Soldadura

Objetivo
Conocer los diferentes procesos de soldadura utilizados en la industria, como se utilizan  asi como también donde pueden ser aplicados.


Introducción

La soldadura es uno de lo métodos de unión más utilizados en la industria metal-mecánica debido a  a la unión tan firme y durable que se pude obtener.

En esta práctica nos centramos en la soldadura por medio de arco eléctrico, la soldadura con gas inerte o MIG y soldadura con oxiacetileno; pondremos en práctica lo aprendido sobre soldadura probando con distintas tensiones y corrientes en la planta de soldadura eléctrica,  con distintas velocidades de alambre y tensiones en la soldadura con gas inerte y por último diferentes tipos de flama en la soldadura con oxiacetileno

Material y equipo

   Careta
   Careta electrónica
   Guantes de carnaza
   Peto
   Electrodos
   Planta de soldadura eléctrica
   Planta de soldadura MIG
   Cincel
   Googles para soldar con oxiacetileno (7 sombras)
   Boquilla para planta de oxiacetileno
   Borax

Desarrollo

El trabajar soldadura con arco eléctrico es un trabajo peligroso por lo que es necesario tomar algunas precauciones, debido al proceso que se lleva a cabo se desprende un haz de luz nocivo para los ojos, para evitar el contacto directo del haz de luz con los ojos se utiliza una careta la cual tiene un visor con un filtro al que se le asigna una nomenclatura que corresponde al numero de sombras, lo que representa que tan oscuro es el filtro. 

Cartas para soldar del lado izquierdo careta tradicional con un numero determinado

 de sombras y del lado derecho una careta eléctrica.

El filtro tiene un numero de sombras determinado y se puede cambiar en cualquier momento por otro filtro con un numero diferente de sombras. Actualmente hay caretas para soldar electrónicas en estas se puede graduar la cantidad de sombras  debido a que utilizan un filtro de cristal liquido.

Careta electrónica en esta imagen se muestra el control para el numero de sombras.

Las caretas electrónicas tienen la ventaja no solo de poder cambiar la cantidad de sombras sin necesidad de tener otro filtro sino también de poder ver sin sombra cuando no se esta soldando, es decir, el visor se activa cuando es expuesto al haz de luz  y se puede graduar la cantidad de tiempo que tarda en responder el visor con unos controles que se encuentran en la parte interior.

Controles dentro de la careta electrónica para modificar el tiempo de respuesta del visor

En la soldadura con arco eléctrico estamos expuestos a corrientes altas y debido a que el metal se funde para ser unido este se calienta por esta razón utilizamos guantes de carnaza aunque la intensión es no tocar el material cuando se esta soldando los guantes no protegen lo suficiente ante la corriente eléctrica.

Equipo de protección para soldar en orden de izquierda a derecha tenemos

 un peto, guantes de carnaza, careta  y careta eléctrica 

Planta para soldar con arco eléctrico. 

Tomada del lanboratorio L2 de la FES Aragón

El equipo para soldar es una planta de soldadura con arco electrico la cual cuenta con un anodo y un catodo uno va conectado a la pieza base y al otro se le coloca el electrodo con material de aporte, el conectar el anodo o el catodo a la pieza base dependera del tipo de soldadura que se desea realizar, directa o indirecta.

soldando con arco electrico 

Uno de los aspectos mas importantes a considerar en este tipo de soldadura es la cantidad de corriente suministrada la cual depende principalmente del  espesor del electrodo y del espesor de la pieza a soldar, ya que una corriente muy alta puede perforar el material base.

Video soldando tomado en el laboratorio L2 de la FES Aragón

La soldadura con arco eléctrico implica utilizar un electrodo con material de aporte y aunque hay una liberación de gases debido a los componentes del electrodo para proteger de la oxidación se tiene al terminar de soldar una capa de escoria que tiene que ser removida, sin embrago esta capa no es muy espesa por lo que no necesita mucho trabajo para ser removida.

Probamos el equipo MIG el cual consta de una caja de control en la que puede ser variada la velocidad de salidad del alambre y la tensión eléctrica de salida, la primera determinara la cantidad de material de aporte que se depositara, y también cuenta con un tanque de gas inerte el cual cubre la superficie de operación de la oxidación, el gas utilizado puede ser argón, helio o una mezcla de ambos.

Planta de soldadura de microalambre MIG.

La soldadura con microalambre o MIG permite trabajar continuamente debido a que tiene un rollo de microalambre que alimenta continuamente.

Como se utiliza un alambre muy delgado como material de aporte no deja un cordon muy grande, asi podemos solo soldar detalles.

soldando con microalambre

La planta de oxiacetileno consta de dos tanques de gas una contiene oxigeno (el tanque verde en la imagen de abajo) el otro tanque contiene acetileno (tanque rojo de la imagen inferiro), el acetileno es el combustible y el oxigeno permite tener una mejor flama,

Tanques de gas con oxigeno y acetileno,

con sus respectivas valvulas para regular las presiones

El acetileno y el oxigeno son conducidos mediante mengeras que van unidas a una boquilla en donde se puede regular la cantidad de oxigeno y acetileno con la intensión de cambiar el tipo de fla, carburante u oxidante, el tipo de fla a utilizar depende obviamente de donde se va  a utilizar.

Boquilla para trabajar con oxiacetileno con valvulas para regular la cantidad de aire a utilizar.

Al trabajar con este equipo se debe abrir ligeramente la avalvula de oxigeno, después abrir la valvula de acetileno un poco mas que la de oxigeno ahora mediante una chispa se crea la flama, al momento de terminar de trabajar se debe tener mucho cuidado por  eso cerramos primero la valvula de acetileno para evitar que se trague la flama por que podria explotar el tanque, para asegurarnos que no quede acetileno abrimos más la valvula de oxigeno así sacamos todo el acetileno y cerramos la valvula de oxigeno.

Cuando tenemos la flama procedemos a regularala abriendo o cerrando el acetileno asi como también la válvula del oxigeno hasta obtener la flama deseada oxidante o carburante.

Soldando con oxiacetileno

La soldadura por oxiacetileno funcionamuy bien para soldar laminas y como se tiene que calentar el material para crear un charco de metal fundido seria muy costoso si es utilizado para laminas grandes.



Conclusiones
Se pudo observar la manera de trabajar los tipos de soldadura más usuales en la industria metal-mecánica, así como también conocer sus principales ventajas  y deficiencias.

Comentarios personales

Las soldadura por arco eléctrico es conevniente para unir piezas de grandes dimensiones que soporten grandes cargas, la soldadura MIG es  buena para obtener costuras mas pequeñas y acabados detallados donde se necesite tener un cordon muy delgado y ademas no produce escoria, la soldadura con oxiacetileno funciona muy bien para laminas o materiales huecos.

Todos estos medios para soldar pueden ser regulados esto les da versatilidad a la hora de tener que soldar diferentes piezas.

Investigación preliminar

Soldadura

Definición

La soldadura es un proceso de unión de materiales en el cual se funden las superficies de contacto de dos o más partes mediante la aplicación conveniente de calor o presión.

 

Los procesos de soldadura se dividen en tres categorías:

• Soldadura de fusión: Se lleva acabo al fundir  y coalescer materiales mediante el calor, se puede usar o no metales de relleno.

• Soldadura en estado sólido: Se hace sin fundir, la unión se hace por la aplicación de presión solamente o una combinación de calor y presión, si se usa calor la temperatura está por debajo del punto de fusión de los metales a soldar y no se utiliza metal de aporte. Los procesos son difusión  y soldadura en frío, ultrasónica, por fricción, por resistencia  y por explosión.

• Soldadura fuerte  y blanda: En la soldadura fuerte se coloca un metal de aporte en o entre las superficies de unión, y se eleva la temperatura lo suficiente para fundir el metal de aporte pero no las piezas. En la soldadura blanda el metal de aporte tiene un bajo punto de fusión y la unión se lleva a cabo igual que en la soldadura fuerte.

El equipo de laboratorio disponible que será empleado utiliza Soldadura por fusión por lo que conviene  describir con mayor detalle los procesos de Soldadura por fusión.

Soldadura por fusión

La soldadura por fusión se divide en las siguientes categorías:

• Soldadura con arco eléctrico SAE (en inglés AW)
• Soldadura por resistencia SR (en inglés RW)
• Soldadura con oxígeno y gas combustible SOGC (en inglés OFW)

 Soldadura con arco eléctrico SAE (en inglés AW)

La soldadura con arco eléctrico hace referencia a un grupo de procesos de soldadura en los cuales el calentamiento de los metales se obtiene mediante un arco eléctrico. Algunas de las operaciones de soldadura con arco eléctrico también aplican  presión durante el proceso  y la mayoría utilizan un metal de aporte.

Un arco eléctrico es una descarga de corriente eléctrica a través de una separación en un circuito.

Se sostiene por la presencia de una columna de gas térmicamente ionizada (denominada plasma)  a través del cual fluye  la corriente. Produce temperaturas de 10 000 ⁰F ó 5500 ⁰C.

Electrodos y nomenclatura

Los electrodos que se usan en los procesos de soldadura por arco eléctrico se clasifican como consumibles y no consumibles. Los electrodos consumibles involucran el metal de aporte en la soldadura con arco eléctrico; están disponibles en dos formas principales:

Varillas.- Normalmente tiene una longitud de 9 a 18 pulg y un diámetro de 3/8 de pulg  o menos.

Alambres.- Se encuentran en bobinas por lo que permite alimentar de forma continua el pozo de soldadura.

Los electrodos no consumibles están hechos de tungsteno, los cuales resisten la fusión mediante el arco eléctrico, cualquier metal de relleno usado en  la operación debe suministrarse mediante un alambre separado que se alimenta dentro del pozo de soldadura.

La Sociedad Americana de Soldadura propone una nomenclatura para diferenciar los electrodos y esta nomenclatura es la utilizada por la mayoría de las empresas fabricantes de electrodos.

 El prefijo E indica electrodo para soldar con arco

Los dos primeros dígitos de números de cuatro dígitos, y los tres dígitos de números con cinco dígitos, indican la resistencia mínima a la tensión

   E60XX   60,000 psi

   E110XX 110,000 psi

Los dígitos siguientes indican la posición

   EXX1X   Todas las posiciones

   EXX2X Posición plana y biseles horizontales

Los dos últimos dígitos juntos indican el tipo de recubrimiento  y la corriente que se usala aleación

   A1 0.5% Mo

   B1 0.5% Cr, 0.5%Mo

   B2 1.25% Cr, 0.5% Mo

   B3 2.25% Cr, 1% Mo
   B4 2% Cr, 0.5% Mo
   B5 0.5% Cr, 1%Mo
   C1 0.5% Ni
   C2 2.5% Ni
   C3 1%Ni, 35% Mo, 0.05%Cr
   D1 y D2 o.25%-0.45% Mo, 1.75% Mn
   G 0.5% min Ni, 0.3% min Cr, 0.2% min Mo, 0.1% min V, 1% min Mn (solo se requiere un elemento)

 Recubrimientos de electrodo

Los electrodos están recubiertos con materiales arcillosos que incluyen aglutinante de silicato y materiales en polvo como óxidos carbonatos, fluoruros, aleaciones metálicas y celulosa (algodón y harina de madera). El recubrimiento es frágil y participa en interacciones complejas durante la soldadura, tiene  las siguientes funciones básicas.

-Estabiliza el arco
-Genera gases que formen una pantalla contra la atmosfera, los gases producidos son dióxido de carbono y vapor de agua  así como monóxido de carbono  e hidrogeno en cantidades pequeñas

-Controla la velocidad en que se funde el electrodo

- Opera como fundente  para proteger  la soldadura contra formación de óxidos, nitruros y demás   inclusiones y con la escoria que resulte proteger el estanque de metal fundido.

-Agrega elementos de aleación en la zona de soldadura, para mejorar las propiedades de la unión

 

El recubrimiento del electrodo o la escoria deben eliminarse después de cada pasad para asegurar que la soldadura sea buena. Para esto se puede usar u cepillo de alambre, manual o motorizado.

 También se consiguen los electrodos y el alambre desnudos, hechos con acero inoxidables y aleaciones de aluminio. Se usan como metales de aporte en diversas operaciones de soldaduras.

Soldadura con arco de tungsteno y gas

En la soldadura de arco de tungsteno y gas (GTAW, del inglés), llamada anteriormente TIG (Tungsten inert gas), el metal  de aporte es un alambre de aporte, como no se consume el electrodo de tungsteno en esta operación, se mantiene una abertura de arco constante y estable en un nivel constante de corriente. Los metales de aporte son parecidos a los que se van a soldar y no se usa fundente. El gas de protección suele ser argón o helio,  o una mezcla de los dos. La soldadura con arco de tungsteno y gas se puede hacer sin metal de aporte por ejemplo, cuando se sueldan uniones que ajustan bien.

Soldadura con arco de plasma

En la soldadura con arco de plasma se produce un arco concentrado de plasma que se dirige hacia el área de la soldadura, el arco es estable y sus temperaturas llegan  a 33, 000 ⁰C.

Un plasma es un gas caliente ionizado, formado por cantidades casi iguales de electrones e iones positivos. El plasma se inicia en el electrodo  de tungsteno y el orificio mediante un arco piloto de baja corriente.

Soldadura por resistencia SR (en inglés RW)

La soldadura por resistencia  obtiene la función usando el calor de una resistencia eléctrica para el flujo de la corriente que pasa entre las superficies de contacto de dos pares sostenidas juntas bajo presión.

En este tipo de soldadura se utilizan dos electrodos con polaridad opuesta, se ponen las láminas metálicas a soldar entre estos electrodos  y el calor  generado por la resistencia  eléctrica  hace que se fundan las láminas  formando la llamada pepita de soldadura, hay excepciones en donde la temperatura está por debajo del punto de fusión de los metales base, por lo que no ocurre la fusión.  A diferencia de la soldadura con arco no  hay gases protectores, fundentes o metal de aporte  y los electrodos para el proceso no son consumibles.

Soldadura con oxígeno y gas combustible SOGC (en inglés OFW)

Estos procesos de unión usan gas de oxígeno combustible, tal como una mezcla de oxígeno y acetileno con el propósito de producir  una flama caliente para fundir la base metálica y el metal de aporte.



Tipos de uniones

Unión empalmada este tipo de unión las partes se encuentran en el mismo plano y se unen en sus bordes.

Unión esquina las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto  y se unen en la esquina del ángulo.

Unión superpuesta esta unión consiste en dos partes que se sobreponen.

Unión en T En la unión T una parte es perpendicular a la otra en forma parecida a la letra T.

Unión de bordes las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de sus bordes en común y la unión se hace con el borde común.

Bibliografía

Kalpakjian, Serope,  “Manufactura, ingeniería y tecnología”, Editorial Pearson Educación,  4ª edición, 2002, 1152 paginas.

Groover, Mikell, “Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, procesos y sistemas”, Editorial Pearson Educación,  1997,  1062 paginas.

Fundición

Práctica 2 Fundición

Contenido

• Consideraciones teóricas
• Materiales
• Proceso de fundición de arena verde llevado a cabo en el laboratorio.

Consideraciones  teóricas

La fundición es el proceso de fabricación de piezas  que consiste en fundir metal o plástico  e introducirlo  en un molde.

El proceso de fundición se puede llevar a cabo de distintas maneras  es decir  existen diferentes procesos de fundición, el proceso que se llevó a cabo en el laboratorio  es  el Proceso de fundición en arena verde que será explicado más adelante. 

A continuación se enlistas los procesos de fundición:

• Fundición en molde de arena
• Fundición en molde de cascara
• Fundición por inversión
• Fundición en molde permanente
• Fundición en dado
• Fundición en molde de yeso
• Fundición centrifuga
• Fundición centrifuga real

El proceso de fundición utilizado en la práctica de laboratorio  es el proceso de Fundición en molde de arena verde, por lo que el presente texto se centrara dicho proceso.

     Fundición en molde de arena

La fundición en molde de arena se lleva acabo introduciendo un modelo dentro de una caja de arena , al remover el modelo este deja un hueco  el cual será llenado con metal fundido  que al solidificar  se procede  a destruir la caja de arena para extraer la pieza.

Clasificación de las arenas de moldeo

    Clasificación según su utilidad.

•      Arena verde
•        Arena  seca
•        Arena de corazones

     Arena verde

Es utilizada en moldes que no requieren secarse antes del vaciado, este tipo de moldes se hacen de una mezcla de arena, arcilla y agua. Se les llama verdes porque tienen humedad al momento del vaciado. 

Comúnmente son utilizadas para piezas pequeñas y medianas, el proceso se da en forma manual o mecánica.

         Arena seca

Utilizada en moldes que requieren secarse antes del vaciado, esta permite evitar los inconvenientes de la arena verde.

        Arena de corazones

El elemento básico de un corazón de arena aglomerada es el sílice que después de hornearse adquiere cierta cohesión en verde y una resistencia superficial, lo que permite:

1.        Vaciar piezas más pesadas.
2.        Evitar el templado de piezas de fundición con poco contenido en silicio.
3.        Mejor acabado superficial.

     Clasificación según su constitución

1.    Naturales
2.    Sintéticas
3.    Arenas con cemento
4.    Arenas con silicato de sodio

                  Naturales

Extraídas de canteras o minas, son generalmente silico-arcillas e inadecuadas para moldeo y se clasifican según su tamaño de grano, el contenido  y la naturaleza del aglomerante. Se utilizan para la regeneración de las arenas en servicio.

  Sintéticas

Se obtienen mezclando arcilla y arena sílica, por tanto puede seleccionarse la sílice y la  granulométria de la sílice  y la cantidad de arcilla.

     Arenas con cemento

Mezclando cemento y sílice (para 10% de cemento en peso, e igual contenido de agua) se obtiene una resistencia en verde suficiente  y  desmoldeado posible.

     Arenas con silicato de sodio

Proviene de la fusión del carbonato  de sodio con la sílice hacia  800⁰ C, se forma una gelatina que proporciona una resistencia suficiente para la manipulación y colada.

  Clasificación  según su forma de utilización en la caja de moldeo.

•            Arena de contacto
•            Arena de relleno
•          Arena única

         Arena de contacto

Es una mezcla tratada de arena verde y nueva o sintética.

        Arena de relleno

Arena regenerada en la misma fundición.

       Arena única

Toda la arena es tratada  y este método permite la rapidez de moldeo.

   Composición de las arenas de molde

La arena con silicato de sodio tiene casi 4% de silicato de sodio

   Aditivos y su función

  

Materiales de adición orgánicos.

Mediante materiales orgánicos se evita la oxidación, debido a que las materias orgánicas en la arena absorben el oxígeno.

                         Ejemplos:

                               Carbón  pulverizado hasta 5%

                               Brea    de 2% a 5%

Materiales de adición minerales

Limitan los inconvenientes de la dilatación del sílice durante la colada.

                      Ejemplos:

                                         Harina de silicio

                                         Óxido de hierro

Aglomerante

El aglomerante une entre sí a los granos de sílice y es posible mediante un aceite secante que endurece por oxidación.

Aglutinante

El aglutinante mantiene unida a la arena de manera compacta.

                      Ejemplos:

                                        Arcilla natural

                                        Dextrina

                                        Almidón

                                        Harinas de cereales

     Propiedades de las arenas de moldeo

•          Resistencia
•          Permeabilidad
•          Dureza
•          Cohesión
•         Contenido de humedad

    Resistencia

La resistencia es la capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosión causada por el flujo del metal líquido, depende del tamaño de grano, las cualidades del aglutinante y otros factores.

       Permeabilidad

Es la capacidad del molde de permitir que los gases que se desprenden en el momento del vaciado  pasen a través de los poros de la arena.

Gases desplazados:

Aire desplazado por el metal

Gases contenidos en el metal

Vapor de agua

La permeabilidad depende del contenido de agua, el contenido de arcilla, el índice de fuerza de la sílice y la densidad después de compactarse.

         Dureza

La dureza es la capacidad de la arena en la superficie de la cavidad del molde para resistir el agrietamiento  y encorvamiento en contacto con el metal fundido.

        Cohesión

La cohesión es la capacidad de conservar la forma antes y después del vaciado, esta propiedad puede medirse por su resistencia al aplastamiento bajo un esfuerzo de compresión. Los factores que influyen son el tiempo de trabajo en el equipo para preparación de la arena y el porcentaje de humedad.

         Contenido de humedad

El contenido de humedad en la arena debe ser óptimo y este es diferente para una determinada arena y se requiere también una buena repartición del agua.

El contenido óptimo de humedad de una arena es la cantidad de agua susceptible de evaporarse completamente a la temperatura de 105⁰ C.

     Moldeo a mano

 Moldeo en verde

Se le denomina  Moldeo en verde  cuando el metal se vacía en un molde de arena húmeda y puede efectuarse en:

               -Banco, para piezas chicas y  en forma natural.

               -Piso, para piezas medianas.

               -Fosa, para piezas de gran peso.

Para este tipo de molde se debe utilizar arena fina, con un índice de fineza de 60% a 70% para fundiciones.

Herramientas para el modelo a mano.

       
       Cajas de moldeo

Las cajas de moldeo son utilizadas tanto para moldeo manual como moldeo mecánico este tipo de cajas están reguladas por la norma francesa NF A73-501 que establece las condiciones dimensionales que deben cumplir las cajas de moldeo comunes. Estas cajas suelen ser de hierro fundido o de plancha de metal.

          Corazones

Los corazones son utilizados para simplificar o hacer posible el moldeado de piezas.

  

           
         Paletas rascadoras

Son utilizadas para la formación de los conductos de entrada.

   Barra para bebedero

Se utiliza una barra para la formación de bebedero, para pequeñas piezas de aluminio debe tener un diámetro aproximado de 1” o 25 mm.

   Cuchara

La cuchara se emplea para sacar la escoria del metal fundido en el crisol.

    Crisol

El crisol nos contenderá el metal y este crisol será metido al horno para fundir el metal.

El tipo de crisol más utilizado es el de arcilla refractaria mezclada con plombasina, otro tipo es el crisol carborundo que presenta ventajas en aleaciones no ferrosas.

   Tenazas para el crisol

Nos sirven para manipular el crisol.

    Pistola pulverizado

La pistola pulverizadora la empleamos para aplicar al molde una capa refractaria.

Material

•   4 kg de aluminio.
•   Crisol.
•   Tenazas para el crisol.
•   Equipo de seguridad para manipular el crisol: 2 caretas, 2 petos y 2 pares de guantes.
•   Horno.
•   Caja de moldeo.
•   Alúmina
•   Cuchara.
•   Barra para el bebedero.
•   Paletas rascadoras.
•   Apisonadores
•   Alambre puntiagudo para hacer los respiraderos
•   Arena
•   Palas
•   Cernidor
•   Modelo

Proceso de fundición de arena verde llevado a cabo en el laboratorio.

En el proceso de fundición con molde de arena es necesario primero tratar la arena a utilizar  si la arena ya ha sido utiliza anteriormente, es decir se utiliza arena reciclada,  primero se debe deshacer los pedazos  de arena  mediante el paleo.

   

Cuando ya no tengamos grumos en la arena humedecemos  la arena  rociando agua encima y revolviendo con la pala.

Procedemos con el moldeado colocamos el modelo en el piso dentro de una de las mitades de la caja de molde y  se rellena con arena cernida con el fin de tener el mejor acabado superficial posible.

Cernimos la arena hasta que la arena no se pueda deshacer.

Tiramos esa arena y llenamos nuevamente el cernidor para repetir el procedimiento hasta que le arena cubra completamente el modelo.

Ahora colocamos arena directamente en la caja sin cernir.

Esta es la arena de relleno

Antes de continuar identifiquemos las herramientas que se utilizaran  a continuación.

Con el apisonador se compacta la arena, la primera capa se apisona sin hacer mucha presión.

El apisonado se hace primero presionando de forma paralela  hasta cubrir toda el área de la caja de arena  después se gira el apisonador  noventa grados respecto  a la dirección inicial, de esta forma se crean espacios que dejaran salir los gases. El siguiente video muestra cómo se hace el apisonado.

A continuación se pone otra capa de arena sin cernir  y se vuelve a apisonar como se describió anteriormente pero ahora se hace más presión y se  repite el procedimiento hasta  que la caja este completamente llena de arena compactada.

Ahora volteamos la mitad de la caja de moldeo y espolvoreamos con alúmina para evitar que la arena que se pondrá a continuación se adhiera  para  poder sacar el modelo. Si nuestro modelo consta de dos partes ahora es el momento de ensamblar, colocamos la otra parte de la caja encima  y vertimos nuevamente arena cernida  hasta cubrir por completo el modelo , después colocamos arena sin cernir y apisonamos, volvemos a colocar arena sin cernir  y apisonamos, repetimos esto hasta que el la caja este llena de arena compacta.

Separamos la mitad de la caja y sacamos el modelo  con mucho cuidado de no modificar el hueco  o molde. Creamos el bebedero enterrando el tubo  desde la parte interior de la mitad de la caja hasta la parte exterior de la caja, creamos los canales que distribuirán el metal fundido desde el bebedero a los moldes y por ultimo creamos los respiraderos que son unos orificios que parten de los modelos a la parte exterior de la caja. Ahora volvemos a unir la caja.

Vamos al horno y lo encendemos con el crisol adentro que contiene el metal a fundir.

Al aluminio funde a 658 ⁰C y el tiempo de fundición depende de las condiciones ambientales nosotros esperamos alrededor de 40 minutos.

Sacamos el aluminio fundido para deshacernos de la escoria

En los  siguientes videos se muestra como se traslada el crisol para sacar la escoria y como se saca la escoria con la cuchara.

Cuando se ha removido la escoria y pasamos a  verter el metal fundido a los moldes, en esto se tiene que cuidar que sea un vaciado continuo y constante para evitar que algunas partes se enfríen más rápido que otras y quede incompleta la pieza.

En el siguiente video se muestra el vaciado.

Se espera un poco a que solidifique el metal  y se procede a desmontar la caja quintando los seguros y levantando la caja completa, queda un bloque de metal que será destruido con la para para descubrir la pieza solidificada, esta pieza se limpia y posteriormente pasara a mecanizado.

Hasta este punto llega la práctica se llevó a cabo el proceso de fundición en molde de arena verde de forma manual como se lleva a cabo de manera tradicional en algunos lugares, en las industrias grandes se utilizan maquinas pero el objetivo de la práctica es conocer los principios básicos del proceso de conformado por Fundición.

Bibliografía

Mikell Groover, Fundamentos de Manufactura Moderna: Materiales, procesos y sistemas, Editorial Prntice-Hall  Hispanoamericana S.A., 1997, Impreso en México.

Mediciones mecánicas

Practica 1 Mediciones mecánicas

Contenido

1. Introducción
2. Conceptos  básicos de la instrumentación
3. Instrumentos útiles en el área de materiales

Introducción

En la práctica de la ingeniería nos encontramos diariamente con el uso de cantidades numéricas y la mayoría de las cuales son dimensionalmente medibles. En el área de conformado de materiales las dimensiones finales de un producto es una de las característica que más importancia tiene, de hecho esto es lo que encarece a un producto, por lo que es primordial para un ingeniero saber hasta qué punto se puede obtener una medida para así poder interpretar los datos obtenidos de algún calculo a una magnitud que sea posible medir.

Por ejemplo si se utiliza una regla convencional que mide desde un milímetro hasta 30 cm  no será posible medir longitudes inferiores a un milímetro entonces si quiero hacer un tornillo con un paso de 0.8 mm no puedo saber si mi tornillo tiene dicho paso debido a que no puedo medir cantidades inferiores a un milímetro, así que tengo  que considerar redondear el paso obtenido mediante el cálculo a una longitud que pueda medir.

Conceptos básicos de la instrumentación.

Instrumentación

La instrumentación es el uso de las normas de calibración fija las mediciones y controles en la fabricación.

Instrumento

Un instrumento es una herramienta que sirve para conseguir y conservar la calidad con que se identifica el producto con que se está manufacturando.

Campo de medida.

El campo de medida es el conjunto o espectro de valores de la variable de medida que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento.

Alcance

Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida.

Zona muerta

Es el campo de valores de la variable que no hacen variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no producen su respuesta.

Sensibilidad

Es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo.

Repetibilidad

La repetibilidad es la capacidad de reproducción de las posiciones de la pluma o del índice del instrumento al medir repetidamente  valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo.

Histéresis

La histéresis es la diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice o la pluma del instrumento para un mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos ascendente y descendente.

Precisión

Es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.

Exactitud

La exactitud es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real.



       Errores en la medición

Error absoluto

Es la diferencia algebraica entre el valor leído o transmitido por el instrumento y el valor real de la variable medida.

Error relativo

Es el cociente que resulta de dividir el error absoluto por el valor real de la medida o es el error absoluto por unidad.

Error estático

Cuando el proceso en que actúa el instrumento que efecto las medidas está en condiciones de régimen permanente.

Error dinámico

Es la diferencia entre el valor instantáneo de la variable y el indicado por el instrumento.

Error medio

Es la medida aritmética de los errores en cada punto de la medida determinados para todos los valores crecientes y decrecientes de la variable medida.

Errores inherentes

Sucede cuando una medición se realiza con la participación de varios instrumentos, colocados unos a continuación de los otros.

Error sistemático

Se presentan en los registros de medición de acuerdo con un patrón específico. Se pueden deber a fallas en los instrumentos, tales  como, establecer una graduación defectuosa en una escala o un estándar inexacto, o bien, se puede originar en una falla del observador.

Instrumentos de medición comunes en el área de mecánica de materiales

Calibre o Vernier

Es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, dependiendo de su graduación en la escala móvil o nonio.

Existen en el mercado diferentes escalas móviles  de las cuales podemos clasificar dos grupos principales las que se encuentran con divisiones en sistema internacional, 1/10, 1/20, 1/50 milímetros,  y las que tienen divisiones en sistema inglés, 1/128 in.

Un calibre se encuentra compuesto por:

1. 1.       Una regla o escala fija sobre la cual se desliza  el  nonio o escala móvil, esta escala tiene    longitudes en centímetros  o en pulgadas.
2. 2.       Nonio o escala móvil con el cual se  precian longitudes muy pequeñas, para más información se puede consultar “http://es.wikipedia.org/wiki/Nonio”.
3. 3.       Coliza para medir profundidades.
4. 4.       Mordaza para hacer mediciones de exteriores.
5. 5.       Mordazas para hacer mediciones de interiores como por ejemplo el radio interno de un tubo.
6. 6.       Botón de deslizamiento y freno, este permite o evita el desplazamiento de la escala móvil.

Imagen tomada  de” http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Vernier_caliper.svg”  y modificada.

Micrómetro o calibre Palmer

El micrómetro es un instrumento para medir con gran precisión longitudes del orden de centésimas o de milésimas de milímetro  debido a que utiliza un tornillo micrométrico.

El micrómetro es una variación o mejora del Vernier y existen principalmente dos tipos: Micrómetro  de exteriores, Micrómetro de profundidades, Micrómetro para medir roscas y Micrómetros especiales, y de estos dos tipos de micrómetros actualmente existen en la modalidad de Micrómetro digital los cuales tiene una pantalla  de cristal líquido en donde se aprecia la lectura.

En los talleres mecánicos es común encontrar el Micrómetro para exteriores y este se describe a continuación.

Imagen tomada de “http://www.pcs-spain.es/popup_image.php?pID=47&osCsid=aac5fa91671dc0f6e2f2e6fff31262ab”

1. 1.       Armazón, el armazón nos permite sostener el micrómetro y tener un punto de referencia hacia donde se moverá la espiga. El material aislante que suele tener el armazón nos ayuda a evitar la transferencia de calor de las manos al micrómetro  para así evitar  la dilatación del material que nos provocaría una variación en la medida.
2. 2.       Espiga, la espiga es el elemento móvil que nos permite obtener diferentes medidas las cuales dependen del paso  del roscado que se encuentra al interior  del tambor móvil, la parte externa es totalmente lisa.
3. 3.       Tambor fijo, el tambor fijo tiene una escala la cual tiene la longitud más grande que puede medir. 
4. 4.       Tambor móvil, el tambor móvil está unido a la espiga y se encuentra subdividido, estas subdivisiones son las que nos dan las medidas de longitud más pequeñas.
5. 5.       Trinquete, el trinquete limita la fuerza ejercida al realizar la medición y así evitar un torque excesivo al tornillo de la espiga.
6. 6.       Tuerca de fijación, esta tuerca bloque el desplazamiento de la espiga.
7. 7.       Tope, es el punto fijo del micrómetro o punto cero del cual parte la medición.

Galgas o calibre fijo

El calibre fijo  tiene una medida determinada y solo sirve para comparar si alguna pieza tiene la misma medida  que este.

En el mercado existen diferentes tipos de galgas por ejemplo:

Galgas de espesores

Tomado de:http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Thickness_gauge.jpg

Galga para interiores

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:GaugePlugSpecialGoNoGo.jpg

Estas normalmente se utilizan para las pruebas  Go/nogo

Galga para ejes

Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:GaugeGapPlainGoNoGo.jpg

Sin embargo es posible mandar a hacer una galga para un fin en específico si es que las que se encuentran en el mercado no satisfacen pero se debe tomar en cuenta que el mandar a hacer una galga será más consto que comprara una que ya este en el mercado.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Go/no_go

http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(instrumento)

http://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_fijo

http://www.pcs-spain.es/product_info.php?products_id=47

http://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_(instrumento)