PROCESOS DE FABRICACION. 1 PROCESO DE OBTENCIN DEL HIERRO Y DEL ACERO.El hierro se descubri en algn momento de la edad de bronce es probable que se all encontrado entre las cenizas de las fogatas hechas cerca de depsitos de mineral de hierro.la edad de hierro data de alrededor de 1200 a.C., aunque se han encontrado artefactos hechos de hierro en la gran pirmide de Gizeh, en Egipto, que data de 2900 a.C. En Israel, calderas para fundir hierro que remontan a 1300 a.C. En la antigua Asiria (norte de Irak) se fabricaban carros, espadas y herramientas de hierro alrededor del ao 1000 a.C. Durante la edad media, en Europa, la invencin del can creo la primera demanda real de hierro. El primero de ellos se elaboro en Ghent, Blgica, en el ao de 1313, y de entre todas las personas posibles lo hizo un monje. En el siglo XIX, industrias tales como la ferroviaria, naviera, construccin, maquinaria y militar generaron un crecimiento impresionante de la demanda de hierro y acero en Europa y el continente americano. Aunque podan producirse cantidades grandes de arrabio (crudo) por medio de altos hornos, el proceso subsecuente para producir hierro forjado y acero era lento. La necesidad de mejorar la productividad de estos metales vitales fue la madre de la invencin. En Inglaterra, Henry Bessemer invento el proceso de soplar aire atravz del hierro fundido, lo que condujo al convertidor Bessemer (patentado en 1856). En Francia, Pierre y Emile Martin construyeron el primer horno de hogar abierto, en 1864. Estos mtodos permitieron producir hasta 15 toneladas en un solo lote. Cuando se dispuso de electricidad en abundancia, hacia finales del siglo XIX, esta fuente de energa se utilizo para fabricar acero. El primer horno elctrico para producir acero funciono en Francia en 1899. Hacia 1920 era el proceso principal para producir aceros aleados. Justo antes de iniciar la segunda guerra mundial comenz el uso de oxigeno puro para fabricar acero en varios pases europeos y en E.U.A. despus de la guerra trabajos realizados en Austria culminaron en la creacin del horno de oxigeno bsico (BOF) esta se convirti en la tecnologa moderna para fabricar acero y alrededor de 1970 sobrepaso al mtodo de hogar abierto. El convertidor Bessemer haba sido superado por el mtodo de corazn abierto hacia 1920 y apartir de 1971 dejo de ser un proceso comercial para producir acero. En la imagen 1.1 se muestra el proceso actual para la obtencin del acero.

Imagen 1.1 Proceso para la obtencin del acero.

El hierro, como producto comercial se encuentra disponible con varios grados de pureza. El hierro electroltico es el mas puro, con cerca del 99.9%, se usa en investigacin y otros propsitos que se requiere al material puro. El hierro de lingote contiene alrededor de 0.1% de impurezas inclusive cerca de 0.01% de carbono) y se usa en aplicaciones en las que se necesitan ductilidad o resistencia a la corrosin elevadas. El hierro forjado contiene un 3% de escoria pero muy poco carbono, y se le da forma con facilidad en operaciones de formado en caliente, como la forja. El acero se define como una aleacin de hierro-carbono que contiene entre 0.02% y 2.1% de carbono. A continuacin en la tabla 1.1 se muestran los datos bsicos del hierro.

Tabla 1.1 pg 96 pmm-------------------------------------------------------------------------------

1.1 Proceso Tecnolgico de la obtencin del hierro 1 funcin.La produccin del hierro y del acero empieza con las menas de hierro y otros materiales requeridos (mena = mineral metalfero, principalmente el de hierro, tal como se extrae del yacimiento y antes de limpiarlo). La mena principal usada en la produccin de hierro y acero es la hematita ( ). Otras menas incluyen la magnetita ( ), la siderita ( ) y la limonita ( ) .Las menas de hierro contienen de un 50% a un 70% de hierro, dependiendo de su concentracin; la hematita contiene casi 70% de hierro. Adems, hoy se usa ampliamente la chatarra como materia prima para la fabricacin de hierro y acero. Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus menas, son el coque y la piedra caliza. El coque es un combustible de alto carbono, producido por el calentamiento de carbn bituminoso en una atmsfera con bajo contenido de oxgeno durante varias horas, seguido de una aspersin de agua en torres especiales de enfriamiento. La coquificacin del carbn mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorfico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos subsiguientes. El coque desempea dos funciones en el proceso de reduccin: 1) Es un combustible que proporciona calor para la reaccin qumica y 2) produce monxido de carbono (CO) para reducir las menas de hierro. La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbonato de calcio ( ). Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con las impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria. La produccin del hierro. Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro figura 1.2. Un alto horno es virtualmente una planta qumica que reduce continuamente el hierro del mineral. Qumicamente

desprende el oxgeno del xido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Est formado por un recipiente cilndrico de acero forrado con un material no metlico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El dimetro del recipiente cilndrico de 9 a 15 m (30 a 50 pies) disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total de 40 m (125 pies.) La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Desde la parte baja de la cmara se inyecta por toberas una corriente de gases y aire precalentados a 900 C a gran velocidad para realizar la combustin y la reduccin del hierro efectundose la combustin completa del coque que adquiere temperaturas mximas entre 1700 a 1800 C. Los gases calientes ( y los combustibles) realizan la combustin del coque conforme pasan hacia arriba, a travs de la carga de materiales. El monxido de carbono se suministra como un gas caliente, pero tambin se forma adicionalmente por la combustin del coque. El gas CO tiene un efecto reductor sobre las menas de hierro; la reaccin simplificada se describe a continuacin (usando la hematita como la mena original): . (1)

El bixido de carbono CO2 reacciona con el coque para formar ms monxido de carbono: . (2) El cual realiza la reduccin final de . (3) a hierro:

Imagen 1.2 Seccin transversal de un alto horno para fabricar hierro en la que se muestran los componentes principales.

El hierro fundido escurre hacia abajo, acumulndose en la base del alto horno. El hierro fundido de primera fusin, o arrabio se vaca peridicamente en carros cuchara o carros torpedo con los cuales se llenan lingoteras o bien se conducen a mezcladoras calientes donde se almacenan y se mezclan con otras fundiciones para curarse posteriormente en algn proceso de obtencin del acero (refinacin de arrabio). Los lingotes se someten a una operacin de enfriamiento para convertirse mediante procesos metalrgicos posteriores, en: hierro fundido de segunda fusin, hierro dulce, hierro maleable o bien acero. Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a introducir en el horno se divide en un determinado nmero de pequeas cargas que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos como se muestra en el proceso siderrgico en la imagen 1.3. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el arrabio se sangra cinco veces al da. El papel que juega la piedra caliza se resume en la siguiente ecuacin. Primero se reduce a cal ( ) por calentamiento (): . (4) La piedra caliza se combina con la slice ( ), presente en el mineral (la slice no se funde a la temperatura del horno) para formar silicato de calcio ( ), de menor punto de fusin. Si no se agregara la caliza, entonces se formara silicato de hierro ( ), con lo que se perdera el hierro metlico, all esta la importancia de la piedra caliza. La cal se combina con impurezas tales como slice ( ), azufre ( ) y aluminio ( ) para formar silicatos de calcio y de aluminio, en reacciones que producen una escoria fundida que flota encima del hierro. El arrabio o hierro de primera fusin no se puede utilizar directamente en la industria por ser muy quebradizo debido a sus impurezas y poca resistencia contiene excesivo carbn, de 2.2% a 4.5%, adems de cantidades de silicio, magnesio, fsforo cuyos contenidos son muy variables.

Imagen 1.3 Proceso siderrgico

Altos hornos de Mxico (AHMSA) tiene dos hornos uno de 400 y otro de 1000 toneladas. Es interesante hacer notar que se requieren aproximadamente siete toneladas de materia prima para producir una tonelada de hierro. En la dcada de los sesenta del siglo pasado se introdujo un importante avance en la tecnologa de altos hornos: la presurizacin de los hornos. Estrangulando el flujo de gas de los respiraderos del horno es posible aumentar la presin del interior del horno hasta 1,7 atmsferas o ms. La tcnica de presurizacin permite una mejor combustin del coque y una mayor produccin de hierro. En muchos altos hornos puede lograrse un aumento de la produccin de un 25%. En instalaciones experimentales tambin se ha demostrado que la produccin se incrementa enriqueciendo el aire con oxgeno.

1.2 Funcionamiento y productos obtenidos 1.2.1 Lingotes y colada contina:Para fabricar los diferentes objetos tiles en la industria metal metlica, es necesario que el hierro se presente en barras, lminas, alambres, placas, tubos o perfiles estructurales, los que se obtienen de los procesos de rolado. El proceso de rolado consiste en pasar a un material por unos rodillos con una forma determinada, para que al aplicar presin el material metlico adquiera la forma que se necesita. El material metlico que se alimenta a los rodillos debe tener una forma determinada, esta forma se obtiene al colar en moldes el metal fundido que ser procesado, a estos productos se les llama lingotes o lupias y pueden ser secciones rectangulares, cuadradas o redondas como se ilustra en la imagen 1.4. Los lingotes (cilindros con un extremo menor que el otro) o lupias (lingotes de gran tamao con secciones rectangulares) pueden tener desde 25 Kg. hasta varias toneladas, todo depender de para qu se van a utilizar y con qu tipo de rodillos se van a procesar.

Imagen 1.4 pg 103 pmm------------------------------------------------------------------------------------------------1.2.2 Colada contina. Cuando se requiere un material de seccin constante y en grandes cantidades se puede utilizar el mtodo de la colada continua, el cual consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una vlvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que est enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde fro se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y lminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricacin de varios tipos de materiales de uso comercial.

Imagen 1.5 colada continua pg 104 pmm----------------------------------------------------------------------------

1.2.3 Metalurgia de polvos: Se define como el arte de elaborar productos comerciales a partir de polvos metlicos. En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza este debe mantenerse debajo de la temperatura de fusin de los metales a trabajar. Cuando se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de los polvos se le conoce como sinterizado, este proceso genera la unin de partculas finas con lo que se mejora la resistencia de los productos y otras de sus propiedades. Las piezas metlicas producto de los procesos de la metalurgia de los polvos son producto de la mezcla de diversos polvos de metales que se complementan en sus caractersticas. As se pueden obtener metales con cobalto, tungsteno o grafito segn para qu va a ser utilizado el material que se fabrica. El metal en forma de polvo es ms caro que en forma slida y el proceso es slo recomendable para la produccin en masa de los productos, en general el costo de produccin de piezas producto de polvo metlico es ms alto que el de la fundicin, sin embargo es justificable y rentable por las propiedades excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que no pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran con este mtodo de fabricacin. El proceso de manera general consiste en: 1.2.3.4.5.Produccin de polvo de los metales que sern utilizados en la pieza. Mezclado de los metales participantes. Conformado de las piezas por medio de prensas. Sinterizado de las piezas. Tratamientos trmicos.

1.2.4 Produccin y caracterizacin de polvos.

El tamao, forma y distribucin de los polvos afectan las caractersticas de las piezas a producir, por lo que se debe tener especial cuidado en la forma en la que se producen los polvos. Las principales caractersticas de los polvos a considerar son: 1.2.3.4.5.6.7.8.Forma La forma del polvo depende de la manera en la que se produjo el polvo, esta puede ser esfrica, quebrada, dendrtica. Plana o angular. Finura La finura se refiere al tamao de la partcula, se mide por medio de mallas normalizadas, las que consisten en Cribas normalizadas, las que se encuentran entre las 36 y 850 micras. Distribucin de los tamaos de partculas Se refiere a las cantidades de los tamaos de las partculas que participan en la composicin de una pieza de polvo, esta distribucin de tamaos tiene gran influencia en la fluidez y densidad de las partculas y en la porosidad final del producto. Fluidez Es la propiedad que le permite fluir fcilmente de una parte a otra o a la cavidad del molde. Se mide por una tasa de flujo a travs de un orificio normalizado. Propiedades qumicas Son caractersticas de reaccin ante diferentes elementos. Tambin se relacionan con la pureza del polvo utilizado. Compresibilidad Es la relacin que existe entre el volumen inicial del polvo utilizado y el volumen final de la pieza comprimida. Esta propiedad vara considerablemente en funcin del tamao de las partculas de polvo y afecta directamente a resistencia de las piezas. Densidad aparente Se expresa en kilogramos por metro cbico. Esta debe ser constante siempre, para que la pieza tenga en todas sus partes la misma cantidad de polvo. 1.2.5 Ventajas y limitaciones de la sinterizacin. Forma Finura Distribucin Capacidad para fluir Propiedades qumicas Compresibilidad Densidad Propiedades de sinterizacin.

La sinterizacin es la unin de las partculas por medio del calor. Depender del tipo de polvo que se est utilizando, por lo que existen tantas temperaturas de sinterizacin como materiales utilizados. Ventajas: La produccin de carburos sinterizados, cojinetes porosos y bimetlicos de capas moldeadas, slo se puede producir por medio de este proceso. Porosidad controlada. Tolerancias reducidas y acabado superficial de alta calidad. Por la calidad y pureza de los polvos producidos, se pueden obtener tambin piezas de alta pureza. No hay prdidas de material No se requieren operarios con alta capacitacin.

Limitaciones: Los polvos son caros y difciles de almacenar. El costo del equipo para la produccin de los polvos es alto. Algunos productos pueden fabricarse por otros procedimientos ms econmicos. Es difcil hacer productos con diseos complicados. Existen algunas dificultades trmicas en el proceso de sinterizado, especialmente con los materiales de bajo punto de fusin. Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosin, como aluminio, magnesio, zirconio y titanio.

1.2.5.1 Productos fabricados por sinterizacin: Filtros metlicos Carburos cementados Engranes y rotores para bombas Escobillas para motores Cojinetes porosos Magnetos Contactos elctricos

1.3 Afino del aceroCualquiera que sea el proceso de obtencin del acero, siempre trae consigo la presencia de impurezas, gases, incrustaciones y segregaciones que hacen necesario la implementacin de procesos de refinacin posterior, comnmente conocidos como afino del acero. Aunque casi todo el hierro y acero que se fabrica en todo el mundo se obtienen a partir de arrabio producido en altos hornos, hay otros mtodos de refinado del hierro que se han practicado de forma limitada. Uno de ellos es el denominado mtodo directo para fabricar hierro y acero a partir del mineral, sin producir arrabio. En este proceso se mezclan mineral de hierro y coque en un horno de calcinacin rotatorio y se calientan a una temperatura de unos 950 C. El coque caliente desprende monxido de carbono, igual que en un alto horno, y reduce los xidos del mineral a hierro metlico. Sin embargo, no tienen lugar las reacciones secundarias que ocurren un alto

horno, y el horno de calcinacin produce la llamada esponja de hierro, de mucha mayor pureza que el arrabio. Tambin puede producirse hierro prcticamente puro mediante electrlisis, haciendo pasar una corriente elctrica a travs de una disolucin de cloruro de hierro. Ni el proceso directo ni el electroltico tienen importancia comercial significativa. Finalmente, las tcnicas y procedimientos de refinacin del acero, no se encuentran fcilmente en la literatura tcnica, por cuanto constituyen secretos industriales, que son la base de la competitividad. Los modernos mtodos de produccin del acero utilizan el arrabio como materia prima. El afino se efecta por los siguientes mtodos: convertidor (hogar abierto), proceso de inyeccin por oxgeno (soplado) y con horno elctrico. En el primer mtodo el afino del arrabio se efecta dentro de un gran recipiente revestido de una materia refractaria y con el fondo perforado. La colada a una temperatura de 1300 C se agrega al convertidor que se mantiene en posicin horizontal que evita que el lquido alcance los orificios. El convertidor se endereza y comienza el soplado de aire una vez terminada la carga. Con esto se logra una temperatura de 1600C. El proceso con el convertidor es muy rpido y dura alrededor de 20 minutos. Una desventaja de este mtodo es que no permite un control muy exacto del producto. Aqu se emplean tres tipos de procesos: hierro fundido-chatarra, hierro fundido-mineral y slo con hierro fundido. El mtodo de soplado consiste en introducir un tubo al recipiente justo en la superficie del arrabio, insuflando oxgeno a gran presin, que permite una reduccin rpida de los componentes logrndose as un afino en un corto tiempo y con buenos resultados de calidad del acero. Recientemente ha alcanzado gran difusin el proceso de horno elctrico, ya sea de arco o de induccin. Con este proceso se obtienen productos de alta calidad. El horno elctrico est constituido por un horno recubierto de una bveda, es con frecuencia basculante para facilitar el vaciado y la colada. Se emplean hornos de, arco independientes, hornos de arco directo con solera conductora o sin ella, hornos de resistencia, hornos de induccin. Los hornos elctricos alcanzan fcilmente las 80 toneladas de arrabio y algunos las 200 toneladas, y permiten la utilizacin de acero homogneo y bien desoxidado. Otra ventaja que presentan es la de fcil control de temperatura; as mismo alcanzan rpidamente temperaturas elevadas. Tambin existe otro proceso para el afino que es el Dplex, consistente en un primer afinado en el convertidor y luego se completa en el horno elctrico. Refinacin Del Arrabio En el alto horno, el oxgeno fue removido del mineral por la accin del (monxido de carbono) gaseoso, el cual se combin con los tomos de oxgeno en el mineral para terminar como gaseoso (dixido de carbono). Ahora, el oxgeno se emplear para remover el exceso de carbono del arrabio. A alta temperatura, los tomos de carbono (C) disueltos en el hierro fundido se

combinan con el oxgeno para producir monxido de carbono gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de oxidacin. En forma simplificada la reaccin es: Carbono + Oxgeno MONOXIDO DE CARBONO GASEOSO

1.4 Procesos Tecnolgicos para la obtencin del acero BOF, Horno Elctrico, Convertidores Bessemer, Thomas.Proceso tecnolgico para la obtencin del acero Bof Horno elctrico convertidores Bessesmer Thomas desde el punto de vista qumicometalrgico, todos los procesos de fabricacin de acero se pueden clasificar en cidos y bsicos (segn el refractario y composicin de la escoria utilizada), y cada proceso tiene funciones especficas segn el tipo de afino que puede efectuar. Los procesos cidos utilizan refractarios de slice, y por las condiciones de trabajo del proceso hay que poder formar escorias que se saturen de slice. Los procesos cidos pueden utilizarse para eliminar carbono, manganeso y silicio; no son aptos para disminuir el contenido en fsforo y azufre, y por esto requieren el consumo de primeras materias seleccionadas, cuyo contenido en fsforo y azufre cumple las especificaciones del acero final que se desea obtener. Los procesos bsicos utilizan refractarios de magnesita y doloma en las partes del horno que estn en contacto con la escoria fundida y el metal. La escoria que se forma es de bajo contenido de slice compensada con la cantidad necesaria de cal. El proceso bsico elimina, de manera tan eficaz como el proceso cido, el carbono, manganeso y silicio, pero adems eliminan el fsforo y apreciables contenidos de azufre. De aqu las grandes ventajas del proceso bsico, por su gran flexibilidad par consumir diversas materias primas que contengan fsforo y azufre, y por los tipos y calidades de acero que con l se pueden obtener. Desde el punto de vista tecnolgico existen tres tipos fundamentales de procesos: 1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusin. 2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustin del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el xito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y as alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusin de la carga del horno. 3) Elctrico, en el cual la fuente de calor ms importante procede de la energa elctrica (arco, resistencia o ambos); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxgeno; por ello los hornos elctricos pueden trabajar en atmsferas no oxidantes o neutras y tambin en vaco, condicin preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables. En la fabricacin de acero existen las fases hierro, escoria y gases. Este sistema heterogneo tiende a un estado de equilibrio si se adicionan unos elementos reaccionantes o vara la temperatura o la presin. Al fabricar un acero se pretende eliminar de la fase hierro los elementos perjudiciales en acceso y aadir los que faltan para conseguir el anlisis final previsto. Por las reacciones reversibles entre las tres fases (hierro, escoria y gases) se consigue, al producirse un

desequilibrio, la segregacin o paso de elementos, eliminar del hierro la escoria, o viceversa. Es necesario un profundo conocimiento de estas reacciones para fabricar un acero con buen resultado. Todo el proceso de obtencin de acero consta de un primer perodo oxidante o de afino, en el que se elimina el Carbono en fase gaseosa; el silicio y el manganeso se oxidan formando compuestos complejos con la escoria, que puede eliminarse; si la escoria es adems bsica, se elimina el fsforo. El segundo perodo es reductor y debe eliminar el exceso de xido de hierro disuelto en el bao del hierro durante el perodo oxidante, a fin de poder eliminar despus el azufre; o puede tambin recuperar el manganeso oxidado que pas a la escoria. Finalmente, hay un perodo de desoxidacin o refino por accin de las ferroaleaciones de manganeso y silicio, que se adicionan en el bao a la cuchara, y de aluminio metlico, en la lingotera. Estos perodos pueden tener mayor o menor duracin e importancia y realizarse netamente separados o entrelazados, y a mayor o menor velocidad en unos procesos que en otros. El des escoriado puede ser total o parcial en cada perodo, o transformar las primeras escorias oxidantes en reductoras. Todo ello depender del horno o proceso utilizado, de las condiciones de las materias primas, de los elementos que interesa que pasen a la escoria y no retornen de sta al bao de hierro, etc. Lnea de produccin y tipos de hornos Diferentes procesos de produccin de hierro y acero. Una vez obtenido el arrabio o el hierro esponja (fig. 1.6) es necesario refinar al hierro para que se transforme en material til para diferentes objetos o artefactos, o sea en hierro o acero comercial. Fig 1.6 pg 58 pmv si------------------------------------------------------------------------------------------------------A continuacin se presentan los principales procesos de fabricacin de los hierros y aceros comerciales (fig. 1.7). Fig 1.7 pg 58 pmv si------------------------------------------------------------------------------------------------------Analizaremos el Convertidos Bessemer, Hornos BOF y Hornos elctricos 1.4.1. Hornos Bessemer Es un horno en forma de pera que est forrado con material refractario de lnea cida o bsica. El convertidor Bessemer se carga con chatarra fra y se le vaca arrabio derretido, posteriormente se le inyecta aire a alta presin con lo que se eleva la temperatura por arriba del punto de fusin del hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior las impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta calidad. Este horno ha sido substituido por el BOF, el que a continuacin se describe. Produccin de acero Bessemer.

Fig 1.8 pg 10 cp-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.4.2 Horno bsico de oxgeno (BOF) Horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presin se le inyecta oxgeno a presin, con lo que se eleva mucho ms la temperatura que en el

Bessemer y en un tiempo muy reducido. El nombre del horno se debe a que tiene un recubrimiento de refractario de la lnea bsica y a la inyeccin del oxgeno. La carga del horno est constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operacin del horno es superior a los 1650C y es considerado como el sistema ms eficiente para la produccin de acero de alta calidad. Este horno fue inventado por Sir Henry Bessemer a mediados de 1800, slo que como en esa poca la produccin del oxgeno era cara se inici con la inyeccin de aire., el que ya fue descrito. Horno bsico de oxgeno.

Fig 1.9 funcionamiento del horno bsico de oxigeno pmv si pg 60---------------------------------------

1.4.3 Horno de arco elctrico Se cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para la fusin de aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o inoxidables. Considerando que estos hornos son para la produccin de aceros de alta calidad siempre estn recubiertos con ladrillos refractarios de la lnea bsica. Existen hornos de arco elctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 de potencia. Tambin en estos hornos se inyecta oxgeno puro por medio de una lanza. Los hornos de arco elctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de dimetro y longitud de hasta 12m. La mayora de los hornos operan a 40v y la corriente elctrica es de 12,000 A. Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su bveda es de refractario tambin sostenida por un cincho de acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del horno los electrodos y la bveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el que se deposita la carga por medio de una gra viajera. Estos equipos son los ms utilizados en industrias de tamao mediano y pequeo, en donde la produccin del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc. Fig 1.10 pg 102 pmm----------------------------------------------------------------------------------------------------

1.4.4 Proceso por soplado, Bessemer cido y Thomas bsico. El proceso Bessemer cido ha sido el primero utilizado y el ms sencillo. Desde su inicio permite obtener en una sola operacin, partiendo de hierro lquido, coladas de 1025 tm al ritmo de 1 tm/ min. Por ser cido, no desfosfora ni desulfura y debe utilizar hierro lquido de anlisis adecuado. La gran abundancia de mineral de hierro rico en fsforo, que al ser tratado en horno alto pasan gran parte al hierro lquido, provoca el desarrollo de procesos que pueden desfosforar, y ha sido causa de que los procesos bsicos se empleen en Europa mucho ms que el Bessemer cido, limitado ste a utilizar hierro bajo en fsforo, mucho ms escaso. La operacin se realiza en el convertidor, cuba de acero revestida de refractario, con toberas en su fondo y abierta en su parte superior, montada sobre apoyo con mecanismo basculante. La carga de hierro lquido se realiza con el convertidor en posicin horizontal, lo que deja abiertas las toberas. Se insufla el aire necesario a travs de uno de los soportes huecos a la caja de viento, que lo distribuye a travs de las toberas a

una presin de 2 kg / cm2. Se inicia el soplado al mismo tiempo que se pone el convertidor vertical; el aire a presin pasa a travs del hierro lquido, introducindose as el oxgeno necesario para el afino. El silicio contenido en el hierro lquido es el factor termoqumico ms importante para regular y obtener la temperatura necesaria. La llama expulsada por la boca del convertidor cambia de color y luminosidad, lo que permite juzgar el desarrollo del afino e interrumpir el soplado en el momento final adecuado; entonces se hace bascular el convertidor y se cuela el acero lquido en una cuchara de transporte. El revestimiento cido de este tipo de convertidores proporciona el exceso de slice indispensable para formar escoria, adems del silicio que contiene el hierro lquido. En el caso del convertidor bsico, llamado proceso Thomas, el revestimiento es de magnesita o doloma calcinada y alquitrn. Por la accin fuertemente oxidante del soplado se elimina primero el carbono y despus se oxida el fsforo, que acta de importante elemento termgeno. La cal necesaria se aade con la carga; se funde durante el soplado y se combina con el fsforo oxidado, formando la escoria Thomas, utilizada como fertilizante. Este proceso ha sido un factor muy importante del desarrollo industrial alcanzado en Europa a fines del siglo pasado. Se controla como el Bessemer por el aspecto de la llama. El tiempo necesario del soplado es slo de 15 min, por lo que el xito del proceso depende de la pericia del operario. Tan corto tiempo no permite efectuar control por anlisis de muestras.

1.5 Clasificacin y aplicacin del acero1.5.1 Metales ferrosos Las tres clases generales de metales ferrosos son el acero, el hierro fundido y el hierro forjado. Los metales ferrosos estn constituidos principalmente por hierro, que es magntico. El acero es el metal ferroso ms importante que se utiliza en el trabajo del taller mecnico. 1.5.1.1 Tipos de acero. Acero al bajo carbono Comnmente llamado acero de mquina, contiene de .10% a .30% de carbono. Este acero, que se forja, se suelda y se maquina con facilidad, se emplea para hacer cosas como cadenas, remaches, pernos y tornillos, rboles o flechas, etc. Acero de mediano carbono Contiene de .30% a .60% de carbono y se utiliza para forja pesada, ejes de vagones, rieles, etc. Acero al alto carbono Por lo comn llamado acero de herramientas, contiene de .60% a 1.7% de carbono y puede endurecerse y templarse. Los martillos, las barretas, etc., se hacen de acero con .75% de carbono. Las herramientas de corte, como las brocas, machuelos, escariadores, etc., se fabrican con acero que contiene de .90% a 1.0% de carbono. Aceros de aleacin. Son aquellos que tienen ciertos metales (como el cromo, el nquel, el tungsteno, el vanadio) agregados para darles determinadas caractersticas nuevas. Mediante la adicin de diversas

aleaciones, el acero puede hacerse resistente al herrumbre, la corrosin, el calor, la abrasin, el choque y la fatiga. Aceros de alta velocidad Contiene varias cantidades y combinaciones de tungsteno, cromo, vanadio, cobalto y molibdeno. Las herramientas hechas con estos aceros se utilizan para maquinar materiales duros a altas velocidades y para realizar cortes profundos. Se notan las herramientas de corte de acero de alta velocidad por mantener una arista de corte a temperaturas a las que la mayor parte de los aceros se rompera. Aceros de alta resistencia y baja aleacin Contiene un mximo de carbono de .28% y cantidades pequeas de vanadio, columbio, cobre y otros elementos de aleacin. Tienen una resistencia ms alta que la de los aceros de mediano carbono y son menos caros que otros aceros de aleacin. Estos aceros desarrollan una pelcula protectora al exponerse a la atmsfera y como consecuencia no requieren pintarse. 1.5.1.2 Elementos qumicos que se encuentran en el acero. El carbono El acero puede variar del .01% al 1.7%. la cantidad de carbono determinar la fragilidad, dureza y resistencia del acero. El manganeso En el acero al bajo carbono hace que el metal sea dctil y que tenga buenas cualidades para ser doblado. En el acero alta velocidad lo hace ms tenaz y eleva su temperatura crtica. Normalmente el contenido de manganeso vara de .39% al .80%, pero puede ser mayor en algunos aceros especiales. El fsforo. Es un elemento indeseable que vuelve frgil al acero y reduce su ductilidad. En los aceros satisfactorios, el contenido de fsforo no debe ser mayor al .05%. El silicio. Se agrega silicio al acero para eliminar los gases y los xidos, evitando as que el acero se vuelva poroso y se oxide. Asimismo vuelve al acero ms duro y ms tenaz. El acero al bajo carbono contiene alrededor del .20% de silicio. El azufre. Es un elemento indeseable, provoca la cristalizacin del acero (fragilidad en caliente) al calentar el metal hasta llevarlo a un color rojo. Un acero de buena calidad no debe contener ms del .04% de azufre. 1.5.2 metales no ferrosos

Son los que contienen poco o nada de hierro. Son resistentes a la corrosin y no magnticos. En el trabajo del taller mecnico, los metales no ferrosos se utilizan en aquellos casos en los que ferrosos, ms comunes son el aluminio, cobre, plomo, nquel, estao y zinc. Aluminio Se obtiene a partir de un mineral conocido como bauxita. Es un metal blanco y suave que se emplea cuando se necesita uno que sea ligero y no corrosivo. Normalmente el aluminio se alea con otros metales para incrementar su resistencia y rigidez. Se emplea mucho en la fabricacin de aviones debido a que pesa menos de un tercio de lo que pesara el acero. Cobre Es un metal suave, dctil, maleable, muy tenaz y fuerte. Y tiene un color rojizo y ocupa el segundo lugar, despus de la plata, como conductor elctrico. El cobre constituye la base de los latones y el bronce. Plomo Es un metal suave, maleable y pesado que tiene un punto de fusin de 327C aproximadamente. Es resistente a la corrosin y se emplea para recubrir tinas y tanques, as como para envolturas de cable. Nquel Es un metal muy duro y resistente a la corrosin. Se usa para chapear el acero y el latn y se agrega al acero para incrementar su resistencia y tenacidad. Estao Es un metal suave y blanco que tiene un punto se fusin de 232C. Es muy maleable y resistente a la corrosin. Se emplea en la fabricacin de la hoja de lata. Zinc Es un elemento blanco azuloso. Bastante duro y frgil. Tiene un punto de fusin de alrededor de 420C y se emplea para galvanizar el hierro y el acero. 1.5.3 Clasificacin de los aceros Con el fin de estandarizar la composicin de los diferentes tipos de aceros que hay en el mercado la Society of Automotive Engineers (SAE) y el American Iron and Steel Institute (AISI) han establecido mtodos para identificar los diferentes tipos de acero que se fabrican. Ambos sistemas son similares para la clasificacin. En ambos sistemas se utilizan cuatro o cinco dgitos para designar al tipo de acero. En el sistema AISI tambin se indica el proceso de produccin con una letra antes del nmero. Primer dgito. Es un nmero con el que se indica el elemento predominante de aleacin. 1= carbn, 2= nquel, 3= nquel cromo, 4=molibdeno, 5=cromo, 6=cromo vanadio, 8= triple aleacin, 9 =silicio magnesio.

Segundo dgito. Es un nmero que indica el porcentaje aproximado en peso del elemento de aleacin, sealado en el primer dgito. Por ejemplo un acero 2540, indica que tiene aleacin de nquel y que esta es del 5%. Los dgitos 3 y 4. Indican el contenido promedio de carbono en centsimas, as en el ejemplo anterior se tendra que un acero 2540 es un acero con 5% de nquel y 4% de carbn. Cuando en las clasificaciones se tiene una letra al principio esta indica el proceso que se utiliz para elaborar el acero, siendo los prefijo los siguientes: A = Acero bsico de hogar abierto B = Acero cido de Bessemer al carbono C= Acero bsico de convertidos de oxgeno D = Acero cido al carbono de hogar abierto E = Acero de horno elctrico A10XXX A= Proceso de fabricacin 10 = Tipo de acero X = % de la aleacin del tipo de acero X X= % de contenido de carbono en centsimas. S.A.E 1040 significa un acero al carbono con .40% de carbono. S.A.E 2317 significa un acero al nquel del 3% aproximado de nquel y .17% de carbono. S.A.E 2340 significa un acero al nquel del 3% aproximado de nquel y .40% de carbono. Sistema SAE, AISI y UNS para clasificar aceros. Tab 1.2 pg 106 pmm------------------------------------------------------------------------------------------------------

2

TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO

2.1.1 GeneralidadesTratamiento trmico es la operacin de calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado solido para cambiar sus propiedades fsicas. De acuerdo al procedimiento usado, el acero puede hacerse tan duro que resista los efectos del corte y abrasin o puede ser tan suave que permita maquinado posterior. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir esfuerzos internos, reducir el tamao de grano incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. A principios de este siglo se usaron hornos para recalentar el metal antes de laminarlo para darle forma, como se ve en la fig. 2.1 en este caso la hoja de acero deber normalizarse seguida por una operacin de enderezado.

Fig 2.1 pg 184 pmv si-----------------------------------------------------------------------------------------------------

La siguiente descripcin se aplica principalmente al tratamiento trmico de aceros comerciales ordinarios, conocidos como aceros al carbono. Con este proceso la velocidad de enfriamiento es el factor a controlar; un enfriamiento rpido arriba de la zona crtica da por resultado una estructura dura, mientras que un enfriamiento muy lento produce el efecto contrario. 2.1.2 Diagrama hierro-hierro-carbono Bajo condiciones de equilibrio, el conocimiento de acero y su estructura se resume mejor en el diagrama parcial hierro-hierro-carbono que se muestra en la fig. 2.2. Si una pieza de acero con .20% de carbono se calienta lenta y uniformemente y su temperatura se registra a intervalos definidos de tiempo, se obtiene una curva como la mostrada en la fig. 2.3. A esta curva se le llama curva de relacin inversa. La abscisa es la variacin de calentamiento o el tiempo requerido para calentar o enfriar el acero 10 . La lnea es una lnea vertical, excepto en aquellos puntos donde la razn de variacin de calentamiento o enfriamiento muestren cambios muy marcados. Es evidente que en res temperaturas hay un cambio definido en la variacin del calentamiento. De una manera similar, estos mismos tres puntos muestran nuevamente enfriamiento, pero ocurre a temperaturas ligeramente menores. Cuando ocurren cambios originales, estos puntos se conocen como puntos crticos y se designan por los smbolos La letra c es la inicial de la palabra francesa chauffage, que significa calentar. Los puntos en la curva de enfriamiento se designan por La r se toma de la palabra refroidissement, que significa enfriar. Fig 2.2 pg 185 pmv si---------------------------------------------------------------------------------------------------

Fig 2.3 pg 186 pmv si--------------------------------------------------------------------------------------------------

Ciertos cambios que tienen lugar en estos puntos crticos son llamados cambios alotrpicos. Aunque la composicin qumica del acero, permanece igual, sus propiedades cambian. Entre estos cambios, los principales son la resistencia elctrica, la estructura atmica y la perdida del magnetismo. Por definicin un cambio alotrpico es un cambio reversible en la estructura atmica del metal con un correspondiente cambio en las propiedades del acero. Estos puntos crticos, deben conocerse, ya que la mayora de los procesos de tratamiento trmico requieren un calentamiento del acero a una temperatura arriba de este grado. El acero no puede endurecerse, a menos que se caliente a una temperatura mayor que la zona critica inferior y en ciertos casos, mayor que la crtica superior. Si se hace una serie de curvas de calentamiento tiempo-temperatura, para aceros de contenido de carbono diferente y los puntos crticos correspondientes se representan en una curva temperatura-porcentajes de carbono, se obtiene un diagrama similar al de la fig. 2.2. Este diagrama, que se aplica solo en condiciones de enfriamiento lento, se conoce como diagrama parcial hierro-hierro-carbono. Las temperaturas apropiadas para temple de cualquier acero al carbono se pueden observar en este diagrama.

Considere una pieza de acero con .20% de carbono que se ha calentado hasta una temperatura alrededor de 870 . Arriba del punto , este acero es una solucin solida de carbono en hierro gamma y se le llama austenita. Los tomos de hierro estn situados en una malla FCC (cubica de cara centrada). Al enfriar este acero, los tomos de hierro inician la formacin de una malla BCC (cubica centrada en el cuerpo), abajo del punto , esta nueva estructura en formacin se llama ferrita o hierro alfa y es una solucin solida de carbono en hierro alfa. La solubilidad del carbono en el hierro alfa es mucho menor que en el hierro gama. En el punto el acero se vuelve magntico y, segn se enfra hasta la lnea , se forma ferrita adicional. En la lnea la austenita remanente se transforma en una nueva estructura llamada perlita. Este componente es laminar en apariencia bajo una gran amplificacin. La lmina es alternativamente ferrita y carburo de hierro. Llamada perlita debido a su apariencia de madre perla, con gran amplificacin, se muestra en la fig. 2.4. Fig 2.4 pg 187 pmv si-----------------------------------------------------------------------------------------------------Cuando el contenido de carbono del acero aumenta a mas del 0.20%, la temperatura a la cual la ferrita es inicialmente rechazada de la austenita decrece; aproximadamente a 0.80% de carbono, ninguna ferrita libre es rechazada de la austenita. Este acero es llamado acero eutectoide y es 100% perlita en su composicin estructural. El punto eutectoide en cualquier metal es la temperatura mnima a la cual ocurren cambios en una solucin solida. Indica la ms baja temperatura para la descomposicin en equilibrio de austenita a ferrita y cementita. Si el contenido de carbono del acero es mayor que el eutectoide, se observa una nueva lnea en el diagrama hierro-hierro-carbono sealada con Acm. La lnea indica la temperatura a la cual el carburo de hierro es rechazado inicialmente de la austenita en lugar de la ferrita. Al carburo de hierro ( ) se le conoce como cementita y es extremadamente duro y frgil los aceros que contienen menos carbono que el eutectoide se conocen como aceros hipoeuectoides y aquellos con mayor contenido de carbono se les llama hipereutectoides. Esos aceros, en estructura se muestran en una serie de fotomicrografas en la fig. 2.5. La primera figura muestra hierro puro o ferrita. Segn se incrementa el contenido de carbono hasta 0.80%, las reas oscuras de la perlita se forman e incrementan en cantidad, mientras el rea, del fondo blanco de la ferrita disminuye y la muestra es casi toda perlita. En la muestra que contiene 1.41% de carbono, el rea perltica es menor y el rea del fondo blanco es ahora cementita y ferrita. La mxima cantidad de cementita a 1.41% de carbono seria aproximadamente 11% todas estas aleaciones hierro-carbono se han enfriado lentamente para producir los componentes descritos. El limite de contenido del carbono en el acero es de 2.0% si el diagrama se extiende hasta incluir los hierros fundidos con contenido de carbono hasta 6.67%, aparecer como en la fig. 2.6. Ya no se muestra ms all de ese punto, ya que 6.67% es el contenido de carbono de la cementita. En realidad, la mayor parte de los hierros fundidos comerciales tienen un contenido de carbono de 2.25 a 4.50%. Fig 2.6 pg 189 pmv si---------------------------------------------------------------------------------------------------2.1.3. Tamao de grano. El acero fundido, una vez enfriado, empieza a solidificarse en muchos pequeos centros o ncleos. Los tomos en cada grupo tienden a colocarse en forma similar. Los limites irregulares de granos, vistos por el microscopio despus del pulido y ataque qumico, son los contornos de cada grupo de

celdas atmicas que tienen la misma orientacin general. El tamao de este grano depende de cierto nmero de factores, siendo el principal el tratamiento en horno que ha recibido. Los aceros de grano grueso son ms tenaces y tienen mayor tendencia a la distorsin que aquellos que tienen grano fino; sin embargo tienen mayor maquinabilidad y mayor facilidad para el endurecimiento profundo. Los aceros de grano fino, adems de ser tenaces, son ms dctiles y tienden menos a agrietarse o deformarse durante un tratamiento trmico. El control del tamao de grano es posible a travs de la regulacin de la composicin en el proceso de manufactura inicial, pero despus de fabricado el acero, el control se hace con un tratamiento trmico adecuado. Cuando se calienta una pieza de acero de bajo carbono, no hay cambio del tamao de grano hasta el punto Conforme se incrementa la temperatura en la zona crtica, la ferrita y la perlita se transforman gradualmente en austenita y, en el punto crtico superior el tamao de grano promedio es mnimo. Un calentamiento adicional del acero produce un incremento en el tamao de los granos austenticos, los cuales a su ves, rigen el tamao final de los granos cuando se enfran. Un enfriamiento rpido desde el punto dara por resultado una estructura fina, mientras que un enfriamiento lento o enfriamiento rpido desde una temperatura ms alta, producira una estructura ms gruesa. El tamao de grano final depende en un alto grado del tamao previo de un grano austentico en el acero al momento del temple. No todos los aceros inician el crecimiento de los cristales grandes inmediatamente despus de que se han calentado arriba de la zona critica superior; algunos aceros pueden calentarse a una temperatura mas alta con solo un pequeo cambio en su estructura. Finalmente se alcanza una temperatura de crecimiento y el crecimiento del grano se vuelve rpido esta es una caracterstica de los aceros de medio carbono, de muchas aleaciones de acero y aceros que se han desoxidado con aluminio. La temperatura de crecimiento no es una temperatura fija y puede cambiarse por trabajo previo en caliente o en frio y por tratamiento trmico. El trabajo en caliente en el acero se inicia a temperatura muy arriba de la zona crtica, con el acero en un estado plstico. Refina la estructura granular y elimina cualquier efecto de crecimiento debido a la temperatura. La forja en caliente o laminacin no deber continuar debajo de la temperatura critica. El mtodo principal para determinar el tamao de grano es por examen al microscopio, aunque puede estimarse aproximadamente por el examen de una fractura. Para la determinacin al microscopio los lmites de granos deben definirse claramente por algn componente. Los aceros de bajo carbono tienen ferrita precipitada de la austenita una ves enfriados lentamente y los contornos de estos granos se revelan claramente con el pulido y el ataque qumico. Ya que un enfriamiento muy lento puede producir demasiada ferrita primaria, que permita la evaluacin del tamao previo del grano austentico deber emplearse una velocidad de enfriamiento de tal forma que los componentes proeutectoides se reduzcan solamente a delimitar las regiones perliticas. Igualmente, para aceros de medio carbono el tamao previo de grano austentico se representara de modo general por el rea perltica ms la mitad de la ferrita circunvecina. Los aceros hipereuteuctoides tendrn los lmites de los granos definidos por la cementita que se precipita. En la fotografa de la fig. 2.7 se muestra un ejemplo de un acero con granos grandes. Esta muestra ha sido calentada a una temperatura excesivamente alta, dando por resultado un gran crecimiento y alguna separacin cristalina. El acero que ha sido quemado muestra esta separacin debido a

la oxidacin en los lmites del grano y esto no puede remediarse por tratamiento trmico. Este acero puede volverse til para uso comercial solo volviendo a fundirlo. Fig 2.7 pg 191 pmv ssi---------------------------------------------------------------------------------------------------2.1.4. Diagramas de transformacin isotrmica. El diagrama de fase hierro-hierro-carbono de la fig. 2.2 es til para seleccionar las temperaturas de partes que deben calentarse para diferentes operaciones de tratamiento y tambin indica el tipo de estructura esperada en aceros enfriados lentamente. Aunque es muy til en todas las operaciones de tratamiento trmico, no da mucha informacin en relacin con los efectos de la velocidad de enfriamiento, tiempo, estructura del grano o estructura asequibles cuando se interrumpe el temple a ciertas temperaturas elevadas. Los diagramas de transformacin isotrmica, tambin conocidos como diagramas de transformacin tiempo-temperatura o curva S se han realizado para proporcionar esa informacin segn se indica segn se indica en la fig. 2.8. Este diagrama indica la forma de los cambios en los aceros austenitizados, si se mantienen a una temperatura constante. Conociendo esa temperatura, las veces en las cuales la transformacin principia y termina pueden determinarse: la estructura resultante se indica en el diagrama. Para obtener una estructura martenstica, el acero debe enfriarse con suficiente rapidez de tal forma, que la curva de enfriamiento no intersecte la nariz de la curva de transformacin. Esto se indica en la fig. 2.8 la que muestra que la curva de enfriamiento pasa atraves de las lneas y (principio y fin de la transformacin de austenita y martensita). La forma general de una curva de transformacin tiempo-temperatura difiere para cada acero dependiendo del contenido de carbono, de la presencia de aleaciones y el tamao de grano austentico. La mayor parte de los aceros de aleacin en el acero desplazan las curvas hacia la derecha permitiendo as mas tiempo para endurecer el acero completamente, sin tocar la nariz de la curva. Este incremento en templabilidad del acero y permite el endurecimiento de secciones de mayor espesor de las que serian posibles en otra forma. En aceros al carbn que reducen su contenido al carbono, la curva se desplaza hacia la izquierda y tambin ascienden las lneas de temperatura y . Esto hace muy difcil producir martensita mediante el temple de un acero hipoeutectoide. El acero al carbn que tiene una composicin eutectoide responde bien a los tratamientos de endurecimiento. Los aceros que tienen un tamao de grano fino austentico desplazan la curva hacia la izquierda, haciendo as mas difcil el endurecimiento de un arco de grano fino que de uno de grano grueso. Sin embargo, los aceros de grano grueso son mas propensos a agrietarse o deformarse durante el temple, de tal forma que su templabilidad ascendente tiene poca ventaja. Fig 2.8 pg 193 pmv si

2.2 Clasificacin de los tratamientos trmicos

RECOCIDO

TEMPLADO SIN CAMBIOS DE COMPOSICION REVENIDO

TRATAMIENTOS TERMICOS

NORMALIZADO

NITRRACIN CON CAMBIOS DE COMPOSICION

CEMENTACION

CIANURACION

2.3 TempleEl temple es un proceso de calentamiento de una pieza de acero a una temperatura dentro o arriba de su zona critica, procediendo luego a un enfriamiento rpido. Si se conoce el contenido del carbono del acero, se puede obtener la temperatura adecuada a la cual el acero debe calentarse, refirindose a la figura 2.2, o sea, el diagrama de fase hierro-hierro-carbono. Sin embargo, si la composicin del acero se desconoce, puede ser necesaria una experimentacin preliminar para determinar el rango. Un buen procedimiento a seguir es calentar y enfriar un numero pequeo de muestras del acero, a diferentes temperaturas y observar los resultados, ya sea, probando la dureza o por examen al microscopio. Cuando se obtiene la temperatura correcta, habr un cambio marcado en la dureza y otras propiedades. En cualquier operacin de tratamiento trmico, es importante la velocidad de calentamiento. El calor fluye del exterior al interior del acero a una velocidad determinada. Si el acero se calienta demasiado rpido, el exterior se vuelve tan caliente como el interior y no se puede obtener una estructura uniforme. Si una pieza es irregular en su forma, lo ms esencial es una velocidad lenta para eliminar alabeo o agrietamiento. Mientras mayor es la seccin, mayor deber ser el tiempo de calentamiento para lograr resultados uniformes. Aun despus de que se ha alcanzado la temperatura correcta, la pieza deber mantenerse a esa temperatura por un periodo de tiempo suficiente para permitir que su seccin ms gruesa obtenga una temperatura uniforme. La dureza obtenida de un tratamiento dado depende de la velocidad del temple, del contenido de carbono y del tamao de la pieza. En los aceros aleados, la clase y cantidad del elemento de aleacin influye solo en la templabilidad del acero y no afecta la dureza excepto en caros sin templar o parcialmente templados. Refirindose al diagrama de transformacin isotrmica 2.8, indica que es muy necesario un enfriamiento muy rpido para evitar la interseccin con la nariz de la curva y obtener una

estructura martenstica. Para aceros de medio y bajo carbono, el temple en un bao de agua es un mtodo de enfriamiento rpido que comnmente se usa. Para aceros de alto carbono y aleados se usa generalmente aceite como medio para el temple, debido a que su accin no es tan severa como la del agua. Algunos aceites comerciales, tales como el aceite mineral, tienen diferentes velocidades de enfriamiento y consecuentemente, imparten diferente dureza al acero al templarse. Para enfriamiento extremo, lo ms efectivo es usar salmuera o roco de agua. Ciertas aleaciones pueden endurecerse por enfriamiento al aire pero, para ceros ordinarios, la velocidad de enfriamiento que se obtiene es demasiado lenta para dar un efecto de endurecimiento apreciable. Las piezas grandes generalmente se templan en un bao de aceite, lo que tiene como ventaja el enfriarlas el enfriarlas rpidamente debajo de la temperatura ambiente, siendo as no demasiado severo. Para lograr resultados semejantes, la temperatura del medio para el temple debe mantenerse uniforme. Cualquier bao para el temple utilizado en trabajos de produccin deber tener medios para el enfriamiento.

2.3.1 Temperaturas recomendadas para el templadoEstas temperaturas estars de acuerdo con la cantidad de carbono que contenga el acero y con relacin a esto, mientras ms pobre es el material en carbono, mayor debe ser el calentamiento.

TIPO DE ACERO SUAVE SEMIDURO DURO Tabla 2.1

TEMPERATURA

TIPO DE ENFRIAMIENTO AGUA AGUA AGUA

2.4 RevenidoEl acero que se ha endurecido por temple rpido es frgil y no es adecuado para muchos usos. Mediante el revestido, la dureza y fragilidad pueden reducirse hasta un punto deseado para condiciones de servicio. Segn se reducen estas propiedades, hay tambin una reduccin de la resistencia a la tencin y un aumento en la ductilidad y en la tenacidad del acero. La operacin, como se describe en la fig. 2.9 consiste en u recalentamiento del acero endurecido por temple a una temperatura debajo de la zona critica, seguido de un enfriamiento a cualquier velocidad. Aun que este proceso suaviza el acero, difiere considerablemente del reconocido en que el revenido permite por si mismo un estrecho control de las propiedades fsicas y en la mayora de los casos no suaviza el acero al grado que lo hace el recocido. La estructura final que se obtiene al revenir un acero completamente endurecido es llamada martensita revenida. El revenido es posible debido a la estabilidad de la martensita, el componente principal del acero templado. Los revenidos a baja temperatura, de 150 a 250 , no originan un gran decremento en la dureza y se usan principalmente para liberar de esfuerzos internos. Segn se incrementan las temperaturas de revenido la descomposicin de la martensita tiene lugar a una velocidad mayor y a cerca de 315 , el cambio a una estructura llamada martensita revenida es muy rpido. La operacin de revenido puede describirse como una precipitacin y aglomeracin o coalescencia de la cementita. Una precipitacin considerable de la cementita comienza a 315 , la que produce una reduccin en la dureza. El aumento de la temperatura origina coalescencia de los carburos, con una reduccin continua de la dureza. La fig. 2.9 muestra un tpico juego de curvas de

propiedades del acero AISI 1050, que da la resistencia a la tencin, dureza, porcentaje de alargamiento y porcentaje de reduccin de rea para diferentes temperaturas de revenido. La influencia del revenido sobre las propiedades fsicas del acero se muestra claramente en estas curvas. Hay dos procesos especiales utilizando temple interrumpido los que son una forma de revenido en ambos casos, el acero endurecido se enfra en un bao de sales manteniendo a una temperatura elegida mas baja, antes de permitir su enfriamiento. Estos procesos son conocidos como austemplado y martemplado, dan por resultado productos que tienen ciertas propiedades fsicas convenientes.

2.4.1 AustempladoEl proceso de temple interrumpido, mostrado en la fig. 2.10A, se conoce como austemplado. Es una transformacin isotrmica que convierte la austenita a una estructura llamada bainita. Las piezas que se van a tratar deben templarse rpidamente a la temperatura correcta, de tal forma que la curva de enfriamiento no se le permita intersectar la nariz del diagrama de transformacin. El acero se mantiene a una temperatura arriba de la lnea , pero debajo de 430 . Cuando se mantiene a una temperatura constante por tiempo suficiente para terminar la transformacin, se obtiene una estructura llamada bainita. Al microscopio esta estructura se asemeja a la martensita. Aunque esta microestructura presenta aproximadamente la mismas dureza, es relativamente mas tenaz que la condicin templada y revenida. El proceso se limita a piezas pequeas con buena templabilidad de tal manera que no se forme perlita durante el temple inicial. Fig 2.10 AyB pg 201 pmv si----------------------------------------------------------------------------------------------

2.4.2. MartempladoEn el proceso conocido como martemplado el acero es templado rpidamente desde la regin austentica hasta una temperatura justo arriba de la lnea (vase fig. 2.10B). Aqu el acero se mantiene lo suficiente para permitir que la superficie que la superficie y el ncleo de la pieza por tratar alcancen la misma temperatura. Cuando esto ocurre, la pieza se enfra comnmente al aire a temperatura ambiente, formando as la martensita. El acero se recalienta a una temperatura que varia con los contenidos de carbn y aleacin aunque para aceros el carbono que contienen alrededor del 0.40% de carbono. La temperatura es de 370 . El propsito principal del martemplado es el de reducir a un mnimo la distorsin, agrietamiento y los esfuerzos internos que resultan del templado en aceite y agua. Aunque el producto restante es similar a la martensita revenida, generalmente se realiza una operacin posterior de revenido.

3 Procesos de cambio de forma3.1 Fundicin y colado (Al alto vaco, Centrifuga, Precisin)

Hierro colado o fundicin. La principal diferencia entre acero y hierro colado, es que el primero es plstico y forjable, mientras que el segundo no es lo suficientemente plstico para forjarlo a cualquier temperatura. El hierro colado o fundicin, fundamentalmente es una aleacin a base de: hierro, silicio y carbono. El contenido de carbono es ms elevado que en los aceros que varan desde 2.5 a 4.0%. Existen dos tipos de hierro colado o fundicin: la fundicin gris y la fundicin blanca, cuyo nombre lo recibe por el color caracterstico en la fractura de una pieza colada. Fundicin gris Es excelente para obtener piezas complicadas de maquinaria, pues es muy fluido cuando se halla fundido y llega con bastante facilidad a todas las partes de un molde, adems de ser maquinable es duro y frgil. Fundicin blanca Es ms frgil que la fundicin gris se emplea principalmente para obtener el hierro maleable, el cual se obtiene recociendo la fundicin blanca y convertirla en un hierro ms dctil y tenaz. El hierro maleable, se emplea principalmente en piezas automotrices, arados, tractores, debido a su tenacidad y resistencia al choque. El acero y la fundicin gris, son los dos materiales a los que se les exige el mayor nmero de propiedades. El herrero exige propiedades excelentes de forja y soldadura, el mecnico necesita un acero fcil de trabajar, el ajustador de herramientas exige un acero que temple bien y que tenga una gran resistencia de corte, por ltimo el fundidor exige una fundicin gris que pueda moldear con facilidad. 3.1.1 Fundicin centrfuga

La fundicin centrfuga es un mtodo en el que aprovecha la fuerza centrfuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundicin centrfuga: Fundicin centrfuga real Fundicin semicentrfuga Centrifugado

3.1.1.1 Fundicin centrfuga real

Fig.3.1 maquina de fundicin centrifuga para fundicin de acero

Es el procedimiento utilizado para la fabricacin de tubos sin costura, camisas y objetos simtricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotacin.

3.1.1.2 Fundicin semicentrfugaEs un mtodo en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrfuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundicin es maquinado posteriormente.

Fig. 3.2 Mtodo de fundicin centrifuga real para cilindros

3.1.1.3 Centrifugado Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simtricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrfuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

Fig. 3.3 Moldeo centrifugo

3.2 Formado Mecnico (Prensado, Estirado, Cizallado, Doblado)La deformacin es nicamente uno de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o finales en el metal. El estudio de la plasticidad est comprometido con la relacin entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado. Si sta puede determinarse, entonces las formas ms requeridas pueden realizarse por la aplicacin de fuerzas calculadas en direcciones especficas y a velocidades controladas. Las maquinas, aparatos, herramientas y diversos artculos mecnicos estn formados por muchas piezas unidas, tales como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, etc. Todas estas piezas obtienen su forma mediante diferentes procesos mecnicos (Procesos de conformado), fundicin, forja, estirado, laminado, corte de barras y planchas, y por sobre todo mediante arranque de virutas.

3.2.1 Embutido profundo y prensadoEl embutido profundo es una extensin del prensado en la que a un tejo de metal, se le da una tercera dimensin considerable despus de fluir a travs de un dado. El prensado simple se lleva a cabo presionando un trozo de metal entre un punzn y una matriz, as como al indentar un blanco

y dar al producto una medida rgida. Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos ms comunes.

Fig. 3.4 Embutido

Este proceso puede llevarse a cabo nicamente en fro. Cualquier intento de estirado en caliente, produce en el metal un cuello y la ruptura. El anillo de presin en la Fig. 12 evita que el blanco se levante de la superficie del dado, dando arrugas radiales o pliegues que tienden a formarse en el metal fluyendo hacia el interior desde la periferia del orificio del dado.

3.2.2 LaminadoEste es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasndolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilndricos y producen productos planos tales como lminas o cintas. Tambin pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, as como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformacin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en fro.

Fig. 3.5 Laminado

El trabajo en caliente es usado muy ampliamente porque es posible realizar un cambio en forma rpida y barata. El laminado en fro se lleva a cabo por razones especiales, tales como la produccin de buenas superficies de acabado o propiedades mecnicas especiales. Se lamina ms metal que el total tratado por todos los otros procesos.

3.2.3 ForjadoEn el caso ms simple, el metal es comprimido entre martillo y un yunque y la forma final se obtiene girando y moviendo la pieza de trabajo entre golpe y golpe. Para produccin en masa y el formado de secciones grandes, el martillo es sustituido por un martinete o dado deslizante en un bastidor e impulsado por una potencia mecnica, hidrulica o vapor. Un dispositivo utiliza directamente el empuje hacia abajo que resulta de la explosin en la cabeza de un cilindro sobre un pistn mvil. Los dados que han sustituido al martillo y al yunque pueden variar desde un par de herramientas de cara plana, hasta ejemplares que tiene cavidades apareadas capaces de ser usadas para producir las formas ms complejas.

Fig. 3.6 Forjado

Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal caliente o fro, el elevado gasto de potencia y desgaste en los dados, as como la relativamente pequea amplitud de deformacin posible, limita las aplicaciones del forjado en fro. Un ejemplo es el acuado, donde los metales superficiales son impartidos a una pieza de metal por forjado en fro. El forjado en caliente se est utilizando cada vez ms como un medio para eliminar uniones y por las estructuras particularmente apropiadas u propiedades que pueden ser conferidas al producto final. Es el mtodo de formado de metal ms antiguo y hay muchos ejemplos que se remontan hasta 1000 aos A. C.

3.2.4 EstiradoEste es esencialmente un proceso para la produccin de formas en hojas de metal. Las hojas se estiran sobre hormas conformadas en donde se deforman plsticamente hasta asumir los perfiles requeridos. Es un proceso de trabajo en fro y es generalmente el menos usado de todos los procesos de trabajo.

Fig. 3.7 Estirado

3.2.5 ExtrusinEn este proceso un cilindro o trozo de metal es forzado a travs de un orificio por medio de un mbolo, por tal efecto, el metal estirado y extruido tiene una seccin transversal, igual a la del orificio del dado. Hay dos tipos de extrusin, extrusin directa y extrusin indirecta o invertida. En el primer caso, el mbolo y el dado estn en los extremos opuestos del cilindro y el material es empujado contra y a travs del dado. En la extrusin indirecta el dado es sujetado en el extremo de un mbolo hueco y es forzado contra el cilindro, de manera que el metal es extruido hacia atrs, a travs del dado.

Fig. 3.8 Extrusin

La extrusin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en fro, pero es predominantemente un proceso de trabajo en caliente. La nica excepcin a esto es la extrusin por impacto, en la cual el aluminio o trozos de plomo son extruidos por un rpido golpe para obtener productos como los tubos de pasta de dientes. En todos los procesos de extrusin hay una relacin crtica entre las dimensiones del cilindro y las de la cavidad del contenedor, especialmente en la seccin transversal.

El proceso se efecta a una temperatura de 450 a 500 C con el fin de garantizar la extrusin. El diseo de la matriz se hace de acuerdo con las necesidades del mercado o del cliente particular. La extrusin nos permite obtener secciones transversales slidas o tubulares que en otros metales sera imposible obtener sin recurrir al ensamble de varias piezas.

3.2.6 Estirado de alambreUna varilla de metal se aguza en uno de sus extremos y luego es estirada a travs del orificio cnico de un dado. La varilla que entra al dado tiene un dimetro mayor y sale con un dimetro menor. En los primeros ejemplos de este proceso, fueron estiradas longitudes cortas manualmente a travs de una serie de agujeros de tamao decreciente en una "placa de estirado" de hierro colado o de acero forjado. En las instalaciones modernas, grandes longitudes son estiradas continuamente a travs de una serie de dados usando un nmero de poleas mecnicamente guiadas, que pueden producir muy grandes cantidades de alambre, de grandes longitudes a alta velocidad, usando muy poca fuerza humana. Usando la forma de orificio apropiada, es posible estirar una variedad de formas tales como valos, cuadrados, hexgonos, etc., mediante este proceso.

3.2.7 CizalladoEl corte del metal implica su sostenimiento a un esfuerzo de corte, superior a su resistencia lmite, entre filos cortantes adyacentes como se muestra en la figura 22. Conforme el punzn desciende sobre el metal, la presin produce una deformacin plstica que tiene lugar como en B en la figura. El metal se somete a un esfuerzo muy alto entre los filos de la matriz y el punzn, y las fracturas se inician en ambos lados de la lmina a medida que contina la deformacin. Cuando se alcanza el lmite de resistencia del material la fractura progresa; si el juego es correcto, y ambos filos tienen el mismo aguzado, las fracturas se encuentran en el centro de la lmina como se muestra en C. el valor del juego, que desempea un papel importante en el diseo de matrices depende de la dureza del material. Para el acero deber ser del 5 al 8 % del espesor del material por lado. Si se usa un juego inadecuado, las fracturas no coinciden, y en cambio, deben atravesar todo el espesor de la lmina, consumiendo ms potencia.

a) Punzn en contacto con la lmina. b) Deformacin plstica. c) Fractura completa.

a)

b) Fig. 3.9 Proceso de cizallado de metal con punzn y matriz.

C)

Cizallas de escuadrarEsta mquina se usa exclusivamente para cizallar lminas de acero y se fabrica tanto `para operacin manual como la operada con motor. Se puede colocar lmina con un ancho mayor de 3m. Estn provistas de pisadores hidrulicos cada 300mm para prevenir cualquier movimiento de la lmina durante el corte. En la operacin, la lmina avanza sobre la bancada de manera que la lnea de corte se encuentre bajo la cuchilla. Cuando se acciona el pedal, los pisadores descienden y las cuchillas cortan progresivamente a lo largo de la lmina.

3.2.8 Doblado y formadoSe puede efectuar con el mismo equipo que se usa para corte, esto es, prensas operadas con manivela, excntrico y leva. En donde est considerado el doblado, el metal se somete a esfuerzos tanto en tensin como de compresin con valores inferiores a la resistencia lmite del material, sin un cambio apreciable del espesor. Tal como en una prensa dobladora, el doblado simple implica un doblez recto a lo largo de la lmina de metal. Para disear una seccin rectangular a doblar, uno debe determinar cunto metal se debe dejar para el doblez, pues las fibras exteriores se alargan y las interiores se cortan. Durante la operacin, el eje neutro de la seccin se mueve hacia el lado de la compresin, lo cual arroja ms fibras en tensin. Todo el espesor disminuye ligeramente, el ancho aumenta en el lado de la compresin y se acorta en el otro. Aunque las longitudes correctas para los dobleces se pueden determinar por frmulas empricas, estn considerablemente influidas por las propiedades fsicas del metal. El metal que se ha doblado, retiene algo de su elasticidad original y hay alguna recuperacin de elasticidad despus de retirar el punzn, a esto se le llama recuperacin elstica.

Fig. 3.10 Recuperacin elstica en operaciones de doblado.

Prensa dobladoraSe usan para doblar, formar, rebordear, repujar, desbarbar y punzonar lmina metlica de bajo calibre. Tales prensas pueden tener espacio para lmina de 6 m de ancho y 16 mm de espesor. La capacidad de presin requerida de una prensa dobladora para un material dado, se determina por la longitud de la pieza, el espesor del metal y el radio del doblez. El radio mnimo interior de doblez se limita usualmente a un valor igual al espesor del material. Para las operaciones de doblado, la presin requerida vara en proporcin a la resistencia a la tensin del material. Las prensas dobladoras tienen carreras cortas, y estn equipadas generalmente con un mecanismo impulsor excntrico.

1Fig. 3.11 Dobladora

3.3 Maquinado (Tradicionales y Automatizados) 3.3.1 Maquinado tradicionalProceso mediante el cual se remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan mtodos tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o mtodos menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el ultrasonido.

3.3.2 Taladro

La mquina perforadora o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metal-mecnico. Un taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automtica o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene rgidamente la pieza de trabajo en posicin cuando se hace la perforacin). Un taladro se utiliza principalmente para hace perforaciones en metales; sin embargo, tambin pueden llevarse a cabo operaciones como roscado, rimado, contrataladro, abocardado, mandrinado y refrentado.

3.12 Taladro de banco

3.3.2.1 Operaciones estndar Taladrado.Puede definirse como la operacin de producir una perforacin cuando se elimina metal de una masa slida utilizando una herramienta de corte llamada broca espiral o helicoidal.

Fig. 3.13 Taladro

AvellanadoEs la operacin de producir un ensanchamiento en forma de uso o cono en el extremo de una operacin.

Fig. 3.14 Avellanado.

RimadoEs la operacin de dimensionar y producir una perforacin redonda y lisa a partir de una perforacin taladrada o mandrinada previamente, utilizando una herramienta de corte con varios bordes de corte.

Fig. 3.15 Rimado

Mandrinado o torneado interiorEs la operacin de emparejar y ensanchar una perforacin por medio de una herramienta de corte de un solo filo, generalmente sostenida por una barra de mandrinado.

Fig. 3.16 Mandrinado

El careado para tuercas o refrentado.Es la operacin de alisar y escuadrar la superficie alrededor de una peroracin para proporcionar asentamiento para un tornillo de cabeza o una tuerca.

Fig. 3.17 Refrentado

RoscadoEs la operacin de cortar roscas internas en una perforacin, con una herramienta de corte llamada machuelo. Se utilizan machuelos especiales de maquina o pistola, junto con aditamentos de roscado, cuando esta operacin se realiza mecnicamente con una mquina.

Fig. 3.18 Roscado

Contrataladro o caja.Es la operacin de agrandar la parte superior de una perforacin taladrada previamente hasta una profundidad particular, para producir una caja con hombro cuadrado para la cabeza de un perno o de un tornillo.

Fig. 3.19 Caja

3.3.2.2 Accesorios para el taladro

Fig. 3.20 Mandril de brocas con llave.

Fig. 3.21 Prensa

3.4 Torneado.Proceso de maquinado que se utiliza para crear piezas cilndricas. El torneado se suele realizar en un torno.

Torno

Es la mquina herramienta ms antigua y por lo tanto la ms importante, sin el torno no habra sido posible el gran avance industrial. En las mquinas de tornear, se forman o trabajan piezas, mediante arranque de viruta. El modo de trabajar en cada paso de torneado, se rige por la forma, tamao y nmero de piezas que han de elaborarse, as como por la calidad superficial exigida en las mismas.

3.4.1 Clasificacin de los tornos.

a) b) c) d) e) f)

Torno paralelo. Torno vertical Torno al aire Torno semiautomtico Torno automtico Torno copiador

Fig. 3.22 Torno convencional

3.4.2 Nomenclatura de las partes de un torno.

Fig. 3.23 Partes del torno paralelo o de piso.

Principales componentes de un torno paralelo o de piso.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Botones de mando Selector de avance Cabezal Engrane Husillo del cabezal Engranes reductores Visor del lubricante Cojinete del husillo Chuck universal Volante de carro trnsversal Carro transversal Luneta mvil (viajera). Porta-herramientas simple Base graduada

15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36.

Carro longitudinal Carro auxiliar Indicador de cartula para roscado Gua pusmtica y bancada del carro principal Luneta Fay Cubierta exterior Contar punto Volante del contrapunto Nivel de aceite Tablero selector de avances y roscados Motor Palancas de embrague Palanca Volante del carro longitudinal Palanca de avance automtico transversal Palanca de la tuerca dividida Tablero Barra para cilindrado Tornillo principal Colector de rebaba y aceite Bomba de lubricacin Soporte de las barras

Torno paraleloEs el ms utilizado debido principalmente a las diversas operaciones que pueden ejecutarse en l mismo, tales como:

1. 2. 3. 4. 5.

Cilindrado o desbastado Refrentado o careado Cilindro cnico Roscado Taladrado.

Dentro de los tornos paralelos, se encuentran los tornos de banco (estn montados sobre un banco) y los tornos de piso.

Capacidad del tornoQueda determinada por el volteo y distancia entre puntos.

1. Volteo.- es el dimetro mximo que puede tornearse. 2. La distancia entre puntos.- es la distancia entre el punto colocado en el orificio del cabezal fijo y punto colocado en el orificio del cabezal mvil.

3.4.3 Accesorios para torno.Los accesorios de torno pueden dividirse en dos categoras: 1. Dispositivos de sujecin, apoyo y propulsin de la pieza de trabajo.

1. Dispositivos de sujecin, apoyo y propulsin de la pieza de trabajo.

Puntos de torno o de centrar Mandriles Platos Husillos Lunetas fijas Lunetas mviles Perros Placas de propulsin

2. Dispositivos de sujecin de la herramienta de corte.

Portaherramientas rectos y angulares Portaherramientas para roscado Barras mandrinado o torneado interior Postes de herramienta de tipo torreta Ensamble de poste de herramientas de cambio rpido.

Fig.3.24 Accesorios para el torno

3.4.4 Cuchillas de corteEl xito de las operaciones en el maquinado de los metales depende en gran parte del afilado de las herramientas de corte. Las herramientas con poco filo y las incorrectamente afiladas, son causa de que se produzca un esfuerzo muy grande en el mecanismo de avance que se traduce en flexin de la pieza, superficies speras, etc. En las herramientas de corte (buriles), para trabajos en torno, hay tres ngulos que son importantes.

a) ngulo libre o de incidencia (= 8 a 10) b) ngulo de salida o desprendimiento (= 8 a 30) c) ngulo de filo (= 45 a 80), dependiendo del material por maquinar.

Fig. 2.25 ngulos de las herramientas de corte.

3.4.4.1 Cuchillas para tornear

Fig. 3.26 Tipo de cuchillas para tornear

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Para cilindrar o desbastar por la derecha Para cilindrar o desbastar por la izquierda Para roscas de 60 Para hacer ranuras o gargantas y para rosca cuadrada, llamada tambin de listn. Punta redonda Para rosca ACME de 29 o tornillo SINFN.

Posicin de las herramientas y del carro transversal para la ejecucin de diferentes trabajos.

Fig. 3.27 Posicin de las herramientas y el carro transversal

3.5 Fresado.El fresado consiste en maquinar circularmente todas las superficies de formas variadas; planas, convexas, cncavas, etc. Este trabajo se efecta con la ayuda de herramientas especiales llamadas fresas. Las fresas pueden considerarse como herramientas de cortes mltiples que tienen sus ngulos particulares. La combinacin de dos movimientos: giro de la fresa y avance de la mesa de la velocidad de corte.

Las mquinas para fresar reciben el nombre de fresadoras, en las cuales tambin pueden efectuarse trabajos de divisin, tallado de engranes, cueros y en general todo tipo de fresado.

3.5.1 Clasificacin de las fresadoras:La orientacin del rbol principal, respecto a la superficie de la mesa, determinan el tipo de fresadora. Las principales fresadoras son: Fresadora horizontal.- recibe este nombre debido a que el eje del rbol principal es paralelo a la superficie de la mesa.

Fig. 3.28 Fresadora horizontal

Fresadora vertical.- en la cual el eje del rbol principal est en posicin perpendicular a la superficie de la mesa.

Fig. 3.29 Fresadora vertical

Fresadoras universales.- reciben dicho nombre debido a que el rbol portafresa, pueden inclinarse a cualquier ngulo con respecto a la superficie de la mesa, adems puede adaptarse de de horizontal a vertical y viceversa, por otra parte el carro transversal, est montado sobre una base graduada en grados geomtricos, lo que permite orientar y fijar al ngulo requerido.