República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

I.U.P “Santiago Mariño”

Extensión Puerto Ordaz/ Edo. Bolívar

Bachiller:

C.I 21.249.672 Rodríguez Gabriel

Ciudad Guayana, Noviembre 2013

Introducción

La Termodinámica es la ciencia que estudia todas las transformaciones o

conversiones de unas formas de energía en otras. La Termodinámica cubre

muchas áreas de la ingeniería, pero el análisis de un amplio tipo de sistemas se

lleva a cabo usando sólo cuatro principios básicos. Los conocimientos de los

procesos de corte de metal por arranque de viruta son muy importantes ya que en

el proceso de fabricación y terminación de una pieza de configuración geométrica

requiere un acabado deseado, tanto como para el fabricante como para el

consumidor final.

El empleo de los procesos de arranque de material para la fabricación de

componentes se remota a la prehistoria. Los primeros materiales que fueron

conformados por arranque de material fueron la piedra y la madera. Existen

evidencias arqueológicas de que los egipcios emplearon mecanismos rotatorios

formados por palos y cuerdas para realizar taladros.

La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de

herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta.

La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada o

espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas, tales

como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación,

sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias

madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.

El desprendimiento de viruta es el proceso mediante el cual se remueve metal

para dar forma o acabado a una pieza. La acción principal de corte consiste en

aplicar deformación en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie. El

desarrollo de estos procesos ha venido marcado por factores tales como la

obtención de mecanismos capaces de articular el movimiento de corte, la

aparición de maquinas de generación de energía como la máquina de vapor, la

implantación de técnicas de control numérico y la investigación acerca de nuevos

materiales para herramientas.

Tipos de virutas

Viruta continúa

Se suele formar con materiales dúctiles a grandes velocidades de corte y/o con

grandes ángulos de ataque (entre 10° y 30°). La deformación del material se

efectúa a lo largo de una zona de cizallamiento angosta, llamada primera zona de

corte. Las virutas continuas pueden, por la fricción, desarrollar una zona

secundaria de corte en la interface entre herramienta y viruta. Dicha zona

secundaria se vuelve más gruesa a medida que aumenta la fricción entre la

herramienta y la viruta. De forma general, las virutas continuas producen buen

acabado superficial (liso). Las virutas continuas no siempre son deseables, en

especial en máquinas CNC, porque tienden a enredarse en los portaherramientas,

los soportes y la pieza, así como en los sistemas de eliminación de viruta, por lo

que se debe de parar la operación para apartarlas. Tal problema se puede

solucionar con los rompe virutas (reduce la viruta y la corta en tramos cortos) y

cambiando los parámetros del maquinado, como la velocidad de corte, el avance y

los fluidos de corte.

Viruta de borde acumulado

Consiste en capas del material de la pieza maquinada, que se depositan en forma

gradual sobre la herramienta. Al agrandarse, esta viruta pierde estabilidad y

termina por romperse. Parte del material de la viruta es arrastrado por su lado que

ve a la herramienta y el resto se deposita al azar sobre la superficie de la pieza. A

medida que aumenta la velocidad de corte, disminuye el tamaño del borde

acumulado. La tendencia de formación del borde acumulado se reduce

disminuyendo la velocidad de corte, aumentando el ángulo de ataque, utilizando

una herramienta aguda con un buen fluido de corte.

De forma general, mientras mayor sea la afinidad (tendencia a formar una liga) de

los materiales de la herramienta y la pieza, la tendencia del borde acumulado es

mayor. Además, un trabajo enfrío posee menor tendencia a formar virutas de bode

acumulado que un trabajo en caliente.

Viruta escalonada o segmentada

Son semicontinuas, con zonas de alta o baja deformación por cortante. Los

metales de baja conductividad térmica y resistencia que disminuye rápidamente

con la temperatura, como el titanio, muestran ese comportamiento. Las virutas

tienen un aspecto de diente de sierra por la parte superior.

Virutas discontinuas

Consisten en segmentos que pueden fijarse, firmemente o flojamente entre sí. Se

suelen formar bajo las siguientes condiciones:

Materiales frágiles en la pieza, porque no tienen la capacidad de absorber

las grandes deformaciones cortantes que se presentan en corte.

Materiales de la pieza que contienen inclusiones e impurezas duras, o que

tienen estructuras como las láminas de grafito en la fundición en gris.

Velocidades de corte muy bajas o muy altas.

Grandes profundidades de corte.

Ángulos de ataque bajos.

Falta de un fluido de corte eficaz.

Baja rigidez de la máquina herramienta.

Por la naturaleza discontinua de la formación de virutas, las fuerzas varían de

forma continua durante el corte. En consecuencia, adquieren importancia la rigidez

del portaherramientas y de los sujetadores de la pieza, así como de la máquina

herramienta, cuando se forman virutas discontinuas. Si no se tiene la rigidez

suficiente, la máquina herramienta puede comenzar a vibrar y eso es perjudicial

para el acabado superficial y la exactitud dimensional del componente maquinado

y pude dañar la herramienta de corte o causar demasiado desgaste.

Viruta en forma de rizos

Se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos materiales

plásticos con altas velocidades de corte. Todas las virutas desarrollan una

curvatura al salir de la superficie de la pieza. Entre los posibles factores que

contribuyen al fenómeno están la distribución de esfuerzos en las zonas primaria y

secundaria de corte, los efectos térmicos, las características del endurecimiento

por trabajo por material de la pieza y la geometría de la cara de ataque de la

herramienta de corte. También, las variables del proceso y las propiedades del

material afectan al formado de rizos de la viruta. En general, el radio de curvatura

baja (la viruta se enrosca más) a medida que disminuye la profundidad de corte;

esto aumenta el ángulo de ataque y disminuye la fricción entre herramienta y

viruta. Además, el uso de fluidos de corte y de diversos aditivos en el material de

la pieza influye en el formado de rizos.

Mecanizado sin arranque de viruta

En todo proceso de fabricación de piezas mecánicas, existen diferentes

procedimientos de mecanizado para obtener la forma y propiedades deseadas.

Estos procesos pueden ser con o sin arranque de viruta, en donde

desarrollaremos este último, el cual consta de diferentes métodos utilizando

agentes externos como diferencia de temperaturas, presiones, etc. que

modificarán las propiedades físicas del material.

Modelado por fusión

Moldeo con moldes desechables o Moldes de Arena

Según condiciones de la arena: pueden encontrarse moldes en verde,

moldes con secado de huella, moldes en arena desecada.

Según el número de piezas a confeccionar: moldes con arena para número

de piezas pequeño. Moldes con arena para grandes series:

1. En cáscara

2. Al vacío

3. Poliestireno expandido

4. Revestimiento o Moldes de Yeso o Moldes Cerámicos.

Moldeo con moldes permanentes o Moldes de vaciado por gravedad o a

baja presión o Moldes de inyección.

Máquina de cámara de presión en caliente.

Máquina de cámara de presión en frío o Fundición por colada centrífuga.

Modelado plástico o de aplicación de fuerzas

Forja o Libre o Con estampado Mecanizado sin arranque de virutas.

Laminación.

Extrucción.

Trefilado.

Corte, punzonado, estampado.

Repujado.

Mecanizado por abrasión

La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas

cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos,

incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta

característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está

formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante.

Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos

fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que

permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que

se puede obtener por abrasión y el acabado superficial puede ser muy buena pero

los tiempos productivos son muy prolongados.

Mecanizado por arranque de viruta

El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un

desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos

o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado

por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho

material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de

poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el

acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin

embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se

quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta

contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer

viruta.

Formación de viruta

El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material

a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que

estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía

calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en

un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del

mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el

proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas

largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas de

enmarañadas e incontrolables.

La forma que toma la viruta depende del material que se está cortando y puede

ser tanto dúctil como quebradiza y frágil.

Partes de la herramienta

La Cara. Es la parte superior de la cuchilla. Es la superficie en la que se

efectúa el ataque de la viruta (enrolla) según depende de la pieza de

trabajo.

El borde cortante. Es la parte de la herramienta que hace el corte

realmente.

La nariz. Se refiere a la esquina o arco formado por la parte lateral y frontal

del borde cortante.

El flanco. Es la superficie lateral del borde cortante.

La punta. Es la parte de la herramienta que se esmerilla para formar la

cara y el borde cortante.

Importancia de las variables de corte, calor, energía y

temperaturas presentes

La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formar

la viruta y exponer la nueva superficie.

Podemos cortar:

Metales

Madera

Plástico

Compuestos

Cerámica

Algunos procesos de corte:

Torneado cilíndrico

Corte con fresadora

Taladro

Las cuchillas pueden tener uno o varios segmentos cortante

Variables de corte

Independientes

Material, condición y geometría de la cuchilla

Material, condición y temperatura de la pieza de trabajo

Uso de fluidos de corte

Características de la maquina

Condiciones de corte

Dependientes

Tipo de viruta

Fuerza y energía disipada

Aumento en temperatura

Desgaste en la cuchilla

Terminado de superficie

Temperatura de corte

Casi toda la energía de corte se disipa en forma de calor.

El calor provoca altas temperaturas en la interface de la viruta y la cuchilla.

La temperatura del corte dependerá del material de fabricación de la pieza.

Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de

corte de metales

En la rama de la termodinámica. La física y la química estudian los cambios en las

propiedades macroscópicas (temperatura, calor y energía) de la materia durante

procesos y reacciones químicas. Entre los principales objetivos de la

termodinámica se encuentran:

1. Predecir la cantidad de calor que se puede obtener de una reacción

química.

2. Predecir si una reacción química puede ocurrir espontáneamente.

A nivel macroscópico la física y la química utilizan la teoría de la mecánica

cuántica y sus aplicaciones a técnicas de espectroscopia. Se estudian y describen

la estructura, movimientos e interacciones de átomos y moléculas durante

procesos y reacciones químicas.

El uso de las tablas es de vital importancia ya que en ellas podemos observar:

Determinación a que grado de temperatura se pueden trabajar los cortes

una pieza.

Si son sólidos maleables y dúctiles.

Si son buenos conductores del calor y la electricidad.

Si casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.

Tienden a formar cationes en solución acuosa.

Determinaran las capas externas si contienen poco electrones

habitualmente tres o menos.

Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el

proceso de manufactura.

La seguridad industrial es todo aquel conjunto de normas, reglamentos, principios,

legislación que se establecen a objeto de evitar los accidentes laborales

y enfermedades profesionales en un ambiente de trabajo.

La seguridad y la higiene en el trabajo son aspectos que deben tenerse en cuenta en el desarrollo de la vida laboral de la empresa, esa es su importancia. Su regulación y aplicación por todos los elementos de la misma se hace imprescindible para mejorar las condiciones de trabajo.

Aunque su conocimiento en profundidad sea necesario para los trabajadores, cobra un especial interés en los mandos responsables de las empresas ya que de ellos se exige lograr la máxima productividad sin que ello ponga en peligro vidas humanas o pérdidas en materiales y equipos.

El enfoque técnico-científico da una visión de conjunto de la seguridad y la higiene en la empresa siguiendo técnicas analíticas, operativas y de gestión es símbolo de desarrollo. Los responsables de la seguridad e higiene deben saber que hacer en cada caso, cómo hacerlo, y cómo conseguir que lo hagan los demás y, sobre todo, que se haga bien.

Conclusión

Un proceso de corte es una interacción controlada entre la pieza de trabajo, la

herramienta y la maquina. Dicha interacción esta influida por las condiciones

seleccionadas de corte (velocidad de corte, avance y profundidad de corte), por

los fluidos de corte, por la sujeción de la herramienta y de la pieza y por la rigidez

de la maquina.

La termodinámica aporta los fundamentos científicos básicos que han permitido la

invención del motor de automóvil, de la turbina de gas de un avión y de una larga

serie de dispositivos tecnológicos de cuyos efectos nos beneficiamos a diario y de

cuyo funcionamiento al menos en su aspecto fundamental se responsabiliza esta

ciencia. La termodinámica estudia, interpreta y explica las interacciones

energéticas que surgen entre los sistemas materiales formulando las leyes que

rigen dichas interacciones.