 13 .8 13 .9 13 .10 13 .11 14 .1 14 .2 15 .1 15 .2 15 .3 16 .1 16 .2 16 .3 16 .4 16 .5
Re/ación de diapositivas
Tornillo articulado Tornillo paralelo Picado de las limas Fracciones de pulgada Unidades angulares Mecanismo del calibrado Situación del nonio Fundamento del nonio Nonio para pulgadas Mecanismo de un micrómetro Goniómetro Llave ajustable de husillo Portabrocas Portabrocas de sujeción rápida Taladradora portátil eléctrica Taladradora portátil neumática Partes fundamentales de una rosca Tornillos de varias entradas Sentido de las roscas Rosca Whitworth Roscas métricas Clases de roscas Rosca ISO métrica Medición en hilos por pulgada Roscas Roscas Roscas Machos de roscar . Geometría del filo Cabezal roscádor Remachado Clases de róblonado Punzonadora Horno alto Esquema de un horno alto ' Proceso de los productos siderúrgicos Hornos para la obtención del acero Tren de laminación
2 .1 .1 2 .1 .2
Banco metálico de ajustador Banco de varios tornillos paralelos 2 .1 .3 Tornillo portátil 2 .1 .4 Mordazas para redondas 3 .1 .1 Limas diversas con sus mangos 3 .1 .2 Picados sencillo y doble 3 .1 .3 Efecto producido por la alineación de los dientes 3 .1 .4 Mango excesivamente grande para lima pequeña 3 .1 .5 Colocación correcta del mango 3 .1 .6 Colocación correcta del mango 3 .1 .7 Las limas desordenadas se estropean 3 .1 .8 Nunca deben estar los instrumentos de precisión en contacto con las limas 3 .1 .9 Banco ordenado para el trabajo 3 .2 .1 Efecto producido por insuficien ' te superficie de amarre 3 .2 .2 Altura correcta del tornillo de banco 3 .2 .3 Cómo tomar la lima para des~a star 3 .2 .4 Cómo tomar las limas pequeñas 4 .1 .1 Verificación con rugosimetro 5 .1 .1 Medición con regla 5 .1 .2 Medición con calibrador 5 .1 .3 Medición de interiores 5 .1 .4 Medición con metro flexible 5 .3.1 Utilización del goniómetro óptico 6 .1 .1 Verificación con guardaplanos 6 .1 .2 Verificación con mármol y color 6 .1 3 ;,Verificación con mármol y color 6 :21^ ~Mééáyrísmo de un comparador de 'r loi 6 .2 .2 Comprobación' CYe centraje en el torno' con cotnparador milesimal 6 .2 .3 Comprobación dé la conicidad
7 .1 .1 7 .1 .2 7 .1 .3 8 .1 .1 8 .1 .2 8 .2 .1 8 .2.2 8 .2.3 8 .2.4 8.2 .5 8.2 .6 8 .2.7 8.2 .8 8 .2 .9 9 .1 .1 9 .1 .2 9 .1 .3 9 .1 .4 10 .1 .1 10 .1 .2 10 .1 .3 11 .1 .1 14 .4 .1 12 .1 .1 12 .2 .1 12 .2 .2 12 .2 .3 12 .2 .4 12 .3 .1 12 .5 .1 14 .1 .1 14 .2 .1 14 .2 .2 14 .3 .1 15 .1 .1 15 .1 .2 15 .1 .3 15 .1 .4 16 .1 .1 16 .1 .2
con comparador milesimal y mesa de centraje Minímetro Escuadras fijas de 900 Comprobación de la colocación de piezas en máquinas herramientas Bloques patrón Unión de bloques patrón Unión de bloques patrón Diversos tipos de calibres fijos Comprobación de superficies curvas Nivelación de la mesa de una limadora Trazado en el plano Trazado en el plano con compás Empleo de barnices de trazar Corte con cizalla Cizalla vibratoria Hojas de sierra Diferentes tamaños de diente io de hoja CambPartes de un arco Troce ado con una sierra alternativa Disco para aserradoras circulares Sierra de disco en plena producci ón Corte en sierra de cinta Corte especial con soplete oxicorte No s aconsejable el uso de zas en el cincelado. mordaIncli ación exagerada en el cincelado Las irutas no deben ser demasiado largas Verifi ación del ángulo de un cortafríos Alicates Diversos tipos de llaves Martillos y mazas Máquinas herramientas : limadora Marcas producidas por excesiva presión de las mordazas Diversos tipos de brocas Taladradora de columna Mecanismos de avance o penetración Portabrocas Portabrocas normal o rápido Operación de taladrado Tipos de escariadores Cojinete y peines de roscas Bandeador o maneta Roscado a mano con cojinetes Roscado en el torno Roblones y remaches Operación de remachado Caldeado de roblones Operación de roblonado Tren de laminación Tren de laminación
AUDIOVISUALES EDEBE SERIE TECNICA
e dk
[~ bru©o o . o o a " e
EDICIONES DON BOSCO Paseo San Juan Bosco, 62. Barcelona 17 EDITORIAL BRUÑO Marqués de Mondéjar, 32 . Madrid 28
FORMACION PROFESIONAL Textos editados RAMA ARTES GRAFICAS Tecnología : introducción general Solicite catálogo especial (50 títulos)
RAMA AUTOMOCION PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología de la Automoción Prácticas de Automoción Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Tecnología de la Automoción Prácticas de Automoción Técnicas de Expresión Gráfica
Segundo Curso Tecnología Eléctrica Solucionarlo de Tecnología Eléctrica Prácticas de laboratorio Técnicas de Expresión Gráfica SEGUNDO GRADO (Enseñanzas Especializadas) Primer Curso Instalaciones y Líneas Eléctricas. Tecnología Instalaciones y líneas Eléctricas. Prácticas de Laboratorio Máquinas Eléctricas. Tecnología Técnicas de Expresión Gráfica (Común a ambas especialidades)
SEGUNDO GRADO
Segundo Curso Instalaciones y Líneas Eléctricas . Tecnología Tercer Curso Instalaciones y líneas Eléctricas . Tecnología
Primer Curso Mecánica y Electricidad del Automóvil . Tecnología
RAMA ELECTRONICA
Segundo Curso Mecánica y Electricidad del Automóvil . Tecnología Tercer Curso Mecánica y Electricidad del Automóvil . Tecnología
RAMA DELINEACION PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología de Delineantes Prácticas de Delineantes Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Tecnología de Delineantes Prácticas de Delineantes Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica SEGUNDO GRADO (Enseñanzas Especializadas) Primer Curso Delineación Industrial . Tecnología Delineación Industrial . Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Delineación en Edificios y Obras . Tecnología Delineación en Edificios y Obras . Prácticas Delineación en Edificios y Obras . Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Delineación Industrial . Tecnología Delineación Industrial . Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Delineación en Edificios y Obras. Tecnología Delineación en Edificios y Obras. Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Tercer Curso Delineación Industrial . Tecnología Delineación Industrial . Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica Delineación en Edificios y Obras . Tecnología Delineación en Edificios y Obras . Teoría de Técnicas de Expresión Gráfica
RAMA ELECTRICIDAD PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología Eléctrica y Electrónica Tecnología Eléctrica Prácticas de Laboratorio Técnicas de Expresión Gráfica
PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología Eléctrica y Electrónica Tecnología Electrónica Prácticas de Laboratorio Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Tecnología Electrónica Prácticas de Laboratorio Técnicas de Expresión Gráfica SEGUNDO GRADO (Enseñanzas Especializadas) Primer Curso Electrónica Industrial . Tecnología Prácticas de Laboratorio Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Electrónica Industrial . Tecnología Tercer Curso Electrónica Industrial . Tecnología
Segundo Curso Máquinas Herramientas. Tecnología Técnicas de Expresión Gráfica Máquinas Herramientas . Prácticas de Taller Tercer Curso Máquinas Herramientas . Tecnología Técnicas de Expresión Gráfica
RAMA QUIMICA PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología Química Prácticas de Laboratorio Químico Técnicas de Expresión Gráfica Material Audiovisual para Tecnología Química Segundo Curso Tecnología Química . Prácticas de laboratorio Químico Técnicas de Expresión Gráfica SEGUNDO GRADO (Enseñanzas Especializadas) Primer Curso Operaciones básicas. Técnicas de laboratorio Químico Técnicas de Expresión Gráfica Segundo Curso Análisis Químico Cualitativo y Cuantitativo. Técnicas de Laboratorio Químico Técnicas de Expresión Gráfica Tercer Curso Técnicas de Expresión Gráfica Análisis Instrumental Procesos Químicos Industriales
RAMA PIEL PRIMER GRADO Tecnología del Calzado (común al t er y 2.° curso) Técnica del Calzado . Prácticas (2 .° curso)
RAMA MADERA PRIMER GRADO Tecnología de la Madera (t er y 2 .° curso)
RAMA METAL PRIMER GRADO Primer Curso Tecnología del Metal Prácticas de Taller Técnicas de Expresión Gráfica Material Audiovisual para Tecnología Mecánica Segundo Curso Tecnología del Metal Solucionarlo de Tecnología ;(ter y 2.° curso) Prácticas de Taller Técnicas de Expresión Gráfica SEGUNDO GRADO (Enseñanzas Especializadas) Primer Curso !I Máquinas Herramientas . Tg nologia Matricería y Moldes. Tecnd ogía Técnicas de Expresión Gráfica . (Común a ambas especialidades) "+ Matricería y Moldes . Prácticas de Taller Máquinas Herramientas . Pr~cticas de Taller
Y además los textos del Area de Conocimientos Técnicos y Prácticos de la rama Administrativa y Comercial (78 libros) . De las áreas Formativa Común y Ciencias Aplicadas, y del Curso de Acceso a Segundo Grado, disponemos de todos los textos, elaborados conforme a los Cuestionarios Oficiales vigentes .
Audiovisuales EDEBÉ SERIE TIÉCNICA Diapositivas, transparencias, películas en Super 8, con su correspondiente guión y orientaciones pedagógicas . Nueve ramas . Solicite catálogo.
