Alrededor Del Trabajo de Los Metales

VOINO31 A orvsvuj. ns anaos S31VlN3lAIVQNnj S3NOIOON SVNfl

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Procesos del trabajo

H

FRIEDRICH BENDIX Director de ío Escueta Laboral de Sa/zgifler

Herramienta + aparatos

ALREDEDOR DEL TRABAJO DE LOS METALES

Leyes físicas Unas nociones fundamentales sobre su trabajo y ciencia

Indicaciones sobre el trabajo

EDITORIAL REVERTE, S. A. BARCELONA - BUENOS AIRES - CARACAS - MÉXICO MXMLXXIII

Indicaciones para el lector Cada capítulo de esta obra comienza, en su primera página, por hacer una exposición de las circunstancias de la operación a que se refiere; es decir que se empieza por explicar en qué consiste la operación en cuestión, su objeto y su aplicación en el taller. Las demás páginas según sea la materia a que se refieren van especialmente caracterizadas con ayuda de símbolos en color, del modo que a continuación se indica:

J. Este signo • caracteriza las páginas del libro que se ocupan del proceso de trabajo de una determinada operación.

1

! i -.i" • • "^ ~~^^^^~^^ " | caracteriza las páginas del libro que se ocupa de las herramientas y aparatos empleados en la operación de que se trate.

F

caracteriza las páginas del libro que exponen 3. Este signo las leyes físicas y naturales en que se Tundan los procesos de trabajo de que se trate o el funcionamiento de la herramienta en ellos empleadas. Los capítulos dedicados a leyes físicas y naturales están organizados desde un punto de vista de carácter general, saliéndose, por así decirlo, del estrecho ámbito profesional y, de tal modo, que establezcan una especie de enlace entre el oficio y la vida ordinaria.

4. Este signo ^•^•^•••••^•^L^L^L^L^L^L^L^L^Li caracteriza las páginas del libro que traducen en forma de indicaciones para el trabajo las consideraciones expuestas precedentemente.

Título de la obra origina! F A N Q A N mil M H t a i Editada por GÍO» WfsmMANN VEIIAG. Braunschweig EDirOIIM IfVftrí,

S. A.

1965-1971-1973

Versión española por el Dr c»r|0»

Sátnz d* Magarola, Ingeniero Industrial

ISBN - H 4 - 2 9 1 - 60.111- 2

Depósito [»8al, Z. 92-45

Impreso por GRÁFICAS INSTAR, Constitución, 19 Barcelona (14) Impreso en España

Prmted m Spain

Prefacio La experiencia adquirida por el aprendiz durante su trabajo en el taller constituye la base de la eficiencia de toda labor docente en las escuelas profesionales. En éstas se aclara mediante competentes explicaciones de carácter técnico, la razón de ser de todo trabajo, las circunstancias que concurren en la operación que se estudia. Por otro lado, cualquiera de tas operaciones es también un punto de partida para la labor de excitar en el aprendiz espíritu de observación, es decir, para inducirle a seguir mentalmente el proceso ile irabajo. De este modo se va teniendo terreno firme para lo que es la verdadera misión formativa de las escuelas profesionales: sacar jóvenes activos y verdaderamente competentes en su oficio. El proceso de trabajo brinda abundantes ocasiones para guiar la dirección visual del alumno hacia las variables relaciones entre proceso y herramienta, por un lado, y entre proceso y material, por otro. Se ponen al descubierto las condiciones físicas o naturales que sirven de fundamento al proceso de trabajo y se establecen las hipótesis necesarias para una verdadera comprensión del funcionamiento de las herramientas que se emplean. Las herramientas y los aparatos se consideran teniendo en cuenta sus condiciones de funcionamiento. No podrá, empero, esperarse una completa comprensión del proceso de la mayor parte de las operaciones, hasta que se hayan aclarado en clase de modo conveniente las leyes físicas y naturales que residen en su interior. El señalar y explicar esas leyes físicas en el lugar adecuado, es decir en relación con la operación, constituye una interesante particularidad de estas « Nociones fundamentales sobre el trabajo y la ciencia ». A cada operación le ha sido asignado un capítulo especial de leyes físicas y naturales. Desde el punto de vista de una pura cultura general tiene esto por objeto poder formar un cuerpo de doctrina de alcance general que se sale fuera del estrecho ámbito del oficio. Para finalizar — y sirviéndose de las observaciones y consideraciones que las preceden— se incluyen indicaciones sohre el trahajo. El ritmo en cinco tiempos: circunstancias o descripción de la operación — proceso de trabajo — herramientas y aparatos — fundamentos físico-naturales — indicaciones sobre el trabajo — se extiende en un orden consecuente y lógico a lo largo de los 23 capítulos del libro «Alrededor del trabajo de los metales» como la trama a lo largo de la urdimbre de un tejido. Este ritmo se ha señalado por medio de color y sfmbolos (véase en pág. 2, Indicaciones para el lector). De este modo-no constituye la presente obra la revuelta maraña de materias que ha sido corriente encontrar hasta ahora en los libros, sino que se ofrecen en ella al alumno materias completas y ordenadas de modo claro. Los capítulos del libro — ordenados por operaciones — se han elegido, después de concienzuda meditación, de tal modo que pueden suministrar importanies conocimientos básicos para un gran número de escuelas laborales — por ejemplo, para enseñanza de ajustadores, de cerrajeros para construcciones en general y para construcciones de acero, de mecánicos, de constructores de maquinaria y de instaladores —; y esto nd en el sentido de constituir sólo un « cursillo básico junto al tornillo de banco », sino por el contrario en el sentido de suministrar conocimientos para una formación completa que se extiende, en el licmpo, a lo largo de, aproximadamente, ano y medio. El orden de los temas es independiente de la marcha que siga la labor docente en el taller, puesto que la pretcnsión de marchas paralelas en los trabajos del taller y de la escuela no tiene hoy día sino un significado puramente teórico. Por parte de las escuelas laborales es norma sabida la de oponerse a una prematura especialización y a un ámbito profesional demasiado estrecho. Merece un especial agradecimiento por su eficacísima colaboración en la tarea de estructuración de este moderno libro técnico el Dipl. Ing. K. E. BLCHI-.K y su colaborador el ingeniero HUGO HEJNE cuyas ideas gráficas a la hora de ¡lustrar la obra tan en armonía están con la especial misión que se ha encomendado a la misma. lírunswick, enero 1963.

FRIKDRICH BFNUIX

ÍNDICE Páginas

17-22

2. Medición de ángulos por medio de ínsl rumen los de medida sencillos

9-16

1. Medición por medio de regla de acero, de compás y de pie de rey

Ejercicios

3. Trazado por medio de instrumentos sencillos Eíerc icios

Proceso de trabajo Páginai Proceso en la medición de longiludes .

Ángulos en los dibujos Proceso en la medición de ángulos

10

18 IB

22

23-30

Proceso en el trazado

23

30

53-62

7. Limado en el tornillo de banco

Proceso de corte o cizallamiento 46 Basculamiento y desplazamiento de la plancha 46 Tensión previa al cortar a mano. 46

45-52

6. Cortado de planchas

Acción de la cuña-Ángulo de cuña 38 Corlado, arranque de viruta, cizallamientu 38

37-44

5. Operación de cortar y arrancar viruta con el cincel. .

31-36

4. Aserrado con la sierra de arco . . . .

Ejercicios

44

Proceso de arranque de virutaÁngulo de ataque

72-76 72-76

Ejercicios

Proceso de rascado-Ángulo de ataque Figura pórtame en el marmoleado

63-71 71

Ejercicios

Proceso de arranque de v i r u t a . . ángulos de ataque y de corte en las carreras de irabajo y de retroceso

62

Ejercicios

Rascado de superficies

Fundamentos físico-nalurales

9. Agujereado con punzón y con prensa de punzonar o pun/onadora 77-82 Ejercicios

10. Taladrado con la taladradora

82

83-94 Ejercicios

11. Raspado con el escariador

94

95-106 Ejercicios

106

Proceso de trabajo al recortar y ¡igujercar-Comportamiento elástico del material

32

54 54

64 64

78

Acción y movimientos de la broca 84 Proreso de arranque de v i r u t a . . 84

Proceso de irabajo en el escariado Arranque de virutas-Paso

96 96

Herramientas (

instrumentos Paginas

Leyes científicos Páginas

Medición

y

representación de

Indtcaciones sobre el trabajo PiíKinas

43

Cincelar superficies-Conar

36

S '

'/.

h '•

trabajo. Trabajo de cincelado . .

Clases de tijeras (tijeras de mano

Las Tuerzas y la palanca

48

44

Trabajo de ci/alla, cuidados de

Influencia de la dirección ) acción de hendimiento; c) tronzado del material

Cuando se introduce un cincel perpendicularmente a la superficie de una determinada pieza, lo primero que ocurre es que el filo penetra un poco en el material y empuja a las partículas de éste oblicuamente hacia arriba a ambos lados de la entalladura recalcándose allí en forma de abultamientos claramente visibles. Al ir penetrando más profundamente aumenta de modo progresivo la acción lateral de cuña del cincel.

Arranque de viruta con el cincel (fig.

38,4)

Cuando el cincel se coloca oblicuamente respecto a la superficie de la pieza que se trabaja, el material es empujado por delante del filo que va penetrando. Fig. 38,4 Arranque de virutas, a) Empujamiento del material delante de la superficie üe ataque; 6) la viruta es arrancada de la pieza (grieta progresiva); c) curvado y rotura de las viruias

Al proseguir la penetración del cincel se rompe el material delante del filo en forma paralela a la superficie de trabajo. (La grieta va progresando debido a la acción de cuña.) Se forma así una viruta que se curva y sube resbalando por la superficie de ataque.

Cizallamiento con el cincel (fig.

Fig. 38,5

CUaliamienlo con el cincel

38,5)

Si se sujeta una pieza en el tornillo del banco de tal modo que la deseada superficie de cizallamiento quede a todo lo largo del canto superior de las mandíbulas de sujeción, podrán irse cortando con un cincel plano, por ejemplo, delgadas fajas de chapa. Lo mismo que en el caso del tronzado, el filo principia por penetrar en el material hasta una determinada profundidad, para después llevarlo a la rotura, al« cizallamiento », encima del canto superior de la contramandibula.

CINCELADO

H

Tipos de cinceles De acuerdo con las múltiples posibilidades de empleo de los cinceles como herramientas para tronzar, para levantamiento de virutas o para cizallar o recortar, existe una gran variedad de tipos de cincel que se diferencian entre sí principalmente por la forma del filo. El cincel plano dotado de filo largo y recto se presta para cortar barras pequeñas, para contornear junturas o encajes rectos en chapas así como para cincelar superficies (fig. 39,1 a). Las junturas curvas en chapas se marcan bien con el filo abombado del cincel de contornear (fig. 39,1 b). Para tronzar en la forja gruesas barras de acero en frió y en caliente se utilizan los cinceles provisto de mango* que se golpean con el martillo de dos manos ** (figgura 39,1 c). Estos cinceles provistos de mango, se afilan de distinto modo : Para usarlos con material frío: ángulo de filo =• 55 - 60°. Para usarlos con material caliente: ángulo de filo = 45 - 50". Cuando hay que establecer aligeramientos o huecos en chapas gruesas y análogos lo que se hace es taladrar la periferia previamente de tal modo que el material que quede entre agujero y agujero sea suficientemente estrecho para que pueda eliminarse fácilmente a continuación con el doble filo del retacador rompedor que se representa en la figura 39,1 d. El cincel agudo tiene un filo corto y compacto con el cual pueden contornearse ranuras de trazado recto así como también las de forma fuertemente curvarda (figura 39,1 e). Para el vaciado de ranuras de diferentes secciones en superficies abovedadas, por ejemplo, casquillos de cojinetes, se emplean cinceles para ranurar (fig. 39,1 f). El filo anular del sacabocados se utiliza para hacer agujeros en materiales blandos como, por ejemplo, piorno, cartón para juntas, etc. (fig. 39,1 g). Los agujeros necesarios para introducir tacos en los muros de piedra se hacen con el filo en corona del escoplo de cantería o cincel de dientes. Para golpear el cincel se emplea el martillo de mano, con un peso de 800-1000 p, y para los tallantes los ya citados martillos de dos manos (3-5 kp) (fig. 39,1 h). En calderería y fundición se emplean también muchas veces cinceles accionados por aire a presión para des- Bi i i LOS ™ ,;„.„, ,. . K K K f i .,g . ío ¿y,! cinceles adoptan muchas lorcantear o calafatear planchas, así como también para mas. «) Cincel piano; b) cincel de contornear; l i m n m r las niryat fimrliHa«i ''' ret a,acador l l a n t e P ara trabajo en frió o en caliente; limpiar las piezas lundldas. rf) rompedor; e) cincel agudo;/} cince' ) sacabocados; ti) martillo de mano * Estos cinceles se suelen llamar tallantes, y también tajaderas. — N. i/el T. ** Estos pesados martillos o mazas se llaman según las regiones mallos o mandarrias. — N. del T. 39

F

CINCELADO

Fuerzas y sus efectos Bajo la acción de la fuerza de percusión del martillo penetra el cincel en el material. Las partículas de material son movidas, son expulsadas del sitio, que ocupaban primitivamente y, como consecuencia de ello, el material sufre una deformación. Entre la fuerza empleada (aquí, fuer/a de percusión) y el movimiento (aquí, de las partículas de material) existe una relación de causalidad.

Fig. 40,1 Las fuerzas producen movimientos

Para poner un vehículo en movimiento es necesario emplear una fuerza. Para los movimientos de una máquina es un motor quien suministra la fuerza de accionamiento. Siempre que se observa un movimiento, existe una fuerza que lo produce (fig. 40,1). Las fuerzas se reconocen por sus efectos, que consisten en variaciones de movimiento. Entre éstos se sobrentienden también las deformaciones de los materiales. Frecuentemente se equilibran varias fuerzas en sus efectos y en este caso no se observará ninguna variación de movimiento.

Magnitud de las fuerzas En la prueba de la cuerda queda vencedor el grupo que haya podido ejercer un esfuerzo mayor. Ese grupo gana « terreno» es decir consiguen mover la cuerda en la dirección en que ejercen su esfuerzo (fig. 40,2).

FE*. 40,2 El grupo mas fuerte gana terreno

Una barra redonda de aluminio blando se deja romper por medio del cincel con menor empleo de fuerza que una barra de acero del mismo espesor aproximado ffig. 40,3). Las fuerzas tienen magnitudes diferentes y con ello también efectos diferentes.

Fie- 40,3 fuerza

Los materiales duros exigen un gasto mayor de

CINCELADO I Medición de fuerzas Asi como para la medición de longitudes se ha fijado una unidad de longitud (m) o para la medición de ángulos una unidad angular (1°), para la medición de fuerzas hemos fijado también una unidad de fuerza. La unidad de medida para la medición de fuerzas es el kilopond (I kp) 1 kp

1000 pond 1 (p)

Las fuerzas se miden con balanzas de resortes. Este resorte helicoidal de tracción de que van provistas se alarga bajo la acción de una fuerza — por ejemplo, bajo la acción de un esfuerzo muscular — de modo uniforme y tanto más cuanto mayor es la fuerza. El alargamiento experimentado por oí resorte se puede leer con ayuda de un índice sobre una escala « graduada » en pond o en kilopond (fig. 41,1).

Fie. 41,1

Una pieza suspendida del resorte hace el mismo efecto que una fuerza. Viene producida esta por la fuerza de atracción proviniente de la tierra, la fuerza de la gravedad, o gravedad simplemente. Su magnitud en este caso, habitualmente llamada peso del cuerpo se mide igualmente en kp o en p (fig. 41,2). Puede por lo tanto decirse que Peso = Fuerza

p¡,,p 41,3

Las

fuerzas se

miden en kp; peso - tuerza

La unidad de medida del peso y de la fuerza — 1 kp •— ha sido determinada en París con una medida patrón de platino-iridio. Las balanzas de resortes no se emplean únicamente en la técnica para la medición de fuerzas sino que tienen aplicación también en la vida cotidiana para pesar mercancías. Las divisiones de su escala corresponden entonces habitualmente a kilogramos o a gramos (kg, gr). Éstas son empero, unidades de medida de masa (cantidad de materia), que no deben confundirse de ninguna manera con las unidades de fuerza. Sin embargo, no se comete un gran error, si entre nosotros en la ¡ierra ponemos kg y kp como numéricamente iguales.

Fuerza y reacción Cuando, por ejemplo, durante ta operación de cincelar penetra el cincel en el material bajo la acción del martillo, actuará sobre este último una reacción de valor igual y que actúa en sentido opuesto a la dirección original del martillo deteniendo a éste y lanzándolo finalmente hacia atrás (rebote). Si se hubiera golpeado con un martillo de plomo, la reacción habría ocasionado un entrante claramente visible sobre la tabla del martillo: las partículas blandas de plomo habrían sido movidas aqui en la direcuión de la reacción. En la prueba de la cuerda, se emplea una soga de cáñamo que es la que resiste las fuerzas de tracción. Una cuerda delgada podria romperse. Toda fuerza exterior que actúe sobre ella provoca en la cuerda (material) inmediatamente una reacción. Mientras esta reacción sea al menos tan grande como la fuerza exterior, la soga aguantará. Sólo cuando la fuerza exterior se hace mayor, se rompe la cuerda. La fuerza ejercida predomina entonces sobre las fuerzas de reacción que nacen del material (fig. 42,1). Esta colaboración de fuerzas y reacciones se observa frecuentemente (véase también pág. 76). Si ambas fuerzas son de la misma magnitud, no se manifiesta ningún efecto (en este caso -^ variación del estado de movimiento o de reposo). De pondui — peso (latín).

11

Fin. 42.1 Fuerzas y reacciones, a) Fuer?a - reacción (la soga resiste); h) la fuerza es mayor que la reacción (la soga se rompe)

Se está en el caso de equilibrio de las fuerzas. Fuerza (acción) = reacción Representación de fuerzas Para representar gráficamente que en un cuerpo, en nuestro ca¿o el filo .leí cincel, actúan fuerzas, se utilizan lo que se llaman vectores . El punto Fíg. 42,2 Representación cn q u e em pieza el vector nos indica el punto de aplicación de la fuerza. de fuerzas; el peso a levan. ., tar vale loo kp. Escala d e La dtreccion de la luerza viene dada por la del vector y la longitud de éste Tuerzas: i cm - 5 k p caracteriza la magnitud de la fuerza. Se dice entonces, por ejemplo, que 1 cm de longitud de vector representa 5 kg (fíg. 42,2). Trabajo de cincelado

En todos los trabajos que se realizan con el cincel de mano debe dirigirse la vista no a la cabeza del mismo sino a su filo. Únicamente operando así puede examinarse si la posición actual del filo coincide con el corte que se va haciendo. Los golpes de martillo deben realizarse jugando con la articulación del húmero y no con la del codo (fig. 42,3). Deben evitarse los martillazos inseguros y flojos. El mallo, o la mandarria, son manejados teniendo la mirada fija sobre la cabeza de la tajadera. Los mangos de los tallantes (o tajaderas) deben estar flojos dentro del agujero de éstos, para evitar rebotes. La posición del filo es vigilada por aquel, de los dos operarios, que maneje el tallante (fig. 42,4). La pieza que se trabaja debe estar siempre perfectamente asentada sobre e¡ apoyo. Las piezas que quedan huecas «rebotan» produciendo dolores en la mano que sostiene el cincel y los martillazos resultan poco o nada eficaces a consecuencia de la flexión elástica. Trabajo de cincelado en el lomillo de baneo La pieza debe sujetarse firmemente en el tornillo de banco. Los trabajos duros de cincelado no deben realizarse en el torn i l l o paralelo porque sus mandíbulas, frecuentemente de hierro colado, correrían peligro de romperse. Entre la pieza y el husillo debe colocarse un tarugo de madera escuadrada con objeto de que aquélla no resbale por la acción de los golpes de mandarria dirigidos oblicuamente hacia abajo (figura 42,5).

Sil. 42,5 1 _^ es un signo matemáiico que quiere decir « corresponde a. contraposición con el signo -— que significa « igual a... ».

CINCELADO Recorte de planchas En el trazado deben preverse excesos de medida. Como los bordes recortados a cincel no quedan limpios y llevan rebabas, deberán preverse excesos de medida que estén en relación con el espesor de la plancha (aproximadamente los */, del espesor de la plancha). Para trabajar sobre la superficie dura del yunque deben emplearse entre la pieza a trabajar y esta superficie alguna pieza intermedia de material blando ya que en caso contrario se embotaría rápidamente el cincel al atravesar la plancha. Empléense cinceles de recortar.

Obtención de superficies por cincelado (fig.43,1) La superficie de trabajo se prepara por medio de un cincel agudo formando pequeñas tiras terminándose después de trabajar por medio de un cincel plano. El aligeramiento del trabajo viene producido por la mejor acción de corte del estrecho filo del cincel agudo. El cincel debe disponerse de modo uniforme, es decir formando un ángulo constante con la superficie que se trabaja. El disponer el eje del cincel sin conservar constante el ángulo que forma, da como resultado superficies no planas con la consiguiente pérdida de tiempo en trabajos de corrección.

Fie- «.i

Cincelado de aligeramientos y penetraciones (fig. 43,2) Debe trabajarse con un especial cuidado para trazar y granetear los taladros. No puede esperarse una penetración o un aligeramiento limpios sino cuando se prevé un posterior arranque de material en las superficies. La pieza.a trabajar debe estar bien sujeta y asegurada. El trabajo con el retacador rompedor favorece la no deseable deformación de la pieza cuando está mal sujeta en el tornillo de banco.

Tronzado con la tajadera para trabajo en frío o en caliente (fig. 43,3) El punto por donde debe cortarse se « entalla » únicamente (profundidad de la entalladura: V, del espesor en la zona afectada por el corte) terminándose de tronzar a martillazos sobre el borde del yunque. Si se tronzara completamente con el cincel padecería el filo de éste al ser golpeado sobre la superficie endurecida del yunque. Existe gran peligro de accidente si al terminar la operación se golpea con demasiada violencia ya que el trozo cortado puede salir despedido con fuerza.

Fig. 43

43

Fíe. 44,3

CINCELADO Cuidados con los útiles de trabajo Aun cuando tanto el martillo como el cincel sean herramientas realmente robustas, deberán, no obstante, revisarse de vez en cuando y, si preciso fuera, repararse para evitar así trabajos defectuosos o, también, accidentes. La rebaba del cincel debe eliminarse a su debido tiempo por medio de esmerilado o de trabajo de forja, pues de lo contrario en un momento dado pueden desprenderse fragmentos con el consiguiente peligro de ocasionar accidentes y sobre todo heridas en los ojos. Los filos romos deben afilarse convenientemente a su debido tiempo. Las reacciones originadas por la pieza que-se trabaja dan lugar a un lento desplazamiento de las partículas de material en el filo de la herramienta haciendo que éste se redondee (se abombe) volviéndose con ello romo. El cincel que está en estas condiciones no penetra ya sino muy poco en el material por mucha que sea la fuerza con que se golpee. La herramienta se aplica bajo pequeña presión, y en posición adecuada, a la periferia de una muela de esmeril dotada de gran velocidad, de tal modo que las caras esmeriladas formen entre sí un ángulo de 40 a 50° para el trabajo de materiales blandos y de 50 a 60° cuando sean más duros los materiales con que se haya de emplear el cincel (figs. 44,2 y 3). Cuando se presiona muy fuertemente o demasiado prolongadamente sobre una superficie de filo, el cincel se recuece y no « aguanta » más (por esta razón hay que refrigerarlo con frecuencia). Para prevenirse existen graves heridas en los ojos a consecuencia de granos o partículas, que se desprenden durante el esmerilado, yendo a inscrutarse en la córnea, deben usarse siempre gajas protectoras. Hay que comprobar continuamente el buen asiento de las cuñas de los martillos. Los mangos de martillo, hechos generalmente de madera de fresno, se secan y con ello se encogen. La cuña queda floja y el martillo puede salir disparado (peligro de accidente). Como los mangos se mantienen más gruesos por el extremo por el que se agarra, puede volverse a fijar bien el martillo para asegurarlo contra el citado peligro, recalcándolo sobre el banco y metiéndole nuevamente, a golpes, la cuña (fíg. 44,4).

Fig. 44,4

Ejercicios 1. Croquizar algunos dientes de sierra en posición de trabajo, indicar los ángulos de filo y de ataque en las carreras de ida y vuelta de la hoja de sierra y aclarar los diferentes arranques de viruta. 2. ¿Ateniéndose a qué puntos de vista se elige una hoja de sierra? 3. Describir brevemente y en correcto lenguaje técnico la "constitución de una sierra de arco manual. 4. ¿Por qué razón los mangos de tallantes deben estar flojos y los de los martillos de mano y de fragua (o a dos manos) tienen que estar firmemente «enmangados»? 5. ¿Qué peligros de accidente se tiene con los trabajos de cincelado y cómo se evitan estos accidentes?

-u

CIZALLAMIENTO Cizallamiento de planchas Junio al tronzado con cincel y al aserrado con la sierra de arco, constituye el cizallaniiento un importante procedimiento de corte empleado sobre todo para recortar piezas de plancha. Las planchas delgadas con espesor hasta los 1,5 mm se recortan con la tijera o cizalla de mano y las más gruesas, por el contrario, con la de palanca (fig. 45,1). Contrariamente a lo que ocurre con los bordes obtenidos en recortes hechos con cincel, los conseguidos con cizalla son relativamente lisos. En las planchas muy delgadas hay frecuentemente necesidad de corregir, enderezándolas con un mazo de madera, las pequeñas terceduras de los bordes del corte. En muchos casos puede por esto renunciarse a dar sobremedidas para el corte.

Lo mismo que pasa con los cortes de sierra sólo es necesario algunas veces eliminar con la lima la rebaba que haya podido formarse. Además de la economía en tiempo y material que se consigue con este modo de trabajar, hay que añadir, como una ventaja más, que el corte con cizalla se realiza con mayor rapidez que el efectuado con cincel o con sierra. Las dos cuchillas de las cizallas de mano y de palanca se designan como filos o mandíbulas de la tijera o cizalla. El movimiento de corte tiene lugar de modo que los dos filos en forma de cuña pasan resbalando uno sobre otro. En la tijera o cizalla de mano las dos cuchillas están a ese efecto unidas entre sí por medio de un perno, remachado o atornillado, que les permite girar.

Fig. 45,1 Trabajo de cizallamiento con la tijera de mano y con la de palanca

En la tijera de palanca la cuchilla superior, movible, se hace pasar junto a la inferior que es fija. El mango necesario en este caso para abrir y cerrar la abertura de la tijera tiene una longitud de unos 1,5 m. 45

CORTE O CIZALLAM1ENTO Proceso de corte o de cizalfamiento Las dos cuchillas de la tijera o cizalla penetran al mismo tiempo, desde abajo y desde arriba, en el material y lo comprimen al principio en el punto de corte (fig. 46,1). Al seguir penetrando es cuando empieza el verdadero « cizallamiento » o « corte » es decir el desplazamiento y la separación de las partículas bajo el esfuer/o cortante de los filos cuneiformes de las cuchillas.

Cornpreiión

Deiliiarniento

T

A! principio penetran las cuchillas entallando el material (superficie de corte lisa). Inmediatamente después se desgarra c ón no °bstantc en el plano de corte la sección restante: el material es cortado con formación de rebaba (superficie de corte áspera). Las dos partes de la pieza se curvan a consecuencia de que las cuchillas siguen penetrando.

Basculación de la plancha FÍR. 46,1 Proceso del corle o cizallamiento

Al proseguir la penetración de las cuchillas, se desplazan los puntos de aplicación de las fuerzas de corte a la derecha y a la izquierda del plano de corte. La pieza hace entonces un movimiento de basculación. Cuando se emplea la tijera de mano, el movimiento de basculación de la plancha se evita por medio de una contrapresión adecuada que se ejerce con la mano izquierda y cuando se maneja la cizalla de palanca, por medio de una pieza de sujeción colocada sobre la plancha (fíg. 46,2).

Corrimiento de la plancha en la abertura de las tijeras Fie. 46,2 Los esfuerzos corlantes m ovíllenlos de giro (basculación)

Una plancha metida demasiado adentro de la abertura, contra el perno de unión de las cuchillas, resbala sobre éslas. La causa de esto es la acción de deslizamiento de los esfuerzos cortantes cuando la abertura de las cuchillas es demasiado grande (fig. 46,3). El cizallamíento no principia hasta que el ángulo de abertura valga aproximadamente 15°.

Tensión previa de las cuchillas en las tijeras de mano No se consigue una línea de corte bien limpia sino cuando ambas cuchillas de la tijera, para cualquier ángulo de abertura, resbalan en intimo contacto la una con la otra. En caso contrario se forma una gran rebaba, se dice que las cuchillas tienen desviación. Por esta razón se hacen ambas cuchillas abombadas la una contra la otra de modo que en cada punto de acción se presionen entre sí. La presión Fie- 46,3 Resbalamiento de las planchas necesaria se obtiene, por ejemplo, apretando la tuerca del perno de unión de ambas cuchillas (pág. 52). Las cuchillas de las tijeras tienen, como las de otras herramientas, secciones cuneiformes (fig. 46,2). Con objeto de que las cuchillas puedan resistir los grandes esfuerzos que intervienen en el corle y no se quiebren se toma su ángulo de filo de unos 80" (compárese este ángulo con los ángulos de filo en las cuchillas de las tijeras para cortar papeles o para cortar uñas).

CORTE O CJZALLAM1BNTO

Tipos de tijeras Existe una gran cantidad de tijeras de muy diversos tipos que se diferencian entre si fundamentalmente por la forma y las dimensiones de sus cuchillas (longitud, sección transversal). Junto a las tijeras actuadas a mano, existen además otras que son accionadas por fuerza motriz y que. por ejemplo, cortan, en los talleres de laminación, tochos de acero de sección cuadrada hasta de 500 x 500 mm. Para corles rectos de poca longitud así como para redondeamientos exteriores se emplea una tijera para plancha, de cuchillas rectas (fig. 47,1 a). Fig. 47.2 < i/.ill,i de mesa o cizalla guillotina

F¡K. 47.1 Tijeras de mano, a) Tijera para planchas; h) tijera para cortes seguidos; c> tijera para agujeros

Fig. 47,3 Tijera circular

Cuando de una plancha se han de recortar tiras largas se utiliza la tijera que podríamos llamar de corte seguido. Sus cuchillas acodadas, contrariamente a lo que ocurriría con una tijera corriente para plancha que se atascaría en este trabajo, permiten la fácil obtención de cortes limpios (fig. 47,1 b), Los redondeamientos interiores se hacen con la tijera para agujeros cuyas cuchillas son de forma arqueada (figura 47,1 c). Los cortes de forma irregular, llamados cortes curvos, se ejecutan ventajosamente con las cuchillas especialmente arqueadas de la tjjera para figuras. Con la tijera o cizalla circular corta el hojalatero, parliendo de planchas delgadas, fondos y anillos circulares (fiR. 473). Lo mismo que la tijera de palanca, la llamada tijera de guillotina o de mesa (fig. 47,2) del calderero o del hojalatero se caracteriza por tener un mango que puede llegar a ser de longitud igual a los 2,50 m, al cual va fijada por medio de tornillos la cuchilla superior, de forma arqueada. Para cortar, se baja con fuerza esta cuchilla contra la inferior que es fija. Con objeto de poder levantar fácilmente la cuchilla móvil, va ésta equilibrada con un contrapeso. Para cortar planchas especialmente gruesas, operación para la cual la fuerza muscular humana resulta insuficiente, se emplean cizallas accionadas por medio de electromotor. Con estas máquinas es posible también corlar pcrfílcs laminados de acero. La cuchilla fija va en este caso provista de las necesarias escotaduras que se corresponden con el perfil de la pieza a cortar. 47

CORTE O CIZALLAMIENTO Fuerzas y movimientos que intervienen en la operación de cortar

Cuando se corta, por ejemplo, una chapa con la tijera de mano, la fuerza muscular ejercida en los mangos de la tijera se transmite a través del perno de unión de las cuchillas y llega al punto de corte en forma de esfuerzo cortante. Al ir avanzando el corte, experimentan todos los puntos de la tijera un movimiento de rotación alrededor del perno de unión como eje de giro (fíg. 48,1). Hay una gran cantidad de'herramientas e instrumentos con los que es posible lo mismo que en la tijera, transmitir esfuerzos por medio de un movimiento de giro y hacerlos útiles, por ejemplo, en forma de esfuerzos cortantes. Así, por ejemplo, se emplean palancas para elevar grandes cargas, sistemas de engranajes para transmitir movimientos de rotación y también esfuerzos, tenazas para cortar alambres o para sujetar piezas, etc. (figura 48,2). Fig. 48,1 Fuerzas y movimientos en una lijara de mano

O Fig. 48,2 Transmisión de esfuerzos por medio de movimientos de rotación, a) Palanca; b) mecanismo de engranajes con volante o manubrio de accionamiento; f) palanca de freno; rf) alicates de corle; e) tenazas de fontanero

Aquellos elementos de herramientas y aparatos que reciben las fuerzas y las transmiten, reciben, en general, el nombre de brazos de palanca. El centro del movimiento de giro se llama punto de giro. Los brazos de palanca, con las fuerzas que obran sobre ellas y el punto de giro, tomados en conjunto, reciben el nombre de palanca (fig. 48,3). En este sentido podemos decir también que las ruedas dentadas, las poleas de transmisión y los volantes o los manubrios constituyen otras tantas palancas porque con ellos se transmiten fuerzas por medio de un movimiento de giro. Fig. 48,3 Designaciones en una palanca Fuerzo

(kp¡

Las palancas constituyen una de las más viejas demostraciones de la técnica humana. Es indudable que lo que llevó a su descubrimiento en los tiempos primitivos fue la intención de multiplicar la limitada fuerza muscular. Hace más de 6000 años se empleaban ya palancas para el transporte de cargas pesadas. Los egipcios, por ejemplo, emplearon largos troncos de árbol para colocar en su sitio los grandes sillares con que construyeron las tumbas de sus reyes, las pirámides.

48

CORTE O CIZALLAMIENTO Equilibrio en las palancas La balanza de cruz del comerciartle es también una palanca (figura 49,1). En los dos brazos iguales de la cruz de la balanza obran dos fuerzas: el peso de la mercancía y el de las pesas colocadas para pesar. El riel de la balanza quedará vertical cuando exista equilibrio en la cruz de la balanza, es decir, cuando las dos fuerzas sean iguales.

En la palanca de brazos iguales existe equilibrio, cuando actúan en ella dos fuerzas de la misma magnitud. I , •

49.1

La palanca con que se levanta una pesada carga, es una palanca de brazos desiguales, es decir, que el brazo correspondienle al lado de la carga es mucho menor que el del lado de la fuerza (véase también figura 48,3). Aquí se tiene, como enseña la experiencia, que basta con una pequeña fuerza para levantar una carga pesada o para mantenerla en equilibrio (fig. 49,2). Hay que tener en cuenta aquí que la fuerza y la carga ejercen con relación a la palanca una acción análoga a la que ejercían en la balanza de cruz la mercancía y las pesas. En estos casos se trata de fuerzas que actúan vcrticalmcnte hacia abajo. Fuerz

Carqo

P u n t o de giro .-ii: 49,2

Equilibrio en una palanca de brazos iguales y en oirá de bra/os desigualen (balanza de cruz y palanca)

En una palanca de brazos desiguales se tiene estado de equilibrio con cargas de magnitud diferente. Si se trata de emplear una fuerza tan pequeña como se pueda para levantar una carga grande, deberán disponerse las cosas para que el brazo de palanca de la carga sea tan pequeño y el

^ ^

Fig. 49,3

¿Quién tiene la tarea más fácil?

de la fuerza tan grande como podamos hacerlos. La carga se pondrá por esta razón tan cerca como se pueda del punto de giro. Del lado de la fuer/a emplearemos, por el contrario, un largo brazo de palanca (figura 49,3). Esta consideración se ve confirmada prácticamente en el uso de la tijera de mano, por ejemplo. La pieza de plancha se acerca tanto como se pueda al perno de la tijera (pequeño brazo de palanca para la carga). Al mismo tiempo se impedirá con la mano en lo posible el resbalamiento de la plancha. La mano derecha agarrará la tijera tan lejos como se pueda del citado perno (brazo de palanca grande para la fuerza). Digamos de paso lo inconveniente que resulta emplear un alargamiento . n i i l i c i . i l del brazo de palanca de la fuerza, utilizando, por ejemplo, extremos de tubo (véase pág. 52).

49

CORTE O CIZALLAMIENTO Ley de la palanca Mediante ensayos se han determinado las condiciones de equilibrio de las palancas y, con ello, se ha descubierto una relación de carácter general entre fuerzas y longitudes de los brazos de palanca. Esta relación se llama ley de la palanca y reza del siguiente modo: Carga ( k p ) - s u brazo de palanca (m) = fuerza (kp)-su brazo de palanca (m) (f¡S.

Carg• —100 l 10 mm) 1 , forma cónica (fig. 85,2). Las-superficies cilindricas que suben en forma helicoidal entre las antes citadas ranuras se rectifican a la medida exacta de la broca y se fresan por detrás de tal modo que queden delgados « biseles » o « fajas de guía ».

Fig. 85,2 Formas del mango

Fig. 85,1 Características y designaciones en la broca cilindrica, a) Mango; b) ranuras para virutas (forma helicoidal); c) biseles o lajas de gula; i/) filos principales; e) filo transversal

Fig. 85,3

Hélice y espiral

La designación « broca espiral », aun cuando impropia, ha tomado carta de naturaleza en nuestros talleres; lo correcto seria llamarlas brocas helicoidales dada la forma helicoidal con que suben por ella las tantas veces citadas ranuras. También es corriente llamar a las hélices de la broca, rayados de la broca. Forma espiral es la que tienen los resortes de reloj, que están, como sabemos, arrollados en un plano (fig. 85,3).

1 < 10 = símbolo para indicar « menor que 10 mm; > 10 = simbolo para indicar « mayor que 10 mm; recuérdese que el símbolo para- indicar « d e igual magnitud o valor» es —.

85

TALADRADO

Ángulos en los filos de la broca Ángulo de otaque y

O

Lo mismo que en las limas, los cinceles o las hojas de sierra, intervienen también en la broca los ángulos que caracterizan a toda 1 herramienta para arranque de viruta y que son 1os de corte o de filo, de ataque y de incidencia, que aquí llamaremos de destalonado. En la broca son estos ángulos más difíciles de reconocer y de medir que en las demás herramientas de corte. Ángulo de ataque y Para poder juzgar sobre las relaciones de magnitud de los ángulos en los filos principales hay primeramente que observar el llamado grado de pendiente de las ranuras para viruta. Se entiende por grado de pendiente la inclinación de la hélice o del rayado, es decir ei ángulo entre el eje de la broca y la arista del bisel o faja de guía. Cuanto más empinado sea el rayado, tanto más pequeño será el ángulo de pendiente del rayado y viceversa. Este ángulo corresponde aproximadamente a lo que hemos llamado ya antes ángulo de ataque y, es decir, al ángulo con respecto a la vertical (eje de la broca) bajo el cual la viruta se desliza sobre la superficie de trabajo (fig. 86,1 a).

Ángulo de incidencia 01

Ángulo de corte fl Juntamente con la magnitud del ángulo de rayado o ángulo de ataque se determina en la broca la magnitud del ángulo de corte fi. /? ^- ángulo entre la superficie de las ranuras para viruta y la superficie de afilado posterior o de despulla (figura 86,1 b). Ángulo de ataque grande =- ángulo de corte pequeño, ángulo de ataque pequeño •= áng'ilo de corte grande. Con objeto de que los fil_ j de la broca espiral puedan soportar las grandes resistencias de corte .que se presentan al taladrar materiales duros y frágiles, se da a estas brocas grandes ángulos de corte (fl f- 70°); para (aladrar materiales blandos, por el contrario, se necesita un ángulo de corte de únicamente 45...50°. Por lo tanto, para obtener en la broca espiral los ángulos correctos de corte, deberá elegirse en cada caso un determinado ángulo de pendiente del rayado (ángulo de ataque).

Ángulo de destalonado ) cabezal de sujeción; c) Vaina de husillo; d) Rueda dentada; e) poleas de transmisión; /) motor

Dos poleas de transmisión formando pareja constituyen, juntamente con las correas que transmiten el esfuerzo, un mecanismo de transmisión por correa; las ruedas dentadas, emparejadas también, forman lo que se llama una transmisión por engranajes (véase taladradora de mano). Empleando varias parejas de poleas con sus correas o varios pares de ruedas dentadas se puede hacer girar con más o menos rapidez, según necesidades, el husillo de taladrar. Husillos, cremalleras y mecanismos de transmisión, son elementos y dispositivos frecuentemente empleados en las máquinas. No solamente los encontraremos constantemente en los muchos tipos de taladradoras que existen, empezando por la sencilla taladradora de mano y terminando por la de husillos múltiples, sino también, en general, en la mayor parte de las máquinas herramientas (fig. 88,2). El husillo de las taladradoras de mano (que son máquinas de taladrar transportables a mano) es accionado por medio de un manubrio y el esfuerzo muscular del hombre, o también por medio de un pequeño electromotor. Estas taladradoras de mano son preferidas para los trabajos que se realizan fuera del taller o también para taladrar piezas muy voluminosas. El avance se realiza, por lo general, con ayuda de un husillo helicoidal y una sufridera.

Fig. 88,2 Mecanismo de engranajes de la taladradora de mano, a) « Marcha lenta» del husillo; b) «marcha rápida» del husillo

88

El mecanismo de engranajes, tanto el de las taladradoras accionadas a mano como el de las que lo son por electromotor, facilita habitualmente el uso de dos distintas velocidades de rotación (marcha « lenta » y marcha « rápida ») (figura 88,2).

TALADRADO

Movimientos de rotación El husillo de la máquina de taladrar, y la broca por él arrastrada, realizan un movimiento de rotación. En éste, cada punto de las piezas que giran describe una trayectoria circular cuyo centro se encuentra en el eje de rotación correspondiente (fig. 89,1). Los «puntos» situados sobre la superficie de la Tierra, tales como casas, árboles y personas, están sometidos al movimiento de rotación de la Tierra alrededor del eje de giro (eje terrestre) que pasa por los polos Norte y Sur. A una revolución o giro le corresponde un trayecto recorrido cuya longitud es igual al perímetro de la correspondiente curva Irayectoria. Ejemplo: Un punto de la periferia de una muela de afilar (fig. 89,2) de 200 mm 0 recorre en una revolución un trayecto de 200 mm 3,14 = 628 mm.

Número de revoluciones

89,1 Movimien tos circulares en el husillo de [aladrar

Lo mismo que cuando se trata de movimientos rectilíneos, los movimientos de rotación pueden tener lugar también con rapidez mayor o menor.

9,2 Camino reo en cada revo= perímetro la trayectoria cirlar

El eje de la dinamo del faro de una bicicleta gira notablemente más aprisa, por ejemplo, que el cubo de la rueda delantera cuya llanta acciona la dinamo. El árbol del motor de accionamiento de la taladradora gira, generalmente, con mayor rapidez que el husillo de taladrar por él accionado. La rapidez de un movimiento de giro se determina por el número de vueltas realizadas en un tiempo determinado, por ejemplo, en un minuto o en un segundo. Viene dada esa rapidez por el número de revoluciones (n). La placa de características del motor de accionamiento de una taladradora da su número de revoluciones que será, por ejemplo, un número tal como 1485 rev/min (n — 1485 rev/min). El segundero de un reloj de bolsillo da I rev/min mientras que la aguja que marca las horas da 2 rev/24 h. Todos los datos de esta clase constitu- Fie. 89,3 A números iguales de revoluciones1 yen una medida de la rapidez del movimiento de rotación. (rev/min) corresponden velocidades diferentes en un movimiento de giro

Velocidad de los movimientos de rotación Si se observa con más detenimiento una muela de afilar que esté sometida a movimiento de rotación, se puede fácilmente determinar que las partículas abrasivas dispuestas en la perifecia de la muela recorren, en un tiempo delerminado, trayectos mucho mayores que los de las que se encuentran en las proximidades del eje de giro. Pero puesto que se entiende por velocidad el camino recorrido en un tiempo determinado, se puede enunciar para todos los movimientos de rotación la siguiente conclusión : Los puntos que se hallan sobre un mismo diámetro tienen, pese a su misma, común, velocidad de rotación, muchas distintas velocidades. La máxima velocidad la tienen aquellos puntos que se hallan sobre la periferia (velocidad periférica o circunferencial) mientras que tienen las mínimas aquellos puntos que se hallan en las proximidades del eje de rotación (fig. 89,3).

Fig. 89,4 Camino de corte del filo por cada revolución = perlmelro de la broca

fALAORADO En el centro de un árbol por muy rápido que éste gire no existe movimiento alguno; la velocidad en el eje de giro es, por lo lanto = O m/s. La velocidad en los movimientos de giro no tiene, por lo tanto, de ningún modo, el mismo significado que el número de revoluciones y no debe confundirse con éste. En las herramientas para arranque de viruta, mediante movimiento circular de corte, tales como brocas, fresas, etc., la velocidad circunferencial se denomina velocidad de corte y se da en metros por minuto (m/min). Si se conoce el número de revoluciones por minuto de la broca, se deducirá de este dato el camino recorrido en un minuto, es decir, la velocidad de corte; ésta valdrá: perímetro• número de revoluciones. Ejemplo: Para una broca de 50 mm 0 el perímetro es 0,05 m-3,14 *= 0,157 m (fig. 89,4). Si la broca da 200 rev/min, su velocidad de corte será = 200-0,157 m = 31,4 m/min. Sentido de rotación o giro En los talleres se ha visto que es conveniente, cuando se trata de movimientos de rotación, indicar como dato el sentido del mismo. Así, se dice que un movimiento de giro, o de rotación, tiene el sentido de giro « a la derecha», significando con ello que el giro tiene lugar en ei mismo sentido que las agujas de un reloj. El sentido inverso se llama giro « a la izquierda» (figura 90,J). Hay brocas con rayado a la izquierda y a la derecha. Las primeras cortan hacia la izquierda, contra el sentido de las agujas de un reloj, y las últimas hacia la derecha, en el sentido de las agujas.del reloj. Los tornillos se introducen, por lo general, mediante un giro a la derecha y se suelian girándolos a la izquierda. En los tornillos llamados de rosca izquierda ocurre lo contrario. Fig. 9Ú,t Sentido Je «ÍTO de movimientos de rotación. K) en sentido de tas agujas del reloj = giro a la derecha; L) en sentido contrario a las agujas del reloj — giro a la izquierda

La designación « giro a la derecha o a la izquierda » es completamente arbitraria, (oda vez que se considera el sentido del movimiento de giro mirándolo siempre desde el lado en que está el accionamiento. En las brocas, por lo tanto, desde el mango, y no desde la punta de la misma.

Trabajo de taladrado Granetcado del centro de los taladros

En los planos de taller se acotan los centros de (aladro. Se indican también las distancias entre los taladros de centro a centro (fig. 90,2). La punta de la broca penetra primeramente en el material empezando por el centro del agujero. Por esta razón hay que tener cuidado de que en esc punto esté bien guiada la broca. Si rio ocurre esto asi, la broca se desvía. El centro del (aladro, previamente trazado, se marca enérgicamente con el gránete: la cavidad que se produce con esto en £l material suministra la primera guía a la broca.

TALADRADO

En trabajos de precisión se traza lo que se llama una circunferencia de control del diámetro del agujero y se marca con gránele (fig. 91,1). Cuando la posición de la broca durante el trabajo es la correcta quedarán al final los puntos de gránele corlados por la mitad. Si la broca se desvía, puede reconocerse esto anticipadamente por el trazado hecho y puede marcarse de nuevo con el gránete.

Elección de la broca correcta El diámetro de la broca va grabado en el mango de la misma; se verá, por ejemplo, 8,8 mm, como señala la figura 91,2. Si las cifras no se reconocen bien, por algo de desgaste que pudiera tener el mango, se podrá determinar la medida de la broca en la parte superior, donde terminan los filos, utilizando para ello el pie de rey (fig. 91,2). No debe medirse nunca por los filos de bisel o fajas de gula. Las brocas grandes tienen un filo transversal muy grande que no encuentra una buena guia en el grandazo que marca el centro y por esta razón se desvían con facilidad. Los taladros grandes se taladran previamente con broca pequeña (fig. 91,3). Entonces sirve el taladro previo de guía y al mismo tiempo para descargar el filo transversal de la broca grande. El diámetro del (aladrado previo debe ser algo mayor que el diámetro del núcleo de la broca que se va a emplear a continuación. El aluminio, cobre, materiales sintélicos, etc., se taladran con brocas especiales. Las brocas especiales tienen distinto rayado y afilado de la punta que las brocas de espiral corrientes. La forma de su filo se acomoda a las especiales características del material, como resistencia, dureza, tenacidad o fragilidad. Las brocas especiales producen taladros limpios y ahorran tiempo en la operación.

Ajuste del número de revoluciones en la taladradora

Fig. 91.3

Para elegir el número de revoluciones correcto juega, sobre todo, un pape! importante el diámetro de la broca. Cuanto mayor es éste tanto mayor se hace también la velocidad periférica que se presenta en sus cuchillas (velocidad de corte). Ejemplo: Diámetro de la broca Número de revoluciones Perímetro en m = 0,01 3,14 = Perímetro-número de revoluciones (velocidad de corte)

10 mm 1000 rev/min 0,0314 m

30 mm 1000 rev/min 0,0942 m

3 1 , 4 m/mín

94,2 m/min

Ahora bien, cuando la velocidad de corte es demasiado grande se produce recocido o rotura de los filos. Para evitarlo se taladran los agujeros de pequeño diámetro con elevado número de revoluciones y los de diámetro grande, por el contrario, con pequeño número de revoluciones.

No solamente el diámetro del agujero, sino también el material a trabajar juegan su papel a la hora de elegir el número de revoluciones adecuado. Cuanto más resisientc y duro sea el material a trabajar, tanto más pequeño tendrá que ser el número de revoluciones.

TALADRADO Cuando se emplean brocas de acero rápido en lugar de brocas de acero de herramientas, podremos hacer el número de revoluciones 1,5.. .2 veces mayor. Las brocas con filos de metal duro pueden trabajar, sin recocerse, con número de revoluciones 5 veces mayor que las brocas de acero rápido. La presión de avance a mano hay que elegirla por impresión, por tacto, de tal modo que no se produzca, especialmente para las brocas de diámetros pequeños, rotura por flexión lateral. Resulta especialmente grande el peligro de rotura cuando la punta de la broca llega a atravesar el material. Los filos se enganchan fácilmente y, como consecuencia del gran trabajo a la torsión, se rompe la broca.

Refrigeración y lubricación de la broca

,

^m

Al taladrar se produce rozamiento en los sitios de contacto entre los filos o cuchillas y las paredes del agujero. Tanto la herramienta como la pieza pueden calentarse con ello notablemente. La punta de la broca puede recocerse con lo cual se embota y queda inservible prematuramente. Para evitar esto, habrá que disminuir el rozamiento y desviar o eliminar rápidamente el calor producido, es decir que habrá que lubricar y refrigerar suficientemente la punta de la broca. El medio empleado generalmente para refrigerar y lubricar es la taladrina mezclada con agua que se aplica a la punta de la broca con una brocha.

Cuidados con herramientas y máquina Las brocas hay que manejarlas cuidadosamente. Ante todo hay que proteger sus filos templados de los posibles deterioros a consecuencia de golpes y caídas. Las brocas embotadas no penetran ya sino difícilmente en el material. Al taladrar, se conoce el embotamiento en que en el borde superior del agujero se forma un abultamiento y en la parte inferior una fuerte rebaba. En la misma broca se nota primero el desgaste, por regla general, en el sitio de contacto entre el filo principal y el de bisel, que se halla en la periferia (fig. 92,1). La taladradora necesita constantes cuidados. La mesa de la taladradora hay que limpiarla de virutas después del trabajo. Sobre todo las virutas pequeñas, por ejemplo, las de fundición gris, actúan cuando se meten en los soportes o guías de la máquina como un medio abrasivo y dan lugar a un prematuro desgaste o deterioro de las partes en movimiento. Los restos y salpicaduras de refrigerante deben quitarse con cuidado porque en caso contrario se producen oxidaciones.

Afilado de las brocas embotadas Las brocas de espiral cortan únicamente bien cuando el afilado de la punta es correcto, o sea cuando los ángulos que intervienen en los filos de la broca se mantienen con exactitud. Por experiencia se sabe que esto no se consigue sino con ayuda de una máquina para afilar brocas de espiral o, al menos, de un montaje especial aplicado a una muela corriente. Si, a pesar de esto que decimos, hubiera que afilar a mano se dará lugar, generalmente, a faltas. 1. Al taladrar sobre acero u otros materiales tenaces no se produce nada más que un bucle de viruta. La broca se desafila rápidamente. Sólo uno de los filos principales llega a cortar. Esto es solamente posible cuando ambos filos o cuchillas están afilados bajo un ángulo distinto respecto al eje de la broca. En este caso uno sólo de los filos tiene que correr con todo el trabajo del arranque de viruta, es decir con todo el trabajo de facilitar toda la profundidad de avance. Ese filo resulta así sobrecargado y la herramienta se desafila rápidamente (fig. 92,2).

TALADRADO 2. El taladro resulta notablemente mayor que el diámetro de la broca de espiral, por ejemplo, 12,6 en lugar de 12.0 mm (fig. 93,1). Todas las brocas de espiral hacen el taladro un poco mayor que lo que correspondería a su diámetro. Esto tiene por causa la defectuosa guia de la broca en el centro del agujero. Durante el taladrado se desvia la punía de modo que los filos en bisel arrancan todavía algo de material de las paredes del agujero. El exceso de medida es de magnitud variable; cuando se taladra en acero vale, según sea el diámetro de la broca, de 0,1 a 0,2 mm y cuando se trabaja con el aluminio y demás materiales blandos, de 0,5 a 1,0 mm también según el diámetro de la broca. Como aquí se ha sobrepasado notablemente el exceso corriente de medida (0,1 mm), habrá que atribuir la causa únicamente a un afilado excéntrico. El diámetro obtenido se rige en este caso siempre por la cuchilla o filo que tenga mayor longitud.

Fie. 93,1

3, La broca no corta sino que « comprime». Se necesita emplear una gran presión de avance sin que se consiga, no obstante, un arranque que valga la pena (fig. 93,2). Los filos principales no están suficientemente destalonados y no pueden, como consecuencia de esto, penetrar en el material. Cuando se afila a mano hay que tener en cuenta, por lo tanto, lo siguiente: 1. Ambos filos principales tienen que guardar un ángulo exactamente igual con respecto al eje de la broca (fig. 93,3a) (comprobarlo con plantillas de afilar) (fig. 93,4). 2. Hay que guardar siempre la posición exactamente centrada de los filos principales (fig. 93,3 b). 3. La punta de la broca debe estar correctamente destalonada (figura 93,3 e).

. 93,3

El destalonado correcto se reconoce en el ángulo que forman entre sí los filos principal y transversal. Este ángulo suele valer en brocas con ángulo en la punta de 116a, unos 55°.

Sujeción de herramienta y pieza Las brocas de mango cilindrico se sujetan en portabrocas, o mandriles de taladrar, especiales, llamados de dos o de tres mordazas. Estas mordazas desplazables radialmente, es decir en dirección del radio, facilitan la sujeción de brocas de diámetros diferentes (fig. 94,1).

TALADRADO Los esfuerzos de rozamiento que se presentan en las superficies de sujeción de las mordazas,, arrastran consigo la broca. El portabrocas de dos mordazas tiene, generalmente, en el fondo dos superficies en cuña que se aprietan fuertemente contra dos superficies del mango impidiéndole así que pueda girar. Las brocas con mango cónico se colocan directamente en el correspondiente taladro del husillo (figura 94,2). Cuando, en el caso de brocas de pequeño diámetro, resulla el cono interior del husillo mayor que el exterior del mango de la broca, lo que se hace es utilizar vainas o casquillos intermedios. Para soltar estas brocas se utiliza una cuña que empuja hacia abajo la mecha del mango cónico que asoma por la ranura transversal del husillo. Las piezas tienen que apoyar bien sobre la mesa de taladrar y ser aseguradas contra un involuntario vuelco o un resbalamiento lateral que pueden presentarse como consecuencia de la presión de avance. La mesa de la taladradora debe estar, antes de comenzar el trabajo, completamente limpia de virutas. Con objeto de no deteriorarla cuando atraviesa la broca de parte a parte, se colocan debajo, o bien piezas paralelepipédicas que dejen entre si el hueco necesario para alojar la punta de la broca, o bien tacos de madera dura. Las piezas cilindricas se sujetan en un prisma o pieza en « u v e » y se aseguran contra el giro por medio de un estribo de fijación.

Prevención de accidentes durante el trabajo de taladrado Los husillos de taladrar son peligrosos cuando están en funcionamiento porque pueden arrastrar consigo ropas flotantes o cabellos que cuelguen. Deben i i p 94,3 llevarse ropas bien ajustadas (sobre todo las mangas). Es recomendable llevar el cabello bien corto. La pieza debe estar asegurada contra el giro que tiende a darle la broca. Las virutas y, sobre todo, los bucles largos no deben retirarse con la mano, sino empleando un gancho adecuado para ello. Ejercicios

1. ¿Por qué razón al taladrar se trazan circunferencias de control cuando se realizan trabajos de precisión? 2 Explicar el modo de formarse una viruta al taladrar y qué filos de la broca de espiral intervienen en ello. 3. ¿Qué precaución hay que tener especialmente en cuenta en el afilado manual de brocas de espiral? ¿Cómo se ponen de manifiesto en el trabajo los defectos de afilado? 4. ¿Por qué razón se acciona el husillo de la taladradora de mano con dos números de revoluciones distintos? 5. Calcular en m/min la velocidad de corte de una broca de 200 para un número de revoluciones del husillo n = 450/min; explicar la marcha del cálculo. 6. ¿Qué misiones tiene que cumplir la taladrina durante el proceso de taladrado? 7. En la medición, realizada con pie de rey, de un taladro hecho en acero mediante una broca de espiral de 200 se obtiene una medida de 20,5 í5. Explicar las causas hipotéticas.

94

Raspado con escariador Cuando se trata de asegurar entre si piezas en sus posiciones relativas, como pasa, por ejemplo, en herramientas de corte, se utilizan pasadores o también tornillos ajustados. Para eslo se agrandan, o alisan, con auxilio del escariador, los agujeros taladrados con la broca de espiral. Los taladros de los soportes se utilizan para alojar árboles en rotación. Con objeto de mantener pequeño el rozamiento en los soportes o cojinetei (véase pag. 69) debe ser la pared del agujero tan lisa como pueda conseguirse. El taladro debe tener un diámetro ligeramente mayor que el del árbol que ha de alojar (debe presentar un pequeño exceso de medida) con objeto de que éste pueda girar fácilmente en él y, a pesar de ello, sin chacolotear dentro (sin juego). Las necesarias exactitud de medidas, uniformidad y lisura (calidad superficial) de esos taladros de soporte se consiguen en virtud de esa operación de escariado. Los agujeros de roblones cuyos ejes no coincidan exactamente, se corrigen en cuanto a este defecto medíante escariado con objeto de que los roblones puedan ser introducidos sin dificultad. En el escariado de taladros se arrancan de sus paredes virutas pequeñísimas por medio de las herramientas de corte adecuadas que se llaman escariadores (fig. 95,1). Los taladros se llevan así al diámetro exacto que deben tener. Los defectos de forma, tales como la discrepancia de las paredes con una forma exactamente cilindrica, se eliminan con el escariado. La aspereza de paredes de los taladros hechos con la broca de espiral se alisan y afinan al mismo tiempo. Los escariadores de mano se introducen cuidadosamente con ayuda de un giramachos, presionando (movimiento de avance) y girando (movimiento de corte) ligeramente (fig. 95,2a). Los escariadores para trabajar con máquina se sujetan en el portabrocas de la taladradora o en el casquillo del husillo del cabezal móvil del torno (fig. 95,2 b y c). En la taladradora le son aplicados a la herramienta los movimientos de avance y de corte mediante el husillo de taladrar. En el torno lo que se mueve es la pieza, que gira frente a la herramienta y es únicamente desplazada contra el taladro. Fig. 95,1 (arriba) Ejecución de un taladro ajustado. a) Taladrado previo con la broca espiral; b) escariado con el escariador FÍE. 95,2 (abajo) Movimientos durante el escariado. a) Escariado a mano; b) escariado en taladradora; c) escariado en el torno

95

ESCARIADO

Proceso de trabajo en el escariado Los filos o cuchillas del escariador pueden arrancar material de las paredes del taladro cuando el taladrado previo pre•ente frente al diámetro del escariador un reducido defecto de medida. Las virutas van siendo arrancadas en virtud del movimiento de corte circunferencial de las cuchillas del escariador que van introduciéndose paulatinamente en el taladro (fíg. 96,1). Como e! proceso de arranque de virutas se reparte uniformemente sobre varios filos (6-18), cada uno de ellos arranca sólo muy pocas virutas. Únicamente la parte delantera de las largas cuchillas del escariador, llamada entrada, que es la que se introduce primero en el agujero, está afilada en forma cónica. Es-la parte de las cuchillas que arranca las virutas. La parte larga, que sigue a la que hemos llamado entrada, se mantiene con forma aproximadamente cilindrica y sirve para guiar de modo más seguro el instrumento en el taladro (parte llamada de guia). Los escariadores no se desvían, en virtud de esta buena guia, tan fácilmente como las brocas de espiral, por ejemplo. Con objeto de que la parte de guia no frote de modo innecesariamente fuerte en las paredes del taladro ya alisadas, a veces se hace suavemente cónica. También las pequeñas virutas que se forman durante el escariado se quiebran cuando, según sea la tenacidad del material que se arranca, han adquirido una determinada longitud.

Fig. 96,1 Proceso de arranque de viruta en el escariado

Fig. 96,2

96

Paso o división de escariadores

En el punto de rotura puede fácilmente formarse una pequeña cavidad. Si todos los filos del escariador estuvieran uniformemente distribuidos a lo largo de su periferia, es decir, si el paso del escariador fuera uniforme, las virutas se romperían siempre en el mismo sitio. Como los dientes se sabe por experiencia que se clavan fácilmente en esos sitios, se van profundizando los punios de rotura paulatinamente y se forman unas marcas o surcos que estropean la buena calidad superficial del taladro. Esto se evita haciendo que los filos o cuchillas estén dispuestos de modo no regular sobre la periferia de la herramienta. Ejemplos: E[ reparto regular de, por ejemplo, 8 cuchillas da un ángulo en el centro de 45 entre cada dos cuchilla:; contiguas. En una distribución no regular se elegirían, por ejemplo, para 8 cuchillas los siguientes ángulos en el centro: 42°, 44°, 46°, 48°, 42°. 44", 46°, 48°. Con esto resultan siempre 2 dientes exactamente enfrentados (fig. 96,2). El peligro de enganche de los dientes puede evitarse también mediante una Corma helicoidal de las cuchillas (escariadores llamados de dientes helicoidales).

Escariadores Las cuchillas cuneiformes del escariador se fresan en la periferia de un acero redondo. Ante cada arista de.una cuchilla hay una ranura para viruta que aloja la viruta arrancada (fig. 97,1). El mango del escariador, o bien está provisto de un cui.drado para encajarse en el giramachos (escariador de mano), o bien está constituido en forma cónica para ser sujetado en el casquillo del husillo de la taladradora (escariador de máquina) (fig. 97,2). Hay también escariadores de máquina con mango cilindrico.

Ángulos en la cuchilla Como los escariadores no deben arrancar nada más que virutas muy pequeñas, se escogen los ángulos de ataque de las cuchillas con unos O . . . — 5". Es decir, que los dientes no cortan, sino que rascan (véase pág. 65). Cqn eslo se disminuye también el peligro de que se enganchen los dientes. A consecuencia de la conformación cilindrica de la superficie de trabajo, el ángulo de ataque;' es aqui el ángulo entre la superficie de ataque y el radio, es decir, la normal en el punto de contacto de la arista cortante con la superficie de la pieza. El ángulo de incidencia n es el que forman la recta que toca en esc punto, es decir, lo que se llama la tangente (cuya posición es normal al radio) y la superficie de incidencia.

Fig. 97.1

Las cuchillas del escariador

O

El ángulo de incidencia se obtiene, después del esmerilado cilindrico de las cuchillas a un diámetro exacto, por medio de un sub- Fig. 97,2 Extremo del escariador (mango) siguiente afilado de des- para ser sujetado, a) Escariador d« mano; b} escariador de máquina (cónico); c) escatalonado de 5 a 8". Se riador de máquina (cilindrico) destalona de tal modo que permanezca sólo un estrecho bisel de guia. Los escariadores de mano tienen una entrada larga (fig. 97,3 a). Esto hace que no se ladeen con tanta facilidad al empezar a penetrar. Estas entradas largas tienen, empero, el inconveniente de que cuando se escarian materiales tenaces se forman bucles de viruta muy anchos: las cuchillas se sobrecargan fácilmente y pueden romperse. Los escariadores de máquina son más cortos que los de mano. Como van conducidos con gran seguridad en el portabrocas de la taladradora, y no se ladean, por lo tanto, tan fácilmente, no necesitan una entrada tan larga.

FÍR. 97.J Entradas en los escariadores, a) Escariador de mano; b) escariador de máquina

Los escariadores para agujeros no pasanles (taladros ciegos) no deben tener sino una entrada muy corta, para que se pueda producir el escariado hasta tan cerca del fondo como sea posible (figura 97,3 b).

97

ESCARIADO

Forma de los dientes La mayoría de los escariadores van provistos de dientes rectos, es decir, que sus filos tienen forma recta y van dispuestos paralelamente al eje de la herramienta. Las herramientas de dientes en espiral o mejor dicho, de forma helicoidal, se emplean para el escariado de taladros provistos de ranuras, o de agujeros, o de lumbreras. Los escariadores provistos de dientes rectos se clavarían en los bordes también rectos de las ranuras, chaveteros y análogos, y los filos cortantes se romperían. La inclinación de! rayado (compárese con el sentido de giro) va en sentido opuesto a la dirección de corte o de giro del escariador. Es decir, que la herramienta, que ordinariamente corta con un movimiento a la derecha, se proveerá de aristas cortantes con forma helicoidal izquierda (fig. 98,1). Si el rayado de la herramienta v el movimiento de giro fueran ambos del mismo sentido, el escariador, lo mismo que sucede con una broca de espiral, se introduciría a manera de un sacacorchos en el taladro y se atascaria en él.

Hélice a la izquierda

1 11?. 98,1 Sentido de movimiento de los filos del escariador

Escariadores ajustables

r— D Escariadores . i | i . . i , i N r

O

FÍE- 98,4 Escariadores cónicos, a) Escariador desbastador i b) escariador para trabajo previo; c) escariador de acabado

9)1

El diámetro de los escariadores con dientes fresados, o sea de los llamados escariadores fijos, se hace más pequeño cada vez que se afila la herramienta. Por esta razón, los escariadores fijos son poco tiempo utilizables para el escariado de un determinado diámetro de taladro. Ya casi desde el primer afilado no pueden usarse nada más que para el escariado previo. Todos los dientes de los escariadores ajustables van introducidos y guiados en ranuras longitudinales pudiendo, con ayuda de anillos roscados, desplazarse sobre superficies cónicas en dirección axial, es decir, en la dirección del eje de la herramienta (figura 98,2). Como consecuencia del deslizamiento sobre la superficie cónica, se desplazan las cuchillas al mismo tiempo en dirección del diámetro, es decir, radialmente, hacia fuera. Con esto puede compensarse el desgaste que se produce en el afilado. Los escariadores para enchufar, no llevan mango. Están constituidos sólo por la parte provista de cuchillas, que es hueca y que puede fijarse en un mandril de sujeción (figura 98,3). Con esto resulta posible, especialmente en el caso de grandes diámetros, ahorrar material de elevado precio ya que el mandril de sujeción puede estar hecho de acero barato. Hay escariadores cónicos que se utilizan, por ejemplo, para escariar los casquillos cónicos en que ha de introducirse el cono de las herramientas. Los taladros correspondientes se ejecutan previamente de modo escalonado. Como con los escariadores cónicos hay que arrancar más cantidad de viruta, se utiliza un juego (3 piezas) (figura 98,4). Fig. 98,3

Escariador para ir enchufado

RSCARIADO

Medición y medidas Exactitud de medidas de las piezas Se dice que una pieza es exacta en cuanto a medidas, cuando las longitudes de sus aristas, de sus diámetros, etc. coinciden con los datos dimensionales que dan las cotas indicadas en el plano de taller. Al comprobar con instrumentos de medición exactos — por ejemplo, calibres de precisión — las medidas obtenidas en la pieza, puede, empero, ponerse de manifiesto que, según sea el procedimiento de trabajo empleado para obtener la pieza, discrepan más o menos de las medidas exigidas en el dibujo, es decir que todas las piezas se obtienen siempre únicamente con mayor o menor exactitud. El diámetro de un taladro escariado se diferencia, por ejemplo, menos de la medida exigida que el que ha sido obtenido con la broca de espiral. Cuando se forja un vásiago de 50 D resulta difícil, por no decir imposible, obtener la medida exigida, ni siquiera aproximadamente, si no quiere uno lener que conformarse con someler la pieza a varios engorrosos y costosos calentamientos en la fragua. Si, por el contrario, se quisiera construir el mismo vastago mediante un acabado con lima, podrá esperarse que las medidas obtenidas en las aristas de la pieza se diferencien sólo muy ligeramente de las medidas exigidas por el dibujo. Este hecho se tiene en cuenta haciendo ?«. 99,1 u E n '° s trabajos bastos, como lo son, por ejemplo, los de lorja, hay que contentarse con admitir discrepancias bástanle que en todas las piezas se toleren detergrandes con las medidas exigidas en el plano minadas discrepancias con las cotas del dibujo. La magnitud de las diferencias admisibles guarda relación con el procedimiento de trabajo. En el trábalo «basto», por ejemplo, en el trabajo de forja, se toleran diferencias mayores (por ejemplo, varios milímetros) (fig. 99,1). En el trabajo fino, como, por ejemplo, en el de escariado, se admiten sólo discrepancias pequeñas ('/•a mm y menos) (fig. 99,2). Las máximas diferencias de medida admitidas ordinariamente en las piezas con respecto a las colas del plano se han ñjado como valores experimentales para distintos procedimientos de trabajo, tales como los de forja y embutición, los que tienen lugar con arranque de viruta ', etc. Para designar de modo inequívoco las diferencias admisibles, se emplean expresiones técnicas especiales. Estas expresiones deben sernos conocidas porque en determinados casos intervienen también en el dibujo de taller.

Fie. 99,2 Las piezas timadas con exactitud deben discrepar muy poco de las medidas del plano

Véase Jütz-Scharkus, SlofC-Zahl-Forrn (Material-Nú mero-Forma) pan. 143.

99

ESCARIADO

Discrepancia de medidas La cota del dibujo, por ejemplo, 50 0, se denomina medida nominal (fig. 100,1). La medida de longitud en que la pieza se admite que supere a la medida nominal, se llama diferencia superior y aquella medida en que la pieza puede ser inferior se llama diferencia inferior. Adicionando la diferencia superior, por ejemplo, 4- 0,4 mm, a la medida nominal, se obtiene la medida máxima de la pieza y restando de la citada medida nominal la diferencia inferior, por ejemplo, — 0,4 mm, se obtiene la medida mínima. La exactitud que se tolera como admisible en la fabricación de una pieza, se llama tolerancia y es la diferencia entre las medidas máxima y mínima. Cuando se indican en el dibujo las diferencias, es corriente ponerlas en cifras pequeñas detrás de la medida nominal. En este caso pondríamos :

+M 50 - ••* Ejemplo: 50

0 +M —M

Trabajo de lima:

¡•ir 100,1 Designaciones de las discrepancias admisibles en la pieza

Medida nominal diferencia superior diferencia inferior

50 mm I- 0,4 mm — 0,4 mm

Medida máxima = medida nominal -I- diferencia superior = 50 mm -f 0,4 mm - 50,4 mm. Medida mínima — medida nominal — diferencia inferior = 50 mm — 0,4 mm = 49,6 mm. Tolerancia ™ medida máxima — media mfnima — - 54,4 — 49,6 - 0,8 mm.

Hay que tener cuidado con los signos + y — que se indican delante de las diferencias. El signo « m á s » significa que la diferencia a que afecta hay que sumarla a la medida nominal y el signo « menos» que hay que restarla siempre de la citada medida nominal. Es decir que si la diferencia superior va precedida del signo menos habrá que restarla, lo mismo que la diferencia inferior, de la medida nominal. — •,2 Ejemplo: 50 — °>5

Medida máxima = medida nominal — diferencia superior •= 50 mm — 0,2 mm 49,8 mm. Medida mínima = medida nominal — diferencia inferior = 50 mm — 0,5 mm =- 49,5 mm. Tolerancia medida máxima — medida mínima = 49,8 mm — 49,5 mm • 0,3 mm. Si en pernos, espigas, vastagos y análogos se sobrepasa la diferencia inferior, es decir si queda su diámetro demasiado pequeño, la pieza resulta inútil, resulta « desperdicio ». Del mismo modo, los taladros cuya medida superior se sobrepasa, es decir, aquellos en que el diámetro ha salido demasiado grande, hacen también que la pieza sea « desperdicio ». Los pivotes que son todavía demasiado grandes, o los taladros que aún son demasiado pequeños, pueden seguirse trabajando o ser repasados para ajustar sus dimensiones.

100

I S( M i l \ I X )

Ajuste mutuo de piezas Los pivotes o pernos que correspondan a un taladro escariado, por ejemplo, a 20 0 pueden ajustar en él de modo muy variado (fig. 101,1). Queremos decir con esto que esos pernos o pivotes se introducirán con facilidad mayor o menor en el taladro. Esto será lo que ocurra cuando el diámetro del perno se diferencie en una magnitud insignificante — por ejemplo, en pocas centésimas de milímetro — del diámetro del taladro correspondiente. Un perno de 21 0 no se podría introducir, ni aun con violencia, por ejemplo, con presión o a golpes, en un taladro de 20 0 ; un perno de 19 chacolotearía dentro: es decir que estos dos pernos no ajustan en un agujero de 200.

Fie. 101,1 «Ajuste» de piezas que se corresponden

Si el perno es algo más grueso que el taladro, por ejemplo, 20,05 mm, será posible, como se ve experímentalmente, meterlo con prensa o con un martillo. En este caso el perno se halla firmemente fijado en el taladro y no se desplazará ni girará dentro de él. Este tipo de ajuste se llama de presión, de aprieto o de prensado. Si el perno es un poco más delgado que el taladro, por ejemplo, 19,95 mm, será factible introducirlo con facilidad en el taladro. Se podrá ahora desplazarlo y girarlo, sin chacoloteo. Se hablará entonces de un ajuste con juego. Entre los dos citados diámetros puede, empero, imaginarse uno, por ejemplo, de 20,00 mm.'quc no permita el desplazamiento o giro nada más que empleando para ello un gran csfuemi. Ksle tipo de ajuste se designa como ajuste de paso o de transición. Asiento de ¡uego libre ligero

As. de As. As. As. As. ¡uegoíibre des- entrado adhe- arrasestrecho l¡i. suave rencio tre

As. forzado

Asiento de aprieto

Fig. 1 ( 1 1 , 2 Tipos de asiento

O sea que el tipo de asiento — ajuste de presión o de aprieto, ajuste de paso y ajuste con juego — queda determinado para un mismo taladro por medio del diámetro del perno correspondiente (fig. 101,2). Es posible, además, obtener experimenialmente, medíanle unos finos escalonamientos de algunas milésimas de milímetro en el diámetro del perno, tipos de asiento perfectamente determinados tales, por ejemplo, como asiento de aprieto, asiento forzado, asiento de arrastre o asiento de adherencia, asiento de enlrada suave o asiento de deslizamiento, asiento de juego libre estrecho o asiento de juego libre ligero. 101

ESCARIADO Cotas toleradas para trabajos de ajuste El hecho de que sea imposible, ni aun en el caso de trabajo ñno, la obtención de dimensiones exactas en las piezas, diñculta el ajuste de piezas especialmente en la fabricación en serie. Como a cada una de las piezas que han de ajustar se le debe garantizar una determinada exactitud de fabricación (tolerancia), no intervienen en el ajuste solamenle 2 diámetros, por ejemplo, los 20,00 y 19,95 mm. Por el contrario, lo que pasa ahora es que muchos diámclros del taladro tendrán que ajustar con muchos diámetros del pivote dentro de las tolerancias. Con objeto de que la correspondencia de las piezas que ajustan se reconozca independientemente de su verdadera medida, se da a ambas piezas la misma medida nominal en el dibujo del taller, por ejemplo, 20 0. Ejemplo I. : Ajuste con juego (f¡g. 102,1) Taladro Medida nominal Diferencia superior Diferencia inferior Medida máxima Medida mínima Tolerancia i ir 102,1

200

+ 0,021 O 20,021 20,000 0,021

mm mm mm mm mm

Pivote 200 — 0,020 mm — 0,041 mm 19,980 mm 19,959 mm 0,021 mm

Ajuste con juego

Elección de las diferencias Las diferencias de piezas ajustadas se eligen, meditando bien sobre el particular, para que en todos los casos posibles se produzca, por ejemplo, un ajuste con juego entre ambas piezas, es decir que se cuidará de que los diámetros de los pernos resulten siempre menores que los de los taladros. Si, por ejemplo, se hacen ensamblar o encajar entre sí el taladro mínimo (20,000) y el perno máximo (19,980) que aún están dentro de las diferencias admitidas, no deberá existir exceso de medida Sino juego. En este caso se produce el juego menor posible (juego mínimo) que es 20,00 mm — 19,980 mm =. 0,020 mm. Si, por el contrario, coinciden casualmente el agujero máximo (20,021 mm) con el perno más pequeño (19,959 mm), el juego máximo (0,062 mm) deberá ser tal que no se dé lugar a que baile una pieza dentro de la otra. Mediante una elección apropiada de la magnitud del así llamado campo de tolerancia, es decir de la discrepancia gráficamente representada entre las diferencias inferior y superior, así como med.ante la correcta elección de la posición del campo de tolerancia con relación a la medida nominal — designada aquí como « línea cero » — se tiene a mano la obtención, en primer lugar, de ajustes más bastos o más finos y, en segundo lugar, de ajustes de juego, de paso (también llamados de tránsito o intermedios) y de presión o aprieto. Ejemplo 2. : Ajuste de presión o aprieto (fig. 102,2) Taladro Medida nominal Diferencia superior Diferencia inferior Medida máxima Medida mínima Tolerancia

200

Perno 20 .

\- O,02I

mm

+ 0,048 mm

O 20,021 20,000 0,021

mm mm mm mm

+ 0,035 20,048 20,035 0,013

mm mm mm mm

Ajuste de aprieto

En los dibujos de taller las medidas de ajuste toleradas, se indican abreviadamente mediante letras y cifras colocadas detrás de la medida nominal. Las correspondientes letras o cifras se hallan fijadas, en virtud de convenio internacional, en los llamados ajustes Isa 1 . Víase

102

Jütz-Scharkus,

Sioff-Zahl-Form « Maleri«l-Númcro-Forma », páginas 82 y siguientes.

ESCARIADO Verificación de las piezas por medio de medidas límites y calibres límites o de tolerancia Como para cada pieza ajustada se habrá fijado una precisión de fabricación perfectamente determinada, la medición de esta clase de piezas queda muy simplificada. Sí, por ejemplo, se consideran todos los taladros de medida nominal 20 0 como correctos cuando sus diámetros se hallen comprendidos entre la medida máxima 20,021 y la mínima 20,000 dejará de interesar la medida realmente obtenida en cada caso, que se denomina medida real o medida efectiva. Por el contrario, lo que se hace es considerar únícamenle que lodos los taladros que tienen más de 20,021 mm 0 son desperdicios y que todos los de menos de 20,000 0 están necesitados todavía de un trabajo suplementario como, por ejemplo, el de escariado. Para esto se vale uno de instrumentos fijos para medición de longitudes llamados plantillas, galgas o calibres que para cada medida nominal llevan siempre únicamente dos medidas fijas: por uno de los lados la medida máxima y por el otro la mínima admisibles de la pieza ajustada. Estos calibres provistos de medidas límites se llaman calibres limites o de tolerancia. Los calibres de tolerancia machos, o para interiores sirven para verificar taladros ajustados (fig. 103,1). Sus superficies de verificación son mandriles o pernos cilindricos rectificados con toda exactitud que se introducen en el taladro que se quiere verificar. El extremo de diámetro iiayor (^ medida máxima) debe únicamente « empezar I iK- 103,1 Verificación de taladros con calibres limite machos, a) El cilindro mayor entra en ta pieza (la pie/a es inútil, es desperdicio); 6) el cilindro mayor empieza solamente o entrar (el taladro no es todavía inútil): c) el cilindro pequeño entra en el [aladro (la medida del taladro está deniro de la discrepancia admisible)

BUENO

a entrar », pero no entrar en el agujero. Si fuera de otro modo, es decir si entrara, la pieza sería inútil, desperdicio. El extremo provisto, Fig. 103,2 Verificación de pivotes y árboles con calibres de herradura. por el contrario, del diámetro mí- a) La separación pequeña de las garras de medida se puede pasar sobre la (el pivote o perno es desperdicio); />) la separación pequeña empieza nimo debe poderse introducir bien pieza a pasar (el perno es todavía utilizable); r) la separación grande puede (lado bueno). Si no ocurre asi la sólo pasar (el diámnro del perno M- halla comprendido deniro de la tiíacrepieza deberá ser escariada. pancia tolerada) El lado üe desperdicio (lado malo) de estos calibres límites se reconoce en que las superficies de verificación son muy corlas y va además provisto de un anillo rojo. Los calibres de herradura sirven para verificación de diámetros de árboles, pivotes, pernos, etc. (figura 103,2). Sus dos pares de superficies de verificación son perfectamente planas y están rectificadas exactamente para dar la medida máxima o la mínima, respectivamente. Eil lado del desperdicio corresponde aquí a la medida más pequeña. No debe poder pasar, sino únicamente empezar a pasar, sobre la pieza, pues en caso contrario ésta será desperdicio. El lado bueno (medida máxima) debe pasar fácilmente, resbalando, sobre el perno. SÍ no ocurre asi, éste deberá ser repasado.

O

ti lado de desperdicio de los calibres de herradura se indica por el bisel y una raya roja de que va provisto el arco de la herradura. ti empleo de calibres limites simplifica mucho la medición en la verificación de piezas. Se evitan también con ello la mayoría de los errores de lectura, o de aplicación, que se producen de ordinario en las mediciones. 103

F

ESCARIADO

Errores de medida Para poner de manifiesto la coincidencia de las medidas obtenidas en la pieza con los datos del plano de taller, será preciso proceder a medir la pieza con instrumentos apropiados, es decir que tendremos que comparar con la unidad de medida las medidas conseguidas en el trabajo. En todo proceso de medición se producen, según la práctica demuestra, errores que van en perjuicio de la exactitud de los resultados obtenidos. Cuando los errores son producidos por el que mide, pueden evitarse poniendo en la operación de medir el necesario cuidado y teniendo los conocimientos técnicos indispensables para ello (véase página 16). Son. por el contrario, inevitables los errores que derivan del desacuerdo entre el instrumento de medida —por ejemplo, el metro articulado con la unidad fijada, es decir con lo que se llama la unidad patrón. Es imposible fabricar metros articulados que tengan exactamente una longitud de 1000 mm. Es, por el contrario, inevitable por razones prácticas de fabricación tenerse que conformar con metros cuya longitud sea de 1001 o de 999 mm. Si valiéndonos de un tal instrumento se toman en una pie/a 1000 mm. lo más seguro es que se cometa un error inevitable de 1 mm. La pieza podrá ahora tener en lugar de 1000 mm de longitud 1001 ó 999 mm. También la escala graduada de los instrumentos más cuidadosa y costosamente fabricados que se emplean en construcción de máquinas, se diferencia, a u n q u e poco, de la unidad de medida patrón (por ejemplo, 0,01 mm en 100 mm de longitud). Los errores inevitables que se cometen en la fabricación de instrumentos de medidas se llaman errores de construcción. Todo error o defecto de construcción lleva consigo, como consecuencia, otro error de fabricación en la construcción de la pieza. La existencia de estos errores obliga al que mide a proceder con un cuidado extremo con objeto de que al citado error de fabricación no se le sumen otros por mala aplicación del instrumento o por mala lectura de la medida. Hay que tener además en cuenta que no tendría, por ejemplo, sentido querer determinar una medida de 102,55 con un pie de rey provisto de nonio decimal cuyo error de construcción vale en números redondos ocho centésimas de milímetro en 100 mm de longitud. Con objeto de poder disponer para las distintas ramas del trabajo de los metales — como, por ejemplo, para la construcción de maquinaria agrícola, de motores, de mecánica fina, de máquinns herramientas— de instrumentos de medida adecuados a sus muy variadas exigencias en cuanto a exactitud de fabricación, se han determinado los máximos errores de fabricación que generalmente se consideran como admisibles. El error máximo admisible de construcción se considera como grado de precisión del instrumento. Se suele dar por ejemplo, en mm/100 mm de longitud. Ejemplos: Metros articulados Reglas de acero

0,1 mm/100 mm • 0,05 mm/100 mm

Pies de rey } 0,075 mm/100 mm Instrumentos de medida por comparación : 0,01 mm/100 mm La exactitud de medida de una regla graduada se determina por la de su graduación (en el caso de pies üe rey por sus graduaciones principal y auxiliar). La precisión lie lectura da aquelki longitud de medida que se puede leer todavía en la regla directamente, es decir, sin apreciación. :

Ejemplos: Cintas métricas 1 cm de prec. de lectura Metros articulados I mm » » Reglas de acero 0,5 mm » » Píes de rey 0,1 mm » » Tornillos de lectura fina 0,01 mm » » Instrumentos de palancas (llamados minimetros) 0,001 mm » » La prr'isión del instrumento y la de lectura de los instrumentos de medida se amoldan a las cxigenci.'.s prácticas. Los instrumentos muy precisos y con elevada precisión de lectura se llaman « instrumentos de medida de precisión».

104

HSCARIADO Excesos dejados en los taladros que han de escariarse ti diámetro de taladro ejecutado con la broca de espiral debe presentar un determinado delecto de medida con respecto al taladro terminado -le escariar. Un defecto demasiado pequeño de medida da lugar a paredes ásperas y uno demasiado grande a una fuerte sobrecarga del escarador. fin ciertas circunstancias la herramienta entra mal o no entra en absoluto en el taladro previo. La magnituüdel defecto de medida depende, según indica la experiencia, del diámetro del taladro; cuanto mayor sea este, tanto mayor deberá ser el defecto de med'vda. Por término medio vale 1/100 del diámetro del taladro en cuestión (fig. 105,1). De todos modos en la elección de la broca hay que tener en cucntt que ésta taladra siempre a un diámetro algo ma>or que el suyo propio. En el caso anterior, supongamos que el exceso de medida al taladrar sea de 0,^ mm (véase pág. 93); el diámetro de la broca se cUculara con ello del siguiente modo: Kjemplo: Sea el diámetro del tahdro acabado de escariar igual a 50 mm. El defecto de medida lo loriaremos, según lo antes dicho, igual a 1/100 de 50 mm — 0,5 mm. F-.l diámetro que rtsulta así oara la broca de taladrado previo es 50 — 0,5 nm = '49,5 mm, sin tener en cuenta el exceso de medida que se tiene siempre al taladrar. El diámetro real de la broca, 'cnicndo en cuenta el exceso producido por ella e» el taladro, será: siendo el exceso en este caso: 0,2rnm, 49,5 — 0,2 = 49,3 mn

«25 Fie- 105,1

espesor de viruta- 5 0 — 49,5 =- 0,5,2 = 0,25 mm

Elección de la herramienta adecuada Los escariadores deben elegirse con 1* parte que hemos llamado « entrada », tanto más c*rla cuanto más tenaz sea el material en que se va a trabajar (figura 105,2). Las herramientas con entrada larga son nadecuadas para el escariado de materiales tenace: y resistentes porque la viruta resulta con ellos denasiado ancha. Los filos o cuchillas del escariador sesobrecargan en virtud de esto y se rompen fácilrauíle. La entrada larga es adecuada para materiales Tragues, como, por ejemplo, la fundición gris. La entrada corta es conveniente para materales tenaces y resistentes. Los escariadores para trabajar agujeros cieíos tienen que tener una entrada tan corta como :ea posible con objeto de que el taladro pueda s-r escariado hasta el fondo.

Fin. 105.2

105

ESCARIADO

Indicaciones especiales Los escariadores de mano deben aplicarse en dirección exactamente perpendicular a la superficie exlerior de la pieza e irlos introduciendo girando poco a poco en el laladro previo y presionando scbre la herramienta ligeramente (fig, 106,1). Si se aplica la herramienta oblicuamente o si se ladea algo la dirección de la presión, el uladro no saldrá redondo, porque los filos habrán arrancado demasiado material en el sitio donde si ejerce la presión. Cuando se presiona demasiado los dientes pueden engancharse con facilidad y fl escariador quedar atascado en el taladro.

F¡K. 106,1

Los escariadores que hayan quedado atascados pueden soltarse de nuevo levantándolo;' ligeramente con el giramachos al mismo tiempo qae se hacen girar cuidadosamente hacia delante (fifí- 106,2). Si se gira hacia atrás se atascan las virutas entre el dorso del diente y las paredes d

di-'LliH 1,1

Mediante martillado del ala de un acero angular que permanece en el plano tle curvatura — por ejemplo, sobre el mármol de enderezar —• puede curvarse un anillo con perfil de ángulo (fig. 112,3).

Fin. I12..1

112

El radio de curvatura puede variarse dentro de amplios límites según sea la medida del alargamiento (intensidad y frecuencia de los martillazos). Mediante este proceso pueden obtenerse también acódamientos arbitrarios. Al martillar se alarga el material del ala en cuestión recalcándose o aplastándose el de la otra de tal modo que con golpes uniformemente dados se forma un anillo circular.

DOBLADO Curvado de tubos Los tubos se aplastan aplanándose en la parte doblada: en c! exterior se mete la pared del tubo hacia dentro y en la parte interior por el contrario sale hacia fuera. Las partículas de material de la pared del tubo se sustraen así en parte a las tensiones de tracción y de compresión que surgen con motivo del estirado y del aplastamiento. Con objeto de evitar el aplanamiento de que hemos hablado antes, en la parte doblada, lo que se hace para doblar tubos de acero fundido es llenarlos, antes de proceder al curvado, con arena seca, cribada con tamiz fino. Golpeando el tubo, con el mango del martillo, por ejemplo, se apelmaza la arena y termina por rellenar bien el interior del tubo. Los extremos se cierran con tapones de madera (fig. 113,1). SÍ la arena no se golpea bien, se seguirá aplanando el tubo en la parte doblada o curvada. La arena tiene que estar bien seca, pues, de lo contrario, cuando se trata de curvar en caliente tubos grandes, se forma en el interior vapor de agua que puede llegar a expulsar los tapones. Los tubos de pared delgada, de cobre blando, de aluminio o de latón se llenan, antes de proceder a su doblado, con colofonia liquida (resina de abeto) (figura 113,2). Después de curvado el tubo se extrae la colofonia por fusión; los restos de colofonia que quedan en el lubo pueden eliminarse mediante lavado con bencina. Los trabajos de curvado de tubos pueden realizarse, o bien en el tornillo de banco, o bien valiéndose de montajes especiales (fig. 113,3). Los montajes constan, generalmente, de una plantilla de curvado con el radio de la curva deseado y cuyo borde exterior lleva la forma de la pared exterior del tubo. Ll tubo, lleno de arena o de colofonia, se presiona paulatinamente por medio de un rodillo accionado por una palanca de mano, contra la acanaladura de la plantilla de curvado. Con las máquinas de curvar tubos no se necesita el llenado de arena, porque en la parte que se curva hay un mandril que avanza a medida que lo hace el curvado, impidiendo el aplastamiento del tubo. Los tubos soldados deben curvarse siempre teniendo cuidado de que la costura soldada caiga en la capa de fibra neutra. Si cuando se curva en el tornillo de banco el plano de curvatura tiene, por ejemplo, posición horizontal, la costura soldada deberá caer arriba o abajo, pero no lateralmente.

Fi K . 113,1

Fig. H3.2

Fig. 113,3

113

DOBLADO

Arrollamiento de resortes Los resortes de tracción o de compresión (figura 114,1), hechos de acero de resortes delgado y duro, se curvan helícoidalmente en el tornillo de banco por medio de un montaje adecuado. Este montaje de arrollamiento consiste en el caso más sencillo en una terraja de madera y un manilríl de arrollamiento. Los resortes de tracción y de compresión se utilizan, por ejemplo, en los sillines de las bicicletas para amortiguar los choques producidos por las desigualdades de la carretera. Los esfuerzos de choque comprimen entonces apretando cnlre sí las espiras del resorte arrolladas con separación entre unas y otras. Las espiras, apretadas unas contra otras, de los resorles de (racción son estiradas. Eslas variaciones de forma de los resortes absorben la mayor parte de los esfuerzos de choque, haciendo que sus efectos queden notablemente disminuidos. Los resortes de tracción y de compresjón se utilizan por lo demás l'recucn temen te en máquinas y aparatos, por ejemplo, en las válvulas de los motores, como partes componentes de los acoplamientos o embragues de vehículos, en las balanzas llamadas de resortes, en los interruptores eléctricos, etc. (fig. 114,2). Hay que tener en cuenla la elasticidad Je! alambre de resorte cuando se procede a curvarlo. Esla elasticidad provoca un enérgico retroceso elástico del alambre ul soltarlo del montaje utilizado. Al mismo tiempo aumenta el diámetro del arrollamiento. El diámetro del mandril de arrollamiento debe ser aproximadamente '/7- • -Va mas pequeño que el diámetro interior del arrollamiento del resorte. La dirección del desarrollo del carrete de alambre tiene importancia para la separación resultante o paso de las espiras {figs. 114,3 y 4). Las espiras estrechas del resorte de tracción se curvan con igual sentido en el alambre que se desarrolla que en el que se arrolla y las espiras separadas del de compresión, por el contrario, con sentidos opuestos en el arrollamiento que en el desenrollamiento. El paso del resorte de tracción se puede modificar variando el ángulo bajo el cual el alambre se aplica sobre el mandril, Los resortes helicoidales se representan en los dibujos técnicos de acuerdo con la norma DIN 29. Para representaciones simplificadas se utilizan símbolos '. Véase Jütz-Scharkus, StolT-Zahl-Form (MaterialNomero-Forma), pág, 145. 1

114

DOBLADO Doblado de chapas Rebordonado, pestañado, plegado Las piezas pequeñas de plancha se curvan o doblan en el tornillo de banco (fig. 115,1). Si no se quiere doblar a arista viva, se empicarán suplementos o calces con aristas redondeadas. En las mandíbulas del tornillo debanco se pueden sujetar suplementos de plancha que se prestan bien para el doblado de superficies anchas de plancha (fig. 115,2). En hojalatería se suele llamar al doblado de los bordes de una chapa, pestañado o rebordonado. Para esta operación se emplean bancos o máquinas especiales de rebordonar o plegar (fig. 115,3). Con objeto de que se puedan conseguir plegados y rebordonados de distintos tipos, como, por ejemplo, con radios de curvatura distintos, se prevén varias distintas bandas recambia bles. En el plegado de planchas hay que prestar especial atención al radío de curvatura de la dobladura. Si se dobla con arista demasiado viva, es decir, habiendo elegido un radio de curvatura demasiado pequeño, se rompen las planchas por la dobladura. La elección del radio correcto de curvatura depende: 1." del espesor de la plancha que se trata de doblar (fig. 119,4), y 2." de la ductilidad de la plancha. Cuanto más gruesa la plancha y menos dúctil (más frágil, más agrio) el material, tamo mayor tiene que ser el radio de curvatura. Si se expresa como fracción o, en su caso, como múltiplo del espesor de la plancha se llegará para los distintos materiales a lo que se puede llamar coeficientes o módulos. Estas cifras multiplicadas por el espesor de la plancha nos darán el mínimo radio de curvatura admisible en cada caso. Radio de doblado (mm) •• coeficiente espesor de la plancha (mm) Material Coeficiente Radio de dobladura para espesores de plancha de 2 mm 1 mm Acero blando 0,5 0,5 mm 1,0 mm Cobre blando 0,25 0,5 mm0,25 mm 0,3 Latón blando 0,3 mm 0,6 mm Dural 2,5 2,5 mm 5,0 mm Para el cálculo de las longitudes de los recortes de plancha que hay que preparar ', en los trabajos de curvado de planchas, hay que tener en cuenta lo siguiente: Si el radio de curvatura o, lo que es igual, de la dobladura es menor que el quíntuplo del espesor de ,1a plancha, no se podrá tomar ya la fibra neutra como pasando por el centro de la sección de la dobladura. Por el contrario, esa capa que hemos llamado de la fibra neutra se desplaza ahora más hacia dentro. En estos casos se calcula el recorte por medio de una formula práctica. Véase Jütz-Scharkus, Stoff-ZahI-Form -Forma), pág. 121. 1

fig. 115,2

FÍR. 115,3

(Material-Número Fie. 115,4

115

DOBLADO Colocar las aristas de doblado normales a la dirección del laminado Supongamos que de una plancha (palastro de I x 2 m y 1 mm de espesor) se recortan dos bandas estrechas que vamos a considerar como probetas para ensayo de doblado y que una de ellas se haya tomado paralela y la oirá normal al lado mayor de la plancha. Si se doblan estas probetas una tras otra repetidas veces en el tornillo de banco a un lado y a otro, se podrá observar que la probeta que hemos recortado paralela a fa arista más larga de la plancha aguanta más dobladuras que la otra (fig. 116,1). lista observación reposa en el hecho de que los palastros laminados son más tenaces en el sentido normal a la dirección que se llama de laminado que en el paralelo a ésta.

9

Fie. M6,i

Fie. 116,2

U

1

Fifí. 116.3

Las aristas de doblado se trazaran, a ser posible, en las planchas de tal modo que tengan dirección transversal respecto a la de laminación (fig. 116,2). Cuando haya que doblar aristas que forman entre si ángulos de 90U (por ejemplo, en construcción de cajas y análogos) se trazarán esas aristas a 45" con la dirección de laminado (fig. 116,3). Por lo general, la dirección de laminado en las probetas es paralela al lado más largo de la plancha. Las aristas de doblado que se cortan entre sí suelen taladrarse en el punto de intersección, para evitar que se rasgue la chapa por allí (fig. 116,3). *

Curvado Las superficies laterales de forma cilindrica de tanques y análogos se curvan partiendo de recortes convenientes de palastro. Para curvar a mano se golpean con un martillo de madera las tiras estrechas de plancha dispuestas sobre trozos Tle tubo o de redondos de acero sujetos en el tornillo de banco. Lo primero que se redondea son los extremos de la plancha. Las superficies laterales de diámetros mayores se curvan a mano sobre un Irozo de carril. La operación de curvar va mucho más aprisa cuando se dispone de una máquina de curvar o un cilindro para chapa, consiguiéndose también piezas más uniformes que cuando se curvan a mano. Los tres rodillos o cilindros de la máquina de curvar se accionan por medio de ruedas dentadas. Dos de ellos se pueden ajustar al espesor de la chapa que se va a cilindrar: estos cilindros son los que hacen como conductores o alimentadores, siendo el lercero el que realmente podemos llamar cilindro de curvado. Como está dispuesto de modo basculante se podrán curvar con la máquina superficies laterales de diámetros vanados (fig. 116,4). Los cilindros conductores no deben estar ajustados para una separación demasiado pequeña pues podrían doblarse. También podrían endurecerse, especialmente, las chapas delgadas.

116

Martillado y endere/ado de barras y planchas Las llantas o las chapas de materiales dúctiles se pueden redondear, curvar, por martillado. Con ayuda de martillos adecuados se curvan, se cambian de forma, las piezas originalmente planas. Recortes de chapa planos, de forma circular, se pueden, abombándolas, por repujado, convertir en cascaras o cubetas, recipientes y análogos (fig. 117,1). En otros casos las aristas exteriores de esos recortes de plancha pueden proveerse de un rebordeado con el martillo, como ocurre, por ejemplo, cuando la pieza en cuestión ha de ajusfar, como tapa o como fondo, con una superficie cilindrica (fig. 117,2). Las barras o las planchas que llegan al taller, procedentes del suministrador, con forma que discrepe de la recta o plana deben tener ordinariamente esas piezas, se enderezan o aplanan con el martillo, es decir, se corrigen las discrepancias que presentan respecto a su forma ordinaria. El arqueado, el repujado, el rebordeado y el enderezado son operaciones realizadas a mano en que se obtiene la forma que deseamos dar a la pieza, mediante estirado y recalcado o aplastamiento del material en determinados sitios (véase el cap. « Doblado» en la pág. 110).

Fij*. 117,1 Trabajo de repujado, a) Retoñe de chapa; h) repujatlí. en el molde (repujado en hueco); c) pieza terminada

Fi(j. H7.2 Trabajo de rebordeado, u) Recorte de chapa; b) replegado sobro el hierro de rebordear; r) pie?a terminada

El estirado o el aplastamiento del material se realiza martillando sobre apropiadas sufrideras fijas, tales como placas o mármoles de enderezar, yunques de forma especial y análogos. La indudable dificultad que entrañan las operaciones de arqueado, repujado y rebordeado estriba en que toda esta clase de trabajos exigen una habilidad manual especial (manejo del martillo, dirección del martillazo, energía de! mismo). Aparte de esto, es necesario tener un sentido bien desarroll"i'.c para apreciar el posible grado de deformación del material (ductilidad y maleabilidad). 117

M A R T I L L A D O Y ENDEREZADO Proceso en el martillado y enderezado Todo golpe que se da con el martillo sobre la superficie de la pieza acarrea consigo consecuencias que son, en parte, las que se desea ocasionar, pero que pueden ser también totalmente indeseables. Bajo la energía del golpe las partículas directamente afectadas por el centro de la tabla del martillo son comprimidas, aplastadas. Se produce como consecuencia una abolladura en la superficie de la pieza (modificación no deseada de la forma). Hacia los bordes de la tabla se separan las partículas de material lateralmente, es decir, que el material es estirado.

f*¡8- 118,1 Golpe con l . i tabla del martillo: se produce predominantemente acción de aplastamiento

Fig. 118,2 Golpe con la punta, corte o peña del martillo: efecto de alargamiento

El efecto de alargamiento es tanto más grande cuanto menor es la superficie de aplicación del martillo. (Véase pág. 67.) La punta, corte o peña del martillo (que de los tres modos se llama el extremo opuesto a la tabla) ejerce, por lo tanto, un mejor efecto de alargamiento que la tabla del mismo (figs. 118,1 y 2). En todos los casos produce el martillado o enderezado en el material un aumento, en frío, de. resistencia. Éste se hace más duro, frágil, menos elástico y menos propicio para ser estirado. Su ductilidad y su maleabilidad disminuyen. Por este motivo son recocidas las piezas entre los distintos procesos del trabajo especialmente cuando se trata de repujado. (Véase pág. 164.) Por medio del recocido el material recupera su primitiva ductilidad. En todos los trabajos de martillado y de enderezado se hace uso, en forma adecuada, de la acción de estirado y de aplastamiento, o recalcado, del material. Las piezas pueden esta r unas veces apoyadas con asiento prieto, es decir, intimamente adosadas sobre la sufridera — que puede ser, por ejemplo, el mármol de enderezar— o bien estar otras veces en hueco sobre este último. ^J^ÉÉ* Una barra de acero, torcida, curvada, puede enderezarse a golpes de martillo aplicados sobre la parte que está en hueco. Los martillazos producen un aplastamiento de las fibras superiores, demasiado largas, y un acortamiento délas inferiores que eran demasiado cortas (fig. 118,3). Los dobleces que resultan en los bordes de la pieza durante los trabajos de rebordeado o de repujado se aplastan a martillazos aplicados sobre el doblez (figura 118,4). En esta operación hay que tener especialmente en cuenta que no se formen ánFig. 118,3 Enderezado barras curvadas

118

de

S ulos ° cod°S afilados, pues por ellos Se romperia el material.

Fig. 118,4 Efecto de aplastamiento al rebordear

MARTILLADO Y ENDEREZADO Martillado para enderezar y arquear Para todos los trabajos de enderezado o de arqueado en piezas de acero se empican martillos normales de ajustador, con tabla y corle o peña. Se escogen los martillos de acuerdo con el espesor del material: cuanto mayor sea éste, mayor deberá ser también el peso del martillo. Las planchas de cobre, latón, cinc o aluminio se enderezan o aplanan con martillos de madera o de material sintético (plástico) de diferente tamaño. Sus tablas tienen un abombamiento más fuerte que las de los martillos de ajustador.

Fig. 119,1 o)-c), diversos martillos de repujar y de afinar o pulimentar; í/>, martillo de rebordear

Fig. 119,2 Sufrideras para enderezar o para repujar, a) Placa o mármol de enderezar; b) yunques enchufables de diferentes abombamientos y acodamientos; r) hierro para plegar; rf) hierro para rebordear

Martillos para repujar planchas, rebordearlas, etc. La forma de la tabla de los martillos de repujar se acomoda a la que se pretenda dar a la pie/a en los distintos trabajos de repujado. Suelen tener una forma más o menos esférica, bombeada. Los martillos de pulir tienen la tabla unas veces abombada como los anteriores y otras veces también plana. Con estos martillos se eliminan los abombamientos producidos en el material al repujar, alisándose bien las superficies, es decir, afinándolas (f'B- 119,1.) Con la superficie activa (tabla del martillo) ligeramente abombada del martillo de pulir (fig. 119,1 c) se consigue sobre la pieza una superficie con brillo de espejo. Tratando esta superficie con un disco de trapo (de tejido blanco) girando a gran velocidad, puede mejorarse aún más la lisura de la superficie de la pieza. Para iniciar el plegado se usan martillos de madera o de material plástico con objeto de evitar el no deseado alargamiento del material. Soportes o sufrideras. La placa o mármol de enderezar, que es, por lo general, una gruesa placa de acero de tamaño variable, tiene una superficie exactamente plana. En el trabajo de planchas * se emplean como sufrideras, sobre todo para el repujado o el rebordeado, yunques recambíables de formas variadas llamados tas. Se introducen en el agujero cuadrado del yunque de forja o se empotran en tacos de madera especiales (fig. 119,2). En nuestros talleres es costumbre llamar a estos trabajos, trabajos de planchisteria o chapistería. — ,V. del T.

119

MARTILLADO Y ENDEREZADO

Movimientos oscilatorios En los trabajos de enderezado puede observarse con frecuencia que la energía de los martillazos da lugar a una especie de « rebote », que produce una rápida sucesión de sacudidas dolorosas en la mano que sujeta la pieza trabajada, por ejemplo, una barra de llanta. Estos golpes de rebote, o sacudidas, son provocadas por movimientos oscilatorios de las piezas. Se entiende por movimientos oscilatorios los movimientos de vaivén de las partículas de material alrededor de una posición de -oposo. El extremo libre de una pieza de acero plano sujeta en el tornillo de banco empieza a oscilar en cuanto se pulsa. El movimiento oscilatorio va cediendo lentamente y la pieza vuelve al reposo (fig. 120,1). En el péndulo puede observarse de modo especialmente claro un movimiento parecido (fifi. 120,2). Un movimiento completo de vaivén se llama movimiento oscilatorio. El tiempo invertido en realizarlo se llama tiempo de oscilación o periodo (p. ej. V, s). El número de oscilaciones en un segundo se llama también frecuencia. (Es decir, que en el caso anterior diríamos 4 oscilaciones por segundo, o sea, 4/s.) La unidad de frecuencia es un herz (1 Hz). Esta unidad vale una oscilación por segundo (1/s.) 5000 Hz significan, por lo tanto, 5000 oscilaciones por segundo. El tiempo de oscilación, o sea, lo que hemos llamado también periodo es en este caso 1/5000 s. La mayor separación que llega a ¡"Ican/ar la pieza oscilante con relación a la posición de reposo es lo que se llama amplitud.

Fie- 110.1 Movimientos de vaivén. Movimiento oscilatorio, oscilación, tiempo de oscilación o período, frecuencia

La amplitud, el período y la frecuencia son valores característicos que intervienen en todos ios movimientos oscilatorios o pendulares. Las oscilaciones de las piezas se producen por Tuerzas exteriores, como ocurre, por ejemplo, cuando flexamos un fleje de acero. La fuerza exterior da lugar a una variación de forma a la cual, en virtud de sus fuerzas elásticas interiores, se oponen las partículas de material afecladas. Se produce un estado de tensión entre las partículas. Si se detiene la acción de la fuerza exterior, las fuerzas elásticas invierten inmediatamente el sentido de la pasada deformación. Con esto flcxa la pieza pasando por la posición de reposo hacia el lado opuesto. Como consecuencia surgen nuevas fuerzas tensoras en la parle estirada, dándose de nuevo lugar a otro movimiento de retroceso. La pieza oscila a uno y otro lado de la posición de reposo. La oscilación elástica va amortiguándose, es decir, va haciéndose paulatinamente más pequeña. La oscilación llega, al cabo de cierto tiempo, a paralizarse completamente, porque siempre existen rozamientos interioits entre las partículas de material que actúan absorbiendo, consumiendo la fuerza de impulsión.

Fifí. 120.2

120

Movimiento pendular

En el talleí se observan frecuentemente movimientos oscilatorios; las piezas sujetadas demasiado en largo en el tornillo de banco, flexan bajo la presión de corte de la lima o de la hoja de sierra poniéndose a oscilar; los martillos que rebotan sobre la tabla del yunque dan muchas veces lugar a oscilaciones, etc.

MARTILLADO Y ENDEREZADO I Las oscilaciones elásticas son lo que se llama oscilaciones amortiguadas. Su amplitud disminuye constantemente.

Movimientos pendulares El movimiento del péndulo libremente suspendido no constituye una oscilación elástica, sino un movimiento pendular. En el péndulo no obran sirio fuerzas externas. Una ve? recibido el impulso, continuaría indefinidamente el movimiento pendular si éste no se viera frenado por los esfuerzos de fricción y la resistencia del aire. Si se quiere, como pasa en el péndulo de un reloj, que se mantenga constantemente la amplitud de oscilación, hará falta una fuerza adicional, que actúe uniformemente. Una oscilación con amplitud que permanece uniforme se designa con el nombre de oscilación no amortiguada. Un resorte de tracción o uno de compresión o una ballesta, o un columpio — cuerpos todos ellos que podernos llamar oscilantes — pueden poseer frecuencias muy diferentes. Éstas dependen, en las ballestas por ejemplo, de la longitud del extremo que oscila libremente y en el columpio de la longitud de la cuerda de que esté suspendido. Cuanto más larga sea ésta tanto más lenta será la oscilación, tanto más pequeña la frecuencia e inversamente. Todo cuerpo oscilante y todo péndulo posee una frecuencia que le es peculiar y que se llama su frecuencia propia. Ésta depende esencialmente de la longitud de la parte oscilante.

Coincidencia de oscilaciones acopladas (resonancia) La amplitud de un columpio, por ejemplo, se mide en grados angulares. Esa amplitud puede irse aumentando mcdianle impulsos regulares que se apliquen al ritmo de su frecuencia propia (podemos asi hacer pasar, por ejemplo, esa amplitud de 180° a 270"). Se dice entonces que una tal oscilación aumenta su amplitud. Para esto se requiere que el columpio y la persona posean la misma frecuencia. Además la dirección del impulso que se le da debe coincidir con la del movimiento en aquel instante: no debe oponerse a este movimiento. Cuerpos oscilantes que se mueven al mismo ritmo, es decir, con la mísmn frecuencia y que están unidos, acoplados, entre sí pueden concordar de tal modo en sus movimientos que la amplitud vaya aumentando constantemente. (En el caso del columpio, hasta producir el volteo.) Se dice que ambas oscilaciones están en resonancia. Las oscilaciones elásticas tienen gran importancia en la técnica, pudíendo ser provechosas en unos casos o perjudiciales en otros. Bit;. 121,1 Suspensión elástica. Los ejes de los vehículos absorben la energía de los choques: el vehículo "permanece» en re-

Ejemplos:

Fig. 121.2 Los ritmos acoplados (el ritmo del salto y el de la oscilación de la labia) aumentan la amplitud (resonancia)

La energía del choque producida por un vehículo en los baches de la carretera se transmiten por los ejes, primeramente a un cuerpo oscilante, por ejemplo, a una ballesta. Los esfuerzos elásticos del resorte de ballesta absorben cumplidamente, como consecuencia de sus oscilaciones, la energía del choque. El bastidor del vehículo, del cual está suspendido el resorte, permanece más o menos en reposo. El golpe queda amortiguado. En este caso las oscilaciones son provechosas (fig- 121,1). Una pasarela empieza a oscilar cuando se la pisa. El cuerpo oscilante « pasarela » posee una frecuencia propia. Si se le imprimen impulsos en el momento adecuado, es decir con el mismo ritmo, saltando, por ejemplo, puede ocurrir que, como consecuencia de la resonancia de ambas oscilaciones, resulte la amplitud lan aumentada que la pasarela termine por romperse (fig. 121,2). Por el mismo motivo los pisos de los edificios pueden hundirse cuando sobre él se fijen máquinas cuya frecuencia coincida con la del piso.

121

F

MARTILLADO Y ENDEREZADO

Efectos de los movimientos oscilantes Sonido

122,1 Ondas sonoras producidas por cuerda de violín

La vibración * de un resorte de lámina o la de un alambre de acero tensado da lugar a un tono o sonido. Los .martillos suenan cuando chocan sobre la tabla del yunque o sobre una pieza de acero que haya que enderezar. Las oscilaciones son siempre la causa de los tonos, sonidos y ruidos, es decir, de lo que se llaman fenómenos sonoros. Es decir, que las oscilaciones producen sonido, son, por así decirlo, focos sonoros. El sonido se propaga en todas direcciones a través del aire: liada arriba y hacía abajo, a la derecha lo mismo que a la izquierda, y dando vuelta a todos los recodos de la casa, resuena en nuestros oídos el traqueteo de las motocicletas que pasan por la calle. O sea que el sonido se extiende, partiendo del foco sonoro en todas direcciones y se mueve a Iravés del aire hasta penetrar en nuestro oído (fig. 122,1).

Si se arroja una piedra al agua, se desarrollan ondas que arrancan del punto en que ha caído la piedra y se propagan en forma circular. Un efecto igual se obtiene con el extremo libremente oscilanle de una regla de acero que se mantiene en el agua. Los cuerpos oscilantes son, por lo tanto, agentes excitadores de oscilaciones para otros cuerpos. Poseen una especie de acción a distancia. Su movimiento es recibido por el agua, por ejemplo, en este caso, y transmitido a su través. Sí la piedra no ia tiramos al agua, sino a un líquido fangoso, espeso, viscoso, no se observará la aparición de ondas ni se transmite ninguna ondulación. Es decir, que los cuerpos, las sustancias, los materiales, están diferentemente capacitados para adoptar el movimiento oscilatorio y para transmitirlo. La causa de esto estriba en su diferente comportamiento elástico: cuanto más elástico es el material, tanto más capaz será de constituir un cuerpo oscilante (piénsese también en los cuerpos sólidos). Los cuerpos oscilantes transmiten sus oscilaciones a los materiales elásticos. De este modo se forman las olas en el agua y las ondas sonoras en el aire. Saliendo del foco sonoro se propagan hacia fuera y son captadas por el oído.

Ondas sonoras Las ondas sonoras son unas variaciones elásticas, muy pequeñas, en la forma del cuerpo que transmite el sonido, que es el aire principalmente. La oscilación del foco sonoro pone primeramente-en movimiento las pequeñas partículas del aire inmediatamente próximas. Éstas chocan contra las partículas inmediatas, Se constituye una zona de aire más denso que, a consecuencia de la elasticidad, se aleja del foco sonoro con velocidad uniforme propagándose análogamente a como hemos visto lo hadan las ondulaciones del agua. Tan pronto como cambie de direcció'n el cuerpo oscilante, tratan de seguirle las partículas de aire (piénsese en la aspiración que se forma detrás de un automóvil). Como consecuencia de esto se forma una zona de aire enrarecido que se pone en movimiento también en el mismo sentido que la zona densa. De este modo avanzan hacia fuera alternadamente zonas densas y zonas enrarecidas de aire al ritmo del cuerpo oscilante, es decir, con su misma frecuencia. Los agentes excitadores de las ondas sonoras dan lugar, en sucesión uniforme, a compresiones y enrarecimientos del aire que avanzan como consecuencia del comportamiento elástico del mismo. En este movimiento oscilan las partículas de aire a un lado y otro de una posición de reposo y mantienen esencialmente su situación. Los enrarecimientos y los aumentos de densidad tienen lugar al ritmo, es decir, con la misma frecuencia, del cuerpo oscilante o vibrante. *

Las oscilaciones muy rápidas se llaman vibraciones. — (V. del T.

122

MARTILLADO Y ENDEREZADO Velocidad del sonido Si se observa un hombre que a gran distancia clava, por ejemplo, estacas en el suelo, se nota que el ruido tie los martillazos llega a nuestro oído mucho después de haber visto caer el martillo. Las ondas sonoras se mueven con una determinada velocidad, que es la llamada velocidad del sonido o velocidad sónica. Esta velocidad, como lo ha demostrado la experiencia, es distinta para cada agente o medio transmisor. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.

Fig. 123,1

Velocidad del sonido en aire

Frecuencia de la onda: Altura del tuno Láminas delgadas de acero, sujetas muy en corto, dan lugar, por ejemplo, a tonos altos, mientras que cuando se las sujeta dejándolas más longitud libre, los tonos producidos son más profundos. Como el cuerpo vibrante tiene en el primer caso una frecuencia propia grande y en el segundo una frecuencia propia pequeña, puede decirse que las vibraciones de frecuencia propia elevada producen ondas sonoras de sonido alto y las de frecuencia propia baja, producen ondas sonoras de sonido bajo. También la magnitud de la tensión previa de una cuerda de violín tiene influencia en la altura de tono. Cuanto más tensa esté la cuerda tanto más alto será el tono y reciprocamente. Las ondas sonoras de frecuencia reducida, por ejemplo, de 20 Hz, dan tonos bajos y las de frecuencia elevada, por ejemplo de 20 000 H?, producen por el contrario tonos altos (fig. 123,2)

Fifi. 123,2 Frecuencia y altura de tono

F.I oído humano está provisto de un gran número de diminutos cuerpos oscilantes de las más diferentes frecuencias propias. Según sea la frecuencia de las ondas sonoras que lleguen al oído, así se pondrá en movimiento sólo un determinadp cuerpo oscilante que será precisamente aquel cuya frecuencia sea la misma que la de la onda sonora. Ese cuerpo oscilante a través de un conducto, el nervio acústico, informa al cerebro sobre el tono en cuestión, es decir, sobre su intensidad, su altura, etc. El oído no es capaz de percibir sino ondas que estén dentro de una cierta zona de frecuencias; aproximadamente de 20 a 20000 Hz. Las frecuencias que se hallen por encima (supersónicas) o las que se hallen por debajo (infrasónicas) no son apreciadas. 123

MARTILLADO Y ENDEREZADO Martillado

Píl

La deformación o también el enderezado de los materiales con el martillo exige gran destreza manual y un sentido certero sobre el comportamiento del material frente a las variaciones de forma que se le exigen, y esto sobre todo en los trabajos de repujado. Los martillazos se dan en la mayoría de los trabajos haciendo jugar la articulación de la mano (fifi. 124,1). Mas raras veces, por el contrario, en trabajos duros de enderezado se golpea jugando con la articulación del húmero. Con suficiente entrenamiento el golpe realizado sólo mediante la articulación de la mano garantiza una gran precisión y una fuerza del martillazo exactamente equilibrada.

Arqueado Arquear una llanta de acero quiere decir redondear, arquear, el lado estrecho de la pieza. La variación de forma se consigue por medio de alargamientos del material en la parte exterior de la curva que se pretende dar. Para esta operación se emplea la peña del martillo (figura 124,2). Los martillazos se dan unos al lado de otros, a distancias iguales y con la peña ligeramente inclinada. Es importante que la energía de los golpes sea uniforme si se quiere obtener una curvatura exactamente circular, Rebordeado Para rebordear un fondo circular de chapa hay que acortar la longitud circunferencial del recorte plano de chapa a la longitud del perímetro menor del reborde doblado. El acortamiento que se desea dar a ese borde exterior no puede conseguirse más que mediante un trabajo de recalcado. Como consecuencia de este trabajo el borde de la chapa resulta un poco más grueso. Como sufridera se utiliza un tas. o yunque de enchufo, con el borde redondeado, lo que se llama un hierro de rebordear, o también un trozo redondo de acero sujetado horizontalmentc en el tornillo de banco (figura 124,3). Para golpear se emplea preferentemente un martillo de repujar. La arista del reborde se traza cuidadosamente con el compás de puntas y en los materiales sensibles a las entalladuras — corno, por ejemplo, en el aluminio — lo mejor es hacerlo con un compás provisto de lápiz (figura 124,4). 124

MARTILLADO Y ENDEREZADO La arista cortada del fondo de plancha debe ser antes del rebordeado cuidadosamente redondeada con una lima o un rascador de sección triangular. Con ello se evita la aparición de grietas que pudiera tener lugar en el subsiguiente plegado del borde de la plancha. El borde se pliega con cuidado estando en hueco el canto de la plancha. Los pliegues que ahora se forman se distribuyen con la máxima uniformidad posible a lo largo de todo el perímetro a fuerza de martillazos bien aplicados (fig. 125,1)- Cada uno de los pliegues que se forman se vigilan cuidadosamente con vistas a que no se forme en él ninguna dobladura aguda. En caso de no proceder así, la plancha se rompe inmediatamente por esa parte en la siguiente operación de recalcado del pliegue, y la pieza resulta inútil.

Fig. 125,1

Los pliegues se encogen finalmente hacia dentro por medio de martillazos dados en direcciones alternadamente variables. En esto hay, empero, que atender nuevamente a que no se produzca ningún acodamiento o incluso ninguna dobladura del material. El borde recalcado se afina, finalmente, por medio de golpes de martillo bien uniformes.

Repujado de un fondo abombado El proceso es parecido al del rebordeado en cuanto a que el perímetro del recorte plano de plancha hay que reducirlo, encogerlo, hasta conseguir el del borde del casquete esférico, que es más pequeño. Como sufridera se utiliza un tas con superficie esférica. Para la operación se utiliza un martillo de repujar. Partiendo del centro del recorte se aplican los martillazos uniformemente hacia fuera, según una trayectoria espiral y pegados uno junto a otro (fig. 125,2). Los golpes deben darse siempre sobre la plancha en hueco y junto al punto de apoyo (fig. 125,3).

Fin. 12S.2

Fie. 125.3

Para repujar en hueco se bate paulatinamente el recorte de chapa con el martillo sobre una forma abombada, blanda, como, por ejemplo, un saquete de piel lleno de arena (véase fig. 117,1). La pieza terminada se afina con el martillo de pulimentar. 125

CURVADO MARTILLADO Y ENDEREZADO Enderezado de barras Las terceduras en barras o tubos se suprimen mediante un curvado en sentido contrario. Las piezas se enderezan poniéndolas sobre un apoyo plano y golpeando con la tabla del martillo sobre los sitios que quedan en hueco (véase pág. 118). Los perfiles laminados, por ejemplo, aceros de ángulo que estén curvados se enderezan medíante estirado del ala que sea demasiado corta (fig. 126,1). Los perfiles retorcidos, alabeados, se fijan en el tornillo de banco y se giran en sentido opuesto al que tienen por medio de un hierro en forma de gancho (fig. 126,2). Las almas o las alas de perfiles grandes que estén dobladas se enderezan mediante un calentamiento unilateral en el lado exterior de la dobladura o del acodamienlo. El calentamiento hasta el rojo cereza se verifica con el soplete de soldar. La acción de recalcado se obtiene al ser comprimido por las zonas vecinas de malerial frío el material que se dilata y se hace dúctil y plástico en virtud de la temperatura de rojo cereza (véase página 194. Enderezamiento o estirado de planchas Se llama enderezar o estirar planchas la operación de poner en un plano las piezas constituidas por un trozo de plancha, o bien planchas enteras que se hubieran deformado. Los cantos o aristas curvados se enderezan o estiran poniendo el abombamiento hacia arriba y recalcando la parte superior o estirando la inferior por medio de martillos de madera. Las piezas de chapa curvadas, torcidas, diagonalmente, se reconocen porque al colocarlas en el mármol de enderezar adaptando sobre él"la diagonal más corta, basculan. Esa zona de material demasiado corta se alarga, se estira, a fuerza de martillazos (las chapas no deben colocarse en hueco y golpear sobre la diagonal más corta). Los abonamientos en la chapa se eliminan con golpes de martillo aplicados alrededor de la abolladura. De este modo se estira la zona de material demasiado corta que circunda al bollo (fig. 126,4). Golpeando sobre el bollo no se consigue sino hacerlo más grande en vez de eliminarlo. 1. 2. 3. 4. 5.

Explicar y razonar las no deseadas variaciones de sección transversal que se producen en el punto de doblado cuando se curvan las llantas o tubos; ¿cómo se evitan? Con acero redondo de 8 0 se quiere curvar un anillo circular de diámetro exterior igual a 100. ¿A qué longitud se cortará la barra en bruto? ¿Cómo se manifiesta la elasticidad del acero duro para resortes al arrollar un resorte? ¿Cómo se tiene en cuenta? ¿Cómo se modifican las propiedades de la materia en chapas de acero o de latón al batirlas o martillarlas? ¿Cómo se recuperan las propiedades originales? Explicar las acciones térmicas que tienen lugar al enderezar barras con el soplete de soldar.

126

ATORNILLADO Atornillado de piezas sueltas Con ayuda de tornillos ya terminados se acoplan o ensamblan piezas, se atornillan, se montan. Si se emplean tornillos con tuerca, las piezas que han de unirse entre sí irán provistas de taladros pasantes que deben ser adecuados a los diámetros de los tornillos empleados y estar alineados uno con otro. El empleo de un tornillo con cabeza y sin tuerca exige un taladro roscado (fíg. 127,1). Las uniones atornilladas se emplean en todas las ramas de los oficios metalúrgicos en número muy grande de formas. En una bicicleta, por ejemplo, se unen con tornillos las piezas del mecanismo de rueda libre, ejes y horquillas, manivelas y pedales, radios y llantas. Todas estas piezas, cuando ello es necesario en las reparaciones, se pueden soltar fácilmente y volverlas a montar. Las piezas atornilladas entre sí están unidas por lo que se llama una unión desmontable.

O F¡K. 127,1 Uniones atornilladas, a) Unión de dos piezas por medio de un tornillo con cabeza; b) lo mismo peru con lomillo y tuerca; c) la linea helicoidal se puede considerar originada por un plano inclinado arrollado a un cilindro

En el montaje de las muchas piezas de una motocicleta o un automóvil intervienen ordinariamente cientos de pernos roscados, tornillos, tuercas y arandelas. Los montadores de tuberías unen tubos entre sí con ayuda de los, así llamados, manguitos y boquillas roscados. También las válvulas, grifos y análogos se montan en las tuberías por medio de uniones roscadas. Tanto para atornillar como para desatornillar tornillos, se utilizan instrumentos adecuados, tales como llaves y destornilladores. Se impide un imprevisto aflojamiento de los tornillos — por ejemplo, debido a las sacudidas en una bicicleta — mediante disposiciones de seguridad adecuadas. 127

ATORNILLADO Proceso en el atornillado Apretando, es decir, haciendo girar la tuerca sobre la rosca del perno roscado o tornillo, o bien apretando el tornillo de cabeza en el taladro roscado, se unen las piezas firmemente entre sí. Mediante un movimiento contrario de la tuerca o del tornillo vuelve a soltarse la unión atornillada. Tanto el aflojamiento como el apretado de las uniones atornilladas se basan en un recíproco desplazamiento del tornillo y la tuerca en la dirección del eje longitudinal. La pieza que se mueve con movimiento circunferencial desliza corno consecuencia del movimiento de giro hacia arriba o hacia abajo a lo largo de los filetes de rosca como si se moviera sobre un plano inclinado. La rosca es comparable a un plano inclinado (véase pág. 134 y la figura 127,1 c).

Roscas de los tornillos Los tornillos están provistos de rosca y, por lo general, de lo que se llama una rosca métrica. El Comité de Normas ha fijado como unidad de medida para las roscas, preferentemente el metro. La medida en pulgadas se emplea para roscas ya sólo de modo muy limitado. Sin embargo, existe todavía la rosca Whitworth que se usa en Inglaterra desde el año 1841 y que se basa en el sistema de unidades que tiene la pulgada como unidad fundamental. La diferencia entre la rosca métrica y la rosca Whitworth estriba, sobre todo, en el ángulo de los flancos. La rosca métrica tiene un ángulo en los flancos de 60" y la rosca Whitworth de 55" (fig. 128,1).

Fig. 128,1 Ángulo de los flancos, a) Rosca métrica; b) rosca Whitworth F'IR. 182.2 CariiL'lerlMicav de una rosca. a) Fílele de rosca; fit paso; o( diámetro del núcleo; il) diámetro en los flancos; e) diámetro nominal; /) profundidad del filete; ff) ángulo de los flancos

Una rosca puede suponerse engendrada por el arrollamiento alrededor de un perno de un alambre de perfil en ¿^ a lo largo de una linea helicoidal (fig. 128,2). Una vuelta de un tal perfil de rosca se llama filete de rosca *. La distancia entre punta de filete y punta se filete se llama paso *. Se llama altura de la rosca el camino recorrido por el tornillo en dirección axial por cada revolución alrededor del eje. Es decir, que: paso altura de la rosca. La mayoría de las roscas son de un solo filete, o sea, que no se arrolla sino un solo perfil en lugar de arrollar dos o más, uno pegado al otro. En las roscas de varios filetes (estilográficas, husillos de prensas, etc.) existen dos o tres filetes dispuestos paralelamente. El paso de estas roscas de varios filetes es entonces igual al doble o al triple de la distancia entre dos puntas de rosca vecinas.

128

ATORNILLADO Clases de tornillos Los tornillos se suministran como piezas normales listas para su empleo. Se diferencian, su aplicación, por su tamaño, el diámetro y la longitud, la forma ríe la cabeza, la calidad ficial y el material del tornillo (fig. 129,1). Los tornillos pulidos tienen medidas más exactas y superficies más lisas que los que no lo son. En construcción de automóviles, por ejemplo, se emplean para lomillería lo que se llaman materiales de alta resistencia. El diámetro de la espiga o perno de tales tornillos de alia resistencia (por ejemplo, de 70 kg/mm 2 ) puede, para una carga igual, ser más pequeño que otro de acero corriente para tornillos • (St 38). La forma de las tuercas y cabezas que se emplean es adecuada al destino del tornillo. Los tornillos y las tuercas se fabrican de acuerdo con las normas DIN 1 que ha establecido la industria alemana a través de sus Comisiones de Normalización. En las hojas de normas correspondientes se prescriben la forma de la cabeza, los diámetros y longitudes de los pernos, la clase de rosca y otras particularidades de los tornillos. Antiguamente había muchos talleres que utilizaban tornillos propios con lo que se daba lugar, al mismo tiempo, a una enorme multiplicidad de tornillos y tuercas en uso. La Comisión de Normalización limitó el número de los tipos de tornillos (141) y la forma de tas tuercas (56). El almacenaje de lomillería queda con ello simplificado. Los tornillos y tuercas normalizados son fácilmente intercambiables. Los tornillos con cabeza se denominan según la forma de esta última. En los tornillos de cabeza poligonal se denomina la distancia entre dos lados paralelos de la cabeza « distancia de entrecanas» o «abertura de llave». Hay tablas que dan la abertura de llave (SW) en milímetros, por ejemplo, SW 17 « 17 mm de abertura de llave (o de entrecaras) (fig. 129,2).

Fifi. 129,2 Entrecaras o abertura de llave de la tuerca hexagorft.1

Fíg. 129,1 Cabe/.as y tuercas de tornillos normalizados, a) Tornillo hexagonal DIN 931; 6) tornillc cuadrado con collar DIN 478: c) lomillo de martillo DIN 261 ; i/) tornillo avellanado con nervio prisionero DIN 604; e) tornillo con hexágono interior DIN 912; /) tornillo cilindrico DIN 84; g) tornillo redondo DIN 86; h) tornillo avellanado DIN 87 ; /) tornillo cilindrico alomado DIN 85; k) tornillo gota de sebo DIN 88; /) tornillo con agujero cruzado DIN 404 ; m) lomillo de mariposa DIN 316; n] tuerca hexagonal; o) tuerca de corona o almenada; p) tuerca con ranura DIN Sifi

Fig. 129,3 Extremos de tornillos, a) Espárrago con extremo de tornillo cónico; b) tomillo hexagonal con extremo bombeado; c) tornillo redondo con rebaje de la espiga en el extremo; d) espiga roscada con extremo en punía

DIN = Das i'st Marín (Esto es Norma) o también = Deutsche Industrie Normen (Normas Industríales alemanas). Norma equivale a regularizado, unificado, homogeneizado. 1

129

ATORNILLADO Los tornillos de cabeza redonda se construyen provistos de ranura para poder ser apretados o aflojados por medio del destornillador. En los espárragos * existen dos extremos roscados con una parte intermedia desprovista de rosca. El extremo inferior se atornilla en un taladro roscado (extremo para atornillar) y en el superior es donde se coloca la tuerca (fig. 129,3 a). Las espigas roscadas tienen rosca a todo lo largo: el extremo superior tiene en ellas, corrientemente, forma bombeada y va ranurada. El extremo inferior va habitualmente provisto de punta. Los extremos de los tornillos tienen formas diferentes. Existen extremos bombeados, cónicos y extremos constituidos por un rebaje del núcleo, pudiendo éste terminar a su vez en forma plana. bombeada o e" punta (figs. 129,3 b-d). rl-.

Fig. 162,1 Graduaciones (unidades di; medida) de termómetros

Los científicos RÉAUMUR y FAHRENHEIT se ocuparon también igualmente del problema de la medición de estados térmicos. Sus escalas de temperatura son de uso corriente en el extranjero y sobre todo en los Estados Unidos de Norteamérica. Los grados de temperatura correspondientes se designan con °R y C F (fig. 162,1).

Las temperaturas inferiores a O u se designan por grados de frío o grados bajo cero y las superiores por grados de calor o grados sobre cero. Más sencillo y breve resulta indicar los grados de frío con un signo « menos » (—), y los de calor con un signo « más» ( + ). Por ejemplo, + 40° C o — 8° C. En ia naturaleza y en la técnica se presentan muy diferentes grados de calor y de frío. La temperatura más baja medida hasta la fecha y, como es legítimo suponer, la temperatura mínima posible es la de — 273" C. Las llamas del soplete de soldar son de | 3200" C y superiurts. Medíanle ingeniónos instrumentos de medición de temperaturas se ha hecho posible también determinar, por ejemplo, en varios millones de 'JC la temperatura de nuestro sol. La medición de temperaturas juega un importantísimo papel no solamente para los tratamientos térmicos de materiales, tales como el recocido y el templado, sino también para muchas otras cuestiones de la técnica y la ciencia. En la economía del calor o en termología se miden, por ejemplo, temperaturas de aguas y de gases de la combustión; en agricultura, temperaturas del aire y del agua, etc. De la palabra griega thermos ™ calor. En España es más corriente llamar a los grados Celsius, grados centígrados, — N. del T.

162

RECOCIDO

Estados físicos de los cuerpos: sólido-líquido-gaseoso Mediante calentamiento o refrigeración de las sustancias, puede producirse una variación en su estado físico. El hielo y la nieve funden cuando llega la época del deshielo, es decir, se convierten en agua cuando se alcanza una temperatura de 0 J . El agua se vaporiza, hierve ordinariamente, cuando llega a una temperatura de 100" C. Se vuelve gaseosa (vaporosa) (figura 163,1). El hielo y el vapor de agua son otros estados físicos del agua, habitualmentc líquida. Según el estado térmico puede la misma sustancia, el mismo cuerpo, ser, por lo tanto, sólido, líquido o gaseoso. Aquella temperatura a la que una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido se llama punto de fusión.

Fig Í63^

Es[ados flsjcos M agua A| enfr¡ar|a por dcbajo de fl, se

forman hielo, nieve o escarcha (estado sólido). El agua (estajo liquido) en ebullición, se vaporiza (estado gaseoso)

Aquella temperatura a la que el cuerpo en cuestión pasa del estado líquido al estado gaseoso se llama punto de ebullición. Con temperatura creciente se varían los estados físicos de los cuerpos en el orden « sol ido-I íq u idogaseoso ». Inversamente, al bajar la temperatura, un cuerpo gaseoso puede liquidarse y uno líquido puede finalmente solidificarse. No sólo el agua, sino casi todos los cuerpos, incluso los metales, los gases, los minerales y las tierras, pueden pasar por los tres estados físicos. En las falsas soldaduras * o en la soldadura por fusión se licúan metales. El vidrio se consigue por fusión de diversos minerales mezclados, el mercurio puede vaporizarse, etc. Formas de transición El acero calentado en la fragua se hace pastoso, «dúctil o maleable». Este estado es una forma de transición entre el estado sólido y el líquido. Al solidificarse el estaño para sol dar, por ejemplo, puede observarse que una parte del ma'erial permanece todavía fluida mientras que otra se ha solidificado ya. Muchas aleaciones de metales no poseen, de acuerdo con esto que hemos visto, un punto fijo de fusión, sino que se solidifican dentro de una determinada zona de temperaturas, por ejemplo, entre 295 y 310" C. Los líquidos se evaporan, antes de haber alcanzado el verdadero punto de ebullición. La vaporización se nota en la bencina, los perfumes, etc., por medio del olfato. Las partículas de materia hechas volátiles se perciben por el sentido del olfato. Los puntos de ebullición de cuerpos líquidos dependen, no solamente del estado térmico, de la temperatura, sino también de la presión atmosférica del momento. Cuanto más elevada sea ésta, tanto más alto será también el punto de ebullición. Se toma como punto de ebullición normal del agua los 100" C. A esta temperatura empieza a hervir el agua cuando la presión atmosférica es la que se llama corrientemente normal (760 mm de columna de mercurio) (véase pág. 201). • Llamamos aquí falsas soldaduras, siguiendo a autores tan prestigiosos como lo es Serral y Bonaslrc. a las uniones de niélales no obtenidas por fusión de éstos, sino por interposición de oiro metal fundido (soldaduras fuertes, soldaduras blandas). — N. liel T.

163

RECOCIDO

Diversos procedimientos de recocido Si con el recocido ha de obtenerse la deseada, modificación de la estructura, habrá que respetar las normas de recocido especificadas por la casa suministradora para cada material. Las normas de recocido prescriben sobre todo la temperatura y la duración del recocido, así como la duración del caldeo y del enfriamiento. Siempre que no se trate tle algunos aceros o metales ligeros excepcionalmente sensibles al recocido y en los que hay que respetar con gran precisión la temperatura de recocido, es suficiente guiarse por el color de recocido para juzgar sobre la temperatura del mismo y poderla apreciar a simple vista. El calentamiento, por ejemplo, de piezas de gran sección debe realizarse tan lentamente que las capas exteriores de material no estén ya incandescentes mientras el interior, el núcleo, permanece aún frío. De este modo se evitan en la pieza las así llamadas tensiones térmicas entre las zonas calientes y las frías (véase pág. 190). La refrigeración de las piezas se realiza por el mismo motivo, generalmente, en hornos cerrados en que se ha suprimido el caldeo, o bien, metidas en cenizas o en arena calientes. El recocido para eliminación de lensiones en piezas de acero se realiza a temperaturas de unos 500 a 600° C. Hay que tener aquí presente' que después del recocido deben enfriarse las piezas muy lentamente. Se cubren por esta razón frecuentemente con ceniza caliente, con lo cual se evita la aparición de nuevas tensiones. Recocido de ablandamiento de diversos materiales Material Aceros de composición diversa

Temperatura de recocido unos 730° C

Planchas de cohrc

650...700" C

Planchas de latón Aluminio

600C C 350. . .400" C

Duraluminio

330...360 J C

1100

Duración del recocido Según normas, pero en general, tanto más larga cuanto mayores las piezas, cuanto más gruesa la sección

Enfriamiento rápido en agua Dejar enfriar lentamente Enfriar bruscamente en agua o dejar enfriar ni aire

unos 30 min unos 60 min

Recocido de normalización

1000 900 800

700 600 500

L 164

Proceso de calentamiento y de enfriamiento Calentamiento y enfriamiento lentos

Acero d construcción

Mediante forja, doblado, estirado y martillado se deforma la estructura del material, se vuelve duro y quebradizo. En los trabajos de forja es preciso, con frecuencia, someter las piezas, repetidamente y durante largo rato, a la acción de elevadas temperaturas. Con ello resultan, a veces, estructuras de grano grueso y la resistencia de las piezas padece en consecuencia. La estructura de grano basta o la distorsionada se transforma nuevamente, mediante recocido a determinadas temperaturas, en estructura normal de grano fino. En el recocido de normalización las temperaturas son, generalmente, más altas que en el de ablandamiento, rigiéndose éstas por el contenido del tipo de acero objeto del tratamiento, en carbono, elemento que le da dureza (fig. 164,1).

FALSAS SOLDADURAS Falsas soldaduras* realizadas con sóida dura blanda y soldadura fuerte Los bordes de las jumas de recortes de plancha para formar tubos, recipientes, elementos de cubiertas, etcétera, se unen entre si firmemente por medio de juntas hechas con material de soldar. Los tubos de plomo, o piezas de piorno, en general, se unen entre sí por medio de falsas soldaduras y lo mismo los cables eléctricos y los cordones hechos con alambre de cobre. Mediante falsa soldadura se unen, por ejemplo, las plaquitas de metal duro a los útiles de torno, brocas de espiral, etc. (fig. 165,1). Para efectuar esta soldadura se limpian las superficies de las piezas en el sitio por donde se van a unir, se aplican una contra otra íntimamente y se calientan. En la rendija se vierte, fundido, el material de soldar. Al enfriarse la junta que se suelda se solidifica el material vertido y las piezas quedan unidas entre sí.

Fig. 165,1 Diversos trabajos de soldadura, a) Costura de plancha (solapa), b) costura de ángulo o de esquina; c) costura en la superficie exterior y en el fondo de un cilindro; d) costuras longitudinales y circunferenciales en tubos; r) uniones soldadas en planchas para techar;/) soldadura de anillo de reborde con brida; g) uniones de tuberías, por ejemplo, de tubería de cobre con otra de plomo; h) plaquita de corle soldada Las soldaduras hechas con soldadura blanda, por ejemplo, con estaño para soldar, son poco fuertes. A causa del bajo punto de fusión de la soldadura blanda (185. . .260° C), durante el uso no deben someterse las partes soldadas a calentamientos de importancia. Las soldaduras fuertes, por ejemplo, las hechas con material de latón, son más resistentes y menos sensibles a la temperatura que las soldaduras blandas. Para calentar los puntos a soldar y para fundir el material de soldadura, se emplean soldadores calientes o el dardo de la llama de una lamparilla de soldar. Para la soldadura fuerte se emplea también muchas veces la llama del mechero oxiacetilénico. Véase nota de pie de página en pág. 163. — N. del T.

165

FALSAS SOLDADURAS Proceso en la ejecución de falsas soldaduras Al hacer este tipo de soldaduras se obtiene una unión firme — en el caso de recipientes también estanca — en la parte que se suelda, por agarrarse fuertemente las partículas superficiales de las piezas a las partículas del material de soldadura fundido y solidificado. Cuanto más partículas de material tomen parte a ambos lados en el proceso de soldadura tanto más fuerte será la unión soldada.

Fig. 166,1 Unión buena y mala hecha con material de soldar, u) Rendija delgada entre las parles a soldar: la penetración de las partículas de soldadura dan lugar a una unión buena y Tuerte; b) Rendija gruesa: las piezas no Quedan sino superficialmente pegadas entre si

Como /lo muestran las figuras metalografías fuertemente aumentadas correspondientes a secciones transversales de uniones soldadas, las partículas del material de aportación penetran en una unión bien soldada, entre las separaciones de los granos hasta una determinada profundidad de la superficie de las piezas. Con ello la soldadura «echa raíces», en cierto modo, dentro del material. La mutua adherencia resulta así mejorada. En muchos metales como, por ejemplo, el cobre que se suelda con latón de soldar, se forma una aleación entre el material de soldadura y el de la pieza. Como mejor se realiza entonces la penetración de las partículas de soldadura, según muestra la experiencia, es cuando la rendija entre las piezas es muy delgada, es decir, cuando las piezas se aprietan entre sí todo lo posible (fig. 166,1). En Igs partes soldadas se adhiere pues metal con metal. Esto presupone que las partículas metálicas no encuentran impedimento para ponerse en contacto, es decir, que las superficies a soldar están metálicamente limpias. Para este objeto, antes de proceder a soldar, se limpian cuidadosamente de capas de cascarilla adheridas, óxido, etcétera (fig. 166,2).

Fig. 166,2 Proceso al soldar, o) Limpieza de las partes que se van a unir, aplicación de liquido de soldar; b), limpieza del soldador; t-) apretado de las planchas, aplicación de la soldadura fundida

Fig. 166,3 Gotas de soldadura aplicadas sobre superficies, a) Sucias u oxidadas; ft) limpias, y c) limpias y libres de oxidación.

166

Al calentar las piezas para proceder a soldar, se «forman a consecuencia de la acción del oxigeno del aire sobre la mayoría de las superficies metálicas, nuevamente películas finas, no metálicas, de óxido. Se reconocen, por ejemplo, en piezas metálicas pulidas, en una coloración especial que adquiere la superficie. Si no se eliminan esas películas, la unión soldada no se realizará bien (fig. 166,3). Para ello se necesitarán medios especiales llamados productos de soldar o también productos fundentes. Estos productos mantienen las partes a soldar limpias metálicamente durante el proceso de soldadura. Tienen la propiedad de disolver los óxidos recién formados. Muchos fundentes aislan, además, del aire ambiente la zona que se suelda, impidiendo así que puedan seguirse formando óxidos.

FALSAS SOLDADURAS

Aparatos para calentar los puntos a unir por medio de falsa soldadura Al realizar las soldaduras blandas, se emplea generalmente un soldador para calentar la parte que se suelda y para fundir el material de soldadura. La parte activa del soldador o sea la superficie o la arista que se utilizan para la transmisión de calor, está constituida de tal forma que puede, sin dificultad, aplicarse a la rendija correspondiente de la junta y presionar contra ella (fig. 167,1). Los soldadores son de cobre porque este metal conduce el calor que reside en su interior rápidamente al punto a soldar. El cobre es un buen conductor del calor. Tampoco se oxida ni descascarilla sino muy ligeramente, pese a los múltiples calentamientos que experimenta (compárese con el acero). Hay también soldadores calentados con bencina (figura 167,2).

Fig. 167,2

Fig. 167,1 dador

Parles activas del sol-

Soldadores de bencina

Los metales fácilmente fusibles, como los tubos o las planchas de plomo, se sueldan valiéndose de la pistola o de la lámpara de soldar (fig. 167,3). Con estos instrumentos puede regularse dentro de amplios limites, por ejemplo, entre los 150 y los 1000° C, la temperatura deseada para el caso, y ello sólo mediante un hábil manejo del aparato (acercamiento o alejamiento de la llama). En la pistola de soldar se quema una mezcla de gas del alumbrado y aire y en la lámpara de soldar una mcztla de vapores de bencina y aire que salen, en ambos casos, en forma de chorro por la boquilla del aparato, consiguiéndose de este modo la temperatura para realizar la soldadura. La lámpara de soldar, cuyo funcionamiento tiene lugar a base de bencina, está provista de un dispositivo precalentador por medio del cual la bencina se calienta por encima del pumo de ebullición saliendo entonces, en forma de gas a presión, por una boquilla (fig. 167,4). Para limpieza de las partes a soldar se emplean rascadores, generalmente de sección triangular o de forma de cuchara, limas viejas y cepillos de alambre. Las planchas de cinc se limpian mediante mordentado con ácido clorhídrico diluido.

Fig. 167,3 cina

Lámpara de soldar, de ben-

Fig. 167,4 Puesta en funcionamiento de la lámpara de soldar. oí Calentamiento con llama de alcohol; b) inyección de aire (1) y apertura del botón giratorio (2)

167

FALSAS SOLDADURAS Material para falsas soldaduras La soldadura blanda está constituida por aleaciones de estaño con plomo. Todas las soldaduras de estaño están normalizadas, es decir, no existen nada más que determinados tipos que se designan de modo normalizado. L Sn 50, DIN 1730 *, por ejemplo, significa soldadura de estaño con 50 % de estaño (el resto plomo) según DIN, hoja 1707 En la industria de la alimentación no puede emplearse para el estañado de chapas de acero laminado (hojalata) o para la soldadura de botes de conserva, nada más que L Sn 90 a causa de las propiedades venenosas del plomo.

Fig. 168,1 Formas comerciales dé material para soldar, a) Barra de soldadura; b} soldadura de latón con relleno de bórax; c) alambre de tubo (soldadura de estaño con colofonia); d) granalla de soldadura; e) plaquitas de soldadura para metal duro

La soldadura fuerte la constituyen aleaciones de cobre con cinc o con plata. Sus puntos de fusión están comprendidos, aproximadamente, entre 770 y 900 °C. Son soldaduras fuertes normalizadas, por ejemplo, las siguientes: LMs 60 * * =• soldadura de latón con 60 % de cobre (el resto, sobre todo cinc). LAg 8 =- soldadura de plata con 8 % de contenido en plata (55 %, cobre, el resto cinc). Los materiales de aportación para las soldaduras blandas y las fuertes se suministran generalmente en forma de barras pero a veces también en forma de granos (fig. 168,1). Los fundentes para soldadura blanda son: ácido clorhídrico diluido (sólo para soldaduras de cinc), agua de soldar, grasa de soldar, colofonia.

El agua de soldar se prepara por disolución de desperdicios de plancha de cinc en ácido clorhídrico. La grasa de soldar contiene como componente activo sal de amoníaco o colofonia. Para la soldadura fuerte se emplea bórax. Los fundentes, sobre todo la colofonia o el bórax, se aportan a veces juntamente con el material de soldadura (por ejemplo, el alambre de tubo de soldadura de estaño con relleno de colofonia o el alambre de soldar de latón con relleno de bórax). La soldadura de metales ligeros como, por ejemplo, el aluminio, presenta muchas dificultades a causa de la película de óxido que es muy difícil de disolver. Se necesita para hacer esas soldaduras, además de medios especiales de fusión, una buena limpieza del sitio a soldar, realizada con ayuda de cepillos de alambre adecuados, durante el proceso de soldadura. Soldadura fuerte con el soplete de soldadura autógena Para calentar el sitio a soldar se utilizaba antes, generalmente, la lámpara de soldar. En la forja del cobre en que se presentaba con frecuencia la operación de soldar recipientes de chapa con soldadura fuerte, se calentaban las piezas también, con cuidado, sobre fuego de carbón vegetal o de coque. Hoy en día, está generalizado el empleo de la alta temperatura del dardo del soplete de soldar para realizar las soldaduras fuertes. Aun cuando con un hábil manejo de ese mechero se puede regular bien la temperatura para soldar, existe, empero, el peligro de recalentar la zona de la junta a causa de la elevada temperatura de la llama. Operando con este aparato es fácil, debido a la acción soplante del dardo de la llama, que se aventen partículas de soldadura o que se produzcan agujeros en las planchas delgadas. Por esta causa, al realizar falsas soldaduras, se hace funcionar el soplete con lo que se llama llama blanda. La llama se ajusta con presión de oxígeno menor que la normal (véase pág. 204), Las llamas blandas tienen menos acción soplante y suministran menos calor. ' En esta designación L hace referencia a la palabra alemana Lñtiinn que significa soldadura de estaño ; Sn es el símbolo químico del eslaño. — N. del T. ** En la designación LMs, L hace referencia a la palabra alemana Lot = soldadura y Ms a Messing = latón. — N. del T.

168

FALSAS SOLDADURAS

Propagación del calor La tempcraiura del soldador caliente desciende durante dura, y aun sin soldar, de modo continuo. El soldador paulatinamente. Se dice que su calor fluye del soldador por ejemplo, a la zona que se suelda, que está más fría. en el fluir del agua de las montañas al valle.)

la soldase enfría caliente, (Piénsese

Si se contempla más de cerca el proceso de la corriente térmica, puede observarse que se verifica de tres modos diferentes. Por la parte activa del soldador se transmite el calor al punto a soldar: esta zona se calienta y el material de soldadura que se aporta comienza a fundirse. Ahora bien, el proceso de soldadura se detendría pronto por si solo, si no fluyera continuamente calor del soldador (fig. 169,1). El calor fluye pues de partícula a particula de material, tanto en el soldador como en la soldadura y en la pieza; el calor es conducido. Este proceso se llama conducción del calor. Del soldador caliente asciende aire calentado: la superficie caliente del soldador ha cedido calor a las partículas de aire que lo rodean. El aire se hace más fino, más ligero (es decir, sus partículas tienden a separarse unas de otras), se hace menos denso que el aire-frío.

Fie. 169,1 Conducción del calor. Paso o flujo de calor del soldador caliente a la pieza más fría

Se establece una corriente de calor hacia arriba llamada corriente de convección. De abajo sube constantemente aire frío, y así sucesivamente (fig. 169,2). La corriente de calor por convección ayuda igualmente al enfriamiento del soldador. El soldador o un trozo de acero incandescente, un horno caliente, irradian calor en todos los sentidos. Esto puede observarse especialmente al forjar grandes piezas. En esta operación la masa de aire comprendida entre la pieza que cede calor y el cuerpo que recibe calor — la mano o la cara, el delantal de cuero — permanecen fríos. Aquí no se transporta calor por conducción sino independien (emente de la materia intermedia — e l aire— por lo que se llama radiación térmica (fig. 169,3).

Conducción, convección y radiación son tres modos distintos de transportar calor. Siempre se transporta por medio de ellos calor del cuerpo de más temperatura a aquel que la tiene más baja, no ocurriendo nunca la inversa. El transporte de calor dura hasta que ambos cuerpos lleguen a tener la misma temperatura. El transporte de calor por los tres medios que tiene de producirse, conducción, convección y radiación, está sometido, como se sabe por experiencia, a determinadas leyes que son de la más grande importancia en la técnica y en las ciencias naturales.

Fig. 169,2 Corriente de calor (convección) : las partículas de aire que pasan rozando el soldador se calientan y suben vertical mente

i

Fie. 169,3 Radiación térmica: se extiende en todas direcciones pero queda detenida en su trayecto al termo metro de la derecha por la placa colocada entre este último y el soldador

169

FALSAS SOLDADURAS Conducción térmica

FÍE. 170.1 Flujo térmico más rápido en los buenos conductores a), más lenlo en los malos conductores del calor fr)

Existen buenos y malos conductores del calor. Las designaciones « buenos » y « malos » hacen referencia a la velocidad grande o pequeña respectivamente con que el calor pasa de la parte caliente a la fría de un material (figura 170,1). Todos los metales son buenos conductores yendo en esto por delante la plata y el cobre. La madera, la porcelana, el vidrio, la ceniza, la incrustación de las calderas son malos conductores del calor. Lo mismo pasa con el aire encerrado en recintos huecos (aire en reposo). En las calderas de vapor o, por ejemplo, en pucheros de metal, se calienta el agua muy deprisa. Las paredes del recipiente conducen tan rápidamente el calor proporcionado por el hogar, que ellas mismas se quedan relativamente frías.

Fig. 170,2 Influencia de la incrustación en el flujo de calor, a) Pared de la caldera fría cuando el flujo es rápido; ¿O pared caliente (incandescente) cuando existe incrustación

Si en el transcurso del tiempo se deposita incrustación sobre el interior de la pared de la caldera, es decir cal o yeso precipitados del agua, se almacena el calor del hogar delante de la capa de incrustación como consecuencia de su mala conductibilidad. Las paredes pueden ponerse incandescentes (fig. 170,2). La presión de la caldera produce entonces, en determinadas circunstancias y a consecuencia de la resistencia disminuida de la plancha de la caldera en el sitio incandescenlc, una explosión. Los mangos de madera en los soldadores, lámparas de soldar, etc., permanecen fríos. Las piedras de construcción de naturaleza porosa mantienen las viviendas frescas en verano y calientes en inviernoLa nieve protege los sembrados contra las heladas durante el invierno, etc.

Convección

Fig. 170,3 Transporte de calor: en el reflector eléctrico se produce principalmente por radiación (izquierda); en la estufa eléctrica provista de ventilador, preferentemente por corriente de convección (derecha)

170

Cuanto más partículas de aire se pongan, por ejemplo, en contacto con las paredes calientes de un cuerpo caliente tanto más calor se transmite al aire que pasa rozando. O expresándolo de otro modo: Cuanto más rápido sea el movimiento del aire tanto mejor se producirá el intercambio de calor e inversamente. Los locales se calientan, frecuentemente, con radiadores en los que el aire frío, soplado con ayuda de un ventilador, es obligado a pasar junto a los correspondientes alambres de calefacción (fig. 170,3). En el radiador de los automóviles se aprovecha este mismo procedimiento para conseguir el más rápido enfriamiento del agua de refrigeración, etc.

FALSAS SOLDADURAS

Radiación Los rayos caloríficos emitidos por el sol producen el calentamiento de todos los cuerpos situados sobre la corteza terrestre: estos objetos son las masas de aire y de agua, las rocas, las tierras, los metales, etc. En una comprobación exacta de las temperaturas transmitidas a estos cuerpos en virtud de la radiación térmica, se ponen de'manifiesto dos hechos: 1.° Las partículas de aire o de agua sobre las cuales inciden rayos solares están generalmente más frías que, por ejemplo, los cuerpos sólidos expuestos igualmente a la acción solar. 2° La temperatura de los cuerpos expuestos a la acción solar es muy variable de unos a otro (fig. 171,1).

Una hoja de papel negro y áspero o un trozo de acero áspero y oxidado expuestos a la acción de los rayos solares se calientan mucho más que una hoja de papel lisa y blanca o que una superficie de metal ligero pulida y brillante. Fig. 171,1

Acción térmica de los rayos

Así, pues, resulta que los diversos materiales tienen una de sol. a) El aire permanece frío, deja pasar su través e! calor radiado; b) el carril se muy diferente capacidad de admisión de los rayos solares acalienta, absorbe calor radiado es decir de admitir calor o de devolverlo. Cuanto más calor admiten, tanto más se calientan y cuanto menos calor son capaces de admitir tanto más fríos permanecen. En el primer caso absorben calor, se calientan, y en otro caso o bien rechazan el calor o bien lo dejan pasar a su través (como el aire) y permanecen fríos (fifi. 171,1). Según se sabe por experiencia, los materiales admiten rayos caloríficos tanto mejor cuanto rnás oscuros y ásperos son. Cuanto más clara y lisa sea su superficie, tanto más rayos serán rechazados. Los vestidos claros son preferibles en verano y en los trópicos. Las paredes exteriores e interiores de los termos están provistas de un recubrimiento metálico brillante. Las cámaras frigoríficas se esmaltan en blanco por dentro y por fuera, etc. Acciones térmicas en la atmósfera La radiación térmica procedente del sol da lugar en la capa de aire que envuelve nuestro planeta, es decir, en lo que llamamos atmósfera, a sorprendentes fenómenos meteorológicos. En los hermosos y soleados días del verano sube el aire calentado: se forma una corriente de aire caliente que sube desde el suelo. Cuando el suelo está húmedo sobre los bosques, lagos o mares — se evapora agua al mismo tiempo y ésta es transportada hacia arriba, con el aire ascendente, en forma invisible de vapor. El extremo de esta manga de aire que arranca del suelo se va metiendo finalmente, al ir subiendo, en capas de aire cada vez más frías. El vapor de agua se condensa entonces formando minúsculas gotas de agua haciéndose visible a nuestros ojos en forma de nube. Cuando, al anochecer, va cediendo el calor se debilita también la corriente de convección disminuyendo marcadamente la formación de nubes. En situación de mal tiempo con fuerte formación de nubes, la radiación del calor solar a la tierra se ve fuertemente obstaculizada. La temperatura será fresca incluso en pleno verano. En las tranquilas y despejadas noches invernales, especialmente cuando la tierra está cubierta por una capa cerrada de nieve, es irradiado también el calor de las capas inferiores sin obstáculo alguno 'hacia el ambiente más frío de las alturas: en la proximidad de la tierra llegan a producirse fuertes heladas. 171

'FALSAS SOLDADURAS Cantidad de calor (energía térmica) Un soldador grande permanece, durante la soldadura, más tiempo caliente que uno de menor tamaño. Se tarda mucho más en hacer hervir en el fogón 10 litros de agua que 1 litro sólo. O expresado de otro modo: Un soldador grande contiene más calor que otro menor calentado a la misma temperatura. Del mismo modo, tiene que emplearse más calor para hacer hervir 10 litros de agua que para hacer hervir 1 litro nada más (fig. 172,1). Es decir, que temperatura y calor son dos conceptos distintos que no deben confundirse. Mientras la temperatura caracteriza un determinado estado térmico, el calor debemos considerarlo como una cantidad. La unidad de cantidad de calor es la kilocaloria (1 kcal) *.

Fig. 172,1 Calor y temperatura, a) 1 I de agua consume para elevarla a 100" 50 I de gas en 5 min; 6) 10 1 de agua consumen para elevarlos a 100°, 500 1 de gas durante 50 min

Se entiende por caloría aquella cantidad de calor que es necesario gastar para calentar 1 litro de agua desde los 14,5a C, por ejemplo, hasta los \5,5C'C, es decir, para calentarla en 1°C (fig. 172,2).

Ejemplo: Se quieren calentar 10 I de agua a 15" C hasta una temperatura de 90° C. Como 1 I de agua exige para aumentar su temperatura en I J C una Cal, 10 I de agua calentadas de los 15° hasta los 90" C (o sea elevación "C de temperatura de 90-15 = 75" C), necesitarán 75- 10 -= 750 Cal. Pero en realidad se gasta más calor porque hay que calentar al mismo tiempo el recipiente y porque se pierde calor, por ejemplo, por convección y por radiación, etc. Con ayuda de la unidad de calor se han fijado para muchos cuerpos otras importantes unidades de medida que caracterizan su comportamiento térmico. Así, por ejemplo, el calor específico, el calor de fusión y de vaporización de los cuerpos. Para calentar 1 kg de cobre desde los 50' a los 51° C, por ejemplo, se necesitan 0,093 Cal. Este valor es lo que se llama calor específico del cobre (0.093 Cal/kg 1° C) (propio sólo de él). Para transformar completamente en vapor 1 kg de agua se necesitan por ejemplo 539 Cal: éste es el calor de vaporización del agua. Para fundir completamente 1 kg La unidad de cantidad de calor de hielo se necesitan 80 Cal. El calor de fusión del hielo es, pues, igual a 80 Cal/kg. calorífica de combustibles Si se queman cuerpos combiistibles tales como madera, carbón, bencina, gas del alumbrado, etc., se da lugar en la combustión a cantidades de calor diferentes y perfectamente determinadas para cada combustible. Estas cantidades de calor pueden medirse con la ayuda de aparatos especiales y se Designan con e| nombre de potencia calorífica o también con el de poder calorífico. Así, por ejemplo, I kp de buen carbón de hulla desarrolla, cuando se quema totalmente, una cantidad de calor de 8400 Cal. La polcncia calorífica de este material es, por consiguiente, igual a 8400 Cal/kp. Otros ejemplos: lignito en brulo, 2600 Cal/kp: bencina, 10 200 Cal/kp: gas del alumbrado, 3800 Cal/cni". * Es corriente emplear dos unidades: la caloria-kilogramo o gran caloría y la calorla-gramo o pequeña caloría. La primera es generalmente usada en la práctica corriente y en la industria mientras que la segunda se utiliza más en el laboratorio. Se designan respectivamente por Cal o kcal y cal o cgr. — fJ. del T.

172

FALSAS SOLDADURAS Trabajos de soldadura Cuando se limpia la parte a soldar, hay que atender también a que además de las superficies de las piezas sobre las que ha de depositarse la soldadura, queden bien limpios por ejemplo, en el caso de planchas los bordes o aristas que limitan esas superficies. Las superficies limpiadas no deben ser tocadas con los dedos. Cada sitio no limpio en el que haya todavía adheridos óxidos se nota durante el proceso de soldadura en que el material de soldadura fundido se apelotona. La soldadura no fluye, es decir, no se reparte y la unión soldada no se realiza bien. E¡ sudor de los dedos actúa exactamente igual que un óxido. Las superficies a soldar deben estar íntimamente adosadas una sobre otra. Siempre que no sea posible apretarlas entre sí por medio de un listón de madera, habrá que valerse para ello, antes de la operación, de tenazas, pinzas de soldar, remaches de fijación o alambres de unión (fig. 173,1). Cuanto más delgada sea la rendija de la unión, tanto más fuerte resultará la soldadura (fig. 173,2). Solamente entonces se produce la penetración, a modo de raices, de las finísimas partículas de soldadura en el material de base y se llega, en algunos casos, a la formación de una aleación entre ambos metales. Lo ideal sería que el material de soldadura fuera llevado al estado de fusión no por acción de la llama de la lámpara de soldar sino por el calor de las partes que se van a unir (figura 173,3). El material de soldadura tleberia también colarse fluyendo por las costuras, es decir extenderse sobre toda la anchura de la costura y pasar a la parle inferior. Únicamente en este caso se está seguro de que el material de soldadura no se ha solidificado prematuramente por la acción de la pieza demasiado fría o de que no atraviesa, y como consecuencia de ello resulta una costura poco consistente, o no estanca. Los filetes de soldadura o las zonas soldadas no deben ser calentados sino pocos grados por encima del punto de fusión de la soldadura. Los filetes y las soldaduras recalentados influyen desfavorablemente sobre la resistencia de la unión soldada. En el caso de soldadura de latón, el cinc puede quemarse. Después de la soldadura se limpian las piezas de restos de fundente que pudieran aún quedar adheridos. Esto se refiere sobre todo a las soldaduras realizadas con agua de soldar. Los residuos de agua de soldar dan lugar a una destrucción de la parte soldada como consecuencia de procesos electroquímicos. Deben, por esta razón, lavarse del modo más meticuloso con agua y todavía mejor con una solución de sal amoníaco (fig. 173,4). Los residuos de colofonia o de bórax se eliminan con un pequeño cincel.

KÍR. 173.2

F¡R. 173.3

Fig. 173,4

173

FALSAS SOLDADURAS Soldaduras blandas El soldador debe estar siempre bien estañado en su parte activa. Para asegurar esto, se frota habitualmcnlc después del calentamiento bajo aportación de estaño sobre una piedra de amoniaco. Cuando el recalentamiento es demasiado fuerte — aproximadamente cuando comienza a ponerse al rojo — se quema la capa de estaño. Hay que proceder, en este caso, a limpiar el soldador a fondo con una lima vieja y a aplicarle estaño de nuevo- Los soldadores mal estañados o recalentados dan lugar a que la soldadura no fluya bien. Si se trata de unir chapas de acero con soldadura blanda, hay que eslañar previamente las superficies a soldar. Sobre el acero se adhiere el estaño peor que, por ejemplo, sobre el cobre. Si se estañan previamente las superficies a unir, se estará seguro de que el estaño agarra bien. El materia! de soldadura fluirá ahora bien en lo que ha de ser la juntura soldada. 8.

174,1

Soldadura fuerte Los sitios a soldar deben colocarse, a poder ser, en posición horizontal y de tal modo que queden por debajo tan despejados que se puedan calentar desde esa dirección (figura 174,1). De esta manera puede vigilarse bien la correcta iemperalura de soldadura puesto que no se producirá ningún deslumbramiento a' consecuencia del efecto luminoso de la llama. El sitio a soldar puede mirarse bien y puede contemplarse también el modo de fluir el material de soldadura. Si mientras fluye este material se presenta una llama luminosa blanco-verdosa, habrá que retirar en seguida la llama de calentamiento. El hecho de que la soldadura eche llamas constituye una prueba de que ha habido recalentamiento. Su componente más fácilmente fusible o vaporizable, que es el cinc, comienza a arder. La coloración verde de la llama es una consecuencia de que los vapores de cinc contienen cobre. Fig. (74,2

Las plaquilas de metal duro se sueldan por medio de cobre electrolítico, es decir, de cobre purísimo, en hornos especiales para soldadura fuerte (fig. 174,2).

Ejercicios L

Explicar los términos técnicos «soldadura b l a n d a » y «soldadura fuerte».

2.

¿Cómo se preparan los puntos a soldar para obtener una impecable unión? (Aportar ejemplos con diversos metales.) 3. ¿Qué misión tienen los fúndenles durante el proceso de soldadura? 4. Describir brevemente el modo de funcionar la lámpara de soldar; ¿qué ventajas tiene su empleo al soldar piezas de plomo? 5. ¿Cómo se conocen las juntas de soldadura defectuosas?

174

Forja a mano Las herraduras, argollas, barrotes de rejas, cuñas, etc., se fabrican mediante forja partiendo de planchas o de barras cuadradas o redondas de acero. Se obtienen también por forja, los cinceles, las limas, las tenazas y los martillos (fig. 175,1). Mediante la forja se da forma a las piezas en estado incandescente con ayuda de martillos de forjar. Para calentar las piezas se emplea el fuego de fragua. Cuando la pieza ha alcanzado el calentamiento conveniente para ser forjada (color amarillo que corresponde a 1100° C) se le da la forma deseada por medio de martillazos enérgicos y aplicados con destreza. Como apoyo firme para forjar se emplea generalmente el yunque.

Fin. 175,1 Piezas forjadas, a) Cuña (cuchilla de herramienta); b) argolla (eslabón de cadena); c) barrote de reja (punta); d> biela con mamelón forjado; e) herradura

Las grandes piezas de forja se forman con el marlillo de fragua, o de dos manos, que ha de ser manejado por un segundo operario llamado golpeador o martillador. El forjado m a n u a l constituye un arte que necesita un difícil y largo aprendizaje (fig. 175,2). La pieza, generalmente sujetada con las tenazas, debe llevarse rápidamente y con seguridad sobre el y u n q u e cada vez que se la cambia de posición. Los martillazos se aplican, más flojos o más enérgicos, en rápida sucesión sobre el punto preciso. Todo esto exige habilidad manual y buen golpe de vista. El oficio de forja, o de herrería, se practica desde hace miles de años y la industria moderna no puede tampoco prescindir de él.

Fig. 175,2 Para los trabajos de forja artística se exige gran habilidad. Hay viejos trabajos de forja, del estilo del representado, que constituyen verdaderas obras de arte

175

FORJA Procesos que tienen lugar durante la forja Los materiales tenaces como el acero, el cobre, el iatón, el bronce y algunas aleaciones del aluminio, en estado incandescente se vuelven dúctiles o maleables, forjables, es decir que sus partículas de materia se dejan desplazar por presión o por golpe, y esto tanto más fácilmente cuanto más se haya calentado la pieza.

Con la energía cinética de los martillazos se recalcan las partículas de la zona que cae bajo la acción de la tabla o de la peña del martillo. La compactación del material tiene por consecuencia que una pieza bien forjada posee una mayor resistencia que el material de partida.

Fig. Í76,l Con la forja se compacta el material, a-c: las partículas de material se acercan cada vez más unas a otras y se desplazan lateralmente

La compactación es sólo posible hasta un cierto límite, es decir, que la distancia m u t u a de las partículas no puede variarse sino ligeramente (compárese con el distinto comportamiento de los gases que se comprimen, pág. 200). Además de este proceso de compactación, las partículas de material se separan lateralmente a causa de la buena maleabilidad o forjabilidad que les da el calor de forja. Esta separación se manifiesta como deformación (fig. 176,1). Con ello no pierden las partículas su cohesión. Las piezas forjadas son más fuertes y tenaces que las fundidas. Algunos materiales no se pueden fundir o se funden mal siendo por el contrario forjables. Oxidación de ios materiales. Las piezas de acero, cobre o latón-se oxidan cuando se ponen al rojo. Esto quiere decir que en su superficie se forman delgadas capas de óxido de aspecto oscuro que en el caso del acero se exfolian fácilmente, mientras que en el cobre o el latón quedan fuertemente adheridas. Estas capas de óxido se forman, sobre todo, cuando el oxígeno contenido en el aire tiene acceso a la pieza incandescente. Cuanto más elevada sea la temperatura del caldco y más larga la duración de este último en la fragua, tanto más importante será la formación de esa cascarilla de óxido. Las piezas de acero expuestas durante largo rato a la temperatura de incandescencia amarilla experimentan grandes pérdidas de material llamadas mermas de combustión o quemado. Cuando la temperatura es del rojo blanco (calor de soldadura) el acero empieza a «chisporrotear», es decir, que la cascarilla de óxido se desprende formando haces de chispas.

176

FORJA

Herramientas y aparatos para forjar Para caldear las piezas se emplea la fragua (fig. 177,1). El calor necesario para la forja se obtiene por combustión de carbón de fragua con enérgica aportación de aire. El carbón se coloca en lo que se llama el hornillo. El aire a presión, pro'ducido por una soplante, se lanza por abajo al hornillo mediante una boquilla anular graduable. Regulando la cantidad de aire aportado se puede, a su vez, graduar la temperatura y la cantidad de calor de la fragua de acuerdo con el tamaño de las piezas que se trata de calentar. Accesorios: pala para el carbón, recipiente de agua para apagado, aspersorio de apagado para extinción parcial del fuego demasiado grande, espetón para ahuecar el carbón. Como combustible se emplean las llamadas hullas aglutinantes (tamaño de los trozos: «almendra n.° 3»), coque o, más raramente, carbón de leña. El yunque (fig. 177,2) es el « banco de trabajo» del herrero o forjador. Su labia templada sirve de apoyo o base . en infinidad de trabajos de forja tales como el estirado, el recalcado, el degollado, etc.

Fie. 177,1 Fragua: vista general y sección, a) Hornillo; h) placa del hogar; ) la presión del gas empuja el agua a la cámara de compensación separándola del cesiillo (cesa la producción de gas); r) al consumirse gas vuelve a establecerse la producción del mismo

tiene los elementos calcio (metal) y carbono. Añadiéndole agua o por la acción del aire húmedo se descompone dando lugar a un gas combustible — e l acetileno— y a lechada de cal o polvo de cal. El acetileno contiene los dos elementos combustibles llamados carburo e hidrógeno. Hay un gran número de tipos de generador. En ellos, por lo general, se introduce el carburo en un cestillo que al poner en servicio el aparato queda sumergido en agua. El gas formado se conduce finalmente al mechero después de pasar por dispositivos de lavado, purificación, etc. (fig. 196,1). Si no se gasta gas, la creciente presión de éste actúa en el interior del llamado gasógeno de desplazamiento haciendo que el agua pase a una cámara provista de cojín de aire. Con esto quedan separados el carburo del agua y se detiene la producción de gas, no reanudándose ésta hasta que vuelva a consumirse gas, con lo que baja la presión del mismo en el recinto del cestillo ; la contrapresión del cojín de aire hace que el agua vuelvii a subir de nivel poniéndose de nuevo en contacto con el cestillo y reanudándose así el desprendimiento de gas (fig. 196,2). Hay gasógenos fijos y otros móviles que son, por lo general, más pequeños y son utilizados sobre todo por los fontaneros en montajes fuera del taller. Para los trabajos hechos fuera del taller se emplean también frecuentemente las botellas de gas, es decir, recipientes en que se expende el gas acetileno a presión y limpio. El almacenamiento del acetileno a presión exige medidas especiales de precaución si se quieren evitar explosiones. Se emplea un disolvente que es la acetona. La acetona posee la propiedad de disolver 25 litros de acetileno por litro (compárese con la solución de aire o de ácido carbónico en el agua). Además de esto, las botellas de acetileno van llenas de una masa de poro muy fine (Kieselgur = tierra de infusorios) que absorbe el acetileno disuelto en la acetona líquida. Al disminuir la presión, es decir, al abrir la válvula de la botella, se desprende acetileno gaseoso. 196

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

Dispositivos de segui'dad en los aparatos de soldar En todo aparato de soldar existe una serie de dispositivos cuya misión es evitar una explosión del gas combustible. Las explosiones son procesos de combustión de mezclas de gas combustible y aire que se producen a modo de choque, es decir, repentinamente. Estos procesos conducen en el espacio de tiempo de fracciones lie segundo a tales aumentos de presión en el gasógeno, por ejemplo, que éste estalla con gran violencia. Por otra parte, en ct-caso del acetileno pueden ocasionarse procesos análogos a una explosión aun sin la presencia del aire cuando la presión del gas sube demasiado. Las válvulas de seguridad (fifi. 197,1) impiden una subida no admisible de la presión del gas. Cuando se ha alcanzado una determinada presión máxima, se abre automáticamente por la acción de la presión demasiado alta del gas una válvula de cono mantenida cerrada hasta entonces en virtud de la tensión de un resorte de compresión. La masa o cantidad de gas que producía la subida no admisible de la presión del gas se escapa por la válvula. La presión baja y el cono de válvula vuelve a cerrar como consecuencia de la tensión previa del resorte. Las válvulas de retención (fig. 197,2) dejan pasar gases solamente en un sentido. En ellas llega el gas a la válvula siempre por debajo.

Fig. 197,1

Válvula de seguridad

Fie- 197,2 Válvula de retención

Si el gas debe pasar, su presión tendrá que levantar el cono de válvula. En el caso de presentarse una contrapresión por arriba el cono cierra inmediatamente quedando impedido el retroceso del gas. Los recipientes de seguridad (fig. 197,3) tienen por misión impedir que las explosiones provinientes del mechero, llamadas retornos de llama, penetren en el generador. BO(C..JS de oxigeno. III oxigeno almacenado a gran presión en una botella de acero gruesa es conducido al mechero a través de lo que se llama una válvula reductora de presión (fig, 198,1). Esta última tiene la misión de reducir la elevada presión de la botella (por ejemplo, 150 kg/cm2) a la presión de trabajo que es mucho más baja (por ejemplo, 2. . .4 kg/cm'). La acción reductora de presión se basa en un ingenioso funcionamiento de la válvula de salida del oxigeno. Ésta va ligada a una membrana de goma de tal modo que su movimiento provoca al mismo tiempo una apertura mayor o menor — o también un cierre completo — del cono de válvula. Sobre la membrana actúan dos fuerzas. Desde arriba actúa la presión del oxigeno de tal modo

o Fig. 197,3 Función del recipiente de seguridad (baja presión! a) Paso de gas; b) repercusión de un retroceso de llama. En ios recipientes de agua de media y alta presión se evitan principalmente los retrocesos de llama por debilitación de !as ondas explosivas mediante tubos serpentines

197

H

l

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

que la válvula queda cerrada en virtud de ella. La segunda fuerza que obra en sentido contrario se obtiene por la tensión previa de un resorte de compresión. Con su ayuda se puede abrir la válvula siempre que lo permita la presión del gas. La magnitud de la fuerza del resorte puede graduarse con un tornillo de ajuste de tal modo que, por ejemplo, equilibre justamente una presión (tensión) de gas de 4 kg/cm 2 . La válvula de oxigeno está entonces abierta y el gas puede salir. Si se estrangula la toma de gas, es decir, si se limita, dará ello lugar a una elevación de presión ante la membrana (observe la indicación del manómetro). Se establece un paulatino cierre de la válvula, hasta que se vuelva a tener la presión primitiva. En cuanto cesa la toma de gas, la presión de éste cierre siempre la válvula. Cualquier oscilación — subida o descenso — de la presión del oxígeno, lleva pues consigo un parcial cierre o apertura de la válvula. Las dos fuerzas mantienen entre sí el equilibrio de tal modo que a una determinada fuerza del resorte le corresponde siempre una presión de trabajo ante el mechero perfectamente determinada también.

Fig. 198,1 Botella de oxigeno con válvula reductora (un solo escalón), a) Válvula de la bolella abierta, resorle de presión distendido; b) paso de gas cuando se loma oxigeno; c) cierre de la válvula cuando termina la toma de gas

Por medio del tornillo de ajuste puede variarse la tensión previa del resorte de presión, y con ella también la presión de trabajo (por ejemplo, entre 0,5 y 12 kg/cm2). Para comprobar la presión de la bolella y el ajuste de la presión correcta de trabajo se utilizan dos manómetros, es decir, dos medidores de presión del gas (el manómetro del contenido de la botella, y el de trabajo respectivamente).

Las válvulas de reducción no pueden cambiarse, confundiéndolas unas con otras, ya que en las respectivas botellas llevan manguitos terminales o uniones de tubería diferentes (fig. 198,2), Las válvulas reductoras del oxígeno tienen rosca R 3/4" derecha, la del hidrógeno rosca R Va" izquierda y la del acetileno va provista de cierre por estribo de presión. Las mangueras de gas se distinguen por su color y por el diámetro interior. Las mangueras para oxígeno son azules y tienen, aproximadamente, unos 6 mm 0. Las mangueras del gas combustible son rojas y tienen, aproximadamente, 10 mm 0. No se adaptan nunca nada más que a las respectivas boquillas de manguera dispuestas para ellas en las válvulas reductoras, recipientes de seguridad O mecheros.

Fie- 198,2 Manguitos terminales diferentes para las distintas válvulas reductoras. a) Oxígeno; b) hidrógeno; sea de presión, 1 kp/cm 1 se llama también técnicamente atmósfera (I at). El esfuerzo de compresión (kp) = tensión de compresión (kp/cm'O'la superficie comprimida

Estas acciones son iguales sobre todos los elementos de superficie, del recipiente sometido a presión que se hallan en contacto con el gas. El esfuerzo de compresión que se ejerce sobre 1 cm2 de la superficie tocada por el gas se llama tensión de compresión (tensión del gas) (fig. 200,2). Como unidad de tensión por compresión se han fijado la tensión ejercida sobre I cma de superficie por una fuerza de 1 kp (1 kp/cm-). Si se tiene un recipiente bajo una presión de 50 kp/cm 2 y, suponiéndole forma cilindrica, se le atribuye una base de 100 cm2, esto querrá decir que sobre cada cm- de la base se ejerce una fuerza de 50 kp. Es decir, que la superficie del fondo (100 cma) tendrá que resistir una fuerza de compresión de 50 kp/cm'2-100 cm2 - 5000 kp. Las tensiones de compresión se miden por medio de manómetros. Su funcionamiento se basa en la deformación de las placas o tubos metálicos de pared delgada bajo la influencia de la presión de los gases comprimidos (fig. 200,3).

Fig. 200,3 Modo de funcionar un apáralo medidor de presión (manómetro)

200

El ensanchamiento que experimenta un n i d r i o de pared delgada curvado en arco circular, es por ejemplo, lanto mayor, cuanto mayor sea la tensión de compresión en el interior del tubo. El pequeño .novimíento del extremo libre se amplifica, por medio de relaciones de palanca y ruedas dentadas, trasladándose a una aguja indicadora.

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Presión atmosférica La tierra está rodeada de una capa gaseosa (el aire, la atmósfera) que actúa por su peso, ejerciendo presión sobre su superficie. Análogamente a !o que se dice de otras presiones de gas, la fuerza ejercida por la « columna» de aire sobre 1 cm2 de la superficie terráquea se llama presión de aire (o presión atmosférica). Si se introduce un i j i h i i o de vidrio abierto por un extremo (un lubito de tablelas, un tubo de ensayo) en una cubeta con agua de modo que quede complelamente lleno y se le vuelca manteniendo la abertura siempre dentro del agua, dirigiendo el otro extremo hacia arriba y haciéndolo asomar por encima del nivel del agua observaremos que el tubo no se vacia, sino que permanece lleno. El peso de la columna de liquido que sobresale del nivel del agua en la cubeta es soportado (equilibrado) por la presión atmosférica. La presión atmosférica es de una magnitud determinada y puede expresarse, por ejemplo, en kp/cm' ¿ . Para esto se nece900— sita un instrumento de medida adecuado, que aquí se llama barómetro (figura 201,1).

600Barómetro de mercurio. En el ensayo que acabamos de realizar, es claro que la columna de agua que sobresale del nivel en la cubeta no podrá hacerse subir indefinidamente a una altura arbitraria. Esta suposición queda confirmada cuando en vez de agua se emplea mercurio y si hacemos que el tubo no sea de unos pocos centímetros de longitud, sino de 90 a 100 cm. Se verá entonces que realizando la experiencia en las mismas condiciones arriba indicadas, la columna de mercurio subirá solamente unos 76 cm de altura. La parte superior del tubito que antes estaba llena de mercurio, queda vacía de aire. La presión atmosférica será ahora igual al peso de la columna de mercurio que sobresale del nivel del líquido en la cubeta. Este peso puede calcularse. Será para 1 cm2 de sección transversal del tubito y, por ejemplo, 76 cm de altura de la colufnna de mercurio = al volumen de la columna de líquido en cnr'-la densidad del mercurio en g/cm3, o sea: = base (cm 2 )-altura (cm) densidad (g/cm3) = 1 cm 2 '76 cm-13,6 p/cm3 = 7g cm 3 -13,6 p/cm3 = 1033,6 p o también 1,033 kp. La presión atmosférica ejerce pues, en este caso, por cm2 una fuerza

760 mm 700500 500 400300

200 700

de 1,033 kp. Las presiones atmosféricas se dan en milímetros de columna de mercurio, por ejemplo.

750 mm de columna de mercurio significa, por lo tanto, que la presión atmosférica equivale al peso de una columna de mercurio de 750 mm de altura y 1 cm2 de sección.

Fig. 201,1 Presión rica medida con un de mercurio

La presión atmosférica es de magnitud variable. Depende del estado del tiempo. En condiciones de buen tiempo es más elevada que cuando ésle es malo. Acosiumbra a ser especialmente baja con el tiempo tempestuoso. En las montañas es más baja que en el valle. Las partes activas de los manómetros — placas metálicas o tubos — están igualmente expuestas a la acción de la presión atmosférica que obra oponiéndose a la presión interior. Los manómetros miden solamente la parle de presión que sobrepasa de la variable presión atmosférica del momento: esa presión se designa como sobrepresión o presión efectiva (por ejemplo, 5 at cfec — 5 atmósferas de sobrepresión = = 5 kp/cm a ). La indicación O kp/cm 2 en el manómetro significa por lo tanto que respecto a la atmosférica no existe, en ese momento, sobrepresión ninguna.

201

F

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Efectos de la presión atmosférica Con la ayuda de la presión atmosférica se puede sacar el agua del fondo de un pozo mediante las bombas llamadas aspirantes (fig. 202,1).

TTT Fie 202,1 aspirante)

Modo de funcionar la bomba de un pozo (bomba

Cuando se levanta c! émbolo de la bomba, se da lugar en el cilindro a una cámara de aire enrarecido. La presión atmosférica exterior empuja ahora el agua de abajo a través del tubo del pozo y de la válvula de retención dispuesta en el fondo del cilindro ( f ) pasando a la cámara inferior del citado cilindro. AI descender el émbolo, se cierra la válvula del fondo y el agua que se halla en el cilindro sube a través de una válvula dispuesta en el émbolo y que abre en la misma dirección { f ) pasando a la cámara de la parte de arriba del émbolo. En la pipeta — que es un tubito de vidrio abierto por arriba y por abajo — la presión atmosférica exterior impide, cuando se cierra el orificio superior con el dedo, que se vierta la cantidad de agua que contiene. Las pipetas se emplean, por ejemplo, para extraer ácidos y otros líquidos de los recipientes que los contienen.

Presión y volumen Cuanto más fuertemente se comprima el aire, verbigracia, en una bomba de bicicleta, tanto más subirá en ella la presión 1. Es decir, que cuanto más pequeño se hace el volumen en que se encierra una cantidad de aire, tanto mayor se hace su presión (véase también la fig. 200,1). Mediante ensayos se puede comprobar que entre la cantidad de aire o de gas, expresada en cm3, y su presión expresada en kp/cm 2 existe una sencilla proporción inversa. Supongamos que con una bomba de bicicleta se aspiran 100 cm:i de aire; cuando esta cantidad de aire se comprime hasta reducirla a un volumen mitad, la presión habrá subido al doble, es decir que de una presión aproximada de 1 kp/cm" (presión de aspiración = presión atmosférica) habrá pasado a una presión de 2 kp/cm2 (¿Indicación manométrica?). Al seguir comprimiendo el aire a un volumen '/a- Vn Vi» etc., del primitivo, la presión iría subiendo a 3, 4, 5, etc., kp/cm 2 . Poniendo valores numéricos Volumen Presión Volumen • presión a los volúmenes y presiones en cm3 en kp/cm3 correspondientes se tendrá: 100 1 100 -1 = 100 50 2 50 -2 = 100 33 V, 3 33V.-3 = 100 La presión de una cantidad de gas crece en la misma proporción en que disminuye su volumen (compresión) y viceversa (expansión de los gases). Al soltar el émbolo de la bomba se pasa, verbigracia, de los 25 cm3 de aire comprimido con 4 kp/cm2 de presión, nuevamente a los 100 cm3 con presión de 1 kp/cm2. Es decir, que para una cantidad cualquiera de gas se puede decir: Volumen - presión = valor constante = volumen del gas distendido. Ejemplos: Supongamos que una botella de acero contenga 40 1 de oxigeno a 150 kp/cm2 de presión. 40 1 • 150 = 40-150 = 6000 1 de gas distendido. Si de una tal botella se ha consumido ya gas, se conocerá esto por la indicación del manómetro. Si éste marca todavía 50 kp/cm 2 según la relación que hemos visto más arriba la botella contendrá aún - 40 I • 50 = 2000 1 de oxígeno. Es costumbre designar a la tensión de compresión (kp/cm ! ), brevemente, con el nombre de presión.

202

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Puesta en servicio de los aparatos de soldar Los generadores o productores de gas no deben cargarse nada más que con los trozos de carburo de tamaño adecuado al tipo de aparato de que se trate (por ejemplo, trozos de 50. . .80 mm). El carburo en trozos demasiado pequeños puede conducir a taponamientos del cestillo a consecuencia de los cuales pueden producirse, a veces, recalentamientos locales o aumentos de presión (peligro de explosión). Las válvulas y conductos del gas, las uniones de tubos y mangueras deben comprobarse siempre por si existieran faltas de estanqueidad (fig. 203,1). Para esto es cómodo valerse de una solución jabonosa que, aplicada con un pincel, denota por la formación de burbujas los sitios no estancos. En ningún caso deberán alumbrarse los conductos con una llama descubierta. Los grifos que no cierran bien se ajustan con pasta de esmeril. Después de esmerilar hay que eliminar cuidadosamente los restos de pasta. Los recipientes de seguridad (véase pág. 197) deben comprobarse antes de comenzar a trabajar en lo que respecta al nivel correcto del agua. Para esto se abre el grifo de prueba estando cerrado el conducto del gas. Debe entonces gotear algo de agua. En caso contrario hay que añadir más agua (figura 197,3). Cuando el nivel del agua es demasiado bajo falla el cierre hidráulico del dispositivo pudiendo producirse retornos de llama que lleguen hasta el generador. Las botellas de gas llenas se dejan «escapar» mediante una breve apertura de la válvula de la botella, antes de acoplarle la válvula de reducción. Con esto se trata de impedir que vayan a introducirse en el interior de la válvula reductora partículas de suciedad que puedan perturbar su buen funcionamiento.

Fie. 203,1

Las roscas que anden torpes en las botellas de oxígeno no deben, de ningún modo, engrasarse con aceite o con grasa. El aceite o la grasa que se pongan en contacto con oxígeno puro tienen tendencia a producir explosiones.

Puesta en servicio del soplete Con ayuda de las válvulas de regulación de que va provisto el soplete o mechero de soldar para el acetileno y el oxígeno, puede modificarse la proporción de gas combustible en el chorro de la mezcla gaseosa. Este proceso se llama «ajuste» de la llama. Tanto la puesta en servicio del mechero como el ajuste de la llama se ejecutan según determinadas reglas que hay que atender exactamente para evitar desgracias o perturbaciones en el funcionamiento. 1. Abrir del todo la válvula de oxígeno en el mechero. 2. El ajuste de la presión de trabajo del oxígeno prescrito para el tipo de mechero que se maneja (v. gr. 1,5 at. efec.) se realiza actuando sobre el tornillo de muletilla de la válvula reductora ' correspondiente. 3. Abrir ampliamente la válvula del gas en el mechero y encender el chorro de la mezcla acetilenooxígeno.

203

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS 4. Regular la cantidad de acetileno que sale, por medio de « estrangulación », es decir, cerrando parcialmente la válvula del gas combustible de tal modo que aparezca un cono de llama de brillo claro y netamente dibujado. La llama está ahora bien dibujada (fig. 204,1 a). Se ha visto por ensayos realizados que las cantidades de gas combustible y de oxigeno que fluyen entonces son iguales (relación de mezcla 1 : 1). Cuando la válvula del gas combustible está demasiado abierta, se agranda notablemente la parte de llama de brillo blanco y no queda ya bien delimitada con respecto a la envolvente oscura de la llama. La llama Fie. 204,1 empieza a oscilar. Existe exceso de gas combustible o, lo que es igual, falta de oxígeno. Ya no se quema todo el carbono del gas combustible (combustión incompleta). Pasa a la soldadura carbono sin quemar. La soldadura resulta agria y dura. Cuando la válvula del gas combustible está demasiado poco abierta, cosa que se reconoce en que disminuye el cono luminoso de la llama y en que se produce una coloración azulada, hay exceso de oxigeno. El caldo da gran cantidad de escoria y absorbe oxigeno gaseoso. La costura resulta porosa y quebradiza.

Paro del mechero 1. Ciérrese la válvula del combustible. 2. Ciérrese la válvula del oxígeno. Si la válvula del oxígeno se cerrara antes que la del acetileno podrían producirse retornos de llama. El gas combustible sigue quemándose, por ejemplo, en la cámara de mezcla, las boquillas se llenan de hollín y se obstruyen. 3. Ciérrese la válvula reductora aflojando et tornillo de muletilla.

Eliminación de perturbaciones durante el funcionamiento Cuando se trabaja durante largo tiempo de un modo continuado, el mechero se calienta notablemente. La mezcla gaseosa que pasa por la cámara de mezcla se enciende antes de tiempo en el interior del mechero y estalla allí en forma de explosiones. Se dice entonces que el mechero « estalla ». Puede ocurrir que los gases sigan quemándose en la cámara de mezcla (ruido como de chisporroteo). En cualquiera de los casos lo que se hace inmediatamente es cerrar la válvula del mechero, dejarlo enfriar, eventualmente mediante inmersión en agua fría. De no proceder de este modo es de temer que se produzcan fusiones en la boquilla. Cuando el taladro de la boquilla se haya obstruido a consecuencia de salpicaduras de escoria, se procederá a limpiarlo con brocas de espiral adecuadas o con agujas. Lo mismo se hace con obstrucciones de toberas debidas a depósitos de hollín. Ha de tenerse cuidado con no deteriorar los taladros mediante frotamiento con alambres demasiado gruesos ni tampoco - irmlu costumbre, frecuentemente observada— rascar, frotando con una piedra, las partículas de escoria adheridas a la boquilla del mechero.

Trabajo de soldadura Preparación de las piezas Las costuras de soldadura deben resistir durante el servicio o el funcionamiento los mismos esfuerzos —• de tracción o de compresión, verbigracia — que la plancha misma. Por esta razón hay que procurar que el material de aportación llene completamente la rendija de la junta. Esto se refiere especialmente a la parte inferior de la costura, es decir lo que se llama raíz de la costura; la unión debe estar soldada de parte a parle (fig. 205,1),

204

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Por esta razón se deja « l u z » en las rendijas que forman las piezas a soldar, es dec,r, que «tas no* aplican la una contra la otra hasta hacer con acto, sino que se colocan dejando de la una a la otra una Pequeña distancia. Cuando las planchas son gruesas 3 mm) se facilita el que la soldadura pase de parte a parte haciendo que los cantos que han de enfrentarse vayan provistos de aligeramientos (entallas) en forma de V o de X (fig- 205,2). Las planchas delgadas (< \) se proveen, de un rebofdc a lo largo de la costura. Este reborde se funde sin necesidad de material de aportación (fdelgadas se ponen a tope no se podrá F¡B. obteneTüna soldadura limpia. El material fundido se «hunde», es decir, que caerá hacia abajo formando la «rebaba de soldadura». Si se trata de ejecutar costuras largas y rectas, s colocan las planchas formando una «rendija e cuña» para evitar i* .-..perposición o solape de una pieza con relación a la otra (véase pág. 194) (1 eura 205,4). Este inconveniente puede soslayarse med.ante varios toques de soldadura a lo largo de la junta.

Posición de la costura de soldadura Como las partículas fundidas del material que se Sda y de alambre tienen tendencia, en virtud de la gravedad, a fluir hacia abajo, se tratara en lo posible, de que las soldaduras queden horizontal» sfnTes^osfbie conseguir esto por tratarse de piezas voluminosas o ya montadas se verá uno obligado en algunos casos a realizar soldaduras honzontales o verticales en paredes verticales o incluso lo que » llaman soldaduras de techo (fig. 205,6). Conducción del soplete

Unos 3 a 4 mm delante de la citada punta de la llama se halla la zona más caliente de la llama de soldar que es designada con el nombre de zona de soldadura.

205

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS En planchas delgadas deberá inclinarse más el soplete para evitar que el calor excesivo produzca el quemado de la costura agujereándola (fig. 206,1). Soldadura a la izquierda y a la derecha En la soldadura a la izquierda, que era empleada exclusivamente en tiempos pasados, el soplete y la varilla de soldar se mueven pendularmente. El inconveniente de esto es que el caldo es empujado en la dirección del trabajo por medio de la presión de la llama. Por esta razón no es posible en las planchas gruesas llegar a penetrar con la soldadura hasta la raíz de la junta. De aquí que actualmente se suelden las planchas gruesas de izquierda a derecha (soldadura a la derecha). En este procedimiento la llama empuja al caldo contra las partes de la junta ya terminadas. Es fácil penetrar con la soldadura hasta la raíz de la junta. El soplete se lleva en línea recta. La varilla de soldar realiza un movimiento circular de agitación en el baño fundido (fig. 206,2).

Modo de juzgar sobre las soldaduras (signos exteriores) La costura perfecta presenta un cordón de soldadura con abombamiento uniforme constituido por anillos dispuestos unos junto a otros a distancias iguales muy pequeñas (fig. 206,3). Toda la rendija de la unión está bien rellena es decir que la soldadura atraviesa hasta la raíz.

Fíe. 206,.1

La costura no está « h u n d i d a » ni presenta una rebaba por el reverso. Una soldadura resistente no debe ser porosa ni presentar grietas en sí misma ni en sus bordes.

Ejercicios 1. ¿Cómo se preparan para la soldadura por fusión mediante gas los bordes de las planchas de acero de distintos espesores? Fundamentar estas medidas. 2. ¿Qué puede hacerse para evitar la superposición de una plancha respecto a otra cuando se trata de costuras largas? 3. ¿Cómo influye la llama mal ajustada sobre la calidad de la soldadura? 4. ¿Qué perturbaciones de funcionamiento pueden presentarse en sopletes de soldar? ¿Cómo se manifiestan y cómo pueden eludirse? 5. ¿Por qué es tan importante tomar especiales precauciones de seguridad contra incorrecto acoplamiento de las botellas de oxígeno o de gas combustible? Citar estas medidas. 6. ¿Por qué hay que usar siempre unas gafas protectoras cuando se ejecuta una soldadura autógena?

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Soldadura eléctrica por fusión

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Soldadura por arco eléctrico La soldadura eléctrica por fusión se emplea principalmente para unir entre sí piezas de acero. En las construcciones elevadas de acero, en las construcciones de puentes y en la de vagones ha desplazado casi completamente al método, habitual antiguamente, de la soldadura por fusión mediante gas, entre otras razones por su mayor economía. En este procedimiento de soldadura se emplea el calor de un arco eléctrico para la fusión del material en el sitio que se quiere soldar.

Fig. 207,1 Circuito de la corriente en ia soldadura eléctrica, o) Transformador de soldadura; b) cable al electrodo; c) pinzas para sujeción del elecirodo. con su electrodo; d) mesa de soldar con plancha de acero, conductor de la electricidad; e) cable con borne

Un transformador de soldar suministra la energía eléctrica necesaria.

Uno de los bornes del transformador que llevan « tensión » se une eléctricamente con la pieza a soldar a través de un cable de soldar. Una varilla de aportación, designada aquí con el nombre de electrodo, está unida a través de otro cable con el segundo borne (fig. 207,1). El arco se establece al cerrar o al abrir el « circuito de corriente» en el punto de contacto entre la superficie de la pieza y el electrodo. Su elevada temperatura (3500.. .4000° C) conduce rápidamente a la fusión del material en el punto a soldar. La unión se consigue mediante goteo del material, líquido también, del electrodo, en la rendija de la junta. 207

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Proceso de la soldadura eléctrica por fusión Con objeto de que el soldador pueda encender el arco voltaico en el sitio que se va a soldar, al principio del proceso de trabajo habrá que establecer un cortocircuito en el circuito de trabajo (véase página 210), es decir que las piezas que conducen tensión eléctrica — pieza y electrodo — tendrán que ser puestas en contacto. Con este objeto se apoya brevemente el electrodo sobre el sitio que se quiera soldar. Se inicia así el paso de una fuerte corriente eléctrica. En el momento en que se levanta el electrodo — unos pocos milímetros — se enciende el arco voltaico, es decir, que la corriente sigue fluyendo, saltando por encima de la rendija de aire. Las partículas de material situadas en la inmediata proximidad del sitio de paso, lo mismo que el material del electrodo, se ponen al rojo blanco y funden; las partículas de electrodo se ponen a gotear en rápida sucesión sobre el sitio que se quiere soldar llenando la rendija de la junta y quedando constituida la unión soldada, mediante lo que se llama un cordón de soldadura, al solidificarse el caldo formado (fig. 208,1). Análogamente a lo que pasa en la soldadura por fusión mediante gas, se producen aquí también procesos de dilatación y de contracción de las partes de de las piezas que se calientan o que se vuelven a enfriar. Se presentan tensiones que dan lugar a deformaciones o incluso a piezas soldadas rechazables. Los gases que pasan al caldo —- oxígeno o nitrógeno del ajrc, por ejemplo — provocan unas determinadas alteraciones en las propiedades del material de la zona que se suelda. El mismo efecto tienen las inclusiones de partículas de escoria.

Medíanle adición de materiales suplementarios a los electrodos — en forma de envoltura o también de alma o núcleo — es posible evitar las ton secuencias perjudiciales sobre la costura de soldadura, es decir los efectos que puedan comprometer su resistencia y su tenacidad. Las soldaduras eléctricas por fusión pueden también mejorar sus propiedades mediante forja en caliente o mediante un recocido de normalizado. L^ f or ¡ a en ca |i e nte hace que la estructura „ „. __ material se haga mas compacta y el re-

del

cocido de normalizado la hace más fina.

208

SOLDADURA

ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Los transformadores para soldar modifican !a energía eléctrica tomada de Ja red generalmente a 220 ó a 380 voltios transformándola de tal modo que en el circuito llamado de soldadura en el que está intercalada la pieza a soldar, se tenga una conveniente tensión de soldadura (20...80 V) y que fluya una corriente eléctrica de intensidad proporcionada al espesor de la pieza. Tanto la tensión como la intensidad de soldadura se pueden variar con ayuda de un volante (fig. 209,1). Los bornes de conexión del transformador se enlazan para dar lugar a la conducción de la corriente por un lado con las llamadas pinzas portaeleetrodos, o soporte del electrodo, y por otro lado con la pieza mediante sendos conductores de cobre. Estos conductores de cobre están constituidos por muchos alambres finos arrollados formando cables y van aislados y protegidos con capas de tejido y goma (fig. 209,2).

F¡K, 209,1 transformador de soldadura. «) Arrollamiemo de cobre I (tensión de la red); b) arrollamiento ¡1 (tensión de soldadura)

Las pinzas portaelectrodos son instrumentos de sujeción provistos de mangos y cuyo objeto es sujetar el material de aportación — e l «electrodo»— que ha de fundirse en la junta a soldar (fig. 209,3).

Fj|>. 209,2 Cable para soldar. «) Cable de cobre (hilo trenzado); b) capas aislantes de tejido y de goma;