Fundamentos Esenciales de Procesos de Fabricación y Maquinado Industrial

Avance por Diente en Fresado (Concepto de 2016)

Definición de Avance por Diente

El avance por diente (f_z) en una operación de fresado se refiere a la distancia lineal que la mesa de la máquina (con la pieza) o el cabezal de la fresa se desplaza mientras un solo diente de la fresa realiza su acción de corte. Es decir, es el incremento en el avance de la herramienta por cada diente que entra en contacto con el material. Se expresa comúnmente en mm/diente o pulgadas/diente.

Diferencias entre Extrusión Directa e Indirecta

Extrusión Directa

En la extrusión directa, el material base de partida (tocho o lingote) es presionado por un pistón o émbolo, lo que obliga al material a fluir y formarse para poder salir a través de una matriz de extrusión. La dirección en la que sale el material extruido al final del proceso es la misma que la del movimiento del pistón. Una característica importante es que existe una fricción considerable entre el tocho y las paredes del contenedor a medida que el material es empujado.

Extrusión Indirecta (o Inversa)

En la extrusión indirecta, la matriz de extrusión está montada en el extremo del pistón, el cual es hueco (o el contenedor se mueve alrededor de un pistón estacionario que contiene la matriz). Al aplicar presión, el material fluye en dirección opuesta al movimiento del pistón (o del contenedor), saliendo a través de la matriz y, en algunos diseños, por el interior hueco del pistón. Una característica clave es que no hay movimiento relativo significativo entre el material (tocho) y las paredes del contenedor, lo que reduce drásticamente la fricción en comparación con la extrusión directa.

El Contrapunto de un Torno (Concepto de 2024)

Definición y Función del Contrapunto

El contrapunto de un torno es un elemento de sujeción y apoyo situado en la bancada del torno, alineado con el eje del cabezal principal y opuesto a este. Su función principal es permitir el mecanizado de piezas largas y esbeltas, proporcionando un punto de apoyo en el extremo libre de la pieza. Esto ayuda a evitar vibraciones, la flexión de la pieza durante el corte y asegura la concentricidad. También puede utilizarse para montar herramientas como brocas, escariadores o machuelos para realizar operaciones en el centro de la pieza de trabajo. Si bien su rol principal es el soporte, esto contribuye indirectamente a un mecanizado más seguro y preciso, lo que podría ayudar a evitar colisiones al mantener la pieza estable, especialmente cerca del cabezal.

Velocidad de la Viruta y Ángulo de Corte (Concepto de 2017)

Variación de la Velocidad de la Viruta con el Ángulo

Según la información proporcionada: cuando el ángulo (presumiblemente un ángulo relevante en el proceso de corte, como el ángulo de cizallamiento o un ángulo de herramienta específico) aumenta, la velocidad de la viruta disminuye. Es importante notar que la relación exacta puede depender del ángulo específico al que se haga referencia (ej. ángulo de desprendimiento, ángulo de cizallamiento, ángulo de incidencia) y las condiciones de corte. Por ejemplo, un mayor ángulo de desprendimiento positivo generalmente reduce las fuerzas de corte y puede llevar a una viruta más delgada y rápida.

Zona de Deformación Secundaria (Conceptos de 2017/2023)

Definición de la Zona de Deformación Secundaria

La zona de deformación secundaria en el mecanizado es aquella región donde la viruta, ya formada en la zona de deformación primaria (plano de cizallamiento), entra en contacto y roza con la cara de desprendimiento de la herramienta de corte. En esta zona se produce una deformación plástica adicional debido a la intensa fricción y adhesión entre la viruta y la herramienta. Se estima que el espesor de esta zona se encuentra, típicamente, entre el 2% y el 20% del espesor de la viruta.

Límite Elástico Convencional

¿Qué es el límite elástico convencional?

El límite elástico convencional (también conocido como límite de fluencia convencional o prueba de esfuerzo, a menudo designado como σ_0.2%, R_p0.2 o YS_0.2%) es la máxima tensión que un material puede soportar sin experimentar una deformación plástica permanente que exceda un valor predeterminado y pequeño. Para materiales que no presentan un punto de fluencia claramente definido en su curva tensión-deformación (como muchos aceros aleados o aleaciones de aluminio), se establece convencionalmente como la tensión que produce una deformación plástica residual específica, comúnmente del 0.2% (o 0.002), una vez que se retira la carga.

Torreta Secundaria de un Torno

¿Qué es una torreta secundaria en un torno?

Una torreta secundaria en un torno es un dispositivo portaherramientas adicional al principal (como el carro principal o la torreta primaria en un torno CNC). No es un "lugar donde se ensamblan piezas", sino donde se montan herramientas de corte. Puede ser un bloque o bastidor que se acopla, por ejemplo, al carro transversal del torno o en una posición trasera. Su propósito es aumentar la cantidad de herramientas disponibles para el mecanizado sin necesidad de cambios manuales frecuentes, o permitir operaciones simultáneas o solapadas, mejorando la eficiencia y la productividad, especialmente en tornos CNC, tornos revólver o tornos automáticos.

Energía Específica de Corte (Conceptos de 2022/2023)

Definición de Energía Específica de Corte

La energía específica de corte (u) es la cantidad de energía requerida para remover (arrancar o cortar) una unidad de volumen de material durante un proceso de mecanizado. Se expresa comúnmente en Joules por milímetro cúbico (J/mm³) o vatios-segundo por milímetro cúbico (W·s/mm³). Es un indicador de la eficiencia del proceso de corte y depende del material de la pieza, la geometría de la herramienta, las condiciones de corte (velocidad, avance, profundidad) y la fricción.

El Sobredoblado en Procesos de Conformado (Concepto de 2023)

¿Qué es el sobredoblado?

El sobredoblado (overbending en inglés) es una técnica utilizada en operaciones de doblado de metales que consiste en doblar el material un ángulo mayor al ángulo final deseado. Esta práctica se realiza para compensar el fenómeno de la recuperación elástica (springback), que es la tendencia del material a retornar parcialmente a su forma original una vez que se retira la fuerza de doblado. Al sobredoblar, se busca que, tras la recuperación elástica, la pieza alcance el ángulo requerido con precisión.

Inconvenientes del Laminado en Caliente (Concepto de 2023)

¿Qué inconvenientes presenta el laminado en caliente?

El laminado en caliente, a pesar de sus ventajas como la capacidad de grandes deformaciones y la reducción de la fuerza necesaria, presenta varios inconvenientes, entre los que se incluyen:

• Deformación no uniforme: Debido a gradientes de temperatura, el enfriamiento no homogéneo puede causar tensiones residuales y distorsiones geométricas en el producto final.
• Oxidación y formación de cascarilla: Las altas temperaturas (por encima de la temperatura de recristalización) provocan la oxidación superficial del metal, formando una capa de óxido (cascarilla) que afecta negativamente el acabado superficial, puede causar pérdida de material y desgaste en los rodillos.
• Limitaciones en la forma y tolerancias dimensionales: Se obtienen tolerancias dimensionales menos precisas y acabados superficiales más pobres en comparación con el laminado en frío, debido a la contracción térmica y la presencia de cascarilla.
• Propiedades mecánicas variables: El tamaño de grano y, por ende, las propiedades mecánicas pueden variar a lo largo de la pieza debido al enfriamiento no uniforme y a las condiciones de deformación.

Velocidad del Metal Líquido en la Colada (Conceptos de 202X/2023)

¿Por qué la velocidad del metal líquido en la colada no debe ser muy alta?

La velocidad del metal líquido durante el proceso de colada (llenado del molde) debe controlarse cuidadosamente y no ser excesivamente alta debido a varios riesgos que pueden comprometer la calidad de la pieza fundida:

• Aumento de turbulencias: Una alta velocidad puede generar un flujo turbulento en lugar de laminar. Esto favorece la mezcla de impurezas (como óxidos de la superficie del metal líquido o escoria) y el atrapamiento de gases (aire u otros gases presentes en el molde) dentro del metal fundido, generando porosidad e inclusiones.
• Erosión del molde: El impacto del metal a alta velocidad puede erosionar las paredes y núcleos del molde, especialmente si este es de arena o materiales cerámicos menos resistentes. Las partículas erosionadas del molde se incorporan como inclusiones en la pieza colada.
• Formación de defectos de llenado: Las turbulencias y salpicaduras pueden llevar a la formación de defectos como inclusiones gaseosas, gotas frías (solidificación prematura de partes del metal que no se fusionan bien con el resto), y llenado incompleto o irregular de secciones delgadas.
• Aumento de tensiones superficiales y defectos superficiales: Un llenado muy rápido y no controlado puede generar problemas en la interfase metal-molde, afectando el acabado superficial.

Obtención de Fibra de Carbono (Concepto de 2023)

¿Con qué proceso se obtiene la fibra de carbono?

La fibra de carbono se obtiene principalmente mediante un proceso complejo denominado carbonización. Este proceso implica varias etapas:

1. Hilado del precursor: Se parte de un material precursor, usualmente fibras orgánicas poliméricas como el poliacrilonitrilo (PAN), rayón o brea de petróleo, que se hilan en filamentos continuos.
2. Estabilización (Oxidación): Las fibras precursoras se calientan lentamente en presencia de aire (aproximadamente a 200-300 °C). Esta etapa las hace térmicamente estables y evita que se fundan en etapas posteriores.
3. Carbonización: Las fibras estabilizadas se calientan a altas temperaturas (entre 1000°C y 1500°C) en una atmósfera inerte (sin oxígeno, usualmente nitrógeno). Durante la carbonización, se eliminan los elementos no carbonosos (como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno), dejando una fibra con un alto contenido de carbono (más del 90%).
4. Grafitización (Opcional): Para obtener fibras de carbono de alto módulo, se puede realizar un tratamiento térmico adicional a temperaturas aún más elevadas (entre 1500°C y 3000°C). Este proceso mejora la ordenación de los cristales de carbono, aumentando la rigidez de la fibra.
5. Tratamiento superficial y apresto: Finalmente, las fibras se someten a un tratamiento superficial para mejorar su adhesión a las matrices poliméricas y se les aplica un apresto (sizing) para protegerlas durante su manipulación.

Ventajas de los Polímeros Termoestables (Concepto de 2023)

Principales Ventajas

Los polímeros termoestables son materiales que, una vez curados (polimerizados y entrecruzados) mediante calor o agentes químicos, adquieren una estructura reticular tridimensional rígida y no pueden ser refundidos ni remodelados. Ofrecen varias ventajas significativas:

• Alta resistencia a la temperatura y al calor: Mantienen su integridad estructural y propiedades mecánicas a temperaturas elevadas mucho mejor que los termoplásticos. Presentan alta temperatura de deflexión bajo carga.
• Excelente estabilidad dimensional: Muestran baja expansión térmica y una gran resistencia a la deformación bajo carga a largo plazo (fluencia o creep).
• Notables propiedades mecánicas: Suelen ser muy rígidos, duros y poseer alta resistencia a la compresión. Su resistencia a la tracción puede variar.
• Resistencia química: Son generalmente muy resistentes a disolventes, aceites y otros agentes químicos agresivos.
• Buenas propiedades de aislamiento eléctrico: Muchos son excelentes aislantes eléctricos.
• Capacidad de moldeo de formas complejas: Pueden ser moldeados en formas intrincadas que luego retienen permanentemente.
• Bajo mantenimiento: Debido a su durabilidad, estabilidad y resistencia ambiental, los componentes fabricados con termoestables suelen requerir bajo mantenimiento.

Límite de Adelgazamiento en el Laminado (Concepto de 2023)

¿Por qué existe un límite de adelgazamiento en el laminado?

Existe un límite de adelgazamiento (o reducción de espesor mínima alcanzable por pasada o total) en el proceso de laminado debido a una combinación de factores relacionados con el material, la maquinaria y la física del proceso:

• Límites de la deformación plástica del material: Cada material posee una capacidad finita para deformarse plásticamente, conocida como su ductilidad. Un adelgazamiento excesivo puede superar esta capacidad, llevando al agotamiento de la ductilidad y a la aparición de defectos.
• Endurecimiento por deformación (Acritud): A medida que el material se lamina (especialmente en frío), su estructura cristalina se distorsiona, lo que incrementa su dureza y resistencia (se endurece). Esto significa que se requiere una fuerza cada vez mayor para lograr reducciones de espesor adicionales. Eventualmente, la fuerza requerida puede exceder la capacidad de la maquinaria o la resistencia a la fractura del propio material.
• Efectos de fractura o agrietamiento: Si se intenta un adelgazamiento extremo o una reducción por pasada demasiado grande, pueden aparecer defectos como grietas en los bordes (debido a la expansión lateral no uniforme) o incluso la fractura del material.
• Propiedades intrínsecas del material: La ductilidad inicial, la tasa de endurecimiento por deformación y la resistencia a la fluencia del material son factores determinantes. Materiales menos dúctiles tendrán un límite de adelgazamiento mayor (es decir, se podrán adelgazar menos).
• Fricción y geometría de los rodillos: A espesores muy pequeños, la fricción entre los rodillos y la chapa se vuelve muy significativa. Además, la propia deformación elástica de los rodillos (aplastamiento o aplanamiento elástico en la zona de contacto) puede volverse comparable al espesor de la chapa, impidiendo una mayor reducción efectiva del espesor de la misma. Se alcanza un punto donde los rodillos simplemente se deforman elásticamente en lugar de reducir más el espesor de la chapa.
• Potencia del laminador: La fuerza y el par motor requeridos para el laminado aumentan a medida que disminuye el espesor y aumenta el endurecimiento por deformación. El límite puede estar impuesto por la potencia máxima del motor del laminador.