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PROCESOS DE MANUFACTURA

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WILLIAM CRESPO COLL

on 6 September 2012

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Ingeniería de Métodos PROCESOS DE MANUFACTURA Juan Diego Ariza
Leidy Duque Rojas
William Crespo Coll INTEGRANTES Conjunto de actividades organizadas y programadas para la transformación de materiales, objetos o servicios en artículos o servicios útiles para la sociedad. MANUFACTURA Un proceso de manufactura, es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria. PROCESO DE MANUFACTURA CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA PROCESOS SIN ARRANQUE DE VIRUTA EXTRUSIÓN ESTIRADO LAMINACIÓN FORJADO PULVIMETALURGIA FUNDICIÓN Proceso que involucra el vaciado de metal fundido en la cavidad de un molde donde, al solidificarse, adquiere la forma de la cavidad.
Primeros usos: manufactura de ornamentos, puntas de flecha de cobre; entre otros. Ventajas: la fundición puede producir formas complejas con cavidades internas o secciones huecas; puede producir piezas muy grandes; puede utilizar materiales para la pieza de trabajo que serian difíciles o no económicos de procesar utilizando otros procedimientos; la fundición es competitiva en comparación a otros procesos. PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES Consiste en:
-Colocar un modelo con la forma de la pieza deseada en arena para crear una impresión.
-Incorporar un sistema de alimentación.
-Llenar la cavidad resultante del metal fundido.
-Dejar que el metal se enfríe hasta que se solidifique.
-Romper el molde de arena.
-Retirar la fundición. Utiliza un modelo de poliestireno, mismo que se evapora en contacto con el metal fundido para formar una cavidad para la fundición. El proceso también se conoce como “fundición por modelo evaporado o de modelo perdido”. PASOS:
1. Colocar perlas de poliestireno crudo desechable EPS, en un dado precalentado (generalmente de aluminio).
2. El poliestireno se expande y toma la forma de la cavidad del dado; se aplica mas calor a fin de fundir y unir las perlas entre si.
3. Se deja enfriar el dado y se abre, retirándose el modelo de poliestireno.
4. Se recubre el modelo con barro refractario a base de agua, se seca y se coloca en una caja de modelo.
5. Se llena la caja de arena suelta y fina, que rodea y soporta el modelo.
6. Sin retirar el metal el patrón de poliestireno, se vacía el metal fundido sobre el molde (esta acción vaporiza el modelo) y llena la cavidad del molde remplazando el espacio antes ocupado por el modelo de poliestireno. El molde se hace de yeso, con la adición de talco y harina de sílice para mejorar la resistencia y controlar el tiempo requerido para el curado del yeso. Estos componentes se mezclan con agua, y el barro resultante es vaciado sobre el modelo.
Una vez curado el yeso (después de 15 minutos), se retira el patrón y se deja secar el molde de 120 a 260°C para eliminar la humedad.
Las mitades del molde se ensamblan para formar la cavidad del mismo. El metal fundido es vaciado en el molde. Es similar al proceso de molde de yeso, con la excepción que utiliza materiales refractarios para el molde adecuados para aplicaciones de altas temperaturas. El barro es una mezcla de zirconio de granito , oxido de aluminio y sílice fundido.
El modelo puede estar hecho de madera o metal. Después del endurecimiento, los moldes se retiran, se secan, se queman para eliminar toda materia volátil y se hornean. FUNDICIÓN EN MOLDE CERÁMICO En este método el metal fundido se vacía en el molde de metal; una vez obtenido el espesor deseado de película solidificada, se invierte el molde y el metal liquido restante se extrae. Se abren las mitades del molde y se retira la fundición. ADECUADA PARA:
1. Pequeñas corridas de producción
2. Elaboración de objetos de ornato y decorativos (bases, postes para lámparas).
3. Juguetes. FUNDICIÓN EN CÁSCARA FUNDICIÓN EN MODELOS CONSUMIBLES FUNDICIÓN EN MOLDE DE YESO FUNDICIÓN EN ARENA FUNDICIÓN A PRESIÓN El metal fundido es obligado a fluir hacia arriba por presión de gas en un molde de grafito o de metal. La presión se mantiene hasta que el metal se haya solidificado totalmente dentro del molde. Utiliza la fuerza de inercia causada por la rotación para distribuir el metal fundido en las cavidades del molde. Existen tres tipos de fundición centrifuga: 1. FUNDICIÓN CENTRIFUGA VERDADERA: se utiliza para producir piezas cilíndricas como tuberías, cañones de armas y postes telefónicos; en esta técnica el metal fundido es vaciado en un molde rotativo. FIGURA 11.27.
2. FUNDICIÓN SEMICENTRÍFUGA: este método se utiliza para colar piezas con simetría rotacional como por ejemplo una rueda con sus rayos. FIGURA 11.28 a.
3. CENTRIFUGADO: las cavidades del molde de cualquier forma se colocan a una cierta distancia del eje de rotación. El metal fundido se vacía por el centro y es obligado a pasar al molde debido a la fuerza centrifuga. FIGURA 11.28 b. FUNDICIÓN CENTRÍFUGA FUNDICIÓN POR DADO IMPRESOR Involucra la solidificación del metal a alta presión. La maquinaria incluye un dado o matriz, un punzón y un buje eyector. La presión aplicada por el punzón mantiene los gases atrapados en solución y el contacto a alta presión en la interfaz dado – metal promueve una rápida transferencia de calor, resultado en una buena microestructura con buenas propiedades mecánicas. PROCESOS PARA FORMADO Y MODELADO Es el proceso de reducir el espesor (o modificar la sección transversal) de una pieza larga mediante fuerzas de compresión aplicadas a través de un juego de rodillos.
FIGURA 13.1
Además del laminado plano se utiliza el laminado de forma para hacer productos con diversas secciones transversales FIGURA 13.2 (LAMINACIÓN PLANA)
FIGURA 13.13 (LAMINACIÓN EN FORMA) Es un proceso en el que la pieza se conforma mediante fuerzas sucesivas de compresión, aplicadas a través de diversos datos o matrices y herramientas. Es una de las operaciones mas antiguas de trabajo de metales.
FIGURA 14.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS PROCESOS DE FORJADO FIGURA 14.4 (DADO ABIERTO)
FIGURA 14.6 (DADO CERRADO) En este proceso, una palanquilla es forzada a pasar por una matriz o dado en forma parecida a como se exprime un tubo de pasta dental para ponerla en el cepillo. Se puede producir casi cualquier perfil transversal solido o hueco con la extrusión. Una palanquilla redonda se coloca en una cámara y es impulsado a través de la abertura de una matriz mediante un pistón hidráulico.
FIGURA 15.1 EXTRUSIÓN DIRECTA El dado se mueve hacia la palanquilla FIGURA 15. 3 a EXTRUSIÓN INDIRECTA En este proceso, la sección transversal de una barra o alambre redondos se reducen o cambian halándolos a través de un dado o matriz.
Figura 15.18 Proceso en el cual se fabrican las partes metálicas compactando polvos metálicos finos en matrices adecuadas y sinterizándolos, esto es, calentándolos sin fundirlos.
APLICACIONES MODERNAS: se uso para fabricar los filamentos de tungsteno para lámparas incandescentes.
VENTAJAS: disponibilidad de una gran variedad de formulaciones en polvo, la posibilidad de producir partes con sus dimensiones finales, y la economía de la operación en general.
PRODUCTOS: esferas diminutas para bolígrafos, engranajes, levas y bujes, productos porosos (filtros).
METALES MAS USADOS: hierro, cobre, aluminio, estaño, níquel y titanio. PIEZAS FABRICADAS CON PULVIMETALURGIA PROCESOS CON ARRANQUE DE VIRUTA TORNEADO TALADRADO ESCARIADO MACHUELADO
(ROSCADO) FRESADO BROCHADO ASERRADO LIMADO CENTRO
DE
MAQUINADO Tiene por finalidad la obtención de superficies cilíndricas, cónicas o, en cualquier caso, en forma de sólido de revolución. Se aplica prácticamente a todos los materiales de construcción y conlleva a la realización de un gran número de piezas, sin embargo, no permite la obtención de un acabado superficial demasiado bueno. La máquina herramienta empleada para esta operación es el torno. El fresado es un proceso de mecanizado de superficies, que consiste en el eliminando progresivo de una determinada cantidad de material de la pieza de trabajo con un valor de avance relativamente bajo y con una alta velocidad de rotación. TIPO DE FRESAS Las tres operaciones básicas de fresado son:
1) fresado cilíndrico.
2) fresado frontal .
3) fresado de acabado. El roscado consiste en la mecanización helicoidal interior para tuercas y exterior para tornillos y husillos sobre una superficie cilíndrica. El roscado se puede efectuar con herramientas manuales o se puede efectuar en máquinas tanto taladradoras y fresadoras, como en tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas. Es un proceso utilizado para realizar agujeros cilíndricos en una pieza, con herramientas de arranque de viruta, taladro. Su movimiento fundamental de avance es rectilíneo, y el de corte es rotativo. VENTAJAS DESVENTAJAS -CORTE CONTINUO
-ESTABILIDAD
-FAVORABLE PARA LAS HERRAMIENTAS. EXTRACCIÓN DE LA VIRUTA DEL AGUJERO
(EL MATERIAL SE ARRANCA EN EL FONDO). Es la operación que consiste en arrancar lineal y progresivamente la viruta de la superficie de un cuerpo mediante una sucesión ordenada de filos de corte. El aserrado es una operación de desbaste que se realiza con la hoja de sierra por arranque de viruta y cuyo objeto es cortar el material, parcial o totalmente. Es una operación productiva, ya que el trabajo se afecta con notable rapidez, evitando a veces el trabajo laborioso de otras herramientas y además con poca pérdida de material. En la industria se emplean sierras:
-alternativas
-circulares
-de cinta para el corte de barras y piezas en desbaste.

El aserrado a mano, sólo en aquellos trabajos en que los anteriores no pueden aplicarse por razones técnicas o económicas. El limado consiste en arrancar finas partículas de material de una pieza con el fin de conseguir la forma y las dimensiones deseadas o de dar un acabado estético a la superficie. Existen dos tipos de herramientas para limar que se clasifican en función del tamaño y el número de sus dientes:
-las escofinas
-las limas Un centro de mecanizado es una máquina altamente automatizada capaz de realizar múltiples operaciones de maquinado en una instalación bajo CNC con la mínima intervención humana. Las operaciones típicas son aquellas que usan herramientas de corte rotatorio como cortadores y brocas. -Son reconfigurables
-La flexibilidad y versatilidad
-La uniformidad en la producción
-Alta velocidad de producción
-Buen acabado superficial CARACTERÍSTICAS Se realiza para conseguir un buen acabado superficial con ciertas tolerancias dimensionales, o bien simplemente para agrandar agujeros que han sido previamente taladrados con una broca a un diámetro un poco inferior. TAKT TIME Relaciona la demanda de los clientes con la disponibilidad de tiempo productivo.
Mide la cadencia al cual deberíamos producir para satisfacer la demanda del cliente de forma exacta. El takt time se mide en unidades de tiempo. Una empresa ofrece los siguientes datos para calcular el Takt Time:
-Demanda: 30.000 unidades/mes (mes de 20 dias laborales)
-Trabajan a 1 turno de 8 horas
-Reservas: 15% de la jornada
-Demanda diaria= 30.000 ud./mes x 1 mes/ 20 días= 1.500 ud./día.
-Tiempo productivo= 8h./día x 3.600 s./h x (1-0,15)= 24.480 s productivos/día.
Takt Time= (24.480 s/día) / (1.500 ud/día)= 16,32 s/ud EJEMPLO: PROCESO DE SOLDADURA La Soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos metales, pero diferente de cuando se soldan dos piezas de metal para que se unan entre si formando una unión soldada. • Soldadura blanda
• Soldadura fuerte
• Soldadura por forja
• Soldadura con gas
• Soldadura por resistencia
• Soldadura por inducción
• Soldadura por arco eléctrico
• Soldadura por arco con hidrógeno atómico
• Soldadura por arco con gas protector
• Soldadura por vaciado
• Soldadura por fricción
• Soldadura por explosión Existen diferentes tipos de uniones de los materiales, estas uniones se conocen como juntas y van desde las elementales hasta las más complejas, a continuación se observan algunas de las juntas de
soldadura más comunes. Su aplicación dependerá fundamentalmente del tipo de material a utilizar, la apariencia de la unión y del uso que se dará a la unión. TIPOS DE SOLDADURA
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