Características de procesos de manufactura.

Características de procesos de manufactura.

Diagrama de flujo del proceso de fabricación convencional de una pieza en específico

Objetivo:

Demostrar el conocimiento adquirido en los primeros temas del curso y en relación al proceso de solidificación, procesos de moldeo de los materiales, y la relación con el control de proceso.

Desarrollo:

Primera parte:

1. El artículo leído fue el “Estudio del proceso de fundiciones del cobre para la producción de aleaciones especiales”, el cuál es una investigación del proceso para el moldeo del cobre.

En él se describen los problemas a los que se enfrentan los fundidores de este material, siendo los principales, la acción sobre el metal fundido que tienen los gases producidos al momento de la fusión y derivados, directamente de las temperaturas alcanzadas en la misma.

Uno de los gases que se presentan durante la fundición del cobre es el hidrógeno el cuál se hace soluble en el cobre dependiendo de la temperatura alcanzada. Para evitar que reaccione o disminuir su solubilidad se le agregan elementos para evitarlo, tal es el caso del estaño.

Cuando el material presenta porosidad, es el claro resultado de los gases, como el hidrógeno y el oxígeno que se quedaron al solidificar el metal y da evidencia de que será necesario modificar el porcentaje de elementos agregados durante la fundición.

Básicamente el proceso de la fundición de este metal es, primeramente se preparan los trozos del material, se pone el material en el horno, se funde a la temperatura necesaria (alrededor de los 1100°C), darle tiempo a la fusión, colado.

El método para determinar que la mezcla de elementos, la temperatura alcanzada y el tiempo de fusión son los correctos, se moldean probetas del material fundido y se les realizan pruebas de laboratorio, tales como: quebradura (ángulo de fractura), resistencia a la fractura, ductilidad del material y se mide el tamaño del grano obtenido en la solidificación.

Algunos de los instrumentos utilizados son: máquinas de tensión y compresión, cámaras de envejecimiento de probetas, microscopios ópticos y electrónicos de barrido, durómetros y equipos de espectrometría.

La utilización de tablas para la recolección de datos, como temperatura, tiempos, ángulos de fractura, ductilidad, etc., son imprescindibles, ya que son el método adecuado para poder definir el porcentaje de aleación y así poder lograr metales dentro de las normas establecidas.

1. Las causas por las que el proceso se sale de control son, como ya se ha mencionado, la pobre eliminación de los gases producidos durante la fusión, el tiempo incorrecto de calentamiento en el punto de fusión, el porcentaje erróneo de elementos en la aleación, el tiempo y proceso de solidificación.

1. Mediante la utilización de instrumentos de metrología, para hacer pruebas destructivas a probetas del metal fundido y la utilización de tablas comparativas entre ensayos.

1. El proceso de solidificación es la parte culminante del proceso de fundición y moldeo de un material, y empieza a la misma temperatura que la fusión, que es el proceso inverso.

Durante este proceso se logran la formación de núcleos estables, el crecimiento del núcleo para la formación de estructuras cristalinas y la formación de granos y estructura granular, lográndose así las propiedades buscadas y necesarias para la utilización del material.

Segunda parte:

Producto estudiado: Cartucho de balero periódico semiflotante.

Material:        Bronce C90300 (SAE620)

Presentación del material: Barra redonda sólida. (Tochos de 100 mm de long. X 38.1 mm de dia.)

Maquinabilidad: ALTA

Tolerancias principales: +0.0000 – 0.0100 mm (diámetros de flotación en ambos extremos de la pieza)

Proceso de fabricación: Mecanizado en torno de control numérico computarizado.

Tipo de mecanizado: Torneado y fresado de agujeros y alojamientos de balas.

Descripción del proceso

Sistema de sujeción de la pieza:                    Herramientas de corte:

[pic 1][pic 2]

Instrumentos de medición utilizados:

Micrómetros digitales                        Termómetro infrarojo

[pic 3][pic 4]

Vernier de alturas

[pic 5]

Pieza:

[pic 6]

Proceso de mecanizado:

• Cara frontal
• Torneado exterior hasta 60 mm de long.
• Se detiene la máquina y se quita la pieza y se voltea manualmente
• Cara frontal
• Torneado exterior (empate de dia. sobre las depresiones de los agujeros
• Taladrado central
• Torneado interior central
• Fresado de agujeros
• Fresado de pistas de balas y rodillos
• Se quita pieza con la mano

Tiempo ciclo: 8.73 min

Resultados de las corridas

[pic 7]

[pic 8]

Estudio de cpacidad del proceso en diametro exterior operación 10

[pic 9]

Estudio de cpacidad del proceso en diametro interior operación 10

[pic 10]

El proceso está fuera de control a pesar de que la repetibilidad de la máquina es del orden de 0.004 mm bidireccional y cuenta con regletas magnéticas en el eje X que le dan una certidumbre del orden de las 0.002 mm bidireccionales.

Despúes de una revisión exhaustiva de todo el proceso, de los elementos que conforman el mismo, de revisiones exhaustivas de precicisón a la maquina, encontré que el problema principal es que la máquina no cuenta con un sistema de controld e temperatura del refrigerante de corte (soluble sintético utilizado para el enfriamiento de las herramientas de corte).

El fenómeno observado es que el proceso de fresado ocupa alrededor del 85% del tiempo de mecanizado.

En este tipo de maquinas el sistema motirz de las herramientas de fresado es por medio de un holder tipo VDI que se conecta directamente con el sistema tractor de la torreta de herramientas.

En las herramientas verticales no se observo un incremento de temperatura importante, sin embargo en las horizontales, que llevan un sistema de transimsion por medio de dos engranes cónicos a 90°, el incremento durante el día, es importante, agregándole temeperatura a la pieza mecanizada y distorsionando los diámetros mecanizado durante el torneado, asi los ajustes dimensionales de las piezas no coinciden con los valores reales de la pieza cuando se enfria.

La causa es que el soluble al pasar atraves de estos holders, se va calentando por la acción de trabajo de los engranes cónicos y como la máquina no tiene un sistema de control de temperatura del soluble, este último, en vez de enfriar el proceso de mecanizado, lo calienta.

Holder VDI horizontal donde se detecta el incremento de temperatura.

[pic 11]

Tabla de temperaturas de varios componentes de la máquina antes de determinar que es el soluble el del problema.

Tabla de repetibilidad de la máquina utilizando elojo medidor de herramientas automático.

        Tablas de temperaturas de los holders VDI (nombres según operación)

Comprobación de tesis

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