238 AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACION Y CONTROL PARTE II.pdf

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

OCUPACIÓN

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

MANUAL DE APRENDIZAJE

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINAS – PARTE II

Técnico de

Nivel Operativo

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO FAMILIA OCUPACIONAL

METAL MECÁNICA

OCUPACIÓN

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

NIVEL

TÉCNICO OPERATIVO

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación en la ocupación de MECÁNICO DE MANTENIMIENTO a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a AJUSTE, MONTAJE, VERFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINAS-PARTE II. Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página……164……

Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: …………………………………….

Registro de derecho de autor:

SEMANA Nº 04 OPERACIONES: • REVENIR • RECOCER • NORMALIZAR

N7

Estriado 3x45º

3

5

16

8

6

A

A

13

43 64

Aceite

Nº

01 02 03 04 05 06

01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Tenazas. • Cepillo de alambre. • Guantes y mandil de cuero. • Protector facial. • Depósito para enfriamiento. • Horno eléctrico.

Prepare la pieza. Prepare el horno. Caliente la pieza. Determine el tiempo de permanencia. Enfríe la pieza. Limpie la pieza.

02 CANT.

MORDAZAS DENOMINACIÓN

65 x 18 x 15 NORMA / DIMENSIONES

MORDAZAS PARA PRENSA

34 CrNiMo 6 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

02/MM

TIEMPO: 1 2 H r s .

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

ESCALA: 1 / 1

REF. HO-08-10 HOJA: 2 / 2 2004

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN REVENIR Esta operación consiste en calentar el acero, después de haber sido templado a una temperatura inferior de la austenización con la finalidad de reducir las tensiones internas producidas por el temple y disminuir la dureza al punto más apropiado para el trabajo a que se destinan las herramientas. Se aplica en piezas con alta resistencia al desgaste y herramientas de corte: Brocas, cincel, hachas, cuchillas, muelles, etc.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare la pieza. a. Limpie la pieza después de haber sido templada. (Fig. 1). 2°PASO : Prepare el horno. a. Regulando la aguja selectora a la temperatura según las especificaciones del fabricante. (Fig. 2). Fig. 1

OBSERVACIÓN Para revenir las mordazas regular a una temperatura de 200 - 250º C. b. I n t r o d u z c a l a p i e z a (mordazas) en el horno. Aguja indicadora tº

3°PASO : Caliente la pieza. a. Caliente la pieza (mordazas) a la temperatura indicada hasta obtener un calor amarillo claro. (Fig. 3). OBSERVACIÓN

°C

0° 500°C

15 1000°C

Fig. 2

Aguja selectora tº

- La temperatura para el revenido en hornos de baño o de circulación forzada es de 150º C - 650º C. - Consulte con el manual del fabricante. MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

150

Fig. 3

REF. H.O.08/MM 1 /2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 4°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia. a. Mantener el material en el horno con el tiempo requerido según las especificaciones del fabricante. (Fig. 4).

12 9

3 6

Horno

5° PASO: Enfríe la pieza. (Fig. 5). a. Con la ayuda de una tenaza retira la pieza e introduzca en un recipiente con aceite hasta que se enfríe.

Fig. 4

OBSERVACIÓN Consulte el manual de especificaciones para determinar el medio de enfriamiento. 6°PASO: Limpie la pieza. a. Con la ayuda de un trapo industrial o franela limpie la pieza hasta retirar el aceite. (Fig. 6).

Aceite

Fig. 5

PRECAUCIÓN UTILICE EL EQUIPO DE SEGURIDAD PERSONAL CADA VEZ QUE OPERE EL HORNO ELÉCTRICO.

Fig. 6

(Fig. 7)

Fig. 7

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

151

REF. H.O.08/MM 2 /2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN RECOCER Esta operación consiste en calentar el acero hasta una temperatura determinada y mantenerla en esta temperatura enfriandola después, con lentitud para de esa forma conseguir eliminar las tensiones internas y las solidificaciones de la textura no deseadas. Se aplica para reducir la dureza de los aceros y poder trabajarlas, para eliminar la Contenido estructura demasiado gruesa del grano y C% eliminar las tensiones internas.

Tº Recocido a generación (7C)

PROCESO DE EJECUCIÓN

0,1

910

1° PASO: Prepare el horno.

0,2

890

0,3

850

0,4

830

0,5

810

0,6

790

0,7

775

0,8

760

0,9

760

a. Regulando la temperatura según el valor requerido. (Ver tabla 1) 2°PASO : Caliente la pieza. a. Precalentar lentamente la pieza. OBSERVACIÓN

Tabla 1

Si la pieza es mayor de 200 milímetros debe introducirse en el horno a una temperatura inferior de 400º C.

Coque

b. Proteja la pieza contra la descarburación utilizando carbón o viruta de fundición. (Fig. 1). 3°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia.

Fig. 1

a. Permanecer la pieza el tiempo indispensable según el tamaño. b. Deje enfriar la pieza hasta llegar a una Tº de 300º C. 4°PASO : Enfríe la pieza. (Fig. 2). a. Retire la pieza del horno y enfríe en cal, carbón molido, arena o dentro del horno. MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

152

Cal

Fig. 2

REF. H.O.09/MM 1 / 1

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN NORMALIZAR Esta operación consiste en calentar el acero por encima de la temperatura crítica superior, manteniéndola dentro del horno en un tiempo determinado para luego enfriarlo lentamente con la finalidad de uniformar y refinar la estructura del material y eliminar las tensiones internas. Se aplica cada vez que las piezas de acero han sufrido una serie de procesos de trabajo (forja) o trabajados en frío y tratados anteriormente. PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare el horno. a. Regulando de 20º a 30º C por encima de la temperatura crítica superior según el % de carbono. (Ver tabla). b. Coloque la pieza en el horno. (Fig. 1)

%C

Temperatura ºC

0,1

935

0,2

910

0,3

880

0,4

860

0,5

840

0,6

820

0,7

810

0,8

800

0,9

785

2°PASO : Caliente la pieza. a. E n f o r m a l e n t a , especialmente cuando se van a normalizar piezas grandes. OBSERVACIÓN Las piezas con un diámetro mayor de 200 mm precalentar a 500º C aproximadamente .

Fig. 1

b. Proteger las piezas contra la descarburación con virutas de metales no ferrosos o carbón . (Fig. 2). 3°PASO : D e t e r m i n e e l t i e m p o d e permanencia. a. En horno de cámara el trabajo de permanencia es de 20 minutos por cada 200 mm de espesor o diámetro. 4°PASO : Enfríe la pieza. a. Enfríe al aire tranquilo para obtener una estructura fina y uniforme. MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

153

Fig. 2

REF. H.O.10/MM 1 / 1

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO REVENIDO - TEMPERATURA Concepto Es el tratamiento térmico que se efectúa después del temple. Consiste en calentar el acero templado a temperaturas inferiores al punto crítico, y enfriarlo en aire, aceite o agua. Para evitar el peligro de roturas, debidas a las tensiones internas, conviene realizar el revenido lo más pronto posible después del temple. (Fig. 1) Con el revenido se disminuyen las tensiones originadas en los aceros, aumentado la tenacidad y disminuyendo la dureza. * Mejorar los efectos del temple. * Disminuir las tensiones internas originadas en el temple. * Modificar las características mecánicas disminuyendo dureza y resistencia a la rotura, así como aumentando tenacidad y plasticidad. (Fig. 2) Es por tanto, un tratamiento complementario del temple. Al conjunto de las operaciones de temple y revenido a que se somete un producto siderúrgico, se denomina bonificado. El revenido da al acero las propiedades adecuadas al fin que se destina. Cuanto mayor sea la fuerza del acero templado, o sea, cuanto mayor es la cantidad de martensita que contenga, más alto será el nivel de las propiedades que puedan lograrse con un buen revenido, disminuyendo la fuerza hasta un valor suficiente y aumentado, en cambio, la tenacidad.

Fig. 1

Fig. 2

Fragilidad del revenido Existen algunos aceros en los cuales, en determinados intervalos de la temperatura de revenido, la resiliencia, en vez de aumentar, disminuye. A este fenómeno se le conoce como fragilidad del revenido; y, según la zona en que se presenta, se distinguen dos tipos: a) Fragilidad de revenido entre 250 y 400°C. Es debida a la formación de una delgada capa de cementita en los contornos de la martensita, que disminuye la tenacidad y aumenta la fragilidad. Se logrea desplazar esta zona mediante adiciones de 0.5 2% de si. b) Fragilidad de revenido entre 450 y 550°C. Se presenta en aceros que contienen pequeñas cantidades de Cr y Ni. Se puede eliminar o retrasar con la adición de Mo o modificando las condiciones de temperatura, tiempo de revenido y velocidad de enfriamiento. 154

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Objetivo del revenido - Ablandar la martensita por precipitación del carbono. - Reducir tensiones causadas en los calentamientos y enfriamientos. - Hacer insensibles al envejecimiento ciertos aceros. - Transforman la martensita tetragonal en cúbica y la austenita residual en Martensita o bainita. Temperatura: Varia con el tipo de acero y el empleo, tipo de solicitación que haya que soportar la pieza. Aceros de cementación 140 a 200°C Aceros de herramientas 200 a 300°C Aceros para temple y revenido 350 a 650°C Aceros rápidos 550 a 580°C Piezas con alta resistencia al desgaste Plantillas, calibre, cilindros de laminación en frío 100° a 180°C Herramientas de corte estampar prensar (Fig. 3), cuchillas para maquinas herramientas 250°C Brocas machos para roscar (Fig. 4) 250 a 278 °C Corta fríos, cinceles, hachas, guadañas, cuchillos hasta 300°C Muelles hasta 500°C

Fig. 3

Fig. 4

Duración De 1 a 3 horas - Los instrumentos de medición, calibres patrones, etc hasta 24h. - Es frecuente también aumentar un poco la temperatura de revenido y acortar un poco esta duración. Para matar el cloro( meter fierro caliente en el H2O).

Dureza Rockwell C

Etapas para el revenido las temperaturas de tratamiento, el tiempo de duración y el medio de enfriamiento son los siguientes: Calentamiento: Generalmente, el revenido se realiza en 70 hornos de baño o de circulación forzada, a temperaturas comprendidas entre 150°C y 60 Acero con 1% C 650°C. Estas temperaturas varían de 56 acuerdo a las características finales deseadas y al tipo de material. Así, cuanto 52 50 Acero con 0,70% C más alta es la temperatura de calentamiento, más bajas son las durezas 40 obtenidas. En la Fig. 5 están representadas las durezas conseguidas al calentar, a 30 0 100 200 300 400 500 600 700 diferentes temperaturas de revenido, dos Temperatura de Revenido (ºC ) aceros al carbono con contenidos de 0,7 % Fig. 5 y 1% de carbono. 155

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

En la Fig. 6 se observa la variación de dureza cuando se da el revenido, a diferentes temperaturas, a dos aceros de alta aleación.

70

Dureza secundaria

66

60

Dureza Rockwell C

Si, por ejemplo, calentamos los dos aceros a 300°C, obtenemos para el acero con 0,7%, 52 unidades Rockwell C, y para el acero con 1% 56 unidades.

Acero rápido para herramientas de corte

Dureza secundaria

54 50

Acero para trabajo en caliente

40

30

Fig. 6

0 100 200 300 Temperatura de Revenido (ºC )

400

500

600

700

El acero rápido, cuando se reviene a 300°C, queda con una dureza de 61 Rokwell C; también puede observarse un curioso aumento de dureza por revenido o dureza “secundaria”, a los 570°C para el acero rápido, y a los 520°C en el acero, para trabajos en caliente. Los fabricantes proporcionan diagramas similares al anterior, para todos los tipos de aceros. Permanencia y enfriamiento La permanencia a la temperatura de revenido debe ser lo más prolongada posible, para obtener resultados satisfactorios. El tiempo puede calcularse de 30 minutos a 2 horas por cada 10 mm de espesor o diámetro de las piezas. Después de esta permanencia, las piezas se dejan enfriar al aire tranquilo. Observaciones: a) Cuando el tratamiento se da a piezas que van a ser sometidas a trabajos en caliente, la temperatura de revenido deberá ser, por lo menos, 30°C más alta que la temperatura de trabajo de dichas pieza. b) En algunas ocasiones, si no dispone de pirómetro cuando no se precisan condiciones finales muy exactas, se utiliza, para determinar la temperatura de revenido, el color que adquieren los aceros cuando se calientan. (Fig. 7)

Fig. 7

Para controlar la temperatura de revenido hay que observar los colores que toma la pieza pulida (colores de oxidación). Cuando se alcanza el color deseado se debe enfriar inmediatamente (colores de revenido, ver tabla).

156

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO En el revenido del exterior al interior, la pieza se calienta en un horno o con la llama de un soplete. En el revenido del interior al exterior, el calentamiento se produce por el calor remanente de la pieza. Para ello, al efectuar el temple se enfría bruscamente una parte de la pieza, por ejemplo, el filo de un cincel. El mango del cincel conserva aún el calor suficiente para calentar el filo hasta la temperatura de revenido. Grado de

color

Temperatura

Aplicación

dureza Blanco

200°C

instrumentos de medida,

amarillento

Muy

amarillo

Duro

pajizo

cuchillas para cortar papel

220°C

Escariadoras, fresas, para metales

amarillo oro

230°C

Puntas trazadoras

Pardo-

240°C

Herramientas para tallado

Amarillento

Duro

rojo

de roscas, pivotes y

260°C

gorrones

Brocas, herramientas para punzonar, martillos

rojo púrpura

270°C

Cinceles

Violeta

280°C

Formones, cortafríos fresas para madera

Azul

290°C

Escoplos de cantería,

Oscuro Duro

azul claro

Muelles 320°C

Destornilladores,

Tenaz

Cuchillos para carnicería Azul

340°C

Hachas, azuelas

Grisáceo

360°C

Estampas para forja,

Gris

herramientas para forjar en frío.

C) Los aceros al cromo-níquel, que deben permanecer demasiado tiempo a las temperaturas de revenido por encima de los 550°C, deben enfriarse en agua o aceite, para evitar la fragilidad de revenido o enfermedad de Krupp. No deben revenirse estos aceros a temperaturas entre 450°C y 500°C. Si estos aceros contienen molibdeno, el peligro de fragilidad prácticamente no existe.

157

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Colores de Revenido

Amarillo blancuzco

200º

Amarillo blancuzco

200º

Amarillo paja

220º

Amarillo paja

220º

Amarillo dorado

230º

Amarillo dorado

230º

Pardo amarillo

240º

Pardo amarillo

240º

Pardorrojizo

250º

Pardorrojizo

250º

Rojo

260º

Rojo

260º

Rojo púrpura

270º

Rojo púrpura

270º

Violeta

Azul oscuro

Azul aciano

Azul claro

280º

Violeta

290º

Azul oscuro

300º

Azul aciano

320º

Azul claro

340º

280º

290º

300º

320º

340º

Grisazulado

Grisazulado 360º

360º

Gris

Gris

158

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Medios empleados para el revenido El calor necesario para realizar el revenido puede ser comunicado a una pieza templada, en las siguientes formas: a) Planchas calientes.- Es un proceso algo empírico, pero es sumamente sencillo, y en muchos casos permite alcanzar buenos resultados. Consiste en calentar al rojo cerezaoscuro un hierro de forma y tamaño convenientes, y deslizar sobre él la pieza que se desea revenir . (Fig.84). Para herramientas de forma plana, se elige una plancha cuyas partes delgadas se tendrán más alejadas del calor. Así, el trabajo se realiza con plena visibilidad y la necesaria calma.

Revenido con planchas calientes Fig. 8

b) Arena caliente.- después del templado y el pulido, se introduce la herramienta en un recipiente que contenga arena caliente. Mientras se sigue calentando, se revuelve lentamente la pieza en la arena, para favorecer la uniformidad y observar el color de la pieza. Se utiliza este proceso para revenir machos, cojinetes, terrajas, escariadores, etc. (Fig. 9).

Fig. 9

c) Baños de aceite.- es posible emplear aceite en dos formas distintas. La primera, consiste en calentar la herramienta sobre el fuego de fragua. El aceite se inflama y su combustión provoca el revenido. Al apagarse la llama, se enfría la herramienta en agua. Se utiliza este método en herramientas delgadas, como: resortes, cortaplumas, flejes, etc., que necesita mucha elasticidad. En segundo lugar, se puede emplear el aceite de elevado punto de inflamación, contenido en una olla resistente, y calentándolo a la temperatura que se desea efectuar el revenido. Colocadas las piezas en un cesto metálico, se introducen en la olla y se dejan, hasta que hayan tomado la temperatura del baño. Se enfrían, luego, en otro baño de aceite a 20°C, o bien en agua. Este proceso permite revenir muchas piezas pequeñas y medianas a la vez, y es sumamente seguro por la uniformidad de calentamiento que proporciona.

159

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO d) Baños de sales.- Las sales se componen, generalmente, de nitrato de potasio y nitrato de sodio, en proporciones distintas, relacionadas con la temperatura que se desea obtener, según nos muestra la tabla adjunta. Elementos Nitrato de potasio

Cantidad por % 0

20

40

50

55

60

80

100

Nitrato de sodio

100

80

60

50

45

40

20

0

Temperatura de fusión

280° 230°

170°

145°

135°

145°

225° 335°

Hecha la mezcla conveniente llevada al punto de fusión, se introducen en ella las piezas por revenir, las que, por ser frías, se cubren con una capa sólida y cristalina de sal. A medida que el calor se comunica a las piezas, la capa de sal se ablanda hasta desaparecer por completo. En este punto, se sacan las piezas del baño y se enfrían con la seguridad de que alcanzaron uniformemente la temperatura deseada. Es conveniente no sobrepasar la temperatura del baño, pues si no, las sales se descomponen, emitiendo gases venenosos. Por lo tanto, también en este caso, contrólese la temperatura con un termómetro adecuado. Revenir baño de sales - Coloque el material en el crisol del horno encendido, procurando que éste quede sumergido en el baño, para evitar salpicadoras.

- Tenga en cuenta precalentar el material, para eliminar la humedad. - Introduzca lentamente la pieza en el baño, para evitar salpicaduras. (Fig. 10) - Regule la temperatura de horno. - Controle el tiempo de permanencia en el horno. - Luego, retire la pieza del horno. - Enfríe la pieza al aire tranquilo o en arena caliente. Fig. 10

160

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Causas de un mal proceso de un tratamiento térmico Es muy frecuente que el proceso de tratamientos térmicos no sea correcto; en especial, cuando se realiza en talleres de vez en cuando. Las causas y las consecuencias de los mismos pueden variar mucho. Los errores más frecuentes en el tratamiento térmico se presentan en: - La dureza insuficiente o desigual en la pieza. - Las fisuras que se presentan en la pieza. - La distorsión originada por el temple. La dureza insuficiente o desigual puede ser causada por: * Temperatura de temple insuficiente y calentamiento poco uniforme. * Temperatura de temple demasiado alta o mantenimiento de las misma por demasiado tiempo. * Descarburación de la zonas superficiales. * Manchas blandas provocadas por burbujas aislantes de vapor durante el enfriamiento, o falta de movimiento de la pieza en el medio de enfriamiento. * Pérdida de temperatura, por el traslado de las piezas del horno al baño de enfriamiento (en especial, para piezas de secciones muy delgadas). * Sostenimiento inadecuado o temperaturas excesivas del mismo. * Interrupción precipitada del enfriamiento. * Falta de penetración del medio de enfriamiento, por contacto directo entre las superficies de las piezas. * Temperaturas excesivas de revenido. * Error en la selección del tipo de acero. Las fisuras en las piezas pueden ser provocadas por: *

Recalentamiento o calentamiento disparejo.

*

Enfriamiento en posición inadecuada.

*

Inadecuado recubrimiento aislante, o falta del mismo.

*

Medio de enfriamiento demasiado agresivo.

*

Introducción de piezas frías en hornos o baños muy calientes.

La distorsión por temple puede producirse por: *

Pronunciadas diferencias entre secciones contiguas.

*

Calentamiento precipitado o disparejo.

*

Recalentamiento.

*

Inadecuado recubrimiento aislante, o falta del mismo, durante el calentamiento.

*

Enfriamiento en posición inadecuada, o movimiento inadecuado en el medio de enfriamiento.

*

Falta de normalizado anterior al temple.

161

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO RECOCIDO- CLASES Recocer es calentar una pieza hasta una temperatura determinada y mantenerla en esta temperatura enfriándola después, en general con lentitud. Se eliminan así las tensiones internas y las solidificaciones de la textura no deseadas. Con este tratamiento se consigue ablandar los aceros y las fundiciones, para que puedan ser maquinados fácilmente. En los trabajos de forja (Fig. 1), doblado, enderezado, torneado, etc, en los aceros se desarrollan tensiones internas que deben eliminarse antes de templar la pieza, pues en otro caso darían origen a la formación de grietas. Fig. 1

Para eliminar estas tensiones internas se procede al recocido de las piezas, que consiste en calentarlas lentamente. El recocido antes del temple se recomienda no sólo para las herramientas que acaban de ser preparadas, sino también siempre que hayan de templarse las que, hallándose en uso, están siendo sometidas a choques.

Cuando se rebasa la temperatura indicada para el recocido, se dice que el acero está recalentado, si se exagera más la temperatura, el acero está quemado no puede regenerarse.

Fig. 2

Al calentar los aceros para su temple es preciso, si se utiliza la fragua (Fig. 2), emplear carbón de madera o coque. La temperatura del temple depende de la clase de acero, por lo que debe consultar a la casa suministradora. Para los aceros corrientes suele ser: * Hasta el rojo cereza oscuro (700°C) para aceros duros. * Hasta el rojo cereza (800°c) para aceros de dureza media: * Hasta el rojo cereza claro (900°C) para aceros dulces. Los aceros rápidos se calientan lentamente hasta el color rojo luego rápidamente hasta el blanco (1.200°C). Para enfriarlos, el baño más empleado es el de agua a 15 a 20°C, teniendo cuidado de que haya tal cantidad que su temperatura no varíe sensiblemente al templar. Para obtener temples más duros se adiciona al agua un 10% de sal de cocina (cloruro sódico) o ácido sulfúrico. Para temples suaves sirven el agua de cal o los aceites. Los aceros rápidos se enfrían en una corriente de aire, aunque también pueden emplearse sebo o aceite. No debe usarse el petróleo, porque, además de no dar las piezas en el baño, debe hacerse de manera de que no hay separación brusca entre la parte mojada y la seca. 162

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Para cortar una barra de acero, no es prudente hacer ligeras incisiones con la sierra o la lima y luego acabar de romperla a golpes, pues se corre el peligro de requebrajarla; lo mejor es cortarla completamente con la sierra. Sí, por no estar recocida, no es posible cortarla en frío, se calienta al rojo cereza. Si se trata de acero corriente, o al blanco, si es de acero rápido. Luego, con una tajadera, se abre alrededor una incisión bastante profunda; una vez fría la barra, bastará un pequeño golpe para romperla. Colores de Recocido

Pardoscuro

Pardorrojizo

Cels.

550º

Pardoscuro

630º

Pardorrojizo

550º 630º

Rojo oscuro

680º

Rojo oscuro

680º

Rojo cereza oscuro

740º

Rojo cereza oscuro

740º

Rojo cereza

780º

Rojo cereza

780º

Rojo cereza

810º

Rojo cereza

810º

claro Rojo claro

Rojo muy claro

Rojo amarillento

claro Rojo claro

850º

Rojo muy claro

900º

Rojo amarillento

950º

Rojo amarillento

claro Amarillo

850º

900º

950º

Rojo amarillento 1000º

claro Amarillo

1100º

1000º

1100º

Amarillo claro

Amarillo claro 1200º

1200º

Blancoamarillento

Blancoamarillento 1300º o más.

163

1300º o más.

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Clases de recocidos Los más utilizados son los denominados: * Recocido de regeneración, Recocido globular, y Recocido subcrítico. Recocido de regeneración Sirve para regenerar la estructura del material y ablandarlo. En este tratamiento, las piezas son calentadas a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior, generalmente de 20°C a 40°C. Para los aceros al carbono, estas temperaturas son las siguientes: Debido al que el recocido de regeneración el material es calentado a temperaturas elevadas; se debe proteger contra la descarburación. El calentamiento tiene que hacerse lentamente. Cuando las piezas tienen un diámetro que supera los 200 mm, se deben precalentar antes de llevarlas a la temperatura de recocido. El enfriamiento de las piezas se debe Contenido de carbono hacer lentamente, con una velocidad En el acero (%) de enfriamiento de 20°C por hora, 0,1 dentro del horno, hasta que se haya 0,2 alcanzado una temperatura 0,3 comprendida entre los 300°C y 0,4 500°C, dejando luego que se enfríen 0,5 al aire. Cuanto más lento sea el 0,6 enfriamiento hasta cierto límite, más 0,7 blando quedará el material. 0,8 0,9

Temperatura de recocido de regeneración (°C) 910 890 850 830 810 790 775 760 760

Recocido globular Este tratamiento se emplea para facilitar el maquinado de los aceros dejándolos con una dureza menor que la obtenida con el recocido de regeneración. El calentamiento se realiza a una temperatura intermedia entre a crítica superior y la inferior. Las temperaturas de recocido globular para los aceros al carbono son las siguientes: El enfriamiento de las piezas también se hace en forma lenta, a una velocidad aproximada de 10°C a 20°C por hora. El recocido globular se aplica generalmente a los aceros al carbono o aleados con más de 0,9 % de carbono, aunque también se pueden recocer aceros con un contenido de carbono inferior al mencionado.

Contenido de carbono En el acero (%) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 164

Temperatura de recocido globular (°C) 780 780 780 760 760 760 760 750 750 760 780 780

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Recocido Subcrítico El calentamiento se realiza a temperaturas por debajo del punto crítico inferior. El enfriamiento conviene hacerlo dentro del horno. Para dar este tratamiento a los aceros aleados, se debe consultar los catálogos de los fabricantes. En general, las temperaturas de calentamiento están comprendidas entre 500º C y 700º C, según el espesor, la composición química del acero y el resultado deseado. Se emplea este tratamiento para eliminar las tensiones internas y ablandar el material, aunque las durezas obtenidas son mayores a las que se consiguen cuando el acero se trata por un recocido lobular o de refrigeración. Generalmente, los aceros y fundiciones empleados en la construcción de maquinarias se someten a este tratamiento, que es muy utilizado industrialmente por ser el más económico y rápido. En la Fig. 1 se pueden observar las diferentes durezas, medidas en unidades Brinell, que se obtienen con los tres tipos de recocido. Así, como por ejemplo, cuando se ha tratado un acero con 0,7% de carbono, las durezas conseguidas son las siguientes: Con un recocido subcrítico : 200 Brinell Con un recocido de refrigeración : 186 Brinell Con un recocido globular : 175 Brinell

250

Recocido Subcrítico 200

Recocido Globular

Recocido de Regeneración

0,1

0,3

0,3 0,5 0,7 Porcentaje en Carbono (%)

Dureza Brinell

186 175

0,9

Observación Existe otro tratamiento de recocido, denominado isotérmico que consiste en calentar el material a una temperatura de 10º C a 30º C por encima de la crítica superior, enfriarlo en un baño de sales calientes, a una temperatura de 10º C a 20º C por debajo de la crítica inferior, manteniéndolo el tiempo necesario (depende del espesor y de la composición química del acero), para que se verifique la transformación, para después enfriarlo al aire. Los tiempos se determinan de acuerdo a las “curvas de la s”, de los aceros. 165

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Defectos en el recocido

1200

Con recocido a temperatura demasiado alta el acero resulta recalentado y con ello su granulado se hace basto. Ahora bien, mediante repetición del recocido, pero de modo

E

ºC 1100

Amarillo claro Amarillo Amarillorrojizo

1000 G 900 Temperatura

El recocido a temperatura demasiado baja no da la deseada transformación de estructura. Así, por ejemplo, el acero reforzado en frío puede no ablandarse suficientemente.

Rojo claro Normalizado

800

Rojo cereza

P 723

S

600

K

Recocido abland

Rojo oscuro

Recocido eliminar tensiones

500

Pardo oscuro

400 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

%

2,0

Contenido de carbono

correcto (normalización), puede afinarse de nuevo. Si el acero al carbono se calienta hasta el rojo blanco, se quema el carbono y el acero resulta totalmente inutilizado. El acero quemado es inservible Un recocido demasiado largo a temperatura correcta disminuye la resistencia por formación de granulación basta. Existe además el peligro de que el acero se descarbure en las zonas marginales por combinarse el carbono con el oxígeno del aire. El acero no se endurece en las capas descarburadas

Descarburación en los bordes (Aumentado 150 veces)

NORMALIZADO Normalizado: según el contenido de c, por encima de la línea GSK, entre 850°C y 950°C en el diagrama hierro- carbono, se elimina la estructura demasiado gruesa del grano y origina una nueva, uniforme, de grano fino (refinado). Las piezas de acero que han sufrido trabajos en caliente o en frío, y enfriamientos o calentamientos irregulares en un tratamiento anterior, quedan con tensiones internas, que se eliminan mediante el normalizado. Este tratamiento sirve también para uniformar y refinar la estructura del material. Consta de 3 etapas importantes: Calentamiento, Permanencia, y Enfriamiento. Calentamiento.- Las piezas que van a ser normalizadas, se deben calentar a una temperatura de 20°C a 30°C por encima de la temperatura crítica superior. Para los aceros al carbono, las temperatura usuales en el normalizado son las siguientes:

Contenido de carbono En el acero (%) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

166

Temperatura de recocido de regeneración (°C) 935 910 880 860 840 820 810 800 785

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO El calentamiento debe hacerse en forma lenta, especialmente cuando se van a normalizar piezas grandes o de formas complicadas. En caso de que el horno haya alcanzado la temperatura final del tratamiento, este tipo de piezas se debe precalentar antes de introducirlas en el horno. Permanencia.- Es el tiempo durante el cual se mantiene las piezas a la temperatura de tratamiento. En el normalizado, este tiempo es generalmente corto, dependiendo de la rapidez con que se haya ejecutado el tratamiento del material. Así, si se realizó lentamente, la permanencia debe ser corta; pero si se calentaron las piezas con rapidez, el tiempo de permanencia en el horno debe ser mayor, con el fin de que todo el material alcance la temperatura del normalizado. Los fabricantes de aceros suelen recomendar las temperaturas de calentamiento y el tiempo de permanencia. Sin embargo, generalmente, cuando se usan hornos de cámara, se emplea un tiempo de calentamiento de alrededor de 20 minutos por cada 20 15

Tiempo de Fluencia (minutos)

mm de espesor o diámetro del material. Usando hornos de baños, el tiempo de calentamiento es menor. En la Figura 1 se presentaran los tiempos de permanencia en hornos de cámara y de baño, de acuerdo al diámetro de las piezas. Si se está tratando en redondo de 40 mm, el tiempo en un horno de cámara es de 10 minutos, y en el baño de sales, de 6 minutos.

10

6

E

5

s no or nh

E

0

10

20

d

á eC

ma

ra

de B os orn nh

año

30

40

50

60

Diámetros (milímetros)

Enfriamiento El enfriamiento de las piezas en el normalizado se realiza en el aire tranquilo, con el fin de obtener una estructura fina y uniforme en el material tratado. Aplicaciones El normalizado se aplica generalmente a los aceros con un contenido de carbono de 0,5% que han sufrido trabajos en frío o en caliente, tales como laminación o forja. Asimismo, se normalizan los aceros que han sido sobrecalentados en un tratamiento anterior y en los que su estructura ha sufrido un crecimiento de los granos, al mantenerlos durante mucho tiempo a altas temperaturas. También se normalizan las piezas d fundición, para obtener mejores cualidades mecánicas del material. El normalizado se aplica solamente en aceros que no adquieren dureza al enfriarse al aire tranquilo.

167

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO PIRÓMETROS - TIPOS USOS Para comprobar la temperatura de los metales se emplean tres tipos de pirómetros; el pirómetro termopar de inmersión, el pirómetro óptico y el pirómetro de radiación. ¨ El Pirómetro Termopar de Inmersión En 1820, T. J. Seebeek encontró que al unir dos metales diferentes, tales como cobre y hierro, para formar un bucle cerrado y mantener esta unión a temperatura diferente de la otra, fluye por el bucle una corriente eléctrica. (Fig. 1)

Pirómetro de inmersión

Par térmico Fig. 1

Este efecto se conoce como el efecto termoeléctrico o efecto de Seebeck. No diferencia entre la unión fría y la caliente se registra en un milivoltímetro. Sobre el milivoltímetro se coloca una escala relacionada directamente con la temperatura para que se puedan tomar lecturas en grados centígrados o Fahrenheit, en lugar de lecturas en milivoltios. Los pirómetros de par térmico tipo inmersión se limitan por lo general para usos inferiores a 1370 ºC (2500 ºF). A mayores temperaturas, el par térmico se comienza a desintegrar. ¨ Pirómetro Óptico Se empelan pirómetros de radiación para la medición de temperatura de metales al rojo o en fusión hasta unos 3000ºC. Las radiaciones térmicas se recogen con una lente óptica y se llevan a un termoelemento. La escala del medidor de intensidad eléctrica se gradúa en grados Celsius o Kelvin. (Fig. 2). En el amperímetro de radiación se condensan las radiaciones de calor y calientan el punto de soldadura de un termoelemento.

Lente Plaquita de platino Escala en ºC

Pto. Sold.

Rayos caloríficos Termoelemento Fig. 2

168

Medidor de corriente (microamperímetro)

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO El pirómetro óptico se basa en el principio de emisión de cuerpo negro. Los cuerpos negros, para propósitos prácticos, no son materiales reflejantes (tal como un recubrimientos de óxido) que emiten casi el cien por ciento de su energía radiante. Las superficies reflejantes (por ejemplo, los metales en estado de fusión) emiten sólo una porción de su energía radiante; en consecuencia, la emisividad de un cuerpo negro va de 1.0 hacia abajo, donde 1.0 es la radiación máxima o máxima liberación de energía radiante. Hay tres tipos de pirómetros ópticos: de filamento constante, de filamento que desaparece (a y b) y también de radiación. Las mediciones de temperatura con cualquier tipo de filamento, tanto con el filamento constante como con el que desaparece se hace de la misma manera. El primer paso es ajustar la lente objetivo a la mayor finura de foco posible. El siguiente es ajustar ya sea la cuña óptica movible por medio del uso de un ajuste exterior sobre el instrumento o bien, ajustar el filamento variable ajustando el reóstato sobre el filamento desvanecedor. Con cualquiera de los tipos se debe percibir un punto de prueba antes del ajuste. Después de afocar la lente objetivo, se presiona el contacto que enciende la lámpara y aparece un punto de comprobación de la temperatura (c). (Fig. 3). Entonces, se hace girar ya sea la perilla del reóstato o la cuña óptica variable hasta que se desvanezca el punto de comprobación. Un punto de comprobación negro indica un ajuste de temperatura muy bajo del reóstato o de la cuña. Un punto de comprobación que semeja un círculo hueco, señala un ajuste demasiado alto. El ajuste correcto es cuando no aparece el punto de comprobación.

Fig. 3 Pirómetro óptico. (a) Filamento constante; (b) Filamento desvanecedor; punto de comprobación de temperatura

169

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO La Figura 4 siguiente muestra un pirómetro óptico con una escala especial para hierro y acero. Los pirómetros ópticos se diseñan para usarlos con temperaturas sobre 0 537 C (1 000 ºF).

Todos los pirómetros ópticos, ya sean de filamento constante, filamento desvanecedor o de radiación, funcionan con base en el principio de que la fuente de luz principal es monocromática y sólo de longitud de onda roja.

Fig. 4

Pirómetro óptico para comprobar la temperatura del hierro y del acero

En los pirómetros ópticos se utiliza la luz roja porque es el primer color normalmente asociado con el aumento en la temperatura. El rojo es también el color que una persona daltónica puede ver, por lo tanto, cualquiera es capaz de tomar mediciones de temperatura con el pirómetro óptico. Otro factor importante es que la radiación roja es extremadamente sensitiva a los 0 cambios de temperatura. De hecho, la radiación roja a 1370 C (2 500 0F) cambia doce veces más rápido que el aumento o disminución en la temperatura emitida. Esta relación de 12:1 asegura la exactitud de los pirómetros ópticos.

¨ Pirómetros de Radiación Los pirómetros de radiación no se diferencian de los pirómetros ópticos en su principio de operación. (Fig. 5)

Su funcionamiento se basa en la teoría de que el objetivo calentado emite ondas de calor y de luz y que esta energía se puede medir contra un cuerpo negro estándar conocido. Pirómetro de radiación Fig. 5

El pirómetro de radiación funciona simplemente al apuntarlo hacia la fuente que se va a medir y oprimir el botón que activa la fuente de energía. Es importante la distancia desde la fuente de calor a la lente objetivo del pirómetro de radiación, porque estos pirómetros tienen una longitud focal fija. La distancia óptima desde la lente objetivo a la fuente de calor es de 15 veces el diámetro de la abertura de la fuente de calor.

170

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO La energía radiada se recoge por medio de la lente objetivo, pasa a través de un filtro rojo e incide sobre un par térmico encerrado al vacío. El par térmico o termopar, está conectado a un milivoltímetro (potenciómetro) con una escala indicadora de temperatura. La lectura es completamente automática. (Fig. 6)

Pirómetro de radiación foco fijo Fig. 6

Los pirómetros de radiación se emplean para medir temperaturas en hornos de mufla, estufas de recocido y otros tipos de hornos de cuerpo negro. Se usan para determinar la temperatura de materiales tales como carbono, hierro y acero. Cuando se toman mediciones con pirómetros ópticos y de radiación, se debe cuidar que. los humos no oscurezcan la visión a través del pirómetro, porque cualquier interferencia de ese tipo cambiará las lecturas de la temperatura. De nuevo, como con los otros dos tipos de pirómetros ópticos, si se miden otros metales distintos del hierro y el acero, se debe consultar una tabla de conversión antes que se pueda medir una temperatura precisa, porque los pirómetros de radiación se ajustan a una relación de emisividad de 0.4. Pirómetro termoeléctrico (termoelemento). (Fig. 7). Si se calienta el punto de soldadura de dos alambres de distintos material, aparece una tensión eléctrica de contacto (termoefecto). La tensión depende de la diferencia de temperaturas entre el punto de medición “caliente” y el extremo “frío” de los alambres. Los electrones no se hallan ligados por igual en los distintos metales. Como consecuencia se produce un cambio de electrones que dependerá de la temperatura. De esta manera, uno de los metales se hará positivo por la pérdida de electrones y el otro se cargará negativamente por la ganancia de electrones. Circula una corriente eléctrica. Los termoelementos se hacen de cobre-constantán (hasta 600°C) y de platino rodioplatino (hasta 1 600°C). Escala (graduada en ºC)

Amperímetro Fig. 7 Termoelemento

Corriente termoeléctrica Alambre de cobre Pto soldadura Constantán

171

Calor

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO NORMALIZACIÓN DE LOS MATERIALES METÁLICOS Normalización significa unificar materiales, formas y tamaños. Subdivisión de los tipos de acero En la EURONORM se hace la subdivisión de los tipos de aceros según su composición química y sus propiedades. - Aceros no aleados.- el porcentaje aleado no alcanza los límites indicados en la tabla. - Aceros aleados.- el porcentaje de un elemento aleado alcanza o sobrepasa, como mínimo en un elemento, el límite fijado. Subdivisión según las propiedades al uso Los aceros básicos son de escasa pureza y homogeneidad de textura. No están aleados ni son adecuados para tratamiento térmico (bonificado, temple superficial). (Fig. 1).

Fig. 1

T

U

Ángulo (L)

Los aceros de calidad presentan una pureza mayor y unas características superficiales mejores que son los aceros básicos. Pueden ser no aleados o aleados. Los aceros de calidad no aleados son en general aceros de construcción para plegar y perfilar en frío, barras y alambre laminado por estirado y chapas por embutición profunda (Fig. 2), así como aceros para conformación en frío y en caliente. Los aceros de calidad aleados son aceros de construcción de grano fino, con alto límite de fluencia. Se emplean como aceros para tornos automáticos, para chapas, banda, muelles y piezas de desgaste. Los aceros finos poseen un bajo contenido de inclusiones no metálicas. Los aceros finos no aleados son apropiados para el tratamiento térmico, siendo, aleados, acero de construcción de grano fino con un límite de fluencia garantizado, de 420 N/mm2 como mínimo. Se emplean para aceros de construcción, aceros para herramientas y aceros con propiedades especiales.

Fig. 2

Redondo

Plano

172

Cuadrado

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DESIGNACIÓN DE LOS TIPOS DE ACERO La designación se hacia hasta ahora según DIN 17006. Sin embargo esta norma se ha retirado. Hasta que aparezca la correspondiente norma ISO se forman abreviaturas por el sistema descrito en DIN 17006. Una designación completa consta de la parte de fabricación, de la parte de composición y de la parte de tratamiento. En la parte de fabricación hay sólo letras, las cuales indican el tipo de fusión, así como las propiedades que resultan de la misma. En la parte de composición figuran cifras y letras que indican las propiedades de uso, resistencia a la tracción, composición química y/o grupo de calidad. En la parte de tratamiento figuran cifras y letras, que indican el tipo de conformación, el tratamiento térmico y el ámbito de la garantía. Designación Soporte Engranaje cónico Carcasa

Número del material 1.0038 1.1141 0.7040

Material Rst 37-2 Ck 15 GGG-40

Con la normalización pueden designarse abreviadamente y claramente los materiales.

ACEROS BÁSICOS Clases de aceros básicos Rm mayor que 690 N/mm2 y menor que 0,05% P y S. Contenido de carbono ³ 0,10%

ACEROS DE CALIDAD Aceros de calidad Aceros de calidad no aleados | aleados Aceros de construcción en general, con Rm < 500 N/mm2. Subdivisión de las clases de acero según las exigencias en sus propiedades de utilización

Otros con < 0,10% C. Contenido de P y/o S hasta 0,045%.

ACEROS FINOS No aleados Acero fino Aceros de Construcción

Aceros de Construcción 1a a 3a calidad

Aleados Acero fino Acero de construcción con acero resistente al desgaste, con acero de rodamientos Acero de herramientas Con acero rápido Acero resistente químicamente con acero inoxidable y acero resistente a las altas temperaturas

Contenido en P y/o S hasta 0,035% 173

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Términos Técnicos En el proceso de tratamientos térmicos de hierros y aceros, se emplea una gama de términos técnicos cuyo significado es necesario conocer: - Tratamiento térmico Tratamiento o sucesión de tratamientos, en los que se somete una pieza en estado sólido o altas temperaturas, para obtener determinadas cualidades del material. - Descarburación Disminución del contenido de carbono, que se limita mayormente a las capas superficiales. - Duración del enfriamiento Intervalo de tiempo, la inmersión hasta sacar la pieza del medio de enfriamiento. - Duración del calentamiento Intervalo de tiempo comprendido desde el principio del calentamiento hasta que la superficie de la pieza alcanza la temperatura establecida. - Duración de la detención Tiempo que se mantiene un material a una misma temperatura alta. - Endurecimiento Dureza máxima alcanzable de un acero, después del temple. El término abarca también la dureza máxima involuntaria que puede adquirir el material después de la soldadura o el corte autógeno. - Enfriamiento Enfriamiento rápido de una pieza. - Enfriamiento a muy bajas temperaturas Tratamiento adicional de aceros templados a temperaturas muy bajas, de alrededor de 180°C, para reducir el contenido de austenita residual. - Ensayo de temple en hacer de cementación Ensayo para la determinación aproximada de la resistencia a la tracción del núcleo de aceros de cementación. Por lo general, se realiza con discos de distintos espesores. - Envejecimiento Mantenimiento del acero, una o varias veces, a temperaturas moderadas (encima o debajo de la temperatura ambiente), para obtener de modo acelerado cambios de cualidades (envejecimiento artificial) que, de otra forma, a la temperatura ambiente, se producirían recién en un tiempo prolongado (envejecimiento natural). - Fragilidad de revenido Reducción de la tenacidad por el revenido en una región determinada de temperaturas, o por el enfriamiento lento, a través de esta región de temperaturas. 174

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO - Nitruración Calentamiento en medios que despiden nitrógeno, para obtener superficies enriquecidas con nitrógeno. - Nitrurar en gas. Nitrurar en gases que separan nitrógeno. Nitrurar en baños de sal. Nitrurar en baños de sal que despiden nitrógeno. - Oxidación por recocido Recocido en condiciones que producen o mantienen una capa de oxidación bien adherida. - Precalentamiento Calentamiento lento, a una temperatura por debajo de la temperatura del tratamiento previsto. Por ejemplo, para evitar fisuras por tensiones. - Profundidad de temple Profundidad hasta la cual existe una determinada temperatura alta, manteniendola a la misma y enfriando luego, mayormente en forma lenta, para eliminar tensiones o ablandar el material. - Revenido Calentamiento después del temple a temperaturas inferiores al punto crítico. - Revenidos a bajas temperaturas Revenido a bajas temperaturas, en baño de aceite o agua. - Temple al aceite Enfriamiento al aceite. - Temple de inmersión Temple de la superficie de piezas, después del calentamiento d las capas exteriores, por inmersión en baños de sal o de metales a elevadas temperaturas. - Temple en aire Temple realizado con enfriamiento en aire. - Temple por cementación Temple, después de una previa carburación; o, en determinados casos, una simultánea nitruración de la superficie. - Cementar Proceso para obtener un enriquecimiento de carbono, limitado generalmente a las capas exteriores de una pieza. - Carbonitruración Enriquecimiento simultáneo de carbono y nitrógeno en la capa exterior, por mantener el material original a temperaturas por encima o por debajo del punto de conversión, en medios que despiden carbono y nitrógeno. 175

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Cálculo de la Regla de Guildin l = línea, longitud

M = superficie de revolución

ds = diámetro del baricentro.

O = superficie

A = superficie del corte transversal.

V = volumen

U = Perímetr

1. Superficie de revolución Una línea que gira alrededor de un eje engendra una superficie de revolución por tanto. l

Sup. de revolución = l giratoria x trayecto del baricentro M

s

=l

. ds . p

ds

Un perímetro que gira alrededor de un eje engendra una superficie, por tanto

2. Superficie S

Superficie

= U giratorio x trayecto del baricentro

O

=U

. ds . p

U

3. Volumen

La superficie de una sección transversal que gira alrededor de un eje engendra un volumen, por tanto

ds

Volumen

= A giratoria x trayecto del baricentro

V

=A

. ds . p

Nota: A

ds = diámetro interior + pared ds = diámetro exterior - pared ds = diámetro exterior + diámetro interior 2

4. Resumen

Con ayuda de la regla Guldin se pueden calcular las superficies de revolución y los volúmenes de los cuerpos de rotación. Sup. de revolución = l giratoria x trayecto del baricentro Superficie

= U giratorio x trayecto del baricentro

Volumen

= A giratoria x trayecto del baricentro 176

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Un casquillo de 70 mm de longitud tiene los diámetros 2 30/50. Calcule la superficie de revolución en cm y el volumen en cm3.

5. Ejemplo

buscado dado

M en cm2, V en cm3

A L

l = 70 mm

d D

d = 30 mm D = 50 mm solución

M = I . D . 3,14 = 7 cm . 5 cm . 3,14 M = 109,9 cm

2

V = A . ds . 3,14 2

= 7 cm . 4 cm . 3,14 V = 87,92 cm3 Atención En las indicaciones de diámetros hay que tener cuidado si se trata de diámetros interiores o exteriores.

Para una bocina de 180 mm de diámetro exterior hay que determinar según el dibujo el volumen en cm3.

6. Ejemplo

buscando L, V dado

d = 80 mm

30 x 45

D = 150 mm solución

L = dm x p = 15 x 3,14

180 V [cm3]

L = 47,1 cm V =A. L = 4,5 x 3 x 47,1 V = 635,85 cm3

177

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CALENTAMIENTO DEL ACERO POR ENCIMA DE LOS 723ºC Al calentar un acero por encima de los 723ºC, se produce una modificación de su 1147 1100

textura. Los átomos de carbono se desprenden de los cristales de carburo de hierro y se distribuyen uniformemente entre los cristales.Al mismo tiempo se modifica la forma de la retícula cristalina que se ha cúbica centrada en las caras con 14 iones de hierro. Esta textura con “solución sólida” se denomina austenita. Si se sigue calentando, los granos cristalinos se hacen cada vez más gruesos. (Fig. 1).

E Austenita (sólida)

ºC 1000 G 900 800 Ferrita P austenita 700

0

0,5

Perlita

Ferrita + perlita

Austenita + cementita K

S

0,83

Perlita + cementita %C

2,06

Fig. 1. Calentamiento de la textura del acero por encima de 723º C en el diagrama hierro -carbono.

Distintas formas de la textura Si se tiene una textura perlítica pura (Fig. 2) con 0,83% de C, al calentar a la temperatura de 723°C todos los granos se convierten en textura de austenita. Si el contenido de carbono es inferior a 0,83%, sólo se convierte en austenita la parte de perlita. La parte de ferrita permanece al principio en la textura como cristales de hierro. Se tiene así una mezcla de austenita y ferrita. Si el contenido del carbono es superior al 0,83%, en torno a los cristales se han formado cáscaras duras de carburo de hierro. La textura está formada por una mezcla de austenita y cementita. Los granos no se transforman en austenita más temperaturas más elevadas, por encima de la línea GSE del diagrama hierro- carbono. En este intervalo de temperatura, el acero está formado por una textura uniforme de cristales mixtos. Es resistente a la corrosión, blando y no magnético, pero al enfriarse, se forman otros componentes de la textura.

Austenita Carbono

Hierro Carbono

Calentamiento a más de 723ºC.

Fig. 2.

Austenita (hierro g, centrado en las caras)

Textura perlítica del acero que se convierte en austenita al calentarlo por encima de los 723ºC.

Reconversión por enfriamiento lento Si el enfriamiento es lento, vuelve a formarse la textura primitiva. En la línea GSK, de los cristales centrados en las caras se forman cristales centrados en el cuerpo. En función del contenido de carbono puede tratarse de granos de ferrita, de granos de perlita o de granos de cementita. Por debajo de los 723°C todos los átomos de carbono se han desprendido de la textura cristalina con centrado en las caras de la austenita. Reconversión por enfriamiento rápido Sí el enfriamiento es rápido se impide la formación de perlita, produciéndose un reabatimiento de la centrada en las caras a la centrada en cuerpo, pero los átomos de carbono quedan retenidos en su sitio, el que habían tomado en la austenita. Sin la causa del carbono forzado a permanecer en ellas. La consecuencia es una textura dura, quebradiza y aciculada que se denomina martensita. El resultado es un acero endurecido, templado. (Fig. 3)

Fig. 3

178

Textura perlítica del acero que se convierte en austenita al calentarlo por encima de los 723ºC.

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CLASES DE CORTE Un corte es una representación convencional de todo lo que se sitúa dentro de corte y las partes que se ve detrás de este. Clases de cortes: En el dibujo técnico los cortes principales son los siguientes: * Corte total sección total * Medio corte semi sección * Corte parcial * Corte escalonado * Corte alineado o rebatido * Corte de detalles. CORTE TOTAL O SECCIÓN TOTAL Es una representación en la que el plano de corte atraviesa totalmente el sólido (pieza), pasa directamente por el eje principal (eje de simetría), considerando como separada la mitad del sólido. El corte total es un corte en un plano. (Fig. 1). En la Figura2, se ilustra la perspectiva de la mitad del sólido a representar en corte total.

235 = 45º

2

10

25

R3

f15

2 x 45º

25

55

35

60º

Fig. 2.

Fig. 1.

179

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Corte Total (longitudinal) Es el corto que se obtiene al seleccionar un sólido con un plano paralelo, al eje longitudinal. El corte longitudinal se representa en la vista superior y frontal.

Plano de corte Objeto Proyección Ortogonal

Sección A - A A

A

Sacar una vista ortogonal seccionada Plano de corte En la vista completa se traza la línea de corte que indica el sitio por donde se ha seccionado.

180

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Reglas para representar piezas en Corte Total 1. Las aristas interiores se hacen visibles por medio de cortes a lo largo de la línea media. Hay que imaginarse que la mitad delantera de la pieza está recortada.

Vista

Sección total

45º

45 º

2. El rayado se hace con líneas continuas con una inclinación de 45° respecto a la línea media o a la arista base.

3. La distancia entre las líneas de rayado se reduce a medida que disminuye el plano de corte. di re

cc

.p rin

4. Planos muy angostos (por ejemplo en secciones de perfiles) se dibujan negros. Planos ennegrecidos que se tocan, se separan con una ranura.

ci pa l

5. Planos oblicuos de corte se rayan a 45° respecto a la dirección principal.

6. Piezas unidas o adyacentes deben rayarse en direcciones opuestas o bien con rayados diferentemente distanciados. Los planos de corte de un cuerpo son rayados siempre en la misma dirección. 43

7. Para anotar la cifra de cota hay que interrumpir el rayado.

181

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ejercicios Representar las siguientes piezas en corte como indican las figuras.

1

2

3

4

5

6

182

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ejercicios Representar las siguientes piezas en corte como indican las figuras

7

8

9

10

11

12

183

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIAGRAMA DE TEMPLE Y REVENIDO

a) Diagrama de temple

2

3

Temperatura

1

Tiempo

b) Diagrama de revenido

2 3

Temperatura

1

Tiempo

1 Calentar 2 Mantener 3 Enfriar lento

184

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Cuidados en el uso de los Pirómetros Öpticos

* Tenga mucho cuidado al utilizar los Pirómetros ópticos evite que se golpeen ya que están diseñados con unos sensores que emiten rayos láser.

Rangos de Temperatura: 840 - 5430 OF 450 - 3000 OC Precisión: ± 3 'C (± 5 'F) Alcanzable en condiciones reales.

* Evitar de sobrepasar de la temperatura diseñada en los pirómetros con filamentos delgados de diámetros pequeños 0,002” que pueden medir a temperatura 770 º C y con filamentos de mayor diámetros hasta 29007 C:

Rangos de Temperatura: 1100 - 5250 ºF 595 - 2900 ºC Precisión: ± 0.33% de la lectura

185

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Introducción Contaminación atmosférica, contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la salud de los seres humanos y producir daños en las plantas y los animales, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Cada año, los países industriales generan miles de millones de toneladas de contaminantes. (Fig. 1). Los c o n ta m i n a n t e s a t m o s f é r i c o s m á s frecuentes y más ampliamente dispersos son el monóxido de carbono, el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, el ozono, el dióxido de carbono o las partículas en suspensión. El nivel suele expresarse en términos de concentración atmosférica (microgramos de contaminantes por metro cúbico de aire) o, en el caso de los gases, en partes por millón, es decir, el número de moléculas de contaminantes por millón de moléculas de aire. Muchos contaminantes proceden de fuentes fácilmente identificables; el dióxido de azufre, por ejemplo, procede de las centrales energéticas que queman carbón o petróleo. Otros se forman por la acción de la luz solar sobre materiales reactivos previamente emitidos a la atmósfera (los llamados precursores). Por ejemplo, el ozono, un peligroso contaminante que forma parte del smog, se produce por la interacción de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. El ozono ha producido también graves daños en las cosechas. Por otra parte, el descubrimiento en la década de 1980 de que algunos contaminantes atmosféricos, como los clorofluorocarbonos (CFC), están produciendo una disminución de la capa de ozono protectora del planeta ha conducido a una supresión paulatina de estos productos. Efectos a Gran Escala Las altas chimeneas de las industrias (Fig. 1) no reducen la cantidad de contaminantes, simplemente los emiten a mayor altura, reduciendo así su concentración in situ. Estos contaminantes pueden ser transportados a gran distancia y producir sus efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar donde tuvo lugar la emisión. El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado hasta tal punto que han quedado destruidas poblaciones enteras de peces. En Europa se han observado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto afectada la capacidad de sustentar peces de muchos de sus lagos. Las emisiones de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácido sulfúrico pueden ser también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandes distancias. El creciente consumo de carbón y petróleo desde finales de la década de 1940 ha llevado a concentraciones cada vez mayores de dióxido de carbono. El efecto invernadero resultante, que permite la entrada de la energía solar, pero reduce la reemisión de rayos infrarrojos al espacio exterior, genera una tendencia al calentamiento que podría afectar al clima global y llevar al deshielo parcial de los casquetes polares. Los informes publicados en la década de 1990 indican que el efecto invernadero es un hecho y que las naciones del mundo deberían tomar medidas inmediatamente para ponerle solución. 186

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Medidas Gubernamentales Muchos países tienen normas sobre la calidad del aire con respecto a las sustancias peligrosas que pueda contener. Estas normativas marcan los niveles máximos de concentración que permiten garantizar la salud pública, y controlan los niveles de emisión (lo que emite la fuente contaminante) e inmisión (lo que recibe el organismo receptor, por ejemplo una persona). En ese sentido, se han establecido normas para limitar las emisiones contaminantes del aire que producen las diferentes fuentes de contaminación. En diciembre de 1997 se celebró en Japón la Tercera Conferencia de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático donde más de 160 países adoptaron el denominado Protocolo de Kioto. Este tratado establece que los países industrializados deben reducir, antes del año 2012, sus emisiones de gases causantes del efecto invernadero a niveles un 5% más bajos de los registrados en 1990. (Fig. 2). Las inversiones pueden ser duraderas bajo un sistema estacionario de altas presiones unido a una baja velocidad del viento. Un periodo de tan sólo tres días de escasa mezcla atmosférica puede llevar a concentraciones elevadas de productos peligrosos en áreas de alta contaminación y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte. En 1948 una inversión térmica sobre Donora, Pennsylvania, produjo enfermedades respiratorias en más de 6.000 personas, ocasionando la muerte de veinte de ellas. En Londres, la contaminación segó entre 3.500 y 4.000 vidas en 1952, y otras 700 en 1962. La liberación, como consecuencia de un accidente ocurrido en una fábrica de pesticidas, de unas 40 toneladas de isocianato de metilo a la atmósfera (junto con otras sustancias químicas como cianuro de hidrógeno), durante una inversión térmica, fue la causa del desastre de Bhopâl, India, en diciembre de 1984, que produjo, durante las primeras semanas, al menos 6.000 muertes (aunque posteriormente la cifra ascendió a más de 16.000 víctimas mortales) y más de 500.000 afectados. Los efectos de la exposición a largo plazo a bajas concentraciones de contaminantes no están bien definidos; no obstante, los grupos de riesgo son los niños, los ancianos, los fumadores, los trabajadores expuestos al contacto con materiales tóxicos y quienes padecen enfermedades pulmonares o cardiacas. Otros efectos adversos de la contaminación atmosférica son los daños que pueden sufrir el ganado, los cultivos y los ecosistemas forestales, como los provocados por la lluvia ácida en los bosques de coníferas del centro y norte de Europa. A menudo los primeros efectos perceptibles de la contaminación son de naturaleza estética y no son necesariamente peligrosos. Estos efectos incluyen la disminución de la visibilidad debido a la presencia de partículas diminutas suspendidas en el aire, y los malos olores, como la pestilencia a huevos podridos producida por el sulfuro de hidrógeno que emana de las fábricas de papel y celulosa.

187

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO

1.

¿Qué es Revenido y para qué se utiliza en el proceso de tratamiento térmico?

2.

¿Qué se consigue con el tratamiento t´érmico de Recocido?

3.

¿qué medios de enfriamiento se utilizan en revenido?

4.

¿En qué consiste la fragilidad del revenido?

5.

¿En qué consiste el proceso de recocido de regeneración?

6.

¿Cómo se determina el tiempo de permanencia en el proceso de revenido?

7.

¿Cuáles son las causas en el proceso de tratamiento térmico cuando el acero adquiere una dureza insuficiente?

8.

¿Cuáles son las causas en el proceso de tratamiento térmico cuando la pieza después de tratada presenta fisuras?

9.

¿Cuál es el proceso de ejecución en el tratamiento normalizado?

10. ¿Cómo esta constituido un Pirómetro Termoeléctrico? 11. ¿Qué aceros no son adecuados para tratamientos térmicos? 12. ¿Cómo se clasifican los aceros de calidad? 13. ¿Cómo se clasifican los aceros finos? 14. ¿Cuáles son los errores más frecuentes en el Tratamiento térmico? 15. ¿Cuáles son las texturas que se forman al calentar un acero por encima de los 723ºC? 16. ¿Qué textura forma el acero al ser enfriado rápidamente?

188

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO 1-3

Ejercicios

d

Regla de Guldin

1.

Se requiere pintar un gasómetro de 22 m de diámetro 2 exterior y 12m de altura. ¿Cuántos m hay que pintar?

2.

Un rodillo de 320 mm de diámetro y 0,65 m de longitud gira 125 veces por minuto.

h

2

¿Cuál es la superficie del trayecto en m ? 5-7

d

3.

Se requiere fabricar un recipiente cilíndrico de 600 mm de diámetro interior y 955 mm de altura con chapa de 3mm de espesor. Calcule la superficie de chapa 2 requerida en m ?

4.

Una columna de 800 mm de espesor ha de ser reforzada con un anillo de acero cuadrado de 20 mm.

D

¿Cuántos metros de acero cuadrado son necesarios? 8

5.

Calcule el espesor de la pared de un tubo de acero dulce sin costura con 68 mm de diámetro medio y una sección 2 transversal de 17, 1 cm .

6.

Un tubo de acero de 4 pulgadas tiene un espesor de pared de 4,5mm. ¿Cuál es la superficie de la sección transversal?

7.

Un tubo de aluminio de pared delgada de 4mm de espesor tiene 80mm de diámetro exterior.

s

dm

11

Calcule la superficie.

d

8.

Para una brida con 120 mm de diámetro del agujero se requiere fabricar un empaque de 25mm de ancho. Calcule la superficie de la empaquetadura en cm2 que está reducida por 6 agujeros para tornillos de 11 mm de diámetro respectivamente.

9.

Un embudo tiene 80 mm de diámetro y 140 mm de altura. ¿Cuánta chapa se requiere?

10.

Un anillo de acero de hierro redondo de 16 mm tiene un diámetro exterior de 444 mm. ¿Cuál es la superficie 2 3 lateral en cm y b el volumen en cm .

11.

Un embudo tiene como diámetros 160/240 mm y una altura perpendicular de 420 mm. Calcule la chapa necesaria en dm2.

12.

Un tubo de fundición con diámetros de 320 mm y 440 mm 3 tiene 650 mm de longitud ¿Cuál es su volumen en cm .

13.

Un casquillo de fundición roja con diámetros de 60/80 3 mm tiene un volumen de 329,7 cm ?

14.

Para una aro de sujeción de 50 mm de ancho y 0 mm de perforación hay que determinar según dibujo el volumen en cm3.

h

D

12

d

D

30

14

70

12

0

0

50

10

189

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIBUJO TÉCNICO 1. Representar la Garra en vista de frente, vista lateral en corte y vista superior. Æ 40

13

Æ 30

18

29

100

Æ 20

30 ð 50

2. Representar Rodamiento con mango en vista de frente en corte total, y vista superior. Æ 70

5

15

50

58

Æ 30

Æ 40 Æ 66 Æ 90

190

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIBUJO TÉCNICO 3. Representar la Brida para soldar en vista de frente corte total y vista superior. Æ 30

6

Æ 20

2

Æ 16

Æ 14

14

35

4 agujeros equidistantes

Æ 44 Æ 66 Æ 96

3. Representar la Brida Triangular superior.

en vista de frente en corte total y vista

Hexagonal entre caras 52

68

Æ 44

16

2

48

90º

Æ 20

R

16

Æ 12

80

En todo redondeado no acotado R= 4

191

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIBUJO TÉCNICO 4. Representar la Prensa Estopa en corte total y en semi-vista superior.

Æ7

2

76

14

R1

2

38

30

Æ 40 M 10

64

Æ 56

4

Æ 30

Æ

94

Æ 60

14 Æ 126

En todo redondeado no acotado R= 4 6. Representar el Buje en vista de frente en corte total y semi-vista superior. Æ 70

R

10

5

2

Æ 60 90º

5 Æ 30

80

Æ 50

R

Æ 40

Æ 50 Æ 70

100

Æ 85

R

20

100

En todo radio no acotado no acotado R= 5 192

18

8

4

8 agujeros

Æ8

5

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIBUJO TÉCNICO 7. Representar la siguiente perspectiva en: a) Vista de frente en corte total, vista lateral y superior

32

25

18

32

5

25

60

º

30

10

5

90

25 15

50

193

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DIBUJO TÉCNICO 8. Representar la siguiente pieza en corte total.

Æ 40

R3

150

112

90

58

Æ 24

Æ 25

R3

24

3 x 45º

Æ 14

Æ 36 Æ 65

194

SEMANA Nº 05 TAREA : PRENSA DE TRES GUÍAS OPERACIONES: • CEPILLAR SUPERFICIES PLANAS EN ÁNGULO • CEPILLAR RANURAS RECTAS • ESCARIAR CON ESCARIADOR REGULABLE

N7 2

48

+- 0,1

A

Corte A-A 8

30

10

R

32

I8

M5

9

5

3

40

5º

6 68

I6

8

I6,5

W1/2”

58

29

3 45º 7º

Nº

01 02 03 04 05 06 07 08 02

24

ORDEN DE EJECUCION

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

Sujete la pieza F i j e l a h e r r a m i e n ta P r e pa r e l a m á q u i n a P r e pa r e e l m a t e r i a l Cepille la superficie plana y en ángulo C e p i l l e r a n u r a s r e c ta s Pase escariador regulable Ve r i f i q u e l a s m e d i d a s 01

PZA. CANT.

QUIJADA MÓVIL DENOMINACION

-

Ú t i l d e d e s b a s ta r y a c a b a r Útil de ranurar Llave Francesa Nivel Francesa Nivel de burbuja Gramil y Goniómetro C a l i b r a d o r Ve r n i e r

50 x 70 x 25 NORMA / DIMENSIONES

PRENSA CON TRES GUÍAS

St 3 7 MATERIAL HT

03 / MM

TIEMPO: 0 8

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

OBSERVACIONES

ESCALA: 1 : 1

REF. H O - 11 - 1 3 HOJA: 1 / 2 2003

A

N7

48

+- 0,1

3

8

30

10

29

40

32

5º

18

M5

9

R5

f3

5”/16 UNC

f 13

f 16,5

58

6

112

18

20

40

3 X 45º

60

7º

7

5”/16 UNC

9 16 24

Nº

01 02 03 04 05 06 07 08 03

ORDEN DE EJECUCION

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

Sujete la pieza F i j e l a h e r r a m i e n ta P r e pa r e l a m á q u i n a P r e pa r e e l m a t e r i a l Cepille la superficie plana y en ángulo C e p i l l e r a n u r a s r e c ta s Pase escariador regulable Ve r i f i q u e l a s m e d i d a s 01

PZA. CANT.

QUIJADA FIJA DENOMINACION

-

Ú t i l d e d e s b a s ta r y a c a b a r Útil de ranurar Llave Francesa Nivel Francesa Nivel de burbuja Gramil y Goniómetro C a l i b r a d o r Ve r n i e r

5 0 x 11 5 x 7 5 NORMA / DIMENSIONES

PRENSA CON TRES GUÍAS

St 3 7 MATERIAL HT

03/MM

TIEMPO: 0 8

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

ESCALA: 1 : 1

OBSERVACIONES REF. H O - 11 - 1 3 HOJA: 1 / 2 2003

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN CEPILLAR SUPERFICIE PLANA EN ÁNGULO Es la operación que consiste en cepillar sobre una superficie plana, el ángulo deseado, inclinando el carro vertical en dirección de la superficie a trabajar. La operación puede ser de desbaste, según el útil a utilizar, con esta operación se mecanizan piezas como: prismas en V, cola de milano, etc.

Paralela

PROCESO DE EJECUCIÓN

(Fig. 1)

1º PASO: Sujete la pieza. (Fig. 1) a. Ubique la prensa y fije con los pernos de anclaje. b. Ubique la pieza y apriétela con las mordazas de la prensa. OBSERVACIÓN Interponer paralelas en el fondo de la prensa. 2º PASO: Fije la herramienta. (Fig. 2)

(Fig. 2)

OBSERVACIÓN 1. Elija la herramienta según la operación. 2.Sujete la cuchilla lo más corto posible. 3º PASO: Prepare la máquina. a. Regule el número de carreras por minuto. b. Regule la amplitud de carrera. c. Incline le carro vertical o porta-herramientas y fijarlo al ángulo deseado (Fig. 3).

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

197

(Fig. 3)

REF. H.O.11/MM 1 /2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO d. Regule el portaherramientas al ángulo deseado. (Fig. 4) OBSERVACIÓN Inmovilizar el portaherramientas con una chaveta. 4º PASO: Prepare el material. OBSERVACIÓN Trace con goniómetro universal la parte oblicua y granetee en líneas de referencia.

Fig. 4

5º PASO: Cepille a. Aproxime la herramienta hasta rayar levemente. pasadas

de

c. Efectúe pasadas de acabado con el útil acodada a la derecha (Fig. 5).

7º

b. E f e c t ú e desbaste.

6º PASO: Verifique la superficie. (Fig. 6) Fig. 5

a. Compruebe con goniómetro la inclinación. b. Compruebe planitud.

90

0

16 0

18 0

60

15

0

10

20

30

40

50

110 120 130 14 0

0

c. Mida según el plano.

100

17

70

80

PRECAUCIÓN R E T I R E L A V I R U TA O MATERIAL DESPRENDIDO CON UNA BROCHA O CEPILLO DE FIBRA. (Fig. 7).

Fig. 6

Fig. 7

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

198

REF. H.O.11/MM 2 / 2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN CEPILLAR RANURAS RECTAS

Es la operación que consiste en cepillar ranuras iguales y equidistantes, sobre una superficie plana, a través de la penetración de una herramienta de perfil determinado. Las ranuras pueden ser paralelas planas; perpendiculares entre si y, algunas veces, superficies curvas de generatiz rectilíneas.

Mc

Se emplea en chaveteros, para apoyo de pernos de anclaje, en cola de milano.

PROCESO DE EJECUCIÓN

1º Paso : Sujete la pieza a. Ubique la prensa o morsa. Observación La posición de la morsa depende de sentido de las ranuras y paralelismo.

Fig. 1

b. Ubique la pieza y apriétela en la prensa. (Fig. 1). Observación Calzar y nivelar la pieza con relación a sus planos de referencia. En algunos casos embridar para evitar deformaciones.

Fig. 2

Fig. 2a

2º Paso : Prepare la herramienta. ( Fig. 2). a. F i j e l a h e r r a m i e n t a . Observación Elegir las herramientas según el trabajo a realizar. (Fig. 2a) b. Determine el desplazamiento de la mesa, según la cantidad de ranuras o anchura de la ranura. (Fig. 3).

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

199

Fig. 3

REF. H.O.12/MM 1 / 3

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO c. Regule el número de carreras por minuto. (Fig. 4).

d. e.

f. g.

Observación Adoptar una velocidad de corte reducida para las herramientas estrechas. Vc = 50% de la velocidad normal. Ponga la máquina en marcha. Aproxime la herramienta a la pieza con movimiento lento hasta rayarla levemente. Pare la máquina y retorne la herramienta fuera de la pieza. Haga coincidir el trazo cero del anillo graduado del carro portaherramienta con la referencia. (Fig. 5).

Fig. 4

5 0

75 70

65

55 60

3º PASO : Cepille a. Dé la profundidad de corte a través del carro portaherramienta de acuerdo a la profundidad de la ranura. (Fig. 6).

Fig. 5

Fig. 6

b. Pare la máquina y suba la herramienta hasta la referencia inicial correspondiente a la primera pasada. c. Desplace la mesa el número d e d i v i s i o n e s correspondiente al paso de la ranura. d. Cuando se construye una ranura en T, utilice una herramienta acodada. (Fig. 6a).

Fig. 6a

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

200

REF. H.O.12/MM 2 / 3

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 5º Paso : Compruebe y mida la ranura a. Compruebe paralelismo y planitud después de haber trabajado la pieza o material (Fig. 7).

Fig. 7

Observación Compruebe superficie trabajada con el reloj comparador deslizándose sobre la ranura. b. Medir el ancho de la ranura y la profundidad (Fig. 8a y 8b) Observación Si las ranuras son más de una, controlar la distancia entre ranuras.

PRECAUCIÓN MANTENGA ORDENADO Y LIMPIO EL PUESTO DE TRABAJO PARA EVITAR CAÍDAS. (Fig. 9)

Fig. 8a

C Evite AIDAS

levantando los objetos del suelo

secando los derrames

Fig. 8b

manteniendo los pasillos limpios

¡SIEMPRE! Fig. 9

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

201

REF. H.O.12/MM 3 / 3

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN: ESCARIAR CON ESCARIADOR REGULABLE Esta operación consiste en rectificar la superficie de un agujero, en dimensión, forma y calidad, a través de la rotación y penetración de una herramienta llamada escariador regulable. Se utiliza cada vez que se desea montar ejes y pasar machos de roscar quedando los agujeros de forma cilíndrica. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Sujete la pieza. 2º PASO : Seleccione el escariador. (Fig.1). a) Regule el escariador al diámetro deseado. Observación Compruebe que el agujero que se va a rectificar tenga 0,2 mm menos que el diámetro deseado. 3º PASO : Seleccione la palanca o manivela.

Palanca

Fig. 1

Escariador regulable

4º PASO : Pase el escariador. a) Monte el escariador en la palanca o manivela. b) Introduzca el escariador en el agujero quedando de forma perpendicular al eje. (Fig. 2). c) Gire el escariador sólo en sentido horario.

Fig. 2

d ) Te r m i n e d e p a s a r e l escariador, y retire el escariador girando siempre en sentido horario. 5º PASO : Verifique el agujero. a) Limpie el agujero antes de comprobar con los instrumentos .

Fig. 3

b) Compruebe el agujero con el calibrador vernier o con el calibre de tolerancia. (Fig. 3) MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

202

REF. H.O.13/MM 1 / 2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO DESIGNACIÓN DE LOS ACEROS NO ALEADOS Y ALEADOS 1. Aceros no aleados Los aceros no aleados se designan indicando la resistencia a la tracción o su contenido en carbono. A los aceros básicos y a los aceros de calidad no aleados, denominados “aceros de construcción en general”, se les asignan las letras St y el índice de la calidad (este número, multiplicado por 9,81 y redondeado, da como resultado la resistencia la 2 , garantizada mínima a la tracción, en N/mm ) así como la cifra característica del grupo de calidad. Excepciones: St...-2; St...-3; St...-4 según DIN 1624. (Fig. 1) Aceros no aleados

Aceros de construcción en general St ...

Aceros de calidad

Aceros finos de construcción

C ...

Ck...

Subdivisión de los aceros no aleados

St

37

Letra característica

Índice de La clase

-2 Cifra característica para el grupo de calidad

Nombre abreviado para una clase de acero

Ejemplos St 37 2 Es un acero corriente de construcción con 37 x 9,81 N/ mm2 de resistencia a la tracción y grupo de calidad 2. StE 36 Si en loa aceros de construcción se da importancia al límite de elasticidad, se pone detrás de St la letra E. La cifra característica indica entonces el límite de fluencia. Aceros construc. general Grupo de calidad St 37 - 2 Resistencia tracción 360 N/mm2

Se indica el límite de elasticidad StE 36 Límite de elasticidad 350 N/mm2

Designación abreviada de los aceros no aleados

Fig. 1

203

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO C 55 A los aceros de calidad no aleados, adecuados para el tratamiento térmico, se le asigna el símbolo C con la cifra característica del carbono, que es el contenido en carbono multiplicado por 100. Ck 45; Cf 53; Cm 35; Cq 35 Para caracterizar la diferencia de los aceros finos no aleados, detrás de la C se ponen letras con los siguientes significados: (Fig. 2) k

= Aceros finos con bajo contenido en fósforo y azufre

f

= Aceros para temple a la llama y por inducción

m = Aceros finos con indicación del contenido máximo y mínimo de azufre. q

= Aceros de cementación y bonificación adecuados para recalcado en frío.

Aceros calidad no aleado Índice del carbono C 55 55 = 0,55% C 100

Acero fino no aleado Índice del carbono C 55 45 = 0,45% C 100

Designación abreviada de los aceros no aleados

2. Aceros aleados Los aceros aleados se designan según su composición química. En las normas se recogen principalmente aceros de baja aleación, tal como se emplean en construcción. En los aceros de baja aleación, la suma de los componentes aleados está por debajo del 5% de la masa. Los aceros de alta aleación son los que poseen unos componentes aleados en proporción superior al 5%. Antes de la indicación del material se pone una X. En las abreviaturas de los materiales se hacen figurar solamente los elementos aleados necesarios para la caracterización del acero. (Fig. 3)

Fig. 2

Fig. 3

204

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Los números de aleación detrás de los símbolos indican el porcentaje de elementos aleados. El contenido medio nominal de los elementos aleados resulta de dividir el número característico por el multiplicador fijado por este elemento. Número característico de la aleación Porcentaje

= Multiplicador Aceros finos aleados

Aceros de baja aleación 34 Cr 4

Aceros de alta aleación X 7 Cr 13

Símbolo del elemento químico

Símbolo del elemento químico

Subdivisión de los aceros aleados

Elementos de aleación Aluminio Cromo Cobalto Manganeso Níquel Silicio Titanio Wolframio (Tungsteno) Vanadio

Contenido límite en % de masa

Al Cr Co Mn Ni Si Ti W

0,10 0,30 0,10 0,80 0,30 0,50 0,05 0,10

V

0,10

Subdivisión de las clases de acero según los componentes aleados.

Piezas de aceros aleados

205

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ESCARIADORES TIPOS USOS Mediante el escariado se consigue una gran precisión de medida, forma y acabado superficial de agujeros cilíndricos y cónicos. Con los escariadores se rectifican agujeros con gran precisión de medida y acabado superficial, con lo que se consigue un buen asiento para pasadores cilíndricos y cónicos, y las espigas y pernos pueden ajustarse con un juego reducido.

La acción de escariado es el proceso de arranque de viruta se distribuye entre varias cuyas de corte ( 6 a 14), cada filo arranca una viruta muy fina. El orificio se taladra con un diámetro algo menor, de modo que quede el espesor que se va al escariar. (Fig. 1).

Zona cónica de entrada Escariador

Taladro

Para escariadores no extensibles debe ser como máximo 0,3 mm, menos de radio y para escariadores extensibles 0,1 mm menos de radio.

Espesor a escariar

Bisel de guía

Diámetro de agujero

Fig. 1. Acción de rasqueteado del escariador

Las virutas arrancadas se quiebran. En el punto de rotura puede quedar una pequeña concavidad en la pared. Si el escariador tuviera una disposición simétrica, las virutas se quebrarían siempre en el mismo lugar. Los dientes se engancharían en las concavidades y formarían las llamadas marcas de retemblado que disminuyen la calidad de la terminación superficial. Los escariadores tienen un número par de dientes, pero distribución angular desigual. El diámetro del taladrado antes del escariado deberá ser aproximadamente 0,3 mm menor que el del taladro ya escariado. Los dientes del escariador pueden ser rectos o helicoidales.

Fig. 2. Escariadores manuales con dentados recto y helicoidal

Para escariar taladros cuyas paredes estén interrumpidas por ranuras se emplean escariadores dentados en forma helicoidal (Fig. 2); tienen el rayado hacia la izquierda con objeto de que al escariar no se introduzcan dentro de la pieza. Los escariadores con número par de dientes y paso (división) desigual se han acreditado notablemente (medición fácil, ausencia de vibración).

206

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Los escariadores de mano llevan en el extremo del vástago un cuadrado para encajar en el volvedor. Para su mejor guía en la pieza van provistos de una entrada larga y cónica. (Fig. 3).

Entrada larga y entrada corta en escariadores Fig. 3

División desigual del dentado en escariadores

Los escariadores de mano ajustables, (Fig. 4) están hendidos. Mediante una clavija o espiga cónica pueden esparrancarse y con ello ajustarse dentro de estrechos límites. Los escariadores con cuchillas postizas tienen un campo de trabajo mayor. Para el ajuste se desplazan las cuchillas, mediante anillos roscados, sobre superficies oblicuas y con ello se agranda y se achica el diámetro del escariador hasta unos 3 mm.

Escariadores manuales ajustables Fig. 4

La entrada de los escariadores para máquina, (Fig. 5) es corta. Con ellos pueden escariarse los agujeros ciegos casi hasta el fondo. Los escariadores para máquina con vástago cilíndrico se sujetan en el mandril o portabrocas y los que tienen vástago cónico en el cono receptor de las máquinas-herramientas.

Fig. 5

Escariadores para máquina

207

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Los escariadores para máquina pueden fabricarse también conformados a modo de escariadores de quita y pon,(Fig. 6) también llamados de casco.

Fig. 6

Escariadores de quita y pon con espiga

Con el escariador cónico, (Fig. 7) se trabajan conos interiores hasta conseguir la medida prescrita. Generalmente lo que se hace es emplear para ello un juego de escariadores consistente en el escariador de desbastar, el escariador previo y el escariador de acabado. Para obtener virutas cortas, el escariador de desbastar está conformado en forma de escalones y el escariador previo va provisto de ranuras rompevirutas.

Fig. 7

Juego de escariadores cilíndricos

El escariador pendular, (Fig. 8) se dispone en la contra punta o en el cabezal-revolver, pero no sujeto de forma rígida, sino de modo movible (pendularmente). Hay una clavija que impide que el escariador sea arrastrado por la pieza que está en movimiento de rotación. Con esta disposición se igualan las pequeñas diferencias que pudieran existir a causa de un desplazamiento de ejes entre el husillo de trabajo y la contrapunta o cabezalrevólver. El escariador puede entrar con ángulo correcto en el taladro.

Escariador pendular

Fig. 8

208

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO En los escariadores de ranurado en espiral, (Fig. 9) durante el proceso de corte la fuerza del corte se descompone en dos una horizontal y otra vertical. En el caso en que la espiral sea a derechas, actúa la fuerza vertical del mismo modo en que el sacacorchos el escariador es arrastrado hacia el interior del agujero. En el caso de espiral a izquierdas, la espiral y la dirección tienen sentidos opuestos. Por ese motivo, dichos escariadores no son arrastrados hacia el interior el agujero.

Fig. 9

Los escariadores no extensibles se fabrican de una sola pieza (acero para herramientas o acero rápido). Los manuales tienen en el extremo del vástago cilíndrico un cuadradillo para fijarlo al giramachos. (Fig. 10) Fig. 10

Los escariadores ajustables se ajustan después de cada afilado. Mediante un perno cónico el cuerpo cortante ranurado puede calarse hasta 1/100 del diámetro nominal. En otros escariadores las cuchillas incorporadas pueden ajustarse en cualquier medida intermedia en una superficie inclinada, dentro de un campo diametral determinado, por ejemplo, de 60 a 65mm. Aplicaciones : Para taladros pasantes o agujeros ciegos de hasta 1 x d de profundidad (d= diámetro del taladro)se emplean escariadores se utilizan los de ranurado recto, mientras que para grandes profundidades se utilizan los de ranurados en espiral. En este caso los escariadores de espiral a derecha sólo se emplean para agujeros ciegos y profundos. Reglas para el trabajo -

Para proceder al escariado, el exceso de material no debe sobrepasar los 0,3 mm.

-

Para escariar hay que emplear siempre un lubricante adecuado.

-

El escariador no debe nunca hacerse girar al revés, pues sus filos se romperían y la superficie del taladro no resultaría limpia.

-

Los taladros que están interrumpidos por ranuras deberán escariarse sólo con escariadores de dentado helicoidal.

209

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CALIBRE DE FORMA DE COTAS - CALIBRES PATRONES Los calibres son medios de verificación que materializan una cota o una forma. Con el calibre de forma se verifica la forma prevista de una pieza. Calibres de forma son, por ejemplo; ángulos, falsas escuadras, calibres de radios y calibres de redondeamientos. (Fig. 1)

calibre de ángulo Radio Pieza

Calibres de Radio

1 4 Tornillo de fijación Radios 1 4

1 32

1 32

3 64

1 4

1 4

Calibres de Radio

Cuerpo

Fig. 1

Con los calibres de cota se verifican longitudes, por ejemplo; ranuras (Fig. 2), taladros y mortajas. Los calibres de cotas se componen siempre de un juego en el que en cada calibre va incrementándose la cota. Medios de verificación son, por ejemplo; las galgas, calibres de exteriores, calibres para espesores de chapas, calibres de interiores y calibre para inyectores. (Figs. 3 y 4).

calibre de ranura Fig. 2

calibre de exteriores calibre de inyectores calibre de superficies redondeadas

Fig. 3

Fig. 4

210

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO * Galgas: Llamadas también plantillas, son fabricados de acero para herramientas y se emplean para comprobar o medir ángulos y ranuras de piezas. (Fig. 5). 30

Reglilla 20

10

0

50

Cuerpo

30 29 Galga Corriente

Ángulos

Ángulos Ranuras 10

5

2

4

60º

Fig. 5

55º 60º

55º Cuerpo

* Como comprobar con la Galga o Plantilla

1.

Coloque la abertura de la galga en la pieza a medir procurando que encaje lo mejor posible. (Fig. 6).

Fig. 6

2.

Mire el conjunto a través de la luz para comprobar si el encaje es correcto si hubiera luz el ángulo de la pieza es incorrecto. (Fig. 7).

211

Fig. 7

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO * Calibres espesores están fabricadas de acero para herramientas, se emplean para comprobar o medir distancias entre dos superficies. (Figs. 8 y 9). Calibre de espesores

30

15

20 08

06

04 05 07

10

Tornillo de fijación

Cuerpo

Calibre de espesor Ranura

Fig. 8

Fig. 9

* Calibres interiores o fijos para agujeros los calibres para agujeros están previstos para el control del diámetro de agujeros cilíndricos. Pero también pueden utilizarse para el control de cotas internas de piezas de formas geométricas: Éstos pueden clasificarse en (Fig. 10) a) Calibre simple de tampón. b) Calibre diferencial o tampón tipo “pasa no pasa” para Æ < 120 mm. c) Calibre diferencial a tampón (pasa no pasa) de tipo progresivo, con tampón por un solo lado. d) Calibre diferencial plano para Æ < 260 mm. e) Calibre simple de barra para Æ > 260 mm. f) Calibre simple regulable. a

b

c

d

285 Fig. 10

212

e

f

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO * Cuenta hilos llamado también peines son fabricados en acero para herramientas. Se emplea para comprobar o medir el número de hilos por pulgadas o en el sistema métrico de los tornillos y tuercas. (Fig. 10). Cuenta Hilos

Cuerpo

Tornillos

Tornillos de fijación Fig. 10

* Como comprobar con el Cuenta Hilos 1.

Afloje el tornillo de fijación con un destornillador apropiado. (Fig. 11) Fig. 14 11 Fig.

2.

Seleccione el cuenta hilos que va a utilizar y fije en posición y ajustando el tornillo. (Fig. 12). Fig. 12

3.

Coloque el cuenta hilos sobre el tornillo tratando de encajar los dientes del cuenta hilos con los ángulos del tornillo a comprobar. (Fig. 13).

287

Fig. 13

213

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Con los calibres de ajuste por parejas se verifica si las piezas funcionan en cuanto al ajuste. Así puede estar bien la guía en cuanto a forma pero no funcionar el ajuste por no estar recta. (Fig. 14)

calibre de ajustes Fig. 14 T

Con los calibres de tolerancias se verifica si el valor real del objeto está dentro de la tolerancia. (Fig. 15).

K

G

calibre de tolerancias Fig. 15

CALIBRES PATRONES Son aquellos que se utilizan para controlar periódicamente los calibres de taller y de verificación. Como se fabrican con tolerancias más estrictas que los anteriores, son más costosos y delicados. Los cilindros y columnas para controlar, son instrumentos que verifican la perpendicularidad de superficies mecanizadas e instrumentos de control, tales como; escuadras, etc. (Figs. 16 y 17 ). Cuando el control se efectúa con la columna, se procede acercando la superficie a controlar a una de las cuatro aristas de la columna. (Fig. 18). :Pieza

Fig. 16

Superficie de referencia

Fig. 17

Fig. 18

214

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Calibres de tolerancias a) Calibre de tampón: Estos calibres, como son en el caso anterior, llevan incorporadas, las indicaciones completas de las tolerancias ISO, a las que corresponden el agujero a controlar, la dimensión nominal, la calidad de elaboración, la posición de la tolerancia y las medidas correspondientes (Fig. 19). Los dos lados se distinguen por: El tampón del lado “no pasa” es más corto que el del lado “pasa”, en una franja roja va escrita la letra P o MIN, en el lado “pasa” y NP o MÁX, en el lado “no pasa”. PASA

NO PASA

A

P MIN

D

NP

Fig. 19

En la fabricación, las piezas tienen siempre pequeñas diferencias con las cotas establecidas. En un taladro de diámetro nominal 20 se acepta la cota como correcta si la cota de fabricación es como máximo 20, 021 mm y como mínimo 20, 000, por lo que todos los taladros con diámetro superior a 20,021 son “rechazados”, y todos lo que están entre 20,021 y 20,000 son “buenos”. Los taladros por debajo de 20,000 deben retaladrarse. Las diferencias admitidas en taladros y ejes se verifican con calibres de tolerancias. Estos calibres tienen dos cotas fijas: El lado bueno se designa “pasa”, y el lado de rechazo con “no pasa” y color rojo. La cota nominal y las diferencias están grabadas en el calibre. (Fig. 20).

Lado pasa

Lado no pasa

0

20 H7 Exceso superior + 0,021

0,021 mm

Cota nominal = cota mínima 20 mm

Cota máxima 20,021 mm

Fig. 20 “Pasa” El taladro es mayor que la cota mínima

“No Pasa” El taladro es mayor que la cota máxima

Verificación de un taladro con el calibre macho

215

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO La Fig. 21 representa el calibre cónico para el control de agujeros cónicos y otro tipo para el control de agujeros acanalados. Fig. 21

Los calibres de herradura son calibres para cotas exteriores y en el lado “pasa” tienen la cota mayor. (Fig. 22). Lado pasa

Lado no pasa

Árbol

Exceso inferior Cota nominal = cota máxima 20 mm

Cota nominal = cota mínima 19,979 mm

“Pasa” Diámetro del árbol menor que la cota máxima.

“Pasa” Diámetro del árbol menor que la cota mínima.

Verificación de un árbol con el calibre de tolerancias Fig. 22

Son los calibres más usados para el control de los árboles y ejes y están elaborados según las normas ISO. Si la dimensión efectiva del árbol está comprendida dentro del campo de tolerancia previsto por el calibre, el árbol o eje debe pasar entre las mandíbulas del lado “pasa” y no debe poder pasar entre las del lado “no pasa”. En estos calibres se dan las tolerancias e indicaciones completas de las normas ISO a las cuales se ajustan el eje a controlar, la dimensión nominal, la calidad de elaboración y

PASA

23,972

NO PASA

23,993

las medidas correspondientes. La superior en el lado “pasa” y la inferior en el lado “no pasa”, según la Fig. 23. Los dos lados se distinguen mediante las siglas P o MAX, dispuestas en el lado “pasa” y NP o MIN sobre el lado ”no pasa”. Además en el ado “no pasa” se pinta una franja roja que lo distingue del otro.

Fig. 23

216

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Los calibres de fabricación se emplean para verificar una pieza durante la fabricación. Los calibres de revisión se usa para el control propio de la pieza fabricada. En el lado “pasa” sus cotas debe hacer más cerca del límite del desgaste que las cotas de los correspondientes calibres de fabricación. Los calibres de recepción se emplean para la recepción de la pieza por el cliente. Sus cotas deben diferenciarse de las de los calibres de revisión, y admitir el desgaste total de los límites válidos para el desgaste de los calibres de fabricación. Los calibres de verificación se utilizan para verificar los calibres de fabricación. Si el calibre a verificar es regulable, entonces el calibre de verificación se emplean como calibre de reglaje. La tolerancia de fabricación H y el desgaste admitido A dependen de la magnitud de la cota nominal y del número distintivo de la calidad. (Fig. 24). No Pasa

Pasa

No Pasa

H

H

H

A

T

A

T

H

Pasa

Fig. 24

Tolerancia fabric.

T = Tolerancia entre

Desgaste admitido

cota máxima y mínima.

Calibres para roscas Los calibres de roscas pueden ser del tipo de anillo para controlar roscas exteriores o de tampón para comprobar roscas internas. Lo que comprueba es el diámetro externo, el diámetro medio o primitivo y el diámetro del fondo del filete. (Figs. 25 y 26). Para el control total del filete de un tornillo éste puede ser seguido por el calibre de herradura diferencial a rodillos para filetes de roscas. Como todos los calibres diferenciales, se controla con el sistema “pasa no pasa”. La parte “pasa” está constituida por dos rodillos roscados por los que debe pasar fácilmente la rosca a examen. La parte ”no pasa” está constituida por dos por dos rodillos situados más adentro y la rosca a examen no debe pasar los rodillos. Con este instrumento se controlan el diámetro medio, el paso y la regularidad del triángulo generador de la rosca.

Fig. 25

Fig. 26

217

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO TOLERANCIA ISO Y AJUSTES - DESIGNACIÓN Y VALORES DE TOLERANCIAS En la mecanización de una pieza o agujero es imposible respetar exactamente la medida indicada en el dibujo. Por lo tanto ha de admitirse una cierta desviación (tolerancia). Esta desviación admisible está delimitada por una cota máxima y una cota mínima. La medida real o efectiva de la pieza debe hallarse dentro de esas cotas límite. Con el fin de no tener que indicar en un dibujo las dos cotas límite, lo que sería muy complicado, la tolerancia o el margen de tolerancia viene indicado por las dos diferencias de medida respecto de la nominal. Esto tiene además la ventaja de que las piezas que habrán de montarse más tarde llevan la misma medida nominal y por tanto puede reconocerse fácilmente su correspondencia recíproca. (Fig. 1).

A0

Línea cero

Au

· Cota nominal N es la medida indicada en el dibujo, y con la que puede denominarse la pieza. · Cota máxima G es la medida máxima admisible. No puede ser sobrepasada por la medida real de la pieza. · Cota mínima K es la medida mínima admisible. La medida real de la pieza no puede quedar por debajo de esta cota mínima. · Cota límite. Las cotas máxima y mínima se llaman cotas cotas límite. · Diferencia superior Ao es la diferencia entre la medida nominal y la máxima. · Diferencia inferior Au es la diferencia entre la medida nominal y la mínima. · Cota real l. Es la medida determinada por la medición realizada en la pieza. Debe hallarse comprendida entre las cotas límite. · Tolerancia T. Es la diferencia entre las cotas límite.

T

0

Campo de tolerancia 0

N G K A0 Au

K

G

Cota nominal Cota máxima Cota mínima Cotas límite Diferencia superior Diferencia inferior

}

I Cota real T Tolerancia

Campo de tolerancia

N

K

G

I

Au

T

Línea cero

A0

N

Eje

Agujero Fig. 1. Designaciones en piezas con tolerancia.

218

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Representación simplificada de los campos de tolerancia. (Fig. 2) 250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250

+

+ 200 Agujero

0

+ 50 0

mm

250 200 150 100 50 0 50 100 150 200 250

+ 0

0 50

Eje

200

mm

Fig. 2. Representación simplificada de los campos o intervalos de tolerancia.

En la teoría de los ajustes el campo o intervalo de tolerancia se dibuja en su posición respecto de la línea cero, para lo cual se escriben las diferencias en mm (micrométro=1/1 000 000 m). Las diferencias por encima de la línea cero con diferencias en más, las diferencias por debajo de la línea cero con diferencias en menos. Posiciones del campo de tolerancia respecto de la línea cero. El campo de tolerancia puede adoptar fundamentalmente cinco posiciones distintas respecto de la línea cero. (Fig. 3).

a

b + +

c

d

e

+ +

0

0

Fig. 3. Un campo de tolerancia puede adoptar cinco posiciones diferentes respecto de la línea cero.

a) El campo de tolerancia se halla por encima de la línea cero. La cota real es por lo tanto mayor que la nominal . b) El campo de tolerancia toca la línea cero por encima. La cota real puede ser mayor que la cota nominal como máximo en el valor de la tolerancia. c) El campo de tolerancia se halla a ambos de la línea cero. La cota real se halla por lo tanto próxima a la cota nominal. d) El campo de tolerancia toca la línea cero por debajo. La cota real puede ser más pequeña que la cota nominal como máximo en la cuantía de la tolerancia. e) El campo de tolerancia se halla por debajo d ela línea cero. La cota real es menor que la cota nominal.

219

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Designación de las posiciones de los campos de tolerancia por medio de letras. (Fig. 4 y 5). Las cinco posiciones fundamentales de los campos de tolerancia no bastan en la práctica. Por tanto, se han fijado 24(28) posiciones que se designan co las letras del alfabeto. Para evitar confusiones se excluyen las letras I, L, O, Q y W (i, l, o, q y w) y por otro lado se añaden las combinaciones de letras ZA, ZB y ZC (za, zb y zc). Según la norma ISO se han incluido además campos intermedios con las designaciones CD, EF, FG y JS (cd, ef, fg y js) para diámetros nominales de hasta 10 mm. za

Las letras minúsculas designan la posición de los campos de tolerancia en los ejes.

z y x

f

0

g

h

k

j

m

n

p

s

r

t

u

v

0

e d c b a Eje: letras minúsculas Fig. 4.

Las letras mayúsculas designan la posición de los campos de tolerancia en agujeros.

A

Agujeros: Las letras mayúsculas B C D E F

G

H

J

K

M

N

P

R

S

T

U V X Y Z

Fig. 5

220

ZA

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Designación de los valores de tolerancia mediante números (calidades ISO) El valor de la tolerancia en la medida de una pieza depende del destino de la misma. En la fabricación de un instrumento de medición (bloque calibrador o galga) se prescriben tolerancias pequeñas. Cuando se trata de piezas de trabajo que se montan con otras formando ajustes, se eligen tolerancias medias, y en la fabricación de productos semiacabados por ejemplo redondos de acero o angulares laminados, se eligen tolerancias amplias. En el dibujo de la Figura 6 están representados los valores de las tolerancias para el campo de cotas nominales de 10 a 18 mm. Se designan mediante las cifras de calidad ISO 1 a 18. Según la normalización, la serie va precedida además de las dos pequeñas cifras de calidad 0,1 y 0 de manera que puede elegirse entre 20 calidades. Campos de cotas nominales Las cotas nominales de 1a 500 mm se han subdividido en campos de cotas nominales con el fin de que no haya que fijar un valor de tolerancia para cada una de las medidas nominales posibles. Campo de cota nominal, más de 1 hasta 3 mm. más de 3 hasta 6 mm. más de 6 hasta 10 mm y,

Representación de las calidades para el campo de medidas nominales de más de 10 hasta 18 mm.

2700

1800

700

1100

430

270

180

más de 10 hasta 18 mm, etc.

110

70 Valores en mm 43 27 18 1,2 2 1

2

3

5

3

4

8 5

11

6

7

8

9

10 11 12 13

Calibres Ajustes

14 15 16 17 18 Tolerancias bastas

Fig. 6. Los números indican los valores de las tolerancias (Números de calidad ISO)

221

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Dependencia de los valores de tolerancia con respecto al campo de cotas nominales. (Fig. 7) Un eje de tolerancia h6 tiene, en el campo de cota nominal “más de 6 hasta 10”, un valor de tolerancia de 9 mm. Con la misma tolerancia (h6) un eje de cota nominal “más de 80 hasta 100” tiene una tolerancia de 22 mm. 1. Sólo se fija tolerancia para las medidas cuando lo exige el destino de las piezas. 2. Las posiciones de los campos de tolerancia se caracterizan mediante letras. Para árboles letras minúsculas y para agujeros letras mayúsculas. 3. Los valores de las tolerancias dependen de: a) El número de calidad elegido según la finalidad de empleo.

+ 30 mm

H7

Tolerancia

Æ60

+ 12 mm

H7

Æ5

Tolerancia

h6

Æ100

- 22 mm Tolerancia

h6

Æ10

Tolerancia

- 9 mm

b) El valor de la medida nominal.

Fig. 7. El valor de la tolerancia depende también de la cota nominal.

222

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CÁLCULO DE LONGITUDES EN BRUTO IR = longitud en bruto, i.e. Longitud a modificar AR = sección transversal en bruto VR = volumen en bruto

l = longitud resultante A = sección transversal resultante V = volumen resultante (VF supuesto) Z = compensación de mermas por combustión

Atención El índice R vale para las magnitudes en bruto Axioma

Volumen en bruto = volumen resultante VR

VR

=

=V

V

1. Cálculo de IR

Aquí se tiene en consideración solamente el material conformado.

AR

VR

VR

=

V

AR . IR

=

A.I

IR

=

A.I AR

IR

=

Volumen resultante = Superficie en bruto

VR

=

V

AR . IR

=

A.I , ya que AR = A 2

IR

=

V

IR

2. IR en chavetas

V

I 2

IR I

3. IR en puntas

Vértice piramidal, vértice cónico

V IR

VR

=

V

AR . IR

=

A.I , ya que AR = A 23

IR

=

I

223

I 3

V AR

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 4. Resumen

Para el cálculo de longitudes en bruto de cuerpos láminados o recanteados vale: Volumen en bruto

= volumen resultante

Longitud en bruto de cuñas = ½ de la long. Resultante Longitud en bruto de puñas= 1/3 de la long resultante

De una barra de 90 mm de diámetro se quiere forjar una espiga de 40 mm de diámetro y 125 mm de longitud. Calcule la longitud en bruto en mm. buscando

IR

dado

DR

= 90 mm

d

= 40 mm

i

= 125 mm

VR

=V

l

lR

5. Ejemplo

AR

solución

DR A

AR . IR = A . I IR = A . I AR =

40 . 40 . 0,785 . 125 . mm2 . mm 2 mm 90 . 90 . 0,785

IR = 24,69 mm

Atención Dependiendo de la clase de trabajo se puede necesitar más material. 6. Ejemplo

Se quiere forjar un acero de cuadrado 40 x 40 x 200 de longitud a un cuadrado de 100 x 100. ¿Calcular la longitud en bruto?

200 100 40

buscando

IR

Dado

= 100 x 100 = 40 x 40

IR

I solución

lR lR lR

224

= 200 = A.I AR = 40 x 40 x 200 100 x 100 = 32 mm

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ELEMENTOS QUÍMICOS DE LOS ACEROS ALEADOS Las adiciones de los elementos químicos se indican con su nombre precediendo del símbolo de identificación y seguidas del símbolo químico. Los aceros BOEHLER, ASSAB, Th y SSENKRUPP y SAE especifican el % de elemento químico que contienen los aceros según su identificación por código de colores. (Fig. 1). (C) Carbono ) (C) : causa principal de la dureza después del temple. Con más de 0.8% C, se gana poco en dureza, pero la resistencia al desgaste aumenta todavía. En cambio, la resistencia disminuye. Límite máximo de contenido 1,45%. (W) Tungsteno (o wolframio) (W): hasta 2% aumenta la resistencia al desgaste; más allá confiere la dureza en caliente. Límites de contenido: 6 a 20%. (K) Cobalto (Co): permite algunas desviaciones de la temperatura de temple; disminuye el descenso de la dureza en caliente por efecto del corte. Límites de contenido: 4 a 10,5%. (M) Manganeso (Mn): evita las deformaciones de los aceros que contienen hasta 1% de carbono. Límite de contenido: < 0,35%. (C) Cromo (Cr): favorece la penetración del temple y la resistencia al desgaste y a la oxidación. Límites de contenido: 4 a 5,5%. (V) Vanadio (Va): disminuye el descenso de la dureza en caliente; se opone a las mermas de temple y retarda el crecimiento del grano. Límites de contenido: 1 a 4,5%. (D) Molibdeno (Mo): disminuye el descenso de la dureza en caliente; aumenta la resistencia al desgaste. Clasificación de los aceros Se distinguen dos grandes categorías: *

Aceros rápidos de gran % de tungsteno De fabricación francesa: Aceros rápidos ordinarios (A.R.O.). Tipo 14 % W, 1 % Va. Aceros rápidos superiores (A.R.E.S.). Tipo 18% W, 4 % Cr, % vA Y 1 A 10% Co.

*

Fig. 1

Aceros extra-rápidos

Resisten mejor al desgaste y son más duros en caliente y en frío que los aceros anteriores. Los de tipo medio contiene las adiciones siguientes: 5,5 % W, 4 % Cr, 4 % Va y 5 % Mo.

225

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO MEDIO CORTE O SEMISECCIÓN Cuando una pieza es simétrica, especialmente en cuerpos de revolución, se representa la mitad de la pieza, vista exteriormente; y la otra mitad de la pieza, vista exteriormente y la otra mitad, vista interiormente, es decir, en corte. (Fig. 1). Planos de corte a

b

Fig. 1

Este tipo de representación se denomina Semicorte o medio corte. El semicorte no es necesario designarlo ni indicarlo. Colocación de un semicorte Si el eje de simetría de la pieza es horizontal, la parte representada en corte se coloca debajo del eje de simetría. (Fig. 2). Cuando el eje de simetría de la pieza es vertical, la parte representada en corte se sitúa a la derecha del eje de simetría. (Fig. 3).

Fig. 3 Fig. 2

Se suprime la representación de formas ocultas a fin de que la vista sea más clara. No obstante, sé procurará que esta simplificación no produzca dificultades de compresión, ni sea una causa de errores. En ocasiones, puede coincidir el eje de simetría con una arista de la pieza. En tal caso, se da la preferencia a la arista. (Fig. 4).

Fig. 4

226

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO La acotación de las formas interiores se efectúa en la parte representada en corte. Inscribiendo la otras dimensiones en la parte vista exteriormente. (Fig. 5). 23 2*45

6

f85

Un medio corte tiene la ventaja de mostrar, en una sola vista, la mitad de la pieza en vista normal exterior, y la otra mitad en corte. (Fig. 6).

f24 f50 Fig. 5

Las líneas segmentadas, correspondientes a detalles o líneas ya definidas en la parte seccionada, no se dibujan en el medio corte. En un medio corte, la posición de los dos planos de corte es clara y no es necesario trazar la línea de corte. Las piezas de formas simétricas o de revolución se representan en medio corte. Fig. 6

En la Figura 7, se observa la perspectiva del sólido, mostrando la posición de los dos planos perpendiculares entre sí. En la Figura 8 se ilustra como se retira imaginativamente una cuata parte del sólido.

Fig. 7

Fig. 8

227

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Reglas para representar piezas en semisección

1. Semisecciones muestran sólo una mitad de la pieza en corte. La otra mitad aparece en vista.

Ambas mitades están separadas sólo por la línea media o eje. En lo posible hay que evitar aristas ocultas.

2. El diámetro interior y otras medidas similares se indican sólo con una flecha en la mitad en corte. La línea de cota sobrepasa la línea media y termina en la mitad en vista.

3. Preferentemente se representa en corte la mitad inferior o la mitad derecha de la pieza.

4. Piezas simples, como ser ejes macizos, bulones, remaches, tornillos, nervios, etc., No deben seccionarse.

228

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO EJEMPLOS DE MEDIOS CORTES Dibujo de Manguito Escalonado en semisección y acotado según norma. 1

20 59

2

Fig. 9

229

f 52

f 38

f 20

f 30

37

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

3

4

230

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO EJERCICIOS DE MEDIO CORTE Completar la siguientes piezas en semisección.

1

2

3

231

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO PUNTOS QUE INDICAN QUE EL ORDEN Y LIMPIEZA SON DEFICIENTES Estos puntos son: 1. Objetos y materiales diseminados en el piso: Estos son pequeños. Por lo general son arrojados de las máquinas, de las cajas de herramientas o llevados de un lugar a otro. 2. Equipo fuera de lugar: Se refiere a objetos grandes como carretillas, escaleras, extintores de incendio, etc., Cuya presencia se debe a la falta de un ordenamiento adecuado.

3. Mal equipamiento: abarca cuestiones como: - Apilamiento desordenado. - Objetos depositados en los pasillos. - Rumas mal hechas demasiado altas.

o

- Amontonamiento de objetos que obstruyen puertas y escapes de emergencia.

4. Deficiencia eliminación de desechos: Se manifiesta por: - Falta de recipientes para desperdicios y desechos. - Falta de bandejas colectoras de escurrimientos y eliminación de viruta y resortes. 5. Paredes, ventanas y lámparas sucias: El polvo acumulado en las ventanas, claraboyas y lámparas, disminuye la iluminación, aumenta el esfuerzo visual y, lógicamente los riegos de accidentes. 6. Riesgos de incendio: los más comunes son: - Basura. - Trapos empapados en grasa y aceite. - Aceites y pinturas. - Pilas de papel.

232

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CUIDADO CON LOS CALIBRES El cuidado y limpieza de estos elementos son esenciales para su uso y buena conservación después de utilizarlos; pues por causa de la suciedad o de los golpes puede tenerse un falso control. Se recomienda: 1) Verificar que la superficie, en la cual se va a apoyar la columna o cilindro este limpia, sin rebabas (Fig. 1) y coger adecuadamente. 2) Acercar, con sumo cuidado, la superficie a controlar a la columna o cilindro, observando al trasluz la exactitud o no exactitud de la superficie. 3) No golpear los calibres, no forzar al usarlo. (Fig. 2). 4) Después de usar los instrumentos, hay que limpiarlos y cubrirlos con una película delgada de grasa o vaselina para luego guardarlos en lugares apropiados. 5) Use correctamente los calibres (Fig. 3). Uso de Patrón Pasa y No Pasa

No es recomendable

Correcto Fig. 1

Nunca haga esto

Correcto

Fig. 2

Correcto

233

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

Fig. 2

Incorrecto

Correcto

Incorrecto

Correcto

Galga Múltiple

Correcto

234

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO LLUVIA ÁCIDA Introducción Lluvia ácida, dícese de la precipitación, normalmente en forma de lluvia, pero también en forma de nieve, niebla o rocío, que presenta un pH del agua inferior a 5,65. Ésta implica la deposición de sustancias desde la atmósfera durante la precipitación. Las sustancias acidificantes pueden presentar un carácter directamente ácido o pueden adquirir dicha condición por transformación química posterior. Las principales fuentes emisoras de estos contaminantes son las centrales térmicas. Contaminación Atmosférica Los escapes de los vehículos y el humo de las fábricas, de las centrales térmicas y del fuego pasan a la atmósfera.

Nubes acidificadas Los contaminantes se combinan con la humedad atmosférica y forman ácidos sulfuroso, sulfúrico, nítrico y carbónico. Lluvia ácida Las nubes acidificadas pueden Bosque dañado recorrer grandes distancias Follaje desigual y antes de liberar su contenido. ralo, incapaz de realizar la fotosíntesis con eficiencia.

Deposición Algunas partículas no se mezclan con la humedad, sino que caen en forma de “lluvia seca”, un proceso dañino denominación deposición. Sueldo acidificado Los sistemas radiculares dañados son incapaces de recoger nutrientes y de sustentar a los árboles en zonas dañadas.

Lago sin vida. El ácido altera el delicado equilibrio de los ecosistemas lacustres y acaba por destruir todos los organismos

La preocupación por la lluvia ácida quedó de manifiesto por primera vez en foros internacionales de relevancia, como en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente Humano celebrada en Estocolmo (Suecia) en 1972. En este encuentro, el gobierno sueco presentó una ponencia titulada “Polución del aire a través de las fronteras nacionales: el impacto del azufre del aire y la precipitación sobre el ambiente”. En este estudio se ponía de manifiesto cómo los residuos oxidados de azufre, vertidos al aire por las instalaciones industriales alimentadas por combustibles fósiles situadas lejos de las fronteras suecas (en especial las centrales térmicas británicas), dañaban los ecosistemas del país nórdico al ser arrastrados por los vientos, transformándose en la atmósfera en ácido sulfúrico, y precipitar en el suelo y en las aguas interiores en forma de lluvia ácida. Acidificación La mayor parte de las sustancias acidificantes vertidas al aire son el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno. Se comenta aquí, como ejemplo, la ruta de acidificación del azufre: una gran parte del dióxido de azufre es oxidado a trióxido de azufre, que es muy inestable y pasa rápidamente a ácido sulfúrico. La oxidación catalítica del dióxido de azufre es también rápida. Se cree que en las gotas de agua se produce la oxidación implicando oxígeno molecular y, como catalizadores, sales de hierro y manganeso procedentes de la combustión del carbón. Además, puede producirse oxidación fotoquímica por la acción del ozono. En cualquier caso, la consecuencia es la formación de niebla con alto contenido en ácido sulfúrico. 235

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Daños Medioambientales La lluvia ácida provoca impactos ambientales importantes. Ciertos ecosistemas son más susceptibles que otros a la acidificación. Típicamente, éstos tienen normalmente suelos poco profundos, no calcáreos. En estos ecosistemas puede producirse una alteración de la capacidad de los suelos para descomponer la materia orgánica, interfiriendo en el reciclaje de nutrientes. En cualquier caso, además de los daños a los suelos, hay que resaltar los producidos directamente a las plantas, ya sea a las partes subterráneas o a las aéreas, que pueden sufrir abrasión (las hojas se amarillean), como ocurre en una buena parte de los bosques de coníferas del centro y norte de Europa y en algunos puntos de la cuenca mediterránea. Además, la producción primaria puede verse afectada por la toxicidad directa o por la lixiviación de nutrientes a través de las hojas. No obstante, existen algunos casos en que se ha aportado nitrógeno o fósforo al medio a través de la precipitación ácida en los que la consecuencia ha sido el aumento de producción ya que ese elemento era limitante. Hay también evidencias incontrovertibles de daños producidos en los ecosistemas acuáticos de agua dulce, donde las comunidades vegetales y animales han sido afectadas, hasta el punto de que las poblaciones de peces se han reducido e incluso extinguido al caer el pH por debajo de 5, como ha ocurrido en miles de lagos del sur de Suecia y Noruega. Estos efectos se atenúan en aguas duras (alto contenido en carbonatos), que amortiguan de modo natural la acidez de la precipitación. Así, de nuevo, los arroyos, los ríos, las lagunas y los lagos de zonas donde la roca madre es naturalmente de carácter ácido son los más sensibles a la acidificación. Uno de los grandes peligros de la lluvia ácida es que su efecto en un ecosistema particular, además de poder llegar a ser grave, es altamente impredecible.

236

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO

1.

¿Cómo se designan los aceros nos aleados?

2.

¿Cómo se designan los aceros de construcción?

3.

¿Qué indica la letra E en la designación St E 36?

4.

La designación Ck45 ¿A qué tipo de acero corresponde?

5.

¿En qué se diferencia los aceros de baja aleación de los de alta aleación?

6.

¿Cómo se determina el porcentaje de alta aleación en los aceros aleados de baja aleación?

7.

¿Cómo interpreta la designación X2 Cr Ni 19 11 correspondiente el acero BOEHLER A604 ó ANTINIT 304 L?

8.

¿Qué se consigue mediante el Proceso de Escariado?

9.

¿Cuál es la conicidad normalizada de los escariadores cónicos?

10. ¿Para qué casos se aplican los escariadores ajustables ó extensibles? 11. ¿Para qué se utilizan los calibres de forma? 12. ¿Para qué se utilizan los calibres de cota? 13. ¿Qué importancia tienen los calibres patrones? 14. ¿Cuál es la diferencia entre ajuste y tolerancia? 15. ¿Cómo se designan la posición de los campos de tolerancia? 16. ¿Cómo se designan los valores de tolerancia?

237

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ejercicios

Cálculo de longitudes en bruto

2 d

1. Una acero cuadrado de 30 mm de arista y 1200 mm de longitud ha de ser laminado en 10 x 20 mm. ¿Qué longitud tendrá el hierro plano en m? 2. Se desea fabricar por extrusión en frío un árbol de 60 mm y 200 mm de longitud. Calcule la longitud en bruto cuando la pieza de partida es un lingote de 80 mm de diámetro.

I

dR IR

3. El extremo de un árbol de 95 mm de espesor recibe un pivote de 90 mm de longitud y f65. Calcule la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 5%.

d

4

s

4. Se quiere forjar en un hierro plano de 60 x 30 mm de sección transversal una chaveta de 120 mm de longitud. ¿Con qué longitud en bruto hay contar?.

IR I

8

5. El extremo de un árbol de 45 mm de diámetro recibe un vértice cónico de 135 mm de longitud. Calcule la longitud conformada.

IR

s

6. El extremo de una barra cuadrada 25 de rejilla decorativa ha de ser forjado en forma piramidal de 65 mm de longitud. ¿Cuál es la longitud en bruto? 7. El extremo de una barra cuadrada de 45x45 mm ha de ser conformado en 12x45x60 mm. ¿Cuál es la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 8%?

I

IR

8. 26 mm de longitud de un hierro plano de 30x15 mm se conforman con un martillo de aplanar. ¿Qué espesor tendrá el achatamiento cuando se mide una longitud resultante de 37 mm?

d

f45

9

9. De un acero redondo de 25 mm se quiere fabricar por recanteado una espiga según dibujo. Calcule la longitud en bruto cuando la merma por combustión es de 7%.

60 72

10, 11

10 Se desea fabricar por extrusión en frío un manguito de 138 mm de longitud y diámetros de 20 y 44 mm. ¿Qué longitud ha de tener el árbol bruto? (DR=D)

d

IR

I

11 Se desea fabricar de un lingote como pieza de partida de 30 mm de diámetro y 30,7 mm de longitud por extrusión en frío un manguito con diámetros de 30/35 mm. ¿Qué longitud tendrá la pieza fabricada?

DR

D

12 En una estampería se quiere fabricar un pivote cuadrado de 25x25x140 mm de longitud de un acero redondo. ¿Cuál es el diámetro del acero redondo cuando la longitud es de 91 mm?

13

s

d

VR

I

13 Con una extrusora de 350 mm de diámetro de émbolo y 600 mm de carrera se producen 400 m de alambre por carrera. Calcule el diámetro del alambre en mm. 238

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO 1. Dibujar el mango - anillo largo en vista de frente, en semisección y vista superior. f 60

21

4 x4 5

14

f 32

80

f 52

10

20

48

f 48

f 60 f 80

2. Dibujar la campana de protección en vista de frente, en semisección y vista superior. f 120 f20

R3 0 R1 0 R

9

20

50

f100

f 160 f 200

239

2 15

160

00

185

f150 R1

225

f80

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO Dibujar las piezas agujereadas y escalonadas en semisección.

240

SEMANA Nº 06 PRENSA DE TRES GUÍAS OPERACIONES • HACER RESORTE HELICOIDAL EN LA PRENSA • ENSAMBLAR

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN HACER RESORTE HELICOIDAL EN LA PRENSA Es la operación manual por medio de la cual se hacen resortes helicoidales con alambre de acero de diámetro hasta 1,5 mm aproximadamente.

Se realiza por medio del enrollamiento de un alambre de acero sobre una varilla de diámetro previamente determinado, al girarla entre dos pedazos de madera sujetas en la morsa. (Fig. 1). Se utiliza en los conjuntos mecánicos tales como palancas, pedales y otros.

Fig. 1

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Prepare calces de madera. (Fig. 2) OBSERVACIÓN La madera debe tener suficiente dureza, para resistir la presión del alambre.

Fig. 2

2º PASO: Seleccione la manivela OBSERVACIÓN -El diámetro de la varilla depende del diámetro interior del resorte. -En general, este diámetro debe ser 7/8 del diámetro interior del resorte. 3º PASO: Sujete en la morsa la manivela y los calces. (Fig. 3). 4º PASO: Gire la manivela. Observación Con el fin de formar la guía en la madera. (Fig. 4).

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

241

Guía Fig. 3

Fig. 4

REF. H.O.14/MM 1 /2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 5º PASO: Introduzca la punta del alambre en el agujero o ranura de la varilla. (Fig. 5). OBSERVACIÓN - El alambre debe entrar por encima de la varilla. - Para hacer resortes con espira a la izquierda, la manivela debe colocarse según la Fig. 6.

Fig. 5

- Para hacer resortes con espiras a la derecha, la manivela debe colocarse según la Fig. 1. 6º PASO: Enrolle. a. Girando la manivela en el sentido contrario a la posición del alambre. OBSERVACIÓN - La distancia entre las espiras se obtiene inclinando el alambre en el sentido de avance de las mismas. - En construcción de resortes de tracción debe mantenerse el alambre en escuadra con la mordaza de la morsa.

Espira a la izquierda Fig. 6

7º PASO: Retire el resorte. - Eliminando la tensión del resorte, girando ligeramente la manivela en sentido contrario. - Esmerile los extremos del resorte. (Fig. 7).

Fig. 7

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

242

REF. H.O.14/MM 2 / 2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN ENSAMBLAR Esta operación consiste en montar cada uno de los elementos maquinados con la finalidad de determinar la funcionabilidad y precisión de las máquinas, equipos y mecanismos. Se aplica cada vez que los elementos mecanizados han sido terminados y acabados para luego determinar su funcionabilidad y uso. PROCESO DE EJECUCIÓN Montaje de Conjunto

1º Paso : Monte las mordazas. (Fig. 1) a. Fijando la mordaza fija con el, tornillo. b. Fijando la mordaza móvil con el tornillo. 2º Paso : Monte los elementos de fijación de la Quijada fija. a. Introduciendo la palanca en el eje roscado. b. Recalcando el extremo de la palanca. c. M o n t a n d o l a p l a c a y recalcando con el eje de fijación sobre la parte inferior de la quijada fija. (Fig. 2). 3º Paso : Monte las guías y eje roscado de la quijada fija.

Mordazas

Tornillos

Placa

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3

a. Montando la manivela en el eje roscado principal. b. Montando al eje roscado y colocando el anillo de seguro de la quijada fija. c. Roscando los ejes guías en la quijada fija. (Fig. 3). 4º Paso : Monte la quijada móvil.

Fig. 4

a. Montando las guías en la quijada móvil. b. Roscando el eje sobre la quijada móvil. (Fig. 4). c. Roscando y comprobando el buen deslizamiento. MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

243

REF. H.O.15/MM 1 / 1

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO RESORTES - TIPOS - USOS Los resortes tienen la misión de unir entre sí elásticamente piezas de máquina. Frecuentemente sirven también como acumuladores de fuerza o como amortiguadores de movimientos y de choques. Clases de resortes Hay resortes helicoidales, espirales de hojas o láminas, de disco, de barra de torsión, de formas de alambre y de formas planas. Los resortes helicoidales se clasifican según su aplicación en resortes de tracción, de compresión y de torsión (o de extremos acodados). (Fig. 1).

Cilíndrico

Resorte de tracción

Cónico

En forma de tonel

Entallado

Resorte de torsión (de extremos acodados)

Resorte de comprensión Fig. 1. Resortes helicoidales

Los resortes de tracción son resortes de alambre en que las espiras están una junto a otra. Se estiran y ponen en tensión mediante la acción de fuerzas. Para la suspensión y transmisión de fuerza pueden según el objeto disponerse en sus extremos distintas formas de ojales o arrollar ganchos, tornillos, etc. (Fig. 2). Los resortes de compresión son resortes de alambre cuyas espiras guardan entre sí una cierta distancia (paso). Predominantemente se hacen de alambre de acero redondo para resortes, aun cuando para fines especiales se fabriquen también con alambre de sección cuadrada, rectangular o de cualquier otra forma. Los resortes de compresión al ser cargados se comprimen. Para algunas aplicaciones se emplean también resortes en forma de tronco de cono que son resortes de compresión hechos de material en forma banda, con diámetro que disminuye paulatinamente. (Fig. 3).

Fig. 2

Resorte en tronco de cono

Fig. 3

244

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Más raramente se hacen resortes con paso no uniforme, resortes entallados (diámetro mínimo a mitad de altura) y resortes en forma de tonel (diámetro máximo a mitad de altura). Los resortes con extremos acodados son resortes helicoidales cilíndricos en los cuales se han acodado ambos extremos siguiendo la dirección del diámetro. (Fig. 4).

Fig. 4

Resorte de extremos acodados Ofrecen resistencia a la ejecución de un momento de 1 y por ello se les llama también muchas veces resortes de torsión. Se fabrican generalmente con alambre de acero para resortes de sección redonda. Tienen multitud de aplicaciones y por ello se realizan en muy distintas formas. Los resortes en espiral son resortes hechos de fleje o de material plano y arrollados en forma espiral sobre un plano y sus extremos suelen formar ojales o estar doblados formando ángulo. La acción de resorte se pone de manifiesto cuando con uno de los extremos fijo se ejerce en el otro un momento de giro. La tensión obtenida así se utiliza frecuentemente para accionamiento de relojes, juguetes y aparatos. (Fig. 5).

Fig. 5

Los resortes de hojas o de láminas (Fig. 6) se constituyen generalmente a base de varias hojas o láminas formando un haz o paquete de resortes. forma de resorte de varias hojas se aplican en coches y automóviles y absorben los esfuerzos de choque. Estos resortes se hacen con acero plano para resortes.

Resortes de hojas (en varias capas) Fig. 6

Los resortes de plato o de disco (Fig. 7) son platos anulares de forma cónica que se cargan en dirección axial. Por lo que respecta a «fuerza de resorte» y a resistencia a la fatiga se les suele exigir que cumplan condiciones particulares. Su forma hace posible la ubicación de un elemento de resorte susceptible de recibir carga, en un espacio relativamente pequeño. Se puede reforzar su acción mediante superposición de varios platos o discos para constituir columnas de resortes. Fig. 7

245

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Los resortes de barra de torsión trabajan, como su nombre indica, a torsión Se usan a este efecto barras redondas, tubos completos o con la pared ranurada, barras cuadradas o barras planas formando haz. Su principal campo de aplicaciones está en la construcción de automóviles. Resortes de forma hechos de alambre. Estos resortes se hacen con alambre redondo de acero para resortes. La multiplicidad de formas que pueden adoptar estos resortes no tiene límite. Se utilizan como soportes, aseguramiento en árboles, planchas, grapas de sujeción, etc., y son empleados en casi todas las ramas de la técnica. (Fig. 8). Los resortes de forma planos se fabrican con material de fleje, placas o barras. Sus posibilidades de ejecución y sus aplicaciones son análogas a las de los resortes de alambre con forma.

Fig. 8

El material con que se hacen la mayoría de los resortes es acero sin alear con aproximadamente 0,5 a 1 % de contenido de carbono. Este acero puede ser suministrado laminado en caliente, laminado en frío y estirado, recocido o mejorado. Para casos especiales se emplean también aceros aleados especialmente aceros resistentes al calor y aceros inoxidables, así como metales no férreos. Arrollamiento de resortes helicoidales La fabricación de resortes helicoidales en grandes series se realiza en tornos automáticos. Cuando se trata de piezas sueltas se hacen en el torno o en el tornillo de banco. El temple se da después de haber recibido el resorte su forma. En el caso de secciones pequeñas el alambre se trabaja ya en estado de dureza de resorte. Arrollamiento de un resorte helicoidal en el torno Para el arrollamiento se emplea un mandril que tiene en el extremo delantero una hendidura o un agujero para el arrastre del alambre. El mandril de arrollamiento se dispone entre puntas o se fija en el plato de sujeción. El alambre de resorte se conduce entre mordazas de madera dispuestas en el porta útil, sobre el mandril de arrollamiento. El alambre se introduce en el orificio de arrastre del mandril y se va arrollando el resorte con marcha lenta en la máquina y mediante movimiento del carro. En el caso de resortes de compresión el paso se determina por el avance. (Fig. 9).

Paso de resorte

Espira muerta Longitud resorte (Sin cargar)

¡ Dejar en ambos extremos espiras preparadas para apoyo! Fig. 9

246

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Asiento de resorte Cuando se trata de alambre delgado la alimentación puede realizarse a mano. La deseada distancia entre espiras se obtiene mediante introducción de un trozo de alambre del diámetro correspondiente. Después del arrollamiento se corta el resorte a la longitud pedida. En ambos extremos se dejan 3/4 de espira como «espira muerta»,(Fig.

Los resortes de tracción se arrollan sin distancia alguna entre las espiras. Ambos extremos del resorte se proveen de ojales para la suspensión. (Fig. 11).

Ejecución de la espira muerta Fig. 10

Resorte de tracción Fig. 11

Ojales para suspensión

10), llamada así porque no ejerce acción de resorte. La preparación de esta espira, adaptada contra la anterior, se realiza mediante esmerilado. Con esto la última espira se calienta mucho y se ablanda. En este estado se deja adaptar fácilmente contra la espira anterior que es elástica. las superficies conseguidas as! en ambos extremos tienen que ser normales-al eje del resorte.

En la fabricación de resortes helicoidales hay que tener en cuenta una reacción de resorte que se manifiesta después del arrollamiento y consiste en un agrandamiento del diámetro y de la longitud del resorte.

Resortes planos Los muelles planos son de una variedad tal que no admiten una descripción simple. Están constituidos esencialmente por piezas de metal plano, configuradas en formas capaces de absorber y liberar energía. Se usan frecuentemente como grapas o como elementos de expulsión. Los amortiguadores de ballesta constituyen otra aplicación importante. (Fig. 12). Fig. 12. Resortes planos

247

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Formas de ojales de los resortes según los tipos y extremos para resortes de torsión

Máquina de medio lazo abierto

Gancho rectangular

Gancho en V

Lazo cono doblado

Gancho largo

Lazo lateral completo

Lazo lateral reducido

Corte máquina

Lazo completo doblado

Lazo doble torcido

Vástago roscado para ajuste con resorte de extremo simple

(A) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE EXTENSIÓN

Extremos simples

Extremos cuadrados Y rectificados

Extremos cuadrados o cerrados sin rectificar

Extremos simples rectificados

(B) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE COMPRENSIÓN

Extremos de gancho corto

Extremos especiales

De doble torsión

De puntos rectos

(C) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE TORSIÓN

248

Extremos de grapa

De torsión recta

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CODIFICACIÓN DE LAS DESIGNACIONES NORMALIZADAS DEL ACERO Las letras características antepuestas al nombre abreviado indican el grado de desoxidación U = Acero colado no calmado R = Acero colado calmado RR = Acero colado especialmente calmado Ejemplos : USt 37-2; RSt 37-2 Colado calmado Apropiado a embutición brillante R Z St 44-2 Grupo de calidad 2 Resistencia a la tracción 410 ... 540 N/mm2 Acero de construcción general DIN 17100 Acero de construcción general Acero eléctrico Índice de carbono Elementos aleados E 34 CrMo

4 V120 Bonificado a 2 1180 N/mm 4 = 1% de cromo 4 34 = 0.34% de carbono 100

DIN 17200 Acero de construcción aleado Índice de carbono Elementos aleados 48 Cr Mo V 6 7 Bajo contenido en V 7 10 = 0,7% molibdeno 6 4 = 1,5% de cromo 48 100 = 0,48% de carbono Designación de un acero fino de baja aleación

249

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Parte de composición El nombre abreviado se compone de las letras características, del índice de la clase y eventualmente de la cifra característica del grupo de calidad o de los símbolos e índice de los elementos químicos. A los nombres abreviados pertenecen también las letras características que indican propiedades de utilización especiales: Q = Adecuado para conformación en frío Z

= Adecuado para estirado brillante

P

= Adecuado para estampación

K

= Adecuado para laminación de perfiles

Ro = Adecuado para la fabricación de tubos soldados S

= Especialmente apropiado para soldar

TT = Aceros con indicación de la tenacidad a bajas temperaturas W = Aceros resistentes al calor A

= Aceros resistentes al envejecimiento

Ejemplos: RQSt 37-2;

RZSt 37-2;

RPSt 37-2,

RKSt 37-2,

RroSt 37-2.

Índice de carbono En primer lugar figuran los datos sobre el contenido de carbono. No hace falta el símbolo C del carbono. El porcentaje de carbono se indica en:l Ejemplo: Acero de cementación aleado: 20 MnCr 5, el índice de carbono es20; el acero contiene 20/100 = 0,2% de carbono. Multiplicador para las substancias añadidas Los multiplicadores no son los mismos para todos los elementos aleados. Se colocan detrás de la abreviatura de la aleación, en la misma secuencia de aquellos. Multiplicador 4

Multiplicador 10

Multiplicador 100

Cromo Cr

Aluminio Al

Carbono C

Cobalto Co

Molibdeno Mo

Fósforo P

Manganeso Mn

Titanio Ti

Azufre S

Níquel Ni

Vanadio V

Nitrógeno N

Silicio Si Tungsteno W Ejemplo: Acero de cementación aleado 20 MnCr 5 Los elementos de aleación son el manganeso y el cromo El porcentaje de manganeso es 5/4 = 1,25% 250

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Aceros de alta aleación Son aceros con más del 5% en masa de componentes aleados. Antes de la indicación del material se pone una X. Todos los componentes de la aleación poseen el multiplicador 1; para el carbono es 100. Ejemplo: Acero inoxidable X 5 CrNiMo 18 13. Acero de alta aleación Índice de carbono Elementos aleados X 5 Cr Ni Mo18 13 Bajo porcentaje en Mo 13% de níquel 18% de cromo 5 = 0,05% de carbono 100 Designación de un acero fino de alta aleación 1 2 .3 .4 .5 .6 Límite de alargamiento x x x Ensayo de recalcado x x x Trabajo de resiliencia x x x Resistencia al calor Propiedades Eléctr./magn.

.7 .8 .9 x x x x x

Cifra característica en cuanto al campo de la garantía Parte de mecanización Las letras informan sobre las propiedades alcanzadas por la elaboración posterior. El significado es: U = No tratado

BG = Recocido por textura

V = Bonificado

BF = Recocido por resistencia

N = Normalizado

A = Revenido

E = Cementado

TM = Tratado termomecánicamente

Ejemplos: Ck 35 N; 34 Cr4 V Nombre abreviado y número del material de diferentes aceros Acero básico 1.0035 St 33-2 Acero de construcción 1,0123 Qst 37-3 en general Acero de calidad, no aleado 1,0535 C 55 (Acero bonificable)

Acero fino no aleado 1.1203 Ck 55 (acero de construcción) Acero fino, de baja aleación 1,2162 21 MnCr 5 (acero de herramientas) Acero fino de alta aleación 1,4432 X 2 CrMiMo (acero inoxidable) 19 14 251

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Nombre abreviado y número del material de diferentes aceros St 37 - 3 1

01

16

Grupo principal 1 (acero) Clase 01, acero de calidad no aleado (acero de construcción en general) Propiedades mecánicas determinadas en DIN 17100. 25 CrMo 1

Grupo principal 1 (acero)

72

4 18

Clase 72, acero fino de baja aleación (acero de construcción con menos del 0,35% de Mo) Acero con 1% de Cr, 0,25% de C, O, 0,7% Mn, 0,2 % de Mo, 0,35% de P y S. Propiedades mecánicas determinadas en DIN 17200

Subdivisión de los aceros por clases ( extracto de la nueva versión de DIN 17007) Acero Fino Clase de acero básico Acero Fino y de No Aleado calidad fino 00 Aceros básicos USt 37-2 St 60-2 Aceros de calidad no aleados 01 St 44-3 02 RSt 38 03 StW 23 04 C 15 05 C 45 06 C 60 07 U 10 S10

Aceros de construcción 11 Cm 35 12 Ck 55 Aceros de herramientas 15 C 80 W 1 17 C 60 W 3 18 C 85 W 5

Acero Fino Aleado Acero de Herramientas

20 Aleado con Cr 105 Cr 4 21 Aleado con Mn 21 MnCr 5 22 Aleado con CrV 115 CrV 3 23 Aleado con CrMo 21 CrMo 10 24 Aleado con W 105 WCr 6 27 Aleado con Ni 50 NiCr 13 28 Aleado con V 145 V 33

Grupos de Aceros Diversos Aceros rápidos 32 S 12-1-4-5 33 S 3-3-2 Aceros resistentes al desgaste 34 X 110 Mn 14

Aceros Resistentes a Aceros de Productos Químicos Construcción Aceros inoxidables 40 X 8 Cr 17 41 X 6 Cromo 17 43 X 2 CrNi 19 9 44 X 5 CrNiMo 1810 45 X 8 CrTi 18

Acero para rodamientos Aceros resistentes al calor 35 100 Cr 6 (W3) 47 X 8 Cr 15 Acero con propiedades 48 X 15 CrNiSi 199 magnéticas 37 AlNiCo 350

Aleados con Mn (Si, Ti, Mo) 50 13 Mn 12 51 46 MnSi 4 53 12 MnTi 5 54 20 MnMo 35 Aleados con Ni (Mn, Cr, Mo) 56 14 Ni 6 62 11 NiMn 84 65 20 NiCrMo 2 69 33 NiCrMo 145

Materiales resistentes a altas temperaturas Aleados con Cr 49 X 21 CrMoV 121

(Mo, V) 70 45 Cr 2 72 26 CrMo 4 77 51 CrMoV 4 81 50 CrV4 Aceros de nitruración 85 34 CrAIS 5

Significado: 00, 02, 22 = clase Número del material completo Ejemplos: Ust 37-2 (1.0036) RSt 38 (1.0223) 115CrV3 (1.2210)

Aceros de construcción soldables de alta resistencia 89 TTStE 39 89 WstE 39

252

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO MEDIOS DE VERIFICACIÓN DE ÁNGULOS FIJOS Verificación con calibres de ángulos fijos Los ángulos se verifican con calibres de ángulos fijos (escuadra de acero, escuadra de filo, escuadra de talón, galgas angular, etc.), y se miden con instrumentos de medición de ángulos móviles (transportador de ángulos universal, nivel para ángulos, cabezal divisor, mesa circular, etc.) o bien con elementos patrones especiales (galgas). Unidades para ángulos De acuerdo con el sistema de unidades. Si, la magnitud de un ángulo plano se define como la relación del arco al lado, tomando éste como radio de la circunferencia trazada desde el vértice sobre la cual se mide el arco. Como unidad se toma el ángulo plano para el cual la relación de longitudes “arco o radio” vale 1. Esta unidad se llama radián (símbolo: rad). Ejemplos: s=1 m, r=1 m; 1 rad = sr = 1 m = 1 1m En la técnica, para verificar ángulos se emplea el grado con el minuto y el segundo como submúltiplos. Para la subdivisión de la circunferencia se considera preferentemente que tiene 360º. Dependencia entre radián y grado Ángulo completo: 1 Ángulo completo = 2 p rad = 360º

1’

p = rad = 1º 60º 10800

p rad = 90º Ángulo recto: 1 L = 2

Segundo: 1’’

p 1’ = rad = 60º 648000

p rad = rad = 1 L Grado: 1º = 2360 90º

Radian: 1rad

Minuto:

s=

Radio

1r 57

ad

360º = 57,2º p

1m

Arco

2º

Circunferencia completa con 360º

p 2 rad = 90º

Radián y Grado

253

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Escuadras Fijas (de ángulo fijo) Como escuadras fijas se emplean en fabricación las de acero, de 90º, 60º, 45º y 120º. Según DIN, las escuadras de acero de 90º se dividen en escuadras planas (forma A), escuadras de talón (forma B) y escuadras de filo (forma C). Escuadra plana Con ella, se verifica la posición de las aristas y superficies de la pieza. Cuando se verifica la fabricación, debe existir una superficie plana mecanizada de la pieza que sirva de superficie de referencia. La escuadra de talón resulta muy adecuada para verificar el ángulo y la cota cuando hay que trazar una arista de plegado. La distancia de la línea trazada a la arista de referencia de la pieza, se verifica con la regla. Con la escuadra de filo se determina el ángulo y el estado superficial. La verificación se hace por el procedimiento de la rendija de luz. Si se enfrentan la superficie mecanizada de la pieza y la superficie de verificación, y se ponen a la luz, se observa una rendija. Cuanto más uniforme sea la rendija de luz, tanto más precisa será la angularidad.

Ángulo incorrecto (menor)

Superficie de referencia

Arista de verificación en forma de filo

Luz Lado

Sustracción

-

15” 30” 3 0´ 5º

+

+ + + +

15º

Ejemplo +15º +5º + 30’ + 30’’ + 15’’ = 20º30’45’’

-

+

-

20º 30’ 45’’

Adición

+

- 3’ 20 ’

+

- 5º 30 º

+

25º 17’

Galgas Angulares Las galgas angulares son de acero y pueden acoplarse por fricción como las galgas paralelas. Se emplean para verificar calibres, herramientas y piezas, para ajustar máquinas y útiles, para trazary para trabajos de división. Un juego grande se compone de: 6 galgas de 1,3,5,15,30,45 grados 5 galgas de 1, 3, 5, 20, 30 minutos 5 galgas de 1, 3, 5, 20, 30 segundos

Ángulo correcto

-

Ejemplo +30º - 5º + 20’ - 3’ = 25º17’

Campo de medición desde 0º hasta 90º, de 1 en 1 segundos. Verificación con Instrumentos de medición de Ángulos Móviles Con los calibres para ángulos se puede determinar la angularidad de las superficies, y con los transportadores de ángulos el valor de éstos. 254

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Transportadores indicadores El transportador más sencillo es el de patilla en forma de aguja, regulable a lo largo de una escala de 0º a 1 80º. La inseguridad de medición es de 1 grado (1º). Con el transportador universal pueden realizarse mediciones con una inseguridad de 5 minutos (5'). El transportador universal se compone de un carril fijo y otro móvil. La escala circular principal está subdividida en 4 veces 90º y sirve para leer ángulos enteros. El nonius angular se compone de un arco de 23º, subdividido en doce partes iguales.

23º 2º

Escala principal

10

0

20

30 15 45 1º = 5º 12 12 in tervalos

11º 1 12 0

60 Nonius angular

Nonius angular

Cada subdivisión de la escala del nonius vale 23º/12 = 1º55', y cada dos subdivisiones de la escala principal 2º. Entre ambas divisiones existe por tanto una diferencia de 2º - 23º/12 = 1º/12 ó 60'/12 = 5' (cinco minutos). Regla de lectura: se cuentan los ángulos enteros en la escala principal desde 0º ó 90º, hasta el cero del nonius angular. Se sigue en el mismo sentido por el nonius y se busca la posición en la cual una subdivisión de la escala principal coincide con una subdivisión del nonius. Esta subdivisión indica las veces que hay que añadir 1º/12 = 5' a la lectura en grados enteros. b a

Escala principal (lectura de los grados)

Lectura 113º

Nonius en minutos (lectura de los minutos) 45º

45º

Tornillo de fijación grande Transportador (medir ángulo, apretar tornillo) 0º ... 180º 30º 60º

a = 113º - 90º =23º b = 180º - 113º =67º

b

Pieza

Guía fija

Guía móvil

a

Tornillo de fijación para la guía móvil Transportador universal

Lectura del transportador

Medición de ángulos agudos y ángulos obtusos

“A” Sentido de la lectura a partir de 0º

30

En la lectura de ángulos agudos la medida es igual al valor leído. Los ángulos obtusos miden entre 90º y 180º.

255

20 54º25’

40 60 4

50

“A”

60

70

5 0 15 30 45 5 30 1

Lectura 54º 25’

Pieza

Medición de un ángulo agudo

80 90

60

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO En la medición de ángulos obtusos, la medida del ángulo es: Medida = 180º - valor de la lectura

“B”

Sentido de la lectura a partir de 0º “B”

“ 50º 55’

70

80 60

60

50

40

0 15 0 15 30 45 45 3

30

20

60

129º 5’ Lectura 50º 55’

Transportadores de Ángulos graduables La regla de senos es un transportador de ángulos regulable. El dispositivo rnedidor se compone de una regla que fija los dos rodillos de medición a una distancia conocida, p. ej., L = 200 mm, y una galga paralela E de cuya longitud depende el ángulo a. Con esta disposición puede ajustarse cualquier ángulo dentro de un intervalo determinado.

Medición de un ángulo obtuso Pieza

Ejemplo: L = 200 mm, E (combinación de galgas) = 89,24 mm. Con esto se forma un triángulo rectángulo cuya hipotenusa tiene la longitud L y el cateto opuesto la altura E de la galga.

Mesa de senos

Comparador

Sen a = Cateto opuesto ; Sen a = E L Hipotenusa

Pieza

L

Ángulo a = 26º 30’

sen a = E L

E = sen a . L

E

= 0,4462

a

200 mm

a

Sen a =

89,24 mm

Galga

Verificación del ángulo de una pieza con regla de senos y comparador

Medición de conos con galgas cilíndricas y paralelas Las dos galgas paralelas deben tener la misma longitud y las dos cilíndricas (cilindros, rodillos) el mismo diámetro. Con la disposición de la figura (medición de conos exteriores) se tiene el semiángulo del cono a 2 Para el cálculo se emplea la función tangente, tan = a = tan a = Cateto opuesto 2 Cateto adyacente , donde el cateto opuesto puede expresarse por (d1 - d2) y el cateto adyacente por la 2 longitud L de la galga paralela.

256

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ejemplo: d1 = 60 mm, d2 = 45 mm, L = 38,76 mm tan a = (d1 - d2) ; tan a = 60 mm - 45 mm 2 38,76 mm 2L = 0,2178 ángulo a = 13º 17’ 2

d1 Galga cilindrica

a 2 L

Galga paralela

tan = a = d1 -d2 2 2 L d2 Edición de ángulos exteriores con galgas cilíndricas y paralelas

Manipulación del instrumento -Limpiar la superficie de medición antes de verificar. -Proteger contra la suciedad, golpes y ácidos. -No retocar los defectos de la regla. -Ejercer siempre la misma fuerza al efectuar la verificación. -No verificar las piezas hasta que no se alcance la temperatura de referencia. -Para guardar la regla emplear trapos limpios o un lugar especial. -No colocar nunca la regla junto con las herramientas. -Después de utilizarla, limpiarla y engrasarla ligeramente.

257

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO TIPOS DE AJUSTE ISO Con la actual división del trabajo y debido a la intercambiabilidad de los repuestos, las piezas han de ajustar entre sí de acuerdo con su función sin necesidad de realizar en ellas trabajos posteriores. El eje o árbol fabricado por la empresa «x» tiene que ajustar con el cojinete fabricado por la empresa «y» de manera que se logre la función preestablecida, por ejemplo que el eje gire en el cojinete con pequeño juego. A este fin se han creado los ajustes ISO. El ajuste es la relación entre las medidas de las pieza antes de montarlas. Ajuste cilíndrico: las piezas tienen superficies de ajuste cilíndricas y se denominan eje (o árbol) y agujero. Ajuste plano: las superficies de ajuste de las piezas son planas, las piezas reciben el nombre de parte exterior y parte interior. En el aspecto funcional se distinguen tres tipos de ajuste. Ajuste holgado o móvil Los campos de tolerancia del eje y del agujero han de elegirse de tal manera que en cualquiera de los casos posibles de las medidas reales dentro de las medidas límite, exista un juego (holgura) entre el eje y el agujero. El valor de dicho juego dependerá de las posiciones del campo de tolerancia y de los valores de tolerancia que se elijan. Si se adjudica al agujero el campo de tolerancia H y al eje el campo f, el juego será pequeño. Pero si se establece el campo d para el eje, el juego será varias veces mayor. El juego puede tener un valor mínimo o un valor máximo.

Juego mínimo = valor de la cota mínima del agujero menos valor de la cota máxima del eje.

0

Sk

Tw

Sg

Juego máximo = valor de la cota máxima del agujero menos valor de la cota mínima del eje.

TB 0

Eje

Representación simplificada de este ajuste

Agujero Sg = Juego máximo Sk = Juego mínimo

Ajuste indeterminado o de transición Los campos de tolerancia han de interferirse de manera que se produzca o un juego o un apriete.

Apriete máximo = v a l o r d e l a c o t a máxima del eje menos el valor de la cota mínima del agujero.

258

TB

Ug

Tw

Sg

Juego máximo = v a l o r d e l a c o t a máxima del agujero menos el valor de la cota mínima del eje.

Eje

Agujero Sgg == Juego Juegomáximo máximo U máximo Skg = Apriete Juego mínimo

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ajuste a presión Tw TB

Eje

Representación simplificada de este ajuste

Ug

UK

Los campos de tolerancia están situados de tal manera que se produce un apriete en cualquiera de las posiciones en que pueden encontrarse las medidas reales. El eje es siempre mayor que el agujero. El campo de tolerancia del agujero H y el campo de tolerancia del eje s producen un pequeño apriete. En caso de que deba ser mayor se elige, por ejemplo, el campo de tolerancia de eje za.

Agujero

Ug = Juego máximo Uk = Apriete máximo

Apriete máximo = valor de la cota máxima del eje menos el valor de la cota mínima del agujero. Apriete mínimo = valor de la cota mínima del eje menos el valor de la cota mínima del agujero. La posición de la tolerancia respecto a línea cero. (N = medida nominal); se da con letras. Los agujeros llevan mayúsculas (A-ZC). Los árboles llevan minúsculas (a-zc). Tipo de ajuste

Árbol

Agujero

de juego

a-h

H

h de paso

A-H

j-p

H

h de apriete

J-P

r-zc

H

h

A

B

Tolerancias para agujeros C

N

Línea cero

R-ZC

D E F G H J K M N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC

Juego

Apriete Paso

Línea cero b

c

d e

f

j g h

n k m

p

r

s t

x u v

zb y z za

a

N

Tolerancias para árboles

259

zc

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CÁLCULO DE RESISTENCIA DE MATERIALES s = esfuerzo para la tracción, comprensión, flexión (pronunciado : sigma). t = esfuerzo para el cizallamiento y torsión (pronunciado : tau) n = índice de seguridad (pronunciado : ni)

1. Resistencia a la tracción

Por ejemplo acero 37 quiere decir: Un esfuerzo entre los valores de 360 y 440 N/mm2 produce deformación o ruptura en la pieza de construcción. 2 s B » 370 N/mm Nota: La resistencia a la tracción se puede definir, por tanto, como límite mínimo de la tensión Rm.

2. Seguridad

Por razones de seguridad, un material sólo debe someterse hasta un límite de fuerza admisible, el esfuerzo admisible.

tensión en n/mm

2

F = Fuerza, esfuerzo en N. A = superficie, sección

B

s

z

s zul =

E P sz

Nota: El índice de seguridad en ingeniería mecánica es de 1,5 a 10. La tensión límite aplicable depende de la clase de esfuerzo.

extensión en %

3. Clases de fuerzas

La tensión recibe diferentes índices según la clase de esfuerzo: sb, sz, s d, t t, ta,szul, tzul

F

ta

sd

tensión límite índice de seguridad

F

sz

Nota: El esfuerzo mecánico se indica en N/mm2.

F

4. Esfuerzo

Sobre 1 mm2 se aplica una fuerza de szul, sobre una 2 superficie de Amm se aplica una fuerza de A . szul. s= N 2 mm 1 mm

F

2

Conclusión Esfuerzo = superficie x clase de fuerza Nota: El esfuerzo admisible depende de la clase de fuerza. I = esfuerzo estático ® carga de apoyo constante ® p. ej. Monumento. II = esfuerzo eréctil ® carga y descarga ® p. Ej. cadena de grúa. III = esfuerzo variable ® tracción y comprensión ® biela. 260

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

5. Resumen

s zul es parte de la resistencia a la tracción. tensión límite s zul = índice de seguridad esfuerzo = superficie x clase de fuerza.

6. Ejemplo

Un acero cuadrado con calificativo de norma St 37 de 30 x 30 mm ha de ser sometido a tracción con el cuádruple de seguridad. Calcule la fuerza de tracción admisible en N. buscando

F

dado

A

= 30 mm

Rm

= 370 N/mm2

n

=4

F

2

solución

7. Ejemplo

85 N/mm2

F

= A . szul = 900 mm2 . 62,5 N/mm2 = 83250 N

szul

=

370 N/mm2 Rm 2 = = 92,5 N/mm n 4

Una cadena de acero soporta 34kN, con una fuerza de tracción de 85 N/mm2. ¿Cuál es el diámetro de la cadena? b

buscando

S, d

dado

F

= 34 kN

sz

= 85 N/mm2

34 kN

solución S = F = 3400 = 200 mm2 2 .sz 2 . 85 (Según tabla) d = 16 mm A = 0,785 d2 d =

261

A 0,785 =

200 0,785 = 16

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ELEMENTOS QUÍMICOS DE ACEROS DE ALTA ALEACIÓN Los elementos químicos influyen mucho en los aceros de aleación y sus diversos elementos que lo acompañan son: El Cromo aumenta la resistencia y la dureza, así como la resistencia a la corrosión y al calor, y la consistencia del corte. Válvulas (Fig. 1), herramientas de corte, cuerpos de laminación y depósitos resistentes a los ácidos. El Cobalto hace más duro al acero, así como consistente al corte. Aceros rápidos El Manganeso hace al acero más resistente al desgaste (templado en frío), peor también peor mecanizable y sensible al tratamiento

Fig. 1

térmico. El manganeso puede sustituir al níquel en determinados casos. Cadenas, bandajes para ruedas, espandines de aguja, aceros de herramientas indeformables, bandajes para dragas. El Níquel actúa afinando loa granos y comunica al acero tenacidad, resistencia mecánica y resistencia a la corrosión. Cigüeñales, ruedas dentadas, cubertería, depósitos resistentes a los ácidos, alambres para resistencias. El Silicio proporciona elasticidad; el temple penetra y mejora la resistencia del acero a los ácidos. Por encima del 0,2% de silicio disminuye considerablemente la forjabilidad y la soldabilidad. Muelles, chapas para dinamos y transformadores, acero resistente a la corrosión y tenacidad. Vanadio y Molibdeno proporciona dureza, resistencia al calor y a la corrosión y tenacidad. Matrices de forja, matrices para prensas y herramientas de calidad (llaves para tornillos). El tungsteno hace al acero tenaz resistente a la corrosión, y al calor, así como consistente al corte. Acero rápido, matrices para prensas y moldes para fundición por inyección. Cromo, Molibdeno y Vanadio Aceros especiales para trabajar en caliente, que debido a las proporciones favorables de sus componentes, tiene varias especificaciones; buena conductibilidad técnica y alta resistencia a las fisuras se aplica para punzones, mandriles, herramientas para estampar latón y bronce en caliente. Fig. 2

Cromo, Molibdeno y Níquel Su alto contenido de cromo y su adición de Molibdeno le confiere muy buena resistencia a la corrosión, excelente resistencia a la abrasión, de fácil maquinado y máxima aptitud para el pulido; se aplica para moldes y matrices (Fig. 2) en elaboración de masas de moldeo (PVC) con aditivos abrasivos.

262

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CORTE PARCIAL O INTERRUMPIDO Es otra forma de representación que se emplea para indicar un detalle interno de un sólido (pieza) en alguna parte limitada sin necesidad de hacer el corte total o medio corte. En la Fig. 1 se indica un corte parcial, en la vista frontal de un codo de 90º.

Línea de rotura

Fig. 1

El corte está limitado por una línea de rotura o interrupción, trazada a mano alzada. En la vista lateral, no es necesario indicar la línea de corte, ya que es clara la posición del mismo. Nota: La línea de rotura no debe coincidir con línea alguna. Generalmente, los cortes parciales se emplean para representar agujeros, ranuras o canales dispuestos en piezas enterizas. (Figs. 2 y 3)

Fig. 2

Fig. 3

Corte Parcial se utiliza para resaltar en línea gruesa un detalle interesante. En general, la indicación del plano de sección se superflua. La parte cortada se limita por una línea llena fina dibujada a mano alzada. (Fig. 4). Estos cortes generalmente, se realizan en piezas como: ejes, mangos, varillas, bolas, nervios, etc. Las cuales son cortadas, sino basta con hacer un corte parcial para indicar algún detalle particular de la pieza.

A Sección A -A

Trazado teórico

A Trazado práctico

Fig. 4

263

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CORTE ESCALONADO Corte A-A

Es otra tipo de representación, en el que el plano de corte atraviesa totalmente el sólido, cambiando de dirección una más veces para mostrar los detalles que no están en línea recta. (Fig. 1). Un corte escalonado se designa poniendo la misma letra mayúscula al principio y al final del recorrido del plano de corte.

A

El cambio de dirección del recorrido del plano de corte se marca con línea llena gruesa.

A

Otras particularidades de representación en corte (Normas)

A

C

Corte A -B

la

1. Si en una representación no se ve claramente cómo transcurre el corte, se caracteriza, éste con líneas de corte (líneas gruesas de trazo y punto). Estas penetran poco (unos 3 mm) en el cuerpo. Las flechas indican la dirección en que se observa. Tienen una dimensión 1,5 veces mayor que las Corte C -D flechas de acotación y tocan las puntas las líneas de corte. 2. Si un cuerpo tiene varias secciones, se ponen letras mayúsculas en orden alfabético al final de las líneas de corte. Las secciones se representan en lo posible en la dirección en que se observa. Sobre la representación se anota la denominación correspondiente.

D B A

(p. ej. Corte A-B) ó Sección A-B Las letras tienen un tamaño mayor que la palabra “Corte”.

Corte A -D

3. Si se quiere destacar con una sola imagen de corte detalles de importancia que están sobre un plano de corte, se quiebra la línea de corte (traza). Los puntos finales se caracterizan con letras mayúsculas.

B

El corte se dibuja como si las superficies de corte quedaran en un plano.

D 264

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO REPRESENTACIÓN DE LOS RESORTES Símbolo

Denominación

Resorte a comprensión

Resorte helicoidal

Corte

con sección redonda

Ballestas

Resorte a tracción

Plato único Columna de resortes

sin tensión tensado (con carcasa) sin ojales sin abrazadera con ojales con abrazadera 265

Resortes de platos

con sección angular

Resorte en espiral

Vista

Resorte de láminas

Perspectiva

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO EJEMPLO DE CORTE ESCALONADO 1. Molde de prensa para representarla en corte A-B y corte C-D.

C

65

15

corte C-D

30 35

15

20

B

5x45º

160

50

10

20

80

5

10

60

º

25

40

40

D corte A-B

2

R1

50

A

90º

100

266

10

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ORDEN Y LIMPIEZA EN LA PLANTA El orden y cuidado incluyen, no solamente, la limpieza y el arreglo ordenado del taller y equipos, sino la norma: “un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar”. El orden y la limpieza de una fábrica son muy importantes en la prevención de accidentes, pues permiten: - Un eficiente funcionamiento. - Una moral elevada en los trabajadores, y - Buenas relaciones humanas. ¿Cuándo se dice que hay orden en un lugar? “Cuando no hay objetos en los pasillos que obstruyen el paso, los materiales están correctamente almacenados y las herramientas que no se usan en estantes y ganchos”.

267

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OTRAS SUSTANCIAS TÓXICAS Las sustancias tóxicas son productos químicos cuya fabricación, procesado, distribución, uso y eliminación representa un riesgo inasumible para la salud humana y el medio ambiente. La mayoría de estas sustancias tóxicas son productos Reciclado La Práctica del reciclado de residuos sólidos es muy antigua. Los utensilios metálicos se funden y remodelan desde tiempos prehistóricos. En la actualidad los materiales reciclabas se recuperan de muchas maneras, como el desfibrado, la separación magnética de metales, separación de materiales ligeros y pesados, criba y lavado. Otro método de recuperación es la reducción a pulpa. Los residuos se mezclan con agua y se convierten en una Techada pastosa al pasarlos por un triturador. Los trozos de metal y otros sólidos se extraen con dispositivos magnéticos y la pulpa se introduce en una centrifugadora. Aquí se separan los materiales más pesados, como trozos de cristal, y se envían a sistemas de reciclado; otros materiales más ligeros se mandan a plantas dé reciclado de papel y fibra, y el residuo restante se incinera o se deposita en un vertedero. Reciclado de botes de aluminio. En este punto se prensan las latas de aluminio en grandes bloques. Muchas empresas e individuos reciclan los residuos de aluminio para conservar recursos naturales no renovables. Hank Morgan/Science Source/Photo Researchers, lnc. Las autoridades locales de muchos países piden a los consumidores que depositen botellas, latas, papel y cartón en contenedores separados del resto de la basura. Unos camiones especiales recogen los contenedores y envían estos materiales a las instalaciones de reciclado, reduciendo el trabajo en incineradoras y los residuos en los vertederos.

268

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO

1. ¿Qué misión cumplen los resortes? 2. ¿Qué son resortes de tracción y comprensión? 3. ¿En qué casos se utilizan los resortes en espiral? 4. ¿Cómo se construyen los resortes de láminas? 5. ¿De qué material se construyen los resortes? 6. ¿Qué partes se debe considerar para codificar y designar los aceros normalizados? 7. ¿Cómo se designan los aceros de construcción en general? 8. ¿Cómo se designan los aceros finos de baja aleación? 9. ¿Cómo se designan los aceros finos de alta aleación? 10. Indique la composición, fabricación y partes de mecanización de la codificación y designación d e los siguientes aceros: a) 34CrNiMo 6

c) USt 37-2

b) X36CrMo17

d) 40CrMnNiMo864

11. ¿Cómo se verifican los ángulos fijos? 12. ¿Cómo se construyen los calibres de ángulos fijos? 13. ¿Con qué instrumentos se miden los ángulos fijos? 14. ¿Qué diferencia encuentra entre Ajuste y Tolerancia? 15. ¿Cómo se clasifican los ajustes? 16. ¿Cómo se determina el ajuste móvil? 17. ¿En que casos se utiliza los ajustes indeterminados? 18. ¿En que casos se utiliza los ajustes de apriete?

269

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Ejercicios

Cálculo de resistencia 1. Una acero plano de tipo St 37 tiene 60 x 15 mm de sección transversal ¿Con qué fuerza de tracción se rompe?

1-3

2. Una probeta de 25 x 6 mm se rompe con un máximo de fuerza de 63000 N. ¿Cuál es la resistencia a la rotura de la barra? .

F s

b

3. Un acero plano de tipo St 42 de 50 mm de ancho con seguridad triple se somete a 56 kN. ¿Qué espesor tiene el acero plano?

6

2

b

F

4. Una suspensión de acero redondo de 490,87 mm F de sección transversal se rompe con 206,22 kN. ¿Cuál es el diámetro de la barra y su resistencia a la rotura?

7

5. Para acero de construcción de tipo St 37 se indica 2 generalmente con 140 N/mm la tracción admisible. ¿Cuál es el índice de seguridad?

s

b

6. Una cadena de acero tipo St 42 con quíntuple de seguridad soporta 19000 N. ¿Cuál es el diámetro de la cadena?

b

7. Una cubrejunta de acero plano de 55 x 8 mm está debilitada por un agujero de 18 mm. El esfuerzo es de 40,4 kN. ¿Cuál es la tensión por tracción en la sección transversal debilitada?

F 8, 9

F

8. Una corta columna redonda de 35 mm admite una 2 comprensión límite de 110 N/mm . Calcule el esfuerzo admisible en kN.

b

9. Un apoyo redondo de techo se somete a 425 kN. El esfuerzo límite de comprensión es de 8,5 N/mm2. ¿Qué diámetro requiere la columna? 10 Una columna hueca con diámetros de 240/300 mm se somete a 2600 kN . ¿Cuál es la tensión por comprensión en N/mm2?

l

12

b

11 Un acero plano de 45 x 8 mm se cizalla con 100 kM de fuerza de percusión. ¿Cuál es su resistencia al cizallamiento en N/mm2?

F

12 Una fuerza tangencial de 35000 N ha de ser transmitida por una lengüeta de ajuste de 10 mm de ancho. La tensión de cizallamiento admisible es de 2 110 N/mm ¿Qué longitud tiene la lengüeta de ajuste?

13 F

b

13 El perno de corte de un enlace de varillaje ha de reaccionar a una fuerza longitudinal de 4520 N. ¿Qué diámetro tendrá el perno cuando la resistencia 2 al cizallamiento es de 45 N/mm ? 270

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO 1. Dibujar la Placa de Sujeción dada en escala 1:2, dibujar en: a) Escala 1:1 b) Dibujar los cortes C-D y A-B según normas c) Dibujar el corte E-F con acotaciones

C

A 40

20

M10

corte A-B

75 20

F 25

E

B

D

corte E-F

271

corte C-D

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO Dibujar las siguientes piezas con los cortes escalonaos, sin acotación.

1.

2.

C

C 272

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO Dibujar las siguientes piezas con los cortes escalonaos, sin acotación.

Corte A - B

3.

B A

4.

B

B

273

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO HOJA DE TRABAJO Dibujar las siguientes piezas en vistas necesarias y en corte parcial.

274

SEMANA Nº 07 EJE DE TRANSMISIÓN OPERACIONES • CEMENTAR CON SUSTANCIAS SÓLIDAS • MEDIR DUREZA

N7

1

±0.05

4x8x35 13

40

35

M18

2x45º

f35± 0,005

f20k5

f25h6

f30k5

f25

4x8x40

25

40

45

57

57 180

Nº

01 02 03 04 05

01

ORDEN DE EJECUCION

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

P r e pa r e m a t e r i a l P r e pa r e c a j a d e c e m e n ta c i ó n P r e pa r e e l h o r n o C e m e n ta r c o n s u s ta n c i a s ó l i d a Medir dureza

01

PZA. CANT.

EJE DENOMINACION

-

Te n a z a s Cepillo de alambre Guantes y mandil de cuero Protector facial D e p ó s i t o pa r a c e m e n ta r Horno eléctrico Patrones de calibre Durómetro

f3 8 x 1 8 5

Ck 10

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

EJE DE YTRANSMISIÓN

HT

04 /MM

TIEMPO: 1 2

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

OBSERVACIONES

ESCALA: 1 : 2

REF. H O - 1 6 - 1 7 HOJA: 1 / 1 2004

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN CEMENTAR CON SUSTANCIA SÓLIDA Es la operación que consiste en aumentar el contenido de carbono en la superficie de las piezas de acero, para hacerlo más duro y más resistente al desgaste conservando su núcleo y propiedades físicas. Este tratamiento termoquímico se aplica en piezas de acero que contiene bajo porcentaje de carbono. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO: Prepare caja de cementación. a. E c h a n d o u n a c a pa d e cementante al fondo de la caja de 3cm aprox. (Fig. 1). OBSERVACIÓN 1. Utilice carbón vegetal mezclando con carbono de Bario, Calcio o Sodio en polvo. 2. Se utiliza cuero, hueso o pezuñas de buey hay que reducirlo a retazos pequeños. b. Colocando las piezas en la caja y distanciandolas una de otra 2 cm aprox. (Fig. 2). c. Extendiendo sobre la pieza otra capa de cementante 3 cm de espesor aprox. d. Colocando la tapa en la caja, golpeando suavemente y uniformemente con un martillo. 2º PASO: Cierre herméticamente la caja con pasta refractaria. a. Preparando una mezcla conteniendo cinco partes de tierra refractaria y una parte de polvo de esmeril. b. Mezcle y forme la masa pastosa. c. Coloque la mezcla de 3 cm aprox., en las uniones de la tapa con la caja, hasta conseguir un sello hermético (Fig. 3). MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

276

3cm

Fig. 1

Fig. 2

Pasta refractaria

Fig. 3

REF. H.O.16/MM 1 /2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 3º PASO: Prepare el horno. a. Regulando el pirómetro a la temperatura de cementación 925ºC. b. Introduzca la caja en el horno y cierre herméticamente. (Fig. 4). Fig. 4

4º PASO: R e a l i c e e l termoquímico.

tratamiento

Horno

a. Caliente a una temperatura de 925ºC. b. Permanezca el eje de acero en un tiempo de cuatro horas. (Fig. 5). OBSERVACIÓN El tiempo de permanencia y la temperatura depende del espesor que se desea dar a la capa cementada.

Sello de arcilla Fig. 5 Pieza Mat. Cimentante

5º PASO: Enfríe la pieza a. Apague el horno y retire la caja hasta que se enfríe. (Fig. 6) b. Saque la pieza de la caja y limpie con un cepillo. (Fig. 7)

Piezas enfriándose

OBSERVACIÓN Después del cementado las piezas deben someterse al tratamiento de temple y revenido para mejorar las condiciones finales del material. PRECAUCIÓN USE EQUIPO DE SEGURIDAD AL MANIPULAR LAS PIEZAS TRATADAS, PARA EVITAR QUEMADURAS

Fig. 6

Escobilla

Fig. 7

MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

277

REF. H.O.16/MM 2 / 2

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO OPERACIÓN MEDIR DUREZA Es la operación que consiste en determinar la dureza de un material mediante la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro de forma esférica, cónica o piramidal por el efecto que produce una fuerza en un tiempo determinado del cuerpo a ensayar. 0 10

90

Se aplica para determinar la condición de utilización del material en el proceso de mecanizado y después de realizar el tratamiento térmico.

20

80

30

70 40

60 50

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º Paso : Prepare el material a. Limpiando la pieza a medir. Observación Evite que el cuerpo del material a medir presente rugosidades. 2º Paso : Prepare el Durómetro. a. Accionando el interruptor en posición de encendido. b. Cambie el penetrador según el material a medir. OBSERVACIÓN Para medir dureza HRC utilice penetrador cónico con punta de 120º. c. Calibre el durómetro con el patrón de dureza (60 HRC) 3º Paso : Mida la dureza a. Gire la volante hasta realizar contacto del penetrador con aplicación de la carga inicial (Fig. 1). b. Gire la volante hasta realizar la aplicación de la carga adicional. (Fig. 2). c. Espere tres a seis segundos mientras se realiza la supresión de la carga adicional. (Fig. 3). d. O b s e r v e q u e l a a g u j a retroceda a causa de la elasticidad del material ensayado y realice la lectura de dureza Rockwell. MECÁNICO DE MANTENIMIENTO

278

0 10

90

20

80

30

70 40

60 50

P

1. Aplicación de la carga inicial 2. Aplicación de la carga adicional 3. Supresión de la carga adicional 1

2

1

Fig. 1

0

0 10

90 80

20

80

70

30

70

40

60

90

10

60

40

20 30

50

50

Q1 Q P

P P 120º

4

3

2

3

Fig. 2

Fig. 3

P. Profundidad indicativa dureza Rockwell Q. Carga preliminar Q1. Sobrecarga

REF. H.O.17/MM 1 / 1

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

Los aceros de forma y en barra, alambres laminados, productos laminados y piezas de forja fabricados con aceros que cumplen esta norma, se emplean para las piezas soldadas, forjadas y roscadas. Al aumentar el contenido en carbono, aumentan también la resistencia a la tracción, la dureza, la templabilidad y la resistencia al desgaste. Al mismo tiempo disminuyen el alargamiento a la rotura, la resiliencia, la conformación en frío, las propiedades de arranque de viruta, la soldabilidad y la forjabilidad. El límite de fluencia y la resistencia de estos aceros disminuyen con la temperatura, por lo que para temperaturas superiores a 300oC se emplean aceros aleados, los denominados aceros resistentes al calor. (Fig. 2)

500 400

80

Resistencia a la tracción

Z St 50 - 2 St 44 - 2 St 37 - 2

60 % 40

Límite de fluencia

300 200

30 20

Alargamiento

100

10

0

Alargamiento

Según DIN 17100, aceros de construcción en general son los aceros básicos y los aceros de calidad no aleados, que por su resistencia a la tracción y su límite de fluencia se emplean en la construcción de edificios, puentes, depósitos, automóviles y maquinaria. (Fig. 1).

800 N mm2 Z St 70 - 2 600 Z St 60 - 2

0 0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

%

0,7

Contenido en carbono Dependencia de las propiedades de resistencia de los aceros no aleados, respecto del contenido de carbono. Fig. 1

Resistencia a la tracción Tensión de tracción

Aceros de construcción son aquellos que no se utilizan para la fabricación de herramientas.

Resistencia a la tracción y límite de fluencia

ACEROS DE CONSTRUCCIÓN BÁSICOS Y DE CALIDAD

Límite del campo de aplicación 0

100

Límite de fluencia 200

300

400

ºC

600

Temperatura Variación de las propiedades de resistencia de un acero no aleado Fig. 2

Grupos de calidad Los grupos de calidad se caracterizan con las cifras 2 y 3 al final del nombre abreviado. El grupo de calidad 1, el acero Thomas, ya no se fabrica. Los aceros de la calidad 3 se diferencian de los del grupo 2 en que deben satisfacer exigencias más altas en lo que se refiere al comportamiento de rotura por fragilidad. Ejemplo: St 44-2 y St 44-3 Para el grupo de calidad 2, el trabajo de resiliencia a 0 0C es de 27 J, mientras que para el grupo 3 debe conseguirse lo mismo a 20 0C. Los aceros del grupo de calidad 3 son por tanto más adecuados para soldar. Las altas exigencias en cuanto a la rotura por fragilidad de los aceros del grupo de calidad 3 condicionan por su parte exigencias especiales en lo que se refiere al tipo de desoxidación, de la composición química y del estado de tratamiento de estos aceros. 279

1.0038

1.0116

1.0044

1.0144

1.0050

1.0060

1.0070

St 37-3

St 44-2

St 44-3

St 50-2

St 60-2

St 70-2

1.0036

Ust 37-2

Rst 37-2

1.0035

Número del material

St 33

Clase de acero Nombre abreviado

280

R

R

R

RR

R

RR

R

U

exento

Tipo de desoxidación

690 ... 900

590 ... 770

490 ... 660

430 ... 580

360 ... 510

310 ... 540

365

335

295

275

235

185

Propiedades mecánicas y tecnológicas Límite de fluencia Resistencia a la tracción superior en N/mm2 para en N/mm2 para espesores = 16 mm espesores < 3 mm

Extracto de DIN 17100

5

9

13

15

18

11

Alargamiento de rotura en % Probeta longitudinal, espesores 1 mm ... 1,5 mm

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO

Ejemplo: St 44-2

Tipo de desoxidación R; composición química: 0,050% de P, 0,050% de S, 0,009% de N, estado de tratamiento U. Ejemplo: St 44-3

Tipo de desoxidación RR; composición química: 0,040% de P, 0,040% de S, 0,00% de N, estado de tratamiento N.

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ACEROS DE CALIDAD Y ACEROS FINOS 35 %

Alargamiento de rotura

El aumento de la resistencia de los aceros de construcción en general, está motivado por el aumento del contenido de carbono, que a su vez disminuye otras propiedades mecánicas. Con pequeñas cantidades de titanio, teluro y vanadio se consiguen unas propiedades mecánicas mejores, así como por endurecimiento, por tratamiento termomecánico y por la eliminación de influencias no metálicas. Los aceros de construcción pueden ser aleados y no aleados.

25

Aceros de construcción de calidad y finos

20 15 10

Aceros según DIN 17100

5 200

300

400

Límite de fluencia

N 500 mm2

Mejora de los aceros de construcción

Aceros para tornos automáticos Los aceros para tornos automáticos son aceros de calidad no aleados o de baja aleación. Se utilizan para la fabricación de piezas con tornos automáticos y deben desprender viruta corta (clase 07).

9 = 0,09 % C 100

Sulfuros Sulfuros Ferrita Ferrita

20 = 0,2 % S 100

Perlita Perlita

Acero para tornos automáticos (DIN 1651)

Fundamentalmente mediante un mayor contenido de azufre (hasta 0,2%), se consigue una buena mecanizabilidad. Las influencias de la sulfuración son causa de la rotura de la viruta. La adición de plomo mejora la calidad superficial. Ejemplos: 10 S 20; 11 SMn 28; 11 SMnPb 28 Aceros de cementación Los aceros de cementación se carburan en la capa exterior después de darles forma Los aceros de cementación son aceros de construcción con un contenido de carbono entre 0,1 y 0,2%. Se carburan en la capa externa y a continuación se templan. El acero obtiene de esta forma una dureza y resistencia al desgaste altas en la capa externa, mientras que el material del núcleo presenta una gran tenacidad. Se trata de aceros de calidad no aleados y de aceros finos o aceros finos aleados. Ejemplos: C 10; Ck 10; 16 MnCr 5. Aceros de cementación, extracto de DIN 17210 Nombre abreviado y número de material

Temple ºC

Ck 10

( 1.1121 )

880 … 920

Cm 15

( 1.1140 )

880 … 920

16 MnCr 5 ( 1.7131 )

850 … 880

20 MnCr 4 ( 1.7321 )

890 … 920 281

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Aceros bonificados Los aceros de construcción no aleados y aleados empleados en estado bonificado se llaman aceros bonificados.

1100 1000

Con el bonificado se consigue un aumento de la tenacidad y de la deformación elástica para una resistencia dada. Los aceros de calidad no aleados y los aceros finos poseen un contenido de carbono de 0,2 a 0,6%. Sólo se puede bonificar una capa superficial delgada. Si hay que aplicar un bonificado penetrante a piezas grandes, se necesitan aceros bonificables aleados.

Límite de fluencia

N mm

2

800

600

30 Cr Ni Mo 8 32 Cr Mo 12

Aceros al Cr - Ni - Mo

50 Cr V4

Aceros al Cr - V Cr - Mo

42 Cr Mo 4 34 Cr 4 40 Mo 4

Aceros al Cr - Mo

28 Mn 6 C 60

CK 60

C 35

CK 35

Aceros no aleados 400

Aceros de hasta 16 mm de diámetro

Campos de aplicación de los aceros bonificados

Aceros de nitruración Los aceros de nitruración son especialmente apropiados para nitrurar, debido a los formadores de nitruro que contienen. Mediante la nitruración el acero obtiene una superficie dura, así como resistencia al desgaste y a la corrosión. Los aceros adecuados para la nitruración se llaman aceros de nitruración.

Cigüeñal

Nombre abreviado Número del material

Aplicación

31 CrMo 12 (1.8515)

Válvulas, sin fines

34 CrAlMo 5 (1.8507)

Cilindros para motores

34 CrAlNi 7 (1.8550)

Cigüeñales, ruedas dentadas

Aceros de nitruración, extracto de DIN 17211

282

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO CEMENTACIÓN Eje cementado

La cementación es tratamiento térmico que transforma la superficie de un acero dulce, se utiliza en la práctica, cuando se requiere una pieza con superficie dura sin perder sus cualidades primitivas en el núcleo; este proceso consiste en añadir una proporción adecuada de carbón a la parte externa de la pieza, sin alterar sus propiedades internas.

Parte endurecida Aceros con bajo contenido de carbono Parte blanda o suave

Fig. 1

Por lo tanto es aplicable a piezas de hierro, o aceros con bajo contenido de carbono. (Fig. 1). El proceso de Cementación El acero o hierro dulce absorbe el carbono de cementación, únicamente cuando dichos materiales alcanzan una temperatura suficientemente alta y es en este estado cuando comienza la disolución del carbono. Por lo tanto para que se verifique la absorción del carbono exterior las piezas se calientan aproximadamente a 700ºC. Se denomina cementación a la carburación de las piezas con un tratamiento térmico ulterior que produce su endurecimiento. Lente de cementación

Temple por capas con tratamiento previo En los aceros con menos del 0,3% en masa de carbono, la transformación en martensita no produce ningún aumento notable de la dureza. Con ayuda del carbono que penetra por difusión se consigue, sin embargo, carburar suficientemente la capa exterior de las piezas. El procedimiento se

Pieza

Espiral calefactora

Espiral calefactora Caja Horno calentado eléctricamente Fig. 2 Cementación

denomina endurecimiento por cementación. (Fig. 2) Las capas exteriores se enriquecen con carbono (carburación) o con carbono y nitrógeno (carbonitruración). Esto se consigue a temperaturas entre 860º C y 930ºC con agentes de carburación sólidos, como el carbón vegetal o el negro de humo con agentes líquidos, como los cianuros potásicos o sódico, o con gases como el gas de la red o el metano. La profundidad de cementación varía entre 0,01 y 5 mm. Por medio de un enfriamiento brusco ulterior se consigue el temple (formación de martensita) de la capa exterior carburada. Es ventajoso que la profundidad de cementación sea uniforme, independientemente de la forma de la pieza. Aceros para cementación, DIN 17210. Ejemplos Clase de acero Denominación abreviada Aceros de calidad C10 C 15 Aceros finos C10 C 15 16 MnCr 5 18 CrNi 8

Número del material

Dureza (tratamiento térmico para textura ferrito-perlítica HB 30

Resistencia a la tracción1 N/mm2

1.0301 1.0401

90 ... 126 103 ... 140

650 ... 800 750 ... 900

1.1121 1.1141 1.7131 1.5920

90 ... 126 103 ... 140 140 ... 187 170 ... 217

650 ... 800 750 ... 900 1100 ... 1400 1250 ... 1500

283

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Temple por nitruración Se denomina nitruración al enriquecimiento o saturación de la zona superficial de los aceros con nitrógeno. Las piezas, calentadas a una temperatura de unos 550º C, se someten a la acción de una corriente de gas que contenga nitrógeno (NH3=amoníaco). El temple se produce directamente por el nitrógeno que penetra, sin ningún tratamiento térmico ulterior y gracias a la formación de nitruros de gran dureza y resistencia a la abrasión (endurecimiento). Como aceros de nitruración se utilizan los aceros aleados con aluminio, cromo o vanadio, porque estos metales de aleación favorecen la penetración (difusión) del nitrógeno. Ventajas: Gran dureza y gran resistencia a la abrasión, la dureza se mantiene hasta los 500ºC, no se producen deformaciones, se mejora la resistencia a la corrosión, la pieza se puede mecanizar totalmente antes de la nitruración. (Fig. 3) Se trata de aceros de construcción con el relativamente bajo contenido de carbono, que pueden carburarse en la superficie. Los aceros finos se distinguen de los aceros de calidad no sólo por el bajo contenido de fósforo y azufre, sino también por la uniformidad de sus propiedades.

Piezas

Los aceros nitrurados contienen elementos formadores de nitruros, por ejemplo, aluminio, cromo o vanadio. Se trata de elementos de aleación contenidos en el hierro que se combinan con el nitrógeno, por lo que éste se disuelve en la masa principal o se segrega en forma de nitruros.

Salida de gases residuales

Espiral calefactora Amoníaco (NH3)

Espiral calefactora Horno calentado eléctricamente Nitruración Fig. 3

Aceros para temple por nitruración, DIN 17211. Ejemplos Los aceros nitrurados contienen elementos formadores de nitruros, por ejemplo, aluminio, cromo o vanadio. Se trata de elementos de aleación contenidos en el hierro que se combinan con el nitrógeno, por lo que éste se disuelve en la masa principal o se segrega en forma de nitruros. Clase de acero Denominación abreviada

Número del material

Nitrurado (dureza en la superficie) HV

39 CrMoV 13 9 34 CrAlMo 5 41 CrAlMo 7

1.8523 1.8507 1.8509

800 950 950

284

Resistencia a la tracción1 (bonificados) N/mm2 1300 ... 1500 800 ... 1000 850 ... 1150

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Cementación con sustancias sólidas Características Este tratamiento tiene dos características principales: a) Se requieren cajas especiales que, una vez preparadas, se introducen en la cámara de un horno. b) El medio carburante utilizado es una sustancia sólida, preparada en forma de gránulos de 20 mm a 50 diámetro, rodeados por una película de polvo activante, adherida a los granos de carbón vegetal por ligantes, tales como: pintura asfáltica, melaza, etc. Medios Carburantes: Los medios carburantes sólidos más utilizados son los carbones vegetales duros, en forma de granos mezclados uniformemente con carbonatos de bario, calcio o sodio en forma de polvo y a veces también con melaza o pintura asfáltica en estado líquido, que actúan como portadores y ligantes. Las mezclas preparadas de estas sustancias son suministradas por firmas comerciales especializadas, siendo una de las más conocidas la denominada “Carbocement”. Etapas En al comercialización, se distinguen tres etapas: - calentamiento

- permanencia, y

- tratamiento final.

Calentamiento: Las temperaturas de calentamiento están comprendidas, teóricamente, entre 800ºC y 1000ºC. La más aconsejable es la de 9257C. El calentamiento debe realizarse a temperaturas elevadas, para que el acero pueda disolver y difundir, a través de su estructura cristalográfica, el carbono en el tiempo más breve; pero si la temperatura es demasiado elevada, el tamaño del grano crece mucho a través del tiempo, lo que trae aparejada una estructura frágil. Por este motivo, no conviene sobrepasar la temperatura aconsejada. Tiempo de permanencia: En los aceros cementados, el tiempo de permanencia a la temperatura de tratamiento depende del espesor que se desea dar a la capa cementada. Debe tenerse en cuenta que el espesor de la capa dura depende d ela temperatura; el tiempo de permanencia a esta temperatura, la composición química del cementante y la composición química del 1000

4 Temperaturas (ºC)

acero. Por ejemplo: en un acero aleado al cromo-níquel a 925ºC, y con una permanencia de cuatro horas, se obtiene una capa de 0,8 mm, con seis horas, el espesor conseguido es de 1,6 mm (Fig. ). Respecto a la temperatura, con el mismo acero en cuatro horas a 875ºC, se consigue un espesor de 0,4 mm, y a 950ºC es de 1,2 mm.

Ho

s ra 6

Ho

s ra

o 8H

ras

10

Ho

ras

950

900

850

0,5

0,8 1,0 1,2 1,4 1,5

1,6

2,0

Profundidad cementada (mm)

285

2,5

3,0

3,5

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Observación Es conveniente que el contenido de carbono d ela capa superficial no exceda de 0,9 %, por cuanto existe peligro de que la capa cementada quede frágil, tendiendo a descascararse o agrietarse durante el rectificado o durante sus funciones en el servicio que normalmente debe prestar la pieza. Esto se soluciona mediante un recocido de difusión, a una temperatura de 850ºC a 925ºC, de una a dos horas en atmósfera neutra. Tratamiento Final: Una vez cementada, las piezas son sometidas a un ciclo de tratamiento, con el objeto de eliminar el tamaño del grano grueso y conseguir las propiedades físicas requeridas. La pieza cementada podemos considerarla, prácticamente, como dos aceros diferentes: el núcleo y la capa cementada. Esta última, a su vez, varía su composición química desde la superficie hasta su comienzo; cada una de éstas composiciones químicas tiene un punto crítico diferente. Por este motivo, en estos ciclos se someten las piezas a temperaturas distintas. Temple Directo y Revenido Terminada la cementación (Fig. 4), se retira la pieza, y desde esta misma temperatura se enfría directamente en agua o aceite. Se realiza, preferentemente, en piezas cementadas en baños y a veces por gas; raramente, en caja. Los aceros deben ser de baja aleación o al carbono de grano fino.

Temperatura de cementación

Punto critico superior del núcleo (0,12 %C)

Punto critico de la capa cementada (alrededor de 0,9 %C)

Tiempos Fig. 4

Temperatura de cementación

Enfriamiento Lento Temple a temperatura ligeramente superior al punto critico inferior revenido Se enfríe lentamente dentro del horno (Fig. 5) y luego se calienta a una temperatura situada entre el punto critico superior del núcleo y el punto crítico inferior. Se enfría en agua o aceite, según la clase de acero, y por último, se efectúa el revenido a la temperatura convenida. Se usa en aceros de alta aleación y de grano fino. Existe poco riesgo de deformaciones y es muy utilizado. El núcleo tiende a quedar con grano grueso.

286

Revenido

Punto critico superior del núcleo (0,12 %C)

Punto critico de la capa cementada (alrededor de 0,9 %C)

Tiempos Fig. 5

Revenido

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Enfriamiento Lento. Temple a temperatura ligeramente por encima del punto critico superior y revenido

Punto critico superior del núcleo (0,12 %C)

Temperatura de cementación

Se caliente ligeramente a una temperatura inferior al punto crítico superior del núcleo, y se templa en agua o aceite (Fig. 6). El núcleo queda con grano fino y la máxima resistencia, pero la capa cementada tiende a quedar con grano grueso. Se usa en aceros de media aleación y grano fino, cuando se necesita la máxima resistencia en el núcleo; por ejemplo, en piezas de aviones y automóviles.

Punto critico de la capa cementada (alrededor de 0,9 %C)

Enfriamiento Lento. Temple Doble y Revenido Se deja enfriar en el horno (Fig. 7) y luego se calienta ligeramente por encima del punto crítico superior del núcleo. Se enfría en agua o aceite; después se vuelve a calentar, pero a una temperatura ligeramente superior al punto crítico de la capa cementada (ésta tiene un solo punto crítico, debido a su porcentaje de alrededor de 0,9% de C). El calentamiento de la pieza debe ser realizado a una temperatura de alrededor de 770ºC. Se enfría nuevamente en agua o aceite. Este tratamiento, el mejor y más completo, se efectúa con piezas de responsabilidad, aceros de media aleación, aceros al carbono y, en general, con los de grano grueso. No es necesario para aceros de grano fino. Tratamiento Isotérmico Después de la cementación, en lugar de enfriar en el horno, aire o aceite, se sumerge en un baño de sales o plomo fundido a una temperatura y durante un tiempo que varía de acuerdo a la composición química del acero, al tamaño de las piezas y a las propiedades físicas deseadas (Fig. 8). Del baño caliente, se pasan las mismas al horno, para elevarlas a una temperatura ligeramente superior al punto critico de la capa cementada (la temperatura de calentamiento de las piezas es de alrededor de 7707C). Luego se templa en aceite o agua, o se templa isotérmicamente, según se explica en la HO templar isotérmicamente y en la HIT temple isotérmico.

Revenido

Tiempos Fig. 6 Temperatura de cementación

Punto critico superior del núcleo (0,12 %C)

Punto critico de la capa cementada (alrededor de 0,9 %C)

Revenido

Tiempos Fig. 7 Punto critico superior del núcleo (0,12 %C)

Temperatura de cementación

Punto critico de la capa cementada (alrededor de 0,9 %C)

Revenido

Tiempos Fig. 8

Este tratamiento se realiza cuando se quiere reducir las deformaciones al mínimo y la máxima tenacidad del núcleo. Observación: En todos estos tratamientos finales, se realiza un revenido de 250ºC, de acuerdo a la dureza final deseada. 287

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Cementado con sustancias líquidas Se aplica la cementación con sustancias líquidas cuando se desea dar, en forma rápida y uniforme, una capa superficial dura a piezas construidas en acero de bajo porcentaje de carbono. Medio cementante Los medios utilizados en esta cementación son los baños de sales a base de cianuros. Estas sales de base se mezclan, en proporciones variables, con sales inertes, como por ejemplo: uno o más cloruros y/o carbonatos sódicos, a los que se añade, como activadores del proceso, uno o más cloruros o fluoruros de sodio, bario, potasio, calcio o estroncio. El poder de carburación de los baños se controla co análisis periódicos, recomendándose hacerlo cada cinco u ocho horas de uso. Temperaturas de cementación Las temperaturas de tratamiento en baños de sales varían entre 850º C y 950º C, dependiendo de la profundidad de la capa cementada que se desea conseguir. A estas temperaturas, las sales de cianuro desprenden carbono, el cual es absorbido por la periferia del material durante todo el proceso de cementación.

El tiempo de permanencia de las piezas en el baño de sales está en función de la temperatura y de la profundidad deseada, obteniéndose mayores espesores de la capa cementada cuando la permanencia y la temperatura son mayores. En la Fig. Se puede observar los diferentes espesores de la capa cementada, que se obtienen

Espesor de capa cementada (mm)

Tiempo de permanencia 0,9

930ºC

0,8 0,75 0,7 900ºC

0,6 0,5 0,42 0,4 0,3

850ºC

0,2 0,1 0

Tiempo de permanencia (minutos) 15

30

45

60

75

90

105

120

cuando se aplica este tratamiento a un acero al carbono, calentándose a diferentes temperaturas y con tiempo de permanencia variable. Si el acero se calienta a 930ºC, por ejemplo, el espesor de la capa cementada es de 0,42 mm, cuando el tiempo de permanencia es de 30 minutos; y de 0,75 mm, si la permanencia es de 90 minutos. Enfriamiento Generalmente, después de haber permanecido las piezas en el medio carburante, se enfrían al aire, y luego se les da un temple y revenido, seleccionando para estos tratamientos las temperaturas y medios de enfriamiento, según la clase de acero. De acuerdo a las exigencias de trabajo a que deben ir sometidas las piezas durante su prestación en servicio, se elegirá uno de los ciclos de tratamiento térmico de las piezas cementadas (cementación con sustancias sólidas).

288

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Limpieza Debido a que las sales utilizadas en la cementación son altamente corrosivas, se recomienda lavar las piezas después de retirarlas del baño, empleando agua caliente y cubriéndolas luego con aceite. Ventajas En la cementación con sustancias sólidas, el tratamiento en baño de sales tiene las siguientes ventajas: a. Economía en el tiempo de calentamiento, debido a que la transmisión de calor es más rápida. b. Distribución uniforme de la temperatura en toda la pieza, permitiendo que la cementación sea más homogénea. c. Menor peligro de deformación de las piezas. Desventajas Son las siguientes: a. Alto costo de las sales. b. Peligro en la manipulación, debido a que las sales son tóxicas. Técnicas para el cementado con sustancias líquidas Similar a la operación de tratar termoquímicamente con sustancias sólidas, este proceso tiene por objeto dar una dureza superficial a las piezas, calentándolas en un medio líquido y a una temperatura elevada. Si el medio usado es básicamente carburante, el tratamiento se denomina cementación; si contiene únicamente cianuro, la pieza adquiere propiedades de dureza especiales y el proceso se llama cianuración. Después del calentamiento en el baño líquido, se enfría el material al aire y,

generalmente, se le somete a un temple y a un revenido final. Esta operación se emplea, especialmente, cuando se desea tratar en corto tiempo piezas pequeñas. 1. Preparar la Pieza A.

Sujete la pieza con alambre o colóquela en un cesto, o en dispositivo de sujeción. (Fig. 9).

B. Precaliente la pieza a una temperatura de 500ºC, aproximadamente.

289

Fig. 9

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO 2. Introducir la pieza Introduzca la pieza en el baño de sales. Observación: cuando de tratan varias piezas a la vez, se debe procurar que estén separadas una de otra, y que no se apoyen en el fondo del crisol. (Fig. 10).

Fig. 10

3. Regular la Temperatura Regule la temperatura al grado requerido por el tratamiento a realizar. Observaciones 1. La temperatura se debe seleccionar de acuerdo a las características finales deseadas. 2. La pieza se debe mantener en el baño cementante o cianurante el tiempo requerido 4. Retirar la pieza Retire la pieza del crisol y déjela enfriar al aire. Observaciones 1. Después de esta operación es conveniente tratar las piezas mediante un temple y un revenido final, para mejorar sus características. 2. Las piezas de capa delgada pueden templarse directamente al salir del baño; en este caso, debe esperarse su enfriamiento hasta la temperatura de temple. Práctica de Cementación Si se necesita una cementación superficial, basta calentar la pieza al rojo cereza en la fragua. Luego, se espolvorea con un cemento de acción rápida (prusiato amarillo de potasio o cianuro en polvo), y se sumerge el objeto rápidamente en el agua. Si la penetración resulta demasiado superficial, se puede repetir el tratamiento. Este método es muy empleado en los talleres, para endurecer piezas de poca importancia y que no necesitan rectificación. Otro método muy práctico para endurecer partes de una pieza (dientes de engranajes, guías, etc), consiste en calentar la pieza con llama oxiacetilénica; proyectarle por breve tiempo la llama reductora (llama larga), y luego, enfriar la pieza en agua. A

Cementación en Cajas Se coloca las piezas en cajas metálicas (mejor, si son de acero CrNi), de modo que, entre una pieza y otra, haya por lo menos dos centímetros de cemento. Los gramos de cemento deben ser bien comprimidos, para asegurar el contacto con los objetos por endurecer. Las cajas se recubren con una tapa móvil y otra fija, embadurnando las juntas con arcilla diluida. Así preparadas, se introducen en el horno, para llevarlas o mantenerlas a la temperatura de cementación. (Fig. 11). 290

F

E

C

B Fig. 11

D

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Cementación en baño de sales: Se obtiene buenos resultados, especialmente con piezas de pequeña y mediana dimensión. A la ventaja citada, deben añadirse la de gran uniformidad a la cementación, debido a que las piezas quedan en perfecto contacto con el baño, dotado de una temperatura uniforme. Las sales se funden en crisoles calentados en hornos. En ellos se sumerge las piezas, colocadas en cestos, si son pequeñas, y suspendidas con ganchos, soportes o alambres, si son de mayores dimensiones. Es menester precalentar estas últimas a unos 500ºC, para acelerar así el calentamiento del baño y evitar deformaciones. La rapidez con que las piezas absorben el carbono, se puede apreciar confrontando la Tabla adjunta, para la cementación en cajas.

Estos valores se refieren al acero CrNi, a la temperatura de 9007C. Tiempo Empelado

Profundidad de la Cementación

10 minutos

0,15 milímetros

20 minutos

0,30 milímetros

30 minutos

0,40 milímetros

40 minutos

0,48 milímetros

50 minutos

0,56 milímetros

1 hora

0,62 milímetros

1,5 horas

0,72 milímetros

2 horas

0,82 milímetros

2,5 horas

0,92 milímetros

3

1,00 milímetros

horas

Protección de las partes que no deben ser cementadas Pueden suceder que, alguna parte de las piezas que se cementan, conviene que permanezca blanda, para posteriores operaciones de maquinado. Con el fin de evitar que el carbono penetre, se cubre dicha parte con arcilla, una capa de amianto o, mejor aún, se cobrearán electrolíticamente. (Fig. 12).

291

Materia cementante

Fig. 12

Arcilla

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO ENSAYO DE DUREZA - TIPOS - APLICACIONES La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica). 100

20

Cable

Cuerpo penetrador Pieza B

A

100

20 0

0

0

A. La posición de la aguja está en 100. B. La posición de la aguja está en O. La distancia desde 0 a 100 está subdividida en 100 partes iguales.

80 60 40

Fuerza ensayo Pro - penetración t

El cuerpo de penetración cónico se hace actuar sobre una probeta de plastilina con una fuerza de unos 10 N.

80 100

60 40

t

Ensayos con plastilina: (Fig. 1)

Aguja y disco sólidamente unidos entre sí

C

Probeta de plastilina Semidura blanda La dureza de un material se determina por medio de números comparativos Duro

C. El material semiduro es el 60% más duro que el blando, o el 40% más blando que la probeta de plastilina dura. El número de comparación de dureza es 60. Ensayo de dureza Brinell, símbolo HB Se comprime una bola de acero templada, de diámetro D = 2,5, 5 o 1 0 mm contra el material a ensayar con una fuerza F. Después de liberar la carga se mide el diámetro d de la huella con un dispositivo amplificador óptico. la dureza Brinell es un valor adimensional resultante de:

HB =

0,0102 . F A

F = valor numérico de la fuerza N 2 A = valor numérico de la superficie de la huella en mm

La fuerza de ensayo debe tomarse de magnitud tal que se forme una huella con un diámetro d = 0,2D a d = 0,7D. Para materiales blandos y bolas de ensayo pequeñas, la fuerza de ensayo debe ser menor. Se calcula partiendo del grado de carga y del diámetro de la bola. (Fig. 2).

2

F =

a.D 0,102 D

a = grado de carga D = diámetro de la bola en mm

d

Fig. 2

292

AJUSTE, MONTAJE, VERIFICACIÓN Y CONTROL DE MÁQUINA/MECANISMO Correspondencia entre el número de Brinell y la resistencia a la rotura El mismo valor del número de Brinell se puede obtener también con bolas de diámetros diferentes, pero con cargas asimismo distintas: Bola de Æ 10 mm bajo 3000 kg. Bola de Æ 5 mm bajo 750 kg. Bola de Æ 2,5 mm bajo 187,5 kg. Bola de Æ 1,25 mm bajo 46,8750 kg. Los ensayos de metales han permitido establecer una relación entre el número HB y la resistencia a la rotura R. R = HB x C Como valor R es de determinación muy onerosa (coste de la máquina de ensayos de tracción), suele preferirse, siempre que es posible, un simple ensayo con bola. C es un valor constante para una misma categoría de metales o de aleaciones. He aquí algunos valores de C para los metales ferrosos; el primer valor se aplica a los ensayos perpendiculares al sentido de laminación; el segundo, a los ensayos paralelos al sentido de laminación. Valor de C

Naturaleza de los aceros

^

//

Acero 35 a 45 kg...........

HB < 120

0,360

0,345

Acero 45 a 55 kg...........

120