mecánica 04

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Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales: Tcnica de uniones. Normas para la elaboracin y procesamiento demateriales: Tipos de superficies. Tolerancias para los diferentes tipos de superficies.

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<p>MECANICAObjetivos: Capacitar al estudiante sobre los diferentes tipos de materiales, las tcnicas y normas para su procedimiento para la construccin de dispositivos, equipos o elementos de mquinas. Comprender las propiedades mecnicas requeridas por los principales elementos mecnicos utilizados en la ingeniera biomdica.</p> <p>CONTENIDODesarrollo de las Unidades Programticas: Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales (2): Tcnica de uniones. Normas para elaboracin y procesamiento de materiales: Tipos de superficies. Tolerancias para los diferentes tipos de superficies.</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:En la manufactura de ensamble que requiera varias piezas o materiales diferentes casi siempre es necesario unirlos en algn punto del proceso. Los mtodos principales de unin de materiales que se usan en procesos de fabricacin se clasifican en las siguientes categoras generales: Sujetadores mecnicos Enlace con adhesivos Soldadura Soldadura fuerte y soldadura con metal de aporte</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin: Sujetadores Mecnicos (I)Entre los sistemas y componentes de sujecin mecnica para unir materiales se incluyen sujetadores roscados, clavos y grapas, remachado, cosido y atado, chavetas y seguros, prensado, engarce y otros sistemas especiales. Sujetadores roscados: se basan en el principio mecnico del plano inclinado para transmitir presin a las partes que se han de ensamblar y pueden ser tornillos, pernos y tuercas. El perno se disea para trabajar en conjuncin con una tuerca, el material que se unir queda comprimido entre la tuerca y la cabeza del perno. Los pernos de tapa o tornillos de tapa tienen todo el vstago roscado y sirven para atornillar en hoyos terrajados. Los tornillos de mquina son similares a los pernos pero son de menor tamao. Los tornillos para lmina unen materiales delgados.</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin: Sujetadores Roscados (II)Todos los sujetadores roscados pueden asegurarse con herramientas diversas como llaves y destornilladores. Ventajas: posibilidad de desensamble, amplia variedad de tamaos y tipos, sistema muy verstil. Desventajas: labor intensiva de ensamble, necesidad de almacenar gran cantidad de tipos y tamaos de sujetadores, fcil dao de las roscas, necesidad de perforaciones terrajadas o punzonadas. Clavos y grapas: un clavo consiste en un alambre rgido con una cabeza en un extremo para empujarlo y una punta en el otro extremo para penetrar el material, de naturaleza compresiva para retener el sujetador, que se va a unir. Una grapa es bsicamente un clavo de dos puntas.</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Remaches: sistema de unin mecnica para materiales pesados y ligeros, son muy adecuados para soportar cargas dinmicas y no se aflojan al distorsionar el ensamble. Ventajas: alta resistencia con un sujetador de tamao mnimo, capacidad para unir materiales introduciendo y fijando el sujetador slo por un lado del ensamble. Desventajas: intenso trabajo de instalacin, necesidad de hoyos pretaladrados, dificultad de desensamble. Cosido, atado y broches: este sistema de unin se utiliza principalmente en la industria textil. Los broches mecnicos se usan frecuentemente para uniones temporales de telas, lienzos y piezas flexibles.</p> <p>Tipos de remaches y sus aplicaciones</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Chavetas y seguros: sistema de unin mecnica que facilitan el desensamble, pero requiere maquinado de precisin de las partes. Las chavetas se usan para partes que se unen y desensamblan con frecuencia o para retener ensambles de partes de uso peridico. Prensado: con este mtodo las dimensiones de la parte de acoplamiento se traslapan ligeramente y las piezas se fuerzan a unirse bajo la accin de presin mecnica. Tambin existen los ajustes por contraccin y expansin en los que las partes de un ensamble se unen por calentamiento o por contraccin de una en la otra, se ajustan las partes y luego regresan a la temperatura normal. Engarce: con este mtodo, para unir las partes se aplica fuerza mecnica para comprimir o expandir una pieza de material contra otra y se requiere una ranura u otra caracterstica en donde la parte de acoplamiento se pueda afianzar.</p> <p>Tcnicas de unin con chavetas y engarce</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Engarce - Costura: este mtodo relacionado con el engarce se usa en la industria de la lmina metlica para el cierre de ductos con costura de unin (acanalado, traslapado, engargolado, etc.) y otras manufacturas. Sistemas especiales de sujecin: este mtodo de unin sirve para la sujecin ligera y temporal de las partes de ensamble. Las barbas plsticas (cierre magntico) constituyen un ejemplo y consiste en unas almohadillas de barbas plsticas que se disea para sostener materiales.</p> <p>Unin de lminas con diversos tipos de costura</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Unin con Adhesivos: este mtodo de unin sirve para la sujecin con adhesivos de metales, plsticos y materiales compuestos. Ventajas: unin de materiales dismiles, se elimina preparacin mecnica, no quedan espacios libres en la junta (mejor resistencia), resistencia a la corrosin, no estn sujetos a distorsiones mecnicas o trmicas como taladrado o soldadura. Desventajas: preparacin de junta especfica, costo del material adhesivo, tiempo de secado largo, resistencia mecnica depende del tipo de carga. Los adhesivos se dividen en dos grupos principales: ! Naturales: gomas de origen vegetal, animal, casena, silicato de sodio ! Resinas plsticas: termoplsticos (acetato, acrlico, cianoacrilato, vinilo) y termofijos (polisteres, epxicos, fenlicos, silicones y ureas).</p> <p>Juntas unidas con adhesivos</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Unin con Soldadura: este mtodo de unin consiste en calentar a los materiales a unir hasta la temperatura de fusin, luego se unen y se les deja enfriar. Puede aadirse un material de aporte del mismo tipo que el metal base para rellenar la junta de la soldadura durante el proceso. Las soldaduras industriales ms comunes son la soldadura oxiacetilnica y la soldadura elctrica. Soldadura oxiacetilnica: en este proceso se usa una flama de acetileno en combinacin con oxgeno para calentar y fusionar los materiales a soldar. Este proceso se conoce como soldadura autgena y se usa para reparar juntas soldadas en aplicaciones medias y menores. Requiere una tcnica considerable del operador y los combustibles son caros. Soldadura elctrica: con este mtodo se convierte el flujo de corriente elctrica en calor hasta lograr la temperatura de fusin de los materiales a soldar.</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Unin con Adhesivos: este mtodo de unin sirve para la sujecin con adhesivos de metales, plsticos y materiales compuestos. Ventajas: unin de materiales dismiles, se elimina preparacin mecnica, no quedan espacios libres en la junta (mejor resistencia), resistencia a la corrosin, no estn sujetos a distorsiones mecnicas o trmicas como taladrado o soldadura. Desventajas: preparacin de junta especfica, costo del material adhesivo, tiempo de secado largo, resistencia mecnica depende del tipo de carga. Los adhesivos se dividen en dos grupos principales: ! Naturales: gomas de origen vegetal, animal, casena, silicato de sodio ! Resinas plsticas: termoplsticos (acetato, acrlico, cianoacrilato, vinilo) y termofijos (polisteres, epxicos, fenlicos, silicones y ureas).</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Soldadura elctrica: Se puede utilizar para materiales que van desde lminas gruesas, estructuras y placas hasta lminas muy delgadas. El sistema consiste en una fuente de poder capaz de sostener grandes corrientes a bajas tensiones y cables para la pieza de trabajo y el electrodo. Las soldaduras elctricas ms comunes son la soldadura por arco elctrico con electrodo de aporte, por arco elctrico en atmsfera de gas inerte, por resistencia elctrica, de arco sumergido y soldadura de pernos. ! Arco elctrico con electrodo de aporte: la corriente fluye a travs del cableado de cobre desde la fuente de poder hasta el portaelectrodo que sostiene en la mano el operador. El electrodo est recubierto con material fundente que se quema durante la soldadura y proporciona una accin fundente o limpieza en la zona de soldadura protegindola contra el oxigeno y el nitrgeno del aire. El ncleo acta como metal de aporte.</p> <p>Sistema de soldadura por arco elctrico</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Soldadura elctrica: ! Arco elctrico en atmsfera de gas inerte: con esta tcnica la zona completa de soldadura est rodeada de un gas inerte (argn, helio, dixido de carbono o mezclas de estos). El gas inerte desplaza al aire del rea de la soldadura y el proceso se realiza en un ambiente descontaminado. Las principales soldaduras con gas inerte son: ! Electrodo metlico y gas inerte: apto para la produccin de soldaduras en serie de metales delgados no ferrosos (Al, acero, acero inoxidable). ! Electrodo de tungsteno y gas inerte: consiste en una fuente de poder, cables, soplete y un pedal para controlar el flujo de gas inerte y la corriente elctrica. til para aplicacin de pequeas soldaduras de calidad superior en metales de hasta milsimas (cm) de espesor.</p> <p>Sistema de soldadura con electrodo metlico y gas inerte</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Soldadura elctrica: ! Soldadura por resistencia: las piezas se sujetan entre dos electrodos y el flujo de corriente hace que el metal (resistencia) se caliente hasta la temperatura de fusin y la presin mecnica de los electrodos hace que se unan los materiales. El proceso es casi instantneo, es apto para la produccin en serie (automatizable), puede aplicarse a costuras y juntas largas utilizando electrodos de rodillo (manufactura de ductos y tubera). ! Soldadura por arco sumergido: consiste en los mecanismos de alimentacin del electrodo de alambre, del tanque de fundente y de la fuente de poder. El tanque de fundente est presurizado con aire para la alimentacin adecuada del fundente. Apto para soldadura automtica de grandes estructuras y tuberas, pero se limita a soldar en posicin plana. ! Soldadura por pernos: es un mtodo para unir un sujetador roscado a una superficie plana a travs del arco elctrico entre el perno y la base.</p> <p>Soldadura por resistencia elctrica (soldadura de puntos)</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:! Otros procesos comunes de soldadura: " Aluminotermia: las piezas se sumergen en un bao de metal fundido " Forja: las piezas se calientan en fragua y se aplica presin (martillo) " Haz electrnico: intenso haz de electrones suelda al vaco (precisin) " Laser: intenso haz de luz coherente suelda con precisin(mat., tejidos) " Ultrasnica: soldadura es con energa ultrasnica y presin mecnica " Por induccin: con campo electromagntico de oscilacin rpida(calor) " Arco de plasma: el calor proviene de la ionizacin de un gas por arco elctrico (creacin de carga elctrica no equilibrada), es rpido y limpio</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Unin con Soldadura fuerte y con metal de aporte: con este mtodo de unin el material de aporte no forma parte del material en la soldadura, la unin es puramente mecnica y el metal de aporte aprisiona al metal base nicamente por atraccin mecnica. La soldadura blanda y fuerte no producen una junta mecnica tan fuerte como la soldadura por fusin. # Las soldaduras blandas se realizan con metales no ferrosos (Pb, Sn) con baja temperatura de fusin (&lt; 430 C). # Las soldaduras duras se hacen con aleaciones Ag-Sn y son ms resistentes (mecnico) y costosos, temperatura de fusin (&gt; 430 C). # Las soldaduras fuertes se realizan con metales de aporte de temperaturas de fusin ms altas. La fuente de calor es el soplete, la resistencia mecnica es superior que la soldadura blanda y dura.</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Tcnica de Unin:Soldadura de plsticos: los plsticos pueden soldarse por medio de calor, ultrasonido y disolventes. # La soldadura por calor puede realizarse con una herramienta caliente, el material plstico funde y fluye unindose conforme se enfra. # El ultrasonido se utiliza para generar calor a travs de vibraciones ultrasnicas. El proceso es similar a la soldadura por ultrasonido de metales. # La soldadura con disolventes consiste en hacer pasar la superficie de plstico de la junta al estado lquido mediante la aplicacin de disolventes apropiados. Despus de la unin de las partes los disolventes se evaporan y la junta queda homognea con el material base.</p> <p>Soldadura de plsticos con ultrasonido</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Normas para elaboracin y procesamiento de superficies:Las superficies slidas tienen siempre un grado de aspereza concomitante con su proceso de terminado o acabado (fundicin, forjado, maquinado, etc.). El grado de tersura o aspereza tendr un efecto tanto en el tipo como en el grado de desgaste que experimentar. Aun las superficies lisas tienen irregularidades microscpicas. Los picos montaosos microscpicos de la superficie se denominan asperezas. Las asperezas se pueden medir mediante un perfilmetro que registra las ondulaciones (resolucin 0.25 m) a travs de una punta dura (diamante) y define as el perfil de la superficie. Del perfil de la superficie se puede calcular varias medidas estadsticas que son sus parmetros de clasificacin. La norma ISO define por lo menos 19 de dichos parmetros.</p> <p>Calidad de superficies acorde a Normas ISO-DIN</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Normas para elaboracin y procesamiento de superficies:A fin de diferenciar los perfiles de superficie se calculan los parmetros estadsticos. Los parmetros de uso ms comn son: # Valor de aspereza de media aritmtica Ra: es el valor del promedio aritmtico del perfil de asperezas filtrado, determinado de desviaciones en razn con la lnea central dentro de la longitud de evaluacin lm (DIN 4768, DIN 4762, ISO 4287/1). # Valor de aspereza de raz cuadrada media Rq: es el valor RMS (raz cuadrada media) obtenido de las desviaciones del perfil de asperezas filtrado a lo largo de la longitud de evaluacin lm (DIN 4762, ISO 4287/1). # Oblicuidad del perfil Sk: es una medida de la forma o simetra de la curva de distribucin de amplitud, obtenida del perfil de asperezas filtrado (DIN 4762, ISO 4287/1).</p> <p>Tcnicas de elaboracin y procesamiento de materiales Normas para elaboracin y procesamiento de superficies:A fin de diferenciar las superficies con valores Ra o Rq idnticos se utiliza el parmetro oblicuidad Sk. Un valor negativo de Sk indica que la superficie tiene una predominancia de valles y un Sk positivo define una predominancia de picos o crestas. Otros parmetr...</p>