Tecnología II - Diseño Industrial by Nacho Loncon

TECNOLOGÍA II Cátedra Louzau - Diseño Industrial

FADU-UBA-2015

MANUFACTURA Manufactura ‐‐> desde el lado: Económico / Tecnológico

Disposición en planta

Copyle ‐ 19/02/2015 ‐ Ignacio Loncon

‐ Instalaciones de baja producción ‐ Fijas

‐ Instalaciones de mediana producción ‐ El producto circula por diferentes procesos

‐ Disposición celular (media o alta serie) ‐ Pasa por diferentes células de trabajo

‐ Disposición en línea (Alta) ‐ Tipo automotriz

PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE CHAPA Copyle ‐ 19/02/2015 ‐ Ignacio Loncon

Corte Procesos mecánicos: Aserrado / Cizallado / Punzonado Procesos de erosión: Corte con agua / Corte con agua y abrasivos Proceso térmicos: Oxicorte / Plasma / Láser Cizallado Se produce en una lámina por acción de cizallamiento entre dos bordes aﬁlados.

Punzonazo Herramientas preparadas para que el corte termine de re rar una parte determinada. En el punzonado, la pieza extraida es la que se u liza, en cambio, en el perforado, es el desperdicio.

Siempre ene que haber luz entre punzones macho/hembra. Dependerá del material y del espesor de la chapa con la que se trabaje. De qué depende?

Q = P.e.Tr

Donde P = perímetro , e = espesor , Tr = sigma de rotura

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6mm acero templado

Portapunzón

Ventajas: Económico / Alto ciclo de u lización / Velocidad de producción / Permite operaciones de estampado simultáneas / Permite formas complejas a par r de una secuencia de punzonadas simples. Desventajas: Requiere operaciones secundarias de acabado / No espesores elevados / Coste de herramental y aﬁlado Troquelado Es un proceso de cizallamiento que consiste en las siguentes operaciones: Perforado ‐ Punzonado de varios oriﬁcios en una lámina Par do ‐ Corte de la lámina en dos o más piezas Muescado ‐ Remoción de piezas (o de varias formas) de las orillas Lancetado ‐ Dejar una oreja sin quitar material alguno Estampado ‐ Deformar la pieza sin quitar material

Caracterís cas: Alta inversión y mantenimiento‐aﬁlado Altas series de producción (Cientos de golpes por minuto) Corta espesores más elevados que el punzonado Ejemplos: Arandelas ‐ Tapas de botellas ‐ Corte con punzón de goma Baja serie de piezas. ﬁguras simples y bajos espesores (Acero Ø13mm ‐ 1mm). Comprime la matriz hasta que se corta la lámina. Chapa

Fija la chapa

PROCESOS TÉRMICOS

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Oxicorte (Oxiace leno) Proceso de combus ón O2+gas combus ble. Se produce una llama que calienta la chapa, luego se inyecta O2 que genera óxido en el material, éste se funde por la elevada temperatura y es despedido por la parte inferior, aprovechando el chorro de oxígeno. Es necesario que la temperatura de fusión del óxido sea menor que la temperatura de fusión del material de la pieza. Esto descarta a la mayoría de los metales y aleaciones. Apto para aceros de bajo contenido de C. No para la mayoría de aleaciones de Al, Cr, Mg, etc. El gas puede ser ace leno, propano, o MAPP. siendo el ace leno el más u lizado por su capacidad caloríﬁca.

Ventajas: Baja inversión y bajo coste de operación / Capacidad de cortar grandes espesores / Uso de varias antorchas simultaneas podría reducir empos / Buena opción cuando haya operaciones secundarias como mecanizado. Desventajas: Baja velocidad de corte / Necesita empo de precalentamiento / La zona afectada térmicamente es grande / Alaveo de la chapa / Limitación a aceros de baja aleación / Tolerancias rela vamente amplias. Corte por plasma (CNC) Es un proceso térmico en el que se funde el material que se desea cortar. El plasma es un gas ionizado que ene la propiedad de conducir la electricidad, y que por lo tanto es capaz de alcanzar temperaturas muy elevadas, suﬁcientes para fundir metales.

Al reducir el diámetro de la boquilla, la resistencia aumenta y se genera más temperatura y velocidades más altas. El material fundido evacúa gracias a la propia presión del gas. Existen diferentes variaciones del proceso que mejoran el rendimiento y la terminación. + Velocidad de corte que Oxicorte ‐ Área afectada térmicamente

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Corte por chorro de agua + abrasivos (CNC) Proceso de erosión de po mecánico. Anteriormente pensado para u lizar exclusivamente agua. Se inyecta agua a través de una bomba a presiones de 414MPa y se la hace pasar por una boquilla muy reducida. Se ob ene una velocidad del orden de 3 veces la velocidad del sonido. Luego el agua ingresa a una cámara donde se larga el abrasivo. Agua ‐> Intensiﬁcador bomba (414Mpa) ‐> Agua presurizada ‐> Boquilla (0,15‐0,33mm) ‐> Agua focalizada (400m/s) ‐> Tubo mezclador ‐> Agua + Abrasivo (Velocidad menor) ‐> Corte Ventajas: No se origina una zona afectada térmicamente / Puede cortar cualquier material en espesores grandes / No requiere operaciones secundarias / Kerf reducido (Espacio cortado 0,5‐1mm) / Proceso limpio y sin gases / Puede realizar agujeros para iniciar corte / Corta formas con grandes detalles. Desventajas: Más lento que el oxicorte o plasma / Coste elevado de abrasivo (0,23Kg/min ‐ 1Kg/min) / Ruidoso / Inversión inicial elevada

Corte Laser (CNC) Sistema óp co que concentra un haz de luz en un área reducida, eleva la temperatura y genera el corte. Es un proceso de po térmico, en este caso no se produce la fusión del material, sino que se llega a vaporizar. Ventajas: Más rápido que el plasma de alta definición / Corte de perfiles complejos / Elevada precisión y calidad de piezas cortadas / Kerf reducido / Zona afectada termicamente muy reducida / Variedad de materiales a cortar. Desventajas: No puede cortar materiales reflectantes (Al, Cu, etc) / Velocidades reducidas para espesores >3mm / Inversión inicial elevada / Inversión alta ‐ Costo elevado de consumibles.

PLEGADO O DOBLADO Se trata siempre de no variar los espesores de la chapa. en los plegados normales esto no ocurre, pero en algunos plegados complejos puede pasar.

Plegado

Doblado

Operaciones comunes

Plegado de borde

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Plegado de punzón

Plegado libre

Plegado con rodillos

Plegado de tubos

Para largas longitudes de chapa se u lizan plegadoras que pueden ser automá cas. Para piezas chicas se u lizan un macho y hembra. En algunos casos se u lizan alimentadores automá cos. Sobre todo para el plegado de punzón con matriz. Plegado con matríz elás ca Económico / Producción a gran escala / se puede u lizar en matrices sencillas

Engrapado (Grapeado) Se puede realizar en chapas planas, tubos, y placas. Proceso de unión de dos chapas metálicas por medio de un dobléz. Este puede ser circular por medio de rodillos o liso, con mandriles y rodillos.

Arrollamiento Hace un doblez en una chapa plana. No apto para chapas duras con alto contenido de carbono.

Bordonado Consiste en arrollar un borde circular de un recipiente de chapa para aumentar la resistencia de la misma. Se produce por medio de rodillos en diferentes pasadas.

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Cercado Similar al bordonado pero deja un alma contenida en el interior del doblés

Perﬁlado Transforma la chapa en un perﬁl gradualmente haciéndola pasar por una serie de pares de rodillos. Económico / Mínimo desperdicio / Mano de obra no especializada

Doblado de perﬁles Curva progresivamente un perﬁl en sucesivas pasadas de rodillo.

Curvado de caños

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Curvado con un brazo giratorio y mandril (CNC): Estas máquinas se diferencian principalmente por el diámetro del tubo a curvar y grado de automa zación.

Curvado por presión: Se ﬁja el tubo contra una horma y dos brazos recorren la curvatura conformando al tubo. Es un proceso rápido. Radios grandes. Genera deformaciones residuales Dobleces hasta 165º.

Horma Curvado por compresión: Es un método común realizado a mano sobre tubos o perﬁles de espesores grandes y radios de curvatura amplios. Ángulo máximo 170º. No apto para tubos de paredes ﬁnas.

Curvado con rodillos: Grandes radios. Tubos y perﬁles. Rodillos intercambiables.

Curvado de alambre

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Herramientas rotatorias. Ángulos de 360º. Buena tolerancia.

DEFORMACIONES VOLUMÉTRICAS

Embu do Requiere herramental especíﬁco. Dirigido para altas series. Transformación de una chapa plana a un objeto hueco en una o más pasadas (dependiendo de la profundidad). se trata de no modiﬁcar el espesor de la chapa. Es fundamental una buena lubricación. Sujetachapa

Diferencias entre matrices de punzonado y embu do: Radios / Espacio entre macho y hembra.

Expulsor

Defectos

a) Arrugamiento en la pestaña o brida ‐ Falta de presión en el sujetachapa. b) Arrogamiento en la pared ‐ Mismo que pestaña pero se con núa con el embu do. c) Fisuras en la base ‐ Falta de lubricante. d) Orejeado ‐ Por falta de isotroìa del material. e) Rallas ‐ Falta de lubricación o desgaste del punzón o matriz. Relación entre diámetro, profundidad y pasadas

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1 Operación 2 Operaciones 3 Operaciones 4 Operaciones

Prof = 1/2 Ø Prof = Ø Prof = 3/2 Ø Prof = 2 Ø

Es rado Consiste en profundizar el embu do pero disminuyendo el espesor de pared. no más de 35% espesor. Mientras más pasadas piezas más homogeneas. Embu do vs Estampado En el estampado se trabajan piezas más complejas y de menor espesor.

Estampado

Repujado Baja serie. Exclusivamente piezas de revolución. Aluminio o aceros muy blandos.

Repujado cortante Reducción importante del espesor

Repujado de tubos

Externo

Interno

Perﬁlado

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Embu do con punzón de goma Formas simples. El punzón aguanta hasta 25,000 piezas aproximadamente. Funciona como punzón y como sujetachapa. Mantenimiento: cambiar el polímero. Hidroformado Al sima serie. Tiene buena velocidad de trabajo. Económico para alta serie. No requiere sujetachapa. Punzón con acero no tan especíﬁco.

Deformación incremental / Repujado de forma Con un palpador cnc y una matriz u otro palpador se va trabajando por capas hasta llegar a la forma deseada incrementando la profundidad. Baja serie.

PROCESOS POR ARRANQUE DE VIRUTA Fresadora Representa un 30% del mecanizado. Se mecanizan superﬁcies planas, ranuras, engranajes, y con ciertos disposi vos, superﬁcies curvas o alaveadas. El movimiento principal de la fresadora es el de rotación y lo realiza la herramienta. El resto de los movimientos, la pieza. Las hay ver cales, horizontales o universales (se puede orientar el eje de giro)

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Fresadora Horizontal

Fresadora Ver cal

Tipo de fresados periférico (Horizontal) Ascendente: Tiene como ventaja que el agarre del diente no depende de la superficie de la pieza. Como desventaja, la pieza ende a traquetear y debe estar muy bien fijada a la mesa de trabajo ya que ende a levantarse. Descendente: Como ventaja, el corte man ene la pieza hacia abajo. No deberían mecanizarse metales con tratamientos superficiales o cascarilla ya que acortan la vida ú l de la herramienta.

Ascendente

Descendente

Fresa módulo (Para engranajes) Periférica

Axial

Frontal periférica

Agujereadora Manuales / De banco / De columna / Mul usillo / Radiales.

Cono morse (a presión)

Radial

Torno U lizado en baja, media, y alta producción. El movimiento principal es de rotación y lo realiza la pieza, mientras que la herramienta se mueve en los diferentes ejes pero permanenciendo está ca. Operaciones

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Careado

De contorno

Ahusado o cónico

De formas

Roscado Achaﬂanado

Perforado

Ranurado

Taladrado Moleteado

Brochadora (O escareadora) Herramienta en forma de barra llamada brocha con múl ples ﬁlos. Mecaniza en un solo movimiento rec lineo en una sola pasada. Muy u lizado para chaveteros. Alta serie (por el precio del herramental). La brocha se empuja o se jala para producir el corte.

Brochado externo

ﬁlos progresivos

Brochado interno

Limadora

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Movimiento rec lineo alterna vo. El movimiento de corte lo realiza por movimiento logitudinal la herramienta y la pieza se mueve transversalmente. Cepilladora Herramienta ﬁja, gran mesa mueve la pieza. sirve para generar caras planas. Mortajadora: Limadora Ver cal

Consideraciones generales Todos los procesos de corte por arranque de viruta requieren el uso de lubricantes que mejoran la calidad de los mecanizados, el rendimiento de las herramientas, la vida ú l de las mismas y protejen a la pieza de calentamientos producidos por la fricción. En todos los casos se debe operar con elementos de protección como guantes, gafas, protección para la cara, etc.

PROCESOS DE FUNDICIÓN Fundición con moldes desechables / Fundición con moldes permanentes MOLDES DESECHABLES Fundición en moldes de arena Es el proceso más u lizado. Casi todas las aleaciones pueden fundirse en arena, incluso para metales con altas temperaturas de fusión.

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o noyo

Consiste en vaciar un metal fundido en un molde de arena, dejarlo solidiﬁcar y romper después el molde para obtener la fundición. Luego la pieza pasa por un proceso de limpieza e inspección. En ocaciones puede ser necesario un tratamiento térmico para mejorar las propiedades del metal. Se necesita un modelo de la pieza para realizar el molde de arena. Este debe tener en cuenta la futura contracción del metal que ocupará su lugar. Existen diferentes aglomerantes para la arena que afectan el resultado, la velocidad de producción y costos, pero proveen otras facilidades. Ventajas: Complejidad de piezas / Volúmenes de producción altos y bajos / puede u lizar metales con alto punto de fusión / Baja inversión inicial / Se puede producir de forma artesanal. Desventajas: Se retarda la producción porque se debe generar cada molde y modelo necesario Requiere de otros procesos para mejorar la terminación / Problemas con el molde como agrietamientos, ﬂotabilidad del noyo, alineación de moldes, humedad, impermeabilidad

Moldeo al vacío La arena para la realización del molde no se man ene unida por aglomerantes sino por vacío. Ventajas: Se recuper la arena sin requerir reacondicionamiento excesivo / Se ausentan los defectos por la humedad

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Desventajas: Len tud / Malo para posterior mecanizado

Moldeo perdido ‐ Full mold process

El modelo debe incluir el bebedero y mazarota. Desventajas: Gasto adicional en producción / Pérdida de modelos Ventajas: Piezas terminadas / Piezas complejas / Buena terminación superﬁcial / No es necesaria la par ción del molde, y pueden lograrse piezas más complejas.

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Reves miento o cera perdida

Piezas pequeñas y medianas Ventajas: Piezas complejas / Control superﬁcial y dimensional / Recuperación de la cera / piezas terminadas / Para todos los metales. Fundición con molde de yeso y cerámica Proceso similar al moldeo con arena pero con yeso. La consistencia de yeso permite copiar ﬁelmente el modelo. El curado del yeso es una de las desventajas más grandes del proceso, ya que se debe dejar cerca de 20 minutos antes de sacar el modelo y posteriormente debe cocerse por varias horas para remover la humedad. Si muy seco se pierde la resistencia del molde. Si muy húmedo, al vaciar se puede romper. Piezas de precisión / Piezas pequeñas (hasta 20 lbs es lo más común) / La baja porosidad del yeso impide la salida de gases / Aplicable a metales de bajo punto de fusión. El proceso con molde de cerámica es igual pero admite metales con punto de fusión más alto.

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MOLDE PERMANENTE En principio representan una ventaja económica con respecto a los de molde desechable, ya que se vuelve a reu lizar. Se u lizan moldes permanentes metálicos cons tuidos de dos secciones que están diseñadas para abrirse y cerrarse con precisión y facilidad. Generalmente de acero. Los metales que se funden en moldes permanentes son Al, Mg, aleaciones de Cu y Fe fundido. Sin embargo, las altas temperaturas acortan la vida ú l del molde.

Moldes semipermanentes: con corazones de arena Fundición hueca Se vacía el metal (el cobre logra buenos resultados) lueg se invierte el molde para que escurra. Las paredes solidiﬁcan y se desmolda la pieza. Buena terminación superﬁcial / Baja resistencia a esfuerzos / Mala terminación interior / Para metales de bajo punto de fusión.

Ej: estatuas, pedestales de lámparas, juguetes. Fundición de baja presión

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Presión de 15 a 20 lb/pulg^2 / Buena resistencia mecánica / Baja porosidad / Se vierte metal limpio. Se pueden fabricar piezas de hasta 30 Kg y es rentable para grandes can dades de piezas sin estrictos requerimientos de calidad (Lingotes de metal). El metal introducido no está en contacto con el aire.

Fundición al vacío Variante de modelo a baja presión que en vez de introducir el metal en el molde con una presión posi va, se genera vacío en la zona de la matriz para atraer el líquido. Reduce la porosidad / trabaja con espesores menores / alta precisión dimensional / + resist. mecánica

Fundición en matriz / Inyección Se inyecta metal líquido a presión de 10‐14MPa en una matriz. las piezas resultantes son de alta calidad dimensional y terminación superﬁcial. Es un proceso muy u lizado para altas series de producción. Hay dos pos: en cámara caliente y en cámara fría. En cámara caliente

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Un pistón empuja metal derre do en un crisol hacia una salida que descarga en la matriz. Aleaciones de zinc, estaño y plomo son las más frecuentes. Presiones desde los 35MPa. Es un proceso rápido. Permite mecanizado. 500Pcs/Hr. Moldería en acero / tungsteno.

En cámara fría Se transporta el líquido en un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que acelera el metal hacia la matríz. Las piezas son más pequeñas y solo es recomentable para trabajos de poca producción.

Fundición en molde permanente centrigufado Centrífuga real ver cal y horizontal. para hacer bujes grandes y tubos sin soldadura.

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Semicentrífuga Es una buena elección si la parte central fuera a mecanizarse, ya que ene mala calidad. En los Extremos la densidad resulta mayor. Volantes y poleas son ejemplos de este proceso.

Centrífugada El molde se diseña con cavidades parciales localizadas lejos del eje de rotación. Se u liza para partes pequeñas. No es necesaria la simetría axial de la pieza como lo era en los otros procesos de fundición cetrífuga.

PRÁCTICA DE LA FUNDICIÓN Hornos Cubilote: Hornos cilíndricos ver cales. Son los de mayor tonelaje. Para hierro. A fuego directo: Pequeños hornos que calientan la carga con gas. Tiene chimenea para el escape de gases. suelen tener un canal de colada para la salida del metal. Materiales ferrosos. Crisol: Se funde el metal sin contacto con gases. Recipiente de material refractario. Pueden ser ﬁjos o vasculantes. Arco eléctrico: Alto consumo de energía. Se usa para fundir aceros. Inducción: Campo eléctrico que genera calentamiento. Se usa para aleaciones que requieran gran calidad de terminación. Se usa para aceros. En los hornos se introducen fundentes que retardan la oxidación del material.

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Fundamentos de la manufactura moderna ‐ Pág. 282 Defectos de fundición

a) Llenado incompleto: Mala fluidez / Baja temperatura / Llenado lento b) Junta fría: Hay solidificación prematura y no se llega a fundir la junta. c) Metal granoso o granulos fríos: Evitar las salpicaduras durante el vaciado. d) Cavidad por contracción: Se debe a la contracción por solidificación (rechupe). Diseño inapropiado de la mazarota. e) Microporosidad: se asocia generalmente a las aleaciones debido a la solidificación prolongada que enen. f) Desgarramiento caliente: Se da porque el molde no cede en la fase final de solidificación.

Metales para fundición Fundición de hierro: Gris/ Nodular / Blanca / Otras. Temperaturas de vaciado 1400ºc. Fundición de acero: 1650ºc‐1700ºc. Alta resistencia a la tensión. Buena soldabilidad. No pierde resistencia con el mecanizado. Aleaciones no ferrosas: ‐ Aluminio: 600ºc. Fácil mecanizado. Tratamiento térmico. ‐ Magnesio: Resistencia a la corrosión. Liviano. ‐ Cobre: Bronce: fricción‐corrosión. Latón. Bronce al aluminio. ‐ Estaño: Punto de fusión bajo. ‐ Zinc: En moldes permanentes. Muy buena ﬂuidez. ‐ Niquel: Resistencia a la alta temperatura de trabajo (Motores, turbinas, etc) ‐ Titanio: Alto punto de fusión. Mala ﬂuidez. Alta resistencia a la corrosión. Consideraciones de diseño Piezas de fundición

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‐ Mantener espesores de sección (Evita rechupes) ‐ Simplificar geometría ‐ Tener en cuenta ángulos de desmolde: Permanente: para sacar la pieza terminada: 2º‐3º. Desechable: En arena: Para poder sacar el modelo 1º. En cera perdida: No hace falta. En modelo perdido: No hace falta. ‐ Corazones o noyos: Evitarlos ya que complejizan y encarecen. ‐ Tolerancias dimensionales y acabados superficiales: En arena: (Calidad de la sup. rugosa) ‐ Sobremat. Inyección: (Calidad sup. Lisa) ‐ Can dad de material casi exacta. ‐ Tolerancias de maquinado: En los moldes de arena, donde no hay muy buena terminación ni tolerancia superficial, debe dejarse un excedente de material en las partes a mecanizar, llamado tolerancias de maquinado.

a) Diseño original con corazón b) Rediseño

PROCESO DE EXTRUSIÓN Método de deformación por compresión por el cual un material es obligado a ﬂuir por una abertura en una matriz. ‐ Variedad de formas. ‐ Metalográﬁcamente mejorado. ‐ No genera desperdicios. ‐ Tolerancias de fabricación precisas.

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En caliente En general Al, Cu, Mg, Zn, Sn y sus aleaciones. Estos mismos algunas veces se extruyen en frío. Las aleaciones de acero se extruyen en caliente. El aluminio es el material predilecto para la extrusión tanto en caliente como en frío (Perfilería en general). Este proceso involucra un calentamiento previo del tocho a temperatura por encima de la temp de cristalización. Reduce la resistencia y aumenta la duc lidad. La lubricación es un aspecto crí co de la extrusión. Mucha deformación, formas complejas, óxido en la superficie. En Frío Altas velocidades en frío = Extrusión por impacto. Formas más sencillas, con mejor terminación superficial, ausencia de óxido. No es necesario el calentamiento del tocho ‐> más económico. Aceros muy dúc les / Aceros inoxidables. Extrusión con nua Proceso con nuo que es estable por un período de empo limitado por el tamaño del tocho. Extrusión Discon nua Simple y sola pieza por tocho. Extrusión indirecta

Extrusión directa

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Extrusión directa (tocho hueco para producir perﬁlería hueca o semihueca)

Consideraciones

Extrusión hidrostá ca Se elimina la fricción entre el tocho y el pistón. Así se reduce la fuerza aplicada al pistón. El tocho debe fabricarse con un chanﬂe en uno de sus extremos para cerrar hermé camente antes de extruir.

Otros procesos de extrusión ‐ Extrucción por impacto Horizontales o ver cales. Carreras más cortas y velocidades más altas. Hidráulico para semicon nuo y directa. Ej: Tubos para pasta de dientes y cajas de baterías.

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Métodos de extrusión por impacto: a) Hacia adelante / b) Hacia atrás / c) Dinámica

Defectos de extrusión a) Reventado central: A lo largo se ve falta de material a causa de impuresas o mal cálculo del ángulo de boquilla. b) Tubiﬁcado: (Extrusión directa) es un hundimiento en el extremo del tocho. c) Agrietado superﬁcial: Temperatura muy alta o enfriamiento prematuro. Rayas: Impuresas o boquilla de extrusión gastada.

DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA Forja Proceso de deformación en el que se comprime el material entre dos matrices por impacto. En la actualidad es u lizada para componentes de alta resistencia. Autos / Aeroespacial. Sirve para tratar formas básicas que despuñes enen mecanizado posterior. ‐ Frío: Más resistente el producto ﬁnal. ‐ Caliente: Permite mayores deformaciones. ‐ Por impacto: en mar nente. Mar llo con movimiento con nuo rec lineo. ‐ Gradual: Prensa hidráulica. Deformación gradual. Según la matriz:

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a) Matriz abierta b) Matriz o dado impresor c) Forjado sin rebaba (Can dad de material bien calculada)

Laminado Proceso de tranformacionen el que el material se deforma por compresión al pasar por 2 rodillos. Proceso de alta serie. En caliente La mayoría del laminado que se produce se hace en caliente. se logra la mayor deformación. No gran precisión. Suele presentar óxido superﬁcial. Temp aprox: 1200ºc

Frio Buena precisión dimensional. Libre de incrustaciones.

Usos: Nau ca para barcos / Puentes / Tubos El proceso en caliente requiere un posterior proceso en frío para una deformación más precisa y mejor terminación. Deformación volumétrica: Riel Deformación laminar

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Diferentes trenes de laminado

Laminado de anillos

Uniforma el grano, mejor terminación, aumenta la resistencia. Usos: Ruedas de tren / Recipientes para elementos a presión / Llantas.

Laminado de roscas La mayoría se lamina en frio, por herramientas planas o cilíndricas.

Ventajas: A diferencia de la rosca mecanizada, se logra mayor dureza de los dientes. Mejor u lización del material. Superﬁcies muy lisas. Muy importante el uso de lubricantes.

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Laminado de engranajes (Frio) Mismas ventajas que las roscas. Muy u lizado en la industria automotriz. Laminado y perforado de rodillos La mayoría en caliente.

Es rado / Trafilado Se hace pasar el material por boquillas o trafilas. Es es rado suele ser por una sola pasada, mientras que el trafilado se realiza en más, en redondo de hasta 7‐8mm.

PLÁSTICOS Inyección Método más u lizado para la producción de piezas termoplás cas, pero también se puede u lizar para termorígidos y elastómeros. Económico, Eﬁciente y bajo precio por pieza. Alta serie de producción. Desventajas: Maquinaria y herramental costosos. Materia prima:

Termoplás cos: Pellets (3 a 5mm) / Polvo / Resina (líquida) Termorígidos: Polvo Elastómeros: Granos o par culas

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Unidad de cierre: Evita luz entre las partes de una matriz Unidad de inyección: Tornillo / resistencia/ cilindro Unidad de potencia: Motor Unidad de control: Temperatura / Velocidad / Tiempo de curado Mini Inyectoras: Piezas pequeñas / Regulación + Precio / Piezas médicas ‐> Injertos Inyectora Hidráulica (+Usada) Inyectora Ver cal: Piezas chicas porque ocupa menos espacio y cuando no jus fica una horizontal. Inyectora Eléctrica: ‐ Costo, ‐ Eficiente Tipo de cierre: De rodillera / Hidráulico Moldes: 1) Maximizar la funcionalidad: tratar de proyectar piezas mul funcionales cuando sea posible. Reducir peso. Eliminar enamblajes. Mejora lo estructural. 2) Op mizar la selección de Material: Funcionalidad de la pieza. Ambiente de operación (Calor / Intemperie / Acidos). Costos (Disponibilidad en el mercado). Otros/Normas de uso. 3) Minimizar el uso del material: 4) Moldes con varias cavidades Matricería: Depende del producto a generar ‐ Inyección asis da por gas: inerte Nitrógeno. Donde es dificil generar el vaciado. Genera vacios y expulsa la pieza. Para piezas más precisas. ‐ Inyección con injertos metálicos: ej: destornilladores ‐ Inyección mul color: 1 color por tornillo. ‐ Coinyección: 2 materiales (Tipo cepillo de dientes) ‐ Inyección asis da por agua: Piezas más grandes (circulares) geometrias simples, Caños especiales o accesorios para caños. Ventajas de inyección: Bajo costo Gran libertad en el diseño Reducción empo ensamblaje

Facilidad de reproducción Reducción de peso de los productos Uso de plás cos especiales

Acabado ﬁnal de la pieza Posibilidad de uso exterior

Ventajas sobre otras materias primas Peso Diversidad de prop de material Resistencia a la corrosión química Alto volumen de producción

Medioambiente Aislamiento térmico Color y transparencia Elas cidad

Geometrías complejas Aislamiento eléctrico Coeﬁciente de fricción

Puntos a tener en cuenta en la selección del material ‐ Temperatura: En las que trabaja el producto y las condiciones extremas. Variación de las propiedades mecánicas y eléctricas en estas condiciones. ‐ Medioambiente: Qué productos van a entrar en contacto con este material incluidos rayos UV. ‐ Aprobación de normas: No solo referidas a la toxicidad del material sino adi vos permi dos, espesores mínimos de pared, rellenos, cargas (FV), etc. ‐ Ensamblajes: El material se va a bancar los ensamblajes de las piezas? ‐ Acabado superﬁcial: Brillos mateados, etc. ‐ Costos ‐ Disponibilidad en el mercado

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Diseño de piezas ‐ Espesores de pared: Cos llas, refuerzos, etc. 0.8 a 5mm (ABS 0.8 a 3.5mm / Polipropileno 0.7 a 4mm / Nylon 0.3 a 3mm / PVC 1.1 a 2mm) ‐ Ángulo de salida: 1.5º a 3º. si las condiciones lo permiten 0.5º. Si ene terminación an aderente o mate hay Más agarre al molde por lo que necesita aumentar el ángulo de salida. ‐ Resfuerzo estructural: Cargas inertes que mejoran y aumentan la estructura de un polímero. Por ejemplo, ﬁbra de vidrio, parículas muy chicas en polvo. ‐ Cos llas: Abarata por ahorro de material e incrementa la estructura. ‐ Espigas: elevaciones que alojan tornillos. Puntos de ensamblaje. Espesores constantes.

Diseño de matrices Pos zos: Piezas metálicas móviles en la matricería que permite realizar ahuecamientos como reducción de paredes en la pieza. Secciones muy reducidas respecto al largo ya que la inyección lo ende a torcer (Largo < 3xDiámetro, a menos que sea pasante). Deben ser paralelos a la linea de cierre de matriz x economía. Filetes y radios: No existe el canto vivo (genera exceso de tensiones / Reduce las prop. mecánicas de la pieza / Desgasta el molde). Radio interno = 1/2 espesor de pared. Piezas some das a esfuerzos: Min 0.5mm aprox

Piezas sin esfuerzos: Min 0.2

Ensamblaje de polímeros Se busca eliminar lo más posible la operación de montaje. Es necesario un buen estudio de las piezas para lograr una correcta producción 1‐ Sistemas de ensamblaje montados en la pieza 3‐ Métodos de soldadura

2‐ Sistemas de pegamento 4‐ Montaje con sujetadores

1‐ Es un sistema económico que no requiere otros medios. Cierre de ga llo / Tipo broche / Roscas moldeadas en la pieza / Montajes a presión. Pros: Cont:

‐ Montaje rápido ‐ No requiere otros elementos ‐Minimiza el montaje incorrecto ‐ Encarece el herramental ‐ Algunos no sirven si la pieza necesita ser desarmada Tipo Ga llo: Cierre Múl ple

Cierre económico y rápido para grandes volúmenes de producción. Tener en cuenta: geometría / Plás co a u lizar / Gráﬁca para saber cómo desarmarlo Ej: electrodomés cos s/ tornillo, tapa de celulares, controles remoto, etc.

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Matriz: poner expulsores para vencer la traba sin romperla. Cierre Eterno

Pos zo Pieza móvil

Tipo Broche: De presión, interno o externo y usualmente usado para piezas circulares. Fundamental la elección de material. Ej: tupper.

Roscas moldeadas en la pieza: Rosca interna ‐> Pieza movil / Rosca externa ‐> Misma par ción de matriz No u lizar ﬁlete chico ni rosca grande. Montajes a presión: Se pueden unir partes plás cas usando un ajuste por interferencia. Pro: Diseño de molde rela vamente sencillo / Con: Se pueden introducir tensiones. Interferencia = D10 (espiga) ‐ D9,8 (pieza) = 0,2mm Se puede par r la pieza si la interferencia es grande para el plás co u lizado. Espiga de acero

Sobrematerial en la pieza

Sobrematerial en la espiga

2 ‐ Soldadura térmica: No requiere solventes, pegamentos ni posicionadores. Necesita equipo especializado. Pro: Rápido / Económico / Seguro Con: Materiales iguales o similares de piezas a unir. Soldadura ultrasónica: Para piezas pequeñas y medianas. Muy rápida y puede ser automa zada. (1 a 4 seg). Se suelda mediante vibración de alta frecuencia ‐> exitación molecular ‐>calor ‐> suelda. 20kHz a 40 Khz. Es la más u lizada. Requiere de un pequeño sobrematerial que ayuda a disminuir el empo y brindar un punto de inicio de fusión. Fricción: Presión + 100 a 1200 Hz + aplitud de 2 a 5 mm. La forma disminuye el empo de plas ﬁcación.

Rotación: Idem fricción. Mejora la terminación si se deja un aire entre piezas.

Fijo Móvil

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Soldadura por calor directo:

Soldadura térmica con aporte de material: Es la única que permite soldar 2 materiales dis ntos. Por inducción: Se aplica un material metálico o bien es un plás co con agregado metálico. Genera uniones hermé cas. Ej: tapas de productos alimen cios. 3 ‐ Pegamento químico: Solventes o adesivos generando soldadura en materiales iguales o no sin generar tensiones de ensamblaje. Produce uniones hermé cas (líquidos y gases) Sustancia química / Preparación de la pieza / Normas de seguridad Por solventes: Básicamente disuelve las superficies y luego de la unión se evapora. Método económico y no requiere preparación de la pieza. Materiales = o diferentes. Algunos materiales resistentes a los químicos no pegan. Por adhesivo: 3º elemento que formará parte de la unión. Permite unir dis ntos materiales (epóxicos, fenólicos, acrílicos, poliester, etc) Es muy importante limpiar la superficie (grasitud / polvillo / brillo ‐ lija) Con: es el más lento de todos, a veces se requiere horno de curado. 4 ‐ Montaje con sujetadores: Tornillos, pernos, tuercas, arandelas de seguridad, que son usados generalmente en piezas inyectadas. Todos son metálicos y en general de acero, por lo tanto hay que estudiar muy bien la colocación porque si se coloca mal se introducen tensiones en la pieza. Diseño: para evitar el exceso de tensiones, u lizar herramientas con límite de torsión. Otra solución es agregar un sobrematerial que limite la flexión de las piezas a unir.

Injertos de metal roscado: Sistemas de ensamblaje que proporcionan roscas metálicas a las piezas plás cas. Son permanentes. Gran variedad de pos, tamaños, medidas de rosca y formas de instalación. Generalmente de espigas montadas a la pieza. Tipos: De instalación a presión / Tipo empuje: No requiere equipamiento especial. Se crea una elevada tensión. Sujeción MEDIA. De expansión: No requieren equipamiento especial, Sin tensión adicional. Sujeción BAJA Autorroscantes: No requiere equipamiento. genera tensiones. Sujeción ALTA. Para instalación por calor / Ultrasonido: Mismos equipos que soldadura térmica. Sin tensiones. Sujeción ALTA. Para moldear: Se meten en la matriz antes de la inyección. Sujeción ALTA. No tensiones

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Tornillos Autorroscantes: Son los que provocan su propia rosca. Son económicos sin operaciones adicionales. Si no se calcula bien, tensión en el montaje. Punta po broca. Tornillos moldeadores o formadores de rosca: Electrodomés cos económicos. Mucho ángulo de ﬁlete. Rápido. Tornillos trilobulares: introducen poca tensión y enen buen agarre.

Tornillos de ﬁletes asimétricos: introducen poca tensión y enen buen agarre.

Reglas para el uso de tornillos autorroscantes ‐ Diámetro de abertura adecuado al po de tornillo y al material. ‐ Profundidad para que el tornillo no llegue al fondo (viruta). ‐ Espesor de pared de espiga para soportar tensión. D externo espiga = 2 x D externo tornillo. ‐ No usar en PRFV. ‐ Uso de torquímetros o limitadores de torque. Remaches: Ensamblajes permanentes y desechables. a tener en cuenta po de cabeza. Si es chica introduce mucha tensión y se deben usar arandelas. Tuerca de chapa: Acero más duro. Trabaja como tuerca pero permite mayor elas cidad y menor espesor. Libera posible tensiones.

Lo ideal es que las piezas salgan listas después de la inyección. Se pueden mecanizar como madera o metal con los mismos procesos. Tener en cuenta el calentamiento (velocidad de giro y avance) y que la terminación no es buena.

Perforación (posterior a la iny): U lizada para rec ﬁcar agujeros con ángulo de desmolde elevado. Abarata herramental. Brocas especiales di ciles de conseguir. U lizar refrigerantes (agua/aire). Velocidades: Acrílico: 600‐1200Rpm / ABS: 600‐100Rpm / Poliamidas 900‐1000Rpm Roscado: Muy importante el díametro del macho. Evitar roscas muy ﬁnas. Fresado ‐ Torneado ‐ Aserrado: Baja serie y proto. U lizado para eliminar el canal de colada. Acabado y decoración: La mayoría ya sale con color, brillo y texturas, pero se le pueden aplicar otros tratamientos que no se podrían dar en el proceso de inyección. Pinturas en aerosol estampados en caliente

Metalizados en vacío Impresiones serigráﬁcas

Cromados

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Termoplás cos para la sus tución de metales: U lizados por seguridad, menores costos, herramental. Temperatura de matriz de plás co 160º / Temperatura de matriz Al 300º (Ahorro de energía) Mayor durabilidad de matriz (de 10 a 1) 70% menos peso Al = 2. termoplás co + FV + posibilidad de po de uniónes

Procesos Extrusión: Proceso de conformación muy u lizado para termoplás cos y elastómeros, rara vez para termorígidos. Se ob enen mangueras, perﬁles, láminas, recubrimiento de cables, ﬁlamentos. Equipos de extrusión: Tolva (pellets) ‐ Tornillo ‐ Matriz (similar a la inyección).

Elastómeros ‐ largo de tornillo Termoplás cos + Largo de tornillo

Diámetro de cilindro: 25 a 150mm Largo = 10‐30 x diámetro

Antes de la boquilla y al final del tornillo se encuentra la MALLA que se encarga de filtrar contaminantes y partes duras de la fusión. Además endereza el flojo. Depende del po de polímero. Luego se encuentra la PLACA ROMPEDORA que corrige totalmente la inercia de giro.

Extrusoras de 1 tornillo (Más comunes). Para los polímeros más di ciles de plas icar se usan las de 2 tornillos (PVC rígido).

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Matrices y productos: La forma de la boquilla determina la geometría de la pieza. Perﬁles Sólidos Láminas y películas

Perﬁles huecos Filamentos

Recubrimientos

Perfiles Sólidos: No enen ninguna parte hueca en su sección. De formas regulares (barras) o irregular. Muy u lizados para la conformación de barras, perfiles de aberturas, accesorios automotrices. Enfriamiento: Aire/ rociadores de agua / Inmersión. Medidas de compensación: la boquilla siempre ene diámetro menor al que se quiere obtener. Perfiles Huecos: Mismo herramental. Lo que difiere de la matriz sólida en que requiere un mandril para el ahuecado de la pieza. Es necesario que tenga incorporado un flujo de aire que haga conservar su forma a la parte hueca. Recubrimiento de cables: Es uno de los métodos de extrusión más usados. El enfiamiento de los cables es por inmersión.

Láminas y películas: Pueden producirse por otros procesos además de la extrusión.

Siempre en termoplás cos. Proceso con nuo. Los más u lizados son polie leno de baja densidad, polipropileno y PVC. Se u lizan matrices de hasta 3 metros.

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El control de espesores es complejo. La salida ende a desalinearse respecto a la medida ú l/necesaria. Posterioremtne se usan trenes de corte que dejan la lámina a la medida comercial. Contribuyen al enfriamiento el pasar por rodillos, inmersión o aire.

Películas: Bolsas / Embalajes. Extruidos y soplados. El material más u lizado es el polie leno.

Facilidad para cambiar los parámetros de fabricación. Poder generar un cambio de espesor es facil.

Calandrado: Proceso para producir láminas de elastómeros o PVC. Por ejemplo, cor nas de baño. Deformación por rodillos / Se puede u lizar 1 solo material o adozar telas al proceso / Refrigeración por rodillos o inmersión.

Termoformado: Alta a baja serie. Una lámina de termoplás co se adapta a una forma deseada. Polie leno / Acetatos / ABS / PVC / Polipropileno / Policarbonato ‐ Por Vacío: Económico. An guo. D de agujero de vacío de 0.8 a 1mm no deja marca. el plás co se endurece al tocar el molde. ‐ Presión y vacío: Al vacío se le agrega una cámara superior que inyecta presión. ‐ Mecánico: Doble matriz que asegura la forma interior y exterior. Matriz metálica. Mejor control de forma. Alta serie. Herramental caro. Ej: claraboyas, cascos de botes, cubiertos para máquinas. Rotomoldeo: Gira en los 3 ejes / kayac / Buena terminación exterior ‐ Mala interior / BAJA serie. No usa fuerza centrífuga, si Grav. Ej: juguetes, cascos, carroserías, ar culos de náu ca.

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Polie leno / Polipropileno / ABS / Polie leno de alto impacto Inyección por soplado: Se u liza para hacer piezas huecas y sin costura a par r de termoplás cos. Se parte de una pequeña pieza plás ca (generalmente inyectada) llamada preforma, y u lizando presión de aire y calor se inﬂa dentro de una matriz. Enfriamiento por aire, nunca por agua. ALTA serie. PET / PP / PVC Ej: Envases descartables, tambores, bidones de na a, juguetes, etc. Moldeo por compresión y transferencia Termorígidos / sistema an guo / macho y hembra con la medida JUSTA de material (polvo) [Cant menor: problemas de llenado ‐ cant mayor: rebabas]. El material se pone en la parte hembra de la matriz. Se calienta. Baja el macho y moldea. Tiene expulsores. Es un proceso que está entre la compresión y la inyección. Resinas fenólicas, Melamínicas, Epóxicas, Elastómeros.

Compresíon Tipo "wafﬂe"

Transferencia Material pre-calentado

Materiales compuestos o composites Generalmente estos procesos son lentos y requieren de mucha mano de obra. Son materiales complejos ya que requieren soportar esfuerzos. ‐ Laminado manual con molde abierto ‐ Bobinado de ﬁlamentos

‐ Proceso por molde cerrado ‐ Proceso de pultrusión

Polímeros aplicados a estos procesos: Termorígidos, termoplás cos y elastómeros, pero los termorígidos son los más u lizados. Los más comunes son: Poliester, melamínicos, epóxicos, fenólicos. Elastómeros: Polvo "negro de humo" que le da color y una carga que lo refuerza. Termoplás cos: Con ﬁbras durante la inyección. ‐ Resina Poliester: Son las más económicas. Se u lizan en el 95% de la industria naval. Buena resistencia a la compresión, a la temperatura pero no a la tracción o fricción. Puede curar a temperatura ambiente sin necesidad de presión o vacío.

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‐ Resina Epoxy: Exclentes propiedades, más costosas y manipulación más riesgoza. Resistente a la corrosión, químicos y fuego. ‐ Refuerzos: El más u lizado es a base de vidrio. Después; carbono, aramidas, metálicos. Fibra de vidrio: En forma de filamentos y puede haber de dis rnos pos; "E", resistentes a la electricidad o "C", resistentes a los químicos. Formas: MAT: Tela de fibra de vidrio. Es el más usado. fibras de 50mm de largo aprox. Sirve para laminado manual, absorve poca resina, facil de remover el aire que queda atrapado. Rápida impregnación. Tipo E. D 11 micrones. Tejido Robin: Puede servir para laminación manual. Se usa generalmente para laminados gruesos. Buena prestación. Filamento Robin: Para reforzar aristas o espacios especiales. Muy u lizado para arrollamiento. Spray: Buena dispersión y cortabilidad. Velo de superficie: Como el MAT pero más suave. No salen "pelitos". Fibras pre‐impregnadas: Robin u otros formatos que ya vienen con la resina y el catalizador y se ac van por radiación UV o calor. Cargas inertes: Arcillas o carbonatos de calcio. Reducen el costo del material, la contracción y mejora la superficie. En par culas finas hasta el 15% del total. Química Catalizador: Es el encargado de la polimerización o curado. 4/100 de resina. Acelerador: Modifica la velocidad de curación. se agrega después del catalizador. 3/100 de resina. Gel Coat: Es la "piel" visible. Se le ponen aditamientos para que resista condiciones ambientales, tenga brillo, color, y protégé al material base. Diluyente: Disminuye la vizcosidad de la resina.

Aplicación Laminado de molde abierto: Molde posi vo o nega vo. Piezas generalmente grandes. Los moldes son los más económicos. Tipos de aplicación: manual, por aspersión, automa zada, y por bolsa. Manual: Es la más an gua. Mucha mano de obra. Molde de yeso, metal, plás co resforzado. 1º se aplica el desmoldante ‐ 2º gel coat ‐ 3º resina ‐ 4º Fibra de vidrio. Por Aspersión: Es un intento de automa zación. La pistola ene resina y F.V. de 20 a 70 mm. no más de 35% de ﬁbra o no es eﬁciente. Se u liza para cascos de botes, partes de carrocerías, muebles, contenedores, etc.

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Aplicación Automa zada: Molde abierto, casi siempre posi vo. Industria aeronáu ca. (Tipo router cnc que va soltando una cinta pre‐impregnada con un aplicador que se mueve en dos ejes). Moldeo con bolsa: Incluye dos precedimientos que presionan a la resina no curada contra el molde evitando así la formación de burbujas y una mejor impregnación. Por Vacío: Se puede u lizar una bolsa o un contramolde. (1 atm) Por Presión: Presión posi va para inﬂar una bolsa contra el laminado. (+ 1atm) Curado: Por calor, presión, vacío, empo. Calor: si hay horno autoclave el control es más preciso. Sino lámparas UV.

Pultrusión: Similar a la extrusión pero requiere un es rado de la pieza. Provee secciones con nuas de sección transversal constante. Varillas sólidas, tuberías, perfiles estructurales. 1º ‐ Alimentación de filamento. De estantería. Hilos / Cintas 2º ‐ Impregnación con resina ya en proceso de polimerización. 3º ‐ Pasa por una matriz de pre‐froma ( enen que estar muy frías para que no se adhieran a los rodillos). 4º ‐ Pasaje a la matriz final (caliente) 1‐1.5mts de largo donde sale ya curado. 5º ‐ Es rado del perfil y corte con discos diamantados. Molde cerrado: Molde y contramolde. Más caro pero mejor terminación. Buen acabdado en ambas caras. Velocidad de producción. control de tolerancias, Formas más complejas. Trabaja por compresión ‐ Inyección. Bobinado de filamentos: Preimpregnada o impregnada (enbebida). De simetría axial. Siempre se solapan las fibras. Movimiento muy similar al de un torno en función de roscar. Control mecánico o CNC. U lizado en la industria aeroespacial, aspas de helicópteros, secciones de cola. Pros: Automa zado, rápido, control de resina preciso, se elimina la preforma, muy buenas propiedades mecánicas. Contras: Limitadas las formas, cara interna buena terminación.

Variante molde cerrado: Compresión: ‐ Muy u lizado en este proceso. Muy importante el control de flujo de resinas y u lización de fibras. ‐ Moldeo de láminas: por rodillos. se impregnan las láminas de fibra con resina y se comprime con rodillos. U lizado para tabquería. ‐ Por espuma elás ca: Espuma impregnada y fibra seca. Fibra seca Poliuretano de celda abierta. Resina poliester o epoxi

Transferencia: Se cierra el molde y se le transﬁere desde una pre‐cámara resina. U lizado para autopartes, bases de bañeras, cascos de pequeñas embarcaciones. Con resinas de alta prestacion y ﬁbras especiales, industria aeronáu ca.

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Inyección: Hay dos pos de curado por calor, o químico. En éste úl mo, se inyecta el polímero y por reacción química se endurece. Catalizador. Autopartes, partes de carrocería, cabinas.

Laminado de tubos: Fibras pre‐impregnadas sobre un mandril que luego se extrae o sobre un núcleo permanente. Se cura en horno a baja temperatura. Simple y de bajo costo de herramental.

Serie ALTA

MEDIA

BAJA

Pultrusión Bobinado Inyección Molde cerrado

Lam Abierto

Laminado manual

Métodos de corte: Cuando están curados se cortan con herramientas diamantadas o de carburo de silicio. Si no están curadas, cu er o cualquier otro método tradicional de corte.

ELASTÓMEROS Polímeros que demuestran comportamiento elás co que al aplicar una fuerza se deforma, y al eliminarla vuelve a la posición original Caucho: De dos pos, uno derivado de hidrocarburos (sinté co) y otro obtenido mediante la explotación agrícola de donde se extrae el latex en su mayoría extraído del Hevea brasiliensis (natural). Caucho Natural: El látex extraído ene de un 30% a un 50% de materia ú l.

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Separación: El método más u lizado es la coagulación, diluyendo el líquido blanco en agua y agregando ácido fórmico o acé co. El proceso dura aproximadamente 12Hs. Luego se exprime con rodillos formando láminas de entre 3 y 4mm. Se cuelgan y se secan con humo (efecto an oxidante) Caracterís cas: ‐ Secado es translúcido y muchas capas, blanco‐amarillesco y luego del secado con ollín, marrón. ‐ Se elonga 7 veces su longitud inicial. ‐ Se corta con mucha facilidad. ‐ Aproximadamente 5ºc se pierde la elas cidad. ‐ 25ºc blando y 50ºc pegajoso. 180ºc funde y 200ºc se descompone. Procesamiento del caucho natural Mas cado: Rompe toda la masa de caucho. Composición: Recibe adi vos. Mezclado: Se homogeniza la mezcla. Formado: Extrusión, inyección, etc. Vulcanizado: Sin, no está terminada. No vuelve a su estado original. Mas cado: Por rodillos o por levas + 40‐50ºc. Mucho desgaste del herramental. Queda mucho menos viscoso y más pegajoso, apto para recibir adi vos. Importante temperatura y empo del proceso y de recuperación, y la calibración de los elementos de mas cación. Composición: Adi vos que mejoran la composición del caucho. Rellenos que mejoran las propiedades mecánicas, ex enden al material por lo que bajan el costo. Ej: negro de humo, que incrementa su resistencia a la abrasión y a la tracción y le da color negro. El vulcanizante más u lizado es el azufre. Mejora la resistencia mecánica. Otros vulcanizantes son el sulfuro de sodio y el an monio. Otro adi vo muy común es el plas ficante que actúa sobre el caucho y que permite a otros adi vos adaptarse y facilita los proceso de fromado. Otro elemento común son los acelerantes que aceleran los procesos de vulcanización. An oxidantes, que retrasan el envejecimiento. Deben dispersarse muy bien en la masa, ser inertes a la vulcanización y no ser tóxicos. Colorantes, que son pigmentos que se agregan para obtener el color final. buena disolución, buena reflexión de rayos luminosos. Blanco: óxido de zinc y rojo: óxido de hierro. Otros adi vos como agentes de soplado, que permiten formar paredes más delgadas, an aderentes, refuerzos como telas, mallas de acero, filamentos con nuos, etc. Mezclado: 80ºc ‐ 100ºc de 10' a 20'. Normalmente en dos etapas, 1º todos los adi vos menos los vulcanizantes y 2º los vulcanizantes.

Formado: extrusión , calandrado, recubrimiento, moldeo y corte Extrusión por tornillo o pistón (raro): Ej: cámaras para bicicleta, burletes, mangueras. Calandrado: Hace pasar el caucho por trenes de rodillos con una luz de pasaje decreciente hasta lograr el espesor requerido. Temperaturas inferiores a termoplás cos, equipos más pesados y más energía. El producto obtenido es una lámina de caucho. Ej: laminados, engomado de telas, grabado e impresión. Recubrimiento:

Moldeo:

Es uno de los más u lizados. Industria del neumá co, impregnación de telas y muchos por inmersión.

Compresión: es el más importante. Fabricación de neumá cos. También reves miento de piezas rota vas o piezas con cargas mecánicas, suelas, sellos, ventosas, tapones de botellas, etc. Transferencia

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Inyección: Mayor control dimensional, menos desperdicio y ciclos cortos. Riesgos: curado prematuro, vulcanizado en matriz. Vulcanizado: Proceso mediante el cual se calienta el caucho en presencia de azufre, con el ﬁn de volverlo más duro y resistente al calor. Se produce un encadenamiento transversal de las moléculas. Se realiza en los mismos moldes o en hornos.

Propiedades Antes Se comporta como termoplás co Pegajocidad Blando Elongación Baja vizcosidad

Después Se comporta como termorígido No pegajoso + Duro Baja elongación + Vizcosidad

Caucho sinté co: Los más comunes SBR (S leno Butadieno), NBR (Nitrilo), CR (cloropreno), VRQ (silicona), FMP (Elastómero ﬂuorado). SBR R. Tracción R. Rotura Durabilidad al calor y desgaste Azufre Acelerante

Caucho Natural Se procesa mejor R. Tracción R. Rotura

Elastómeros Termoplás cos: A la hora del proceso como termoplás cos. SBS (S leno Butadieno S leno), COPEs (copoliesteres). Preceso más común: extrusión e inyección. Suelas, componentes para la industra automotriz, recubrimiento de cintas transportadoras. Consideraciones de diseño: No ángulos de desmolde. Agujeros casi imposible de realizar después del procesado. No incertos roscados (o muy duras si).

MADERAS Las caracterís cas dependen del po de árbol, clima, suelo, ambiente. Del árbol se u liza casi toda la estructura: Tronco, copa y raices. Tronco ‐ Madera aserrada: Perfiles tableros Copa: Tableros hebras orientadas Raices: Depende del árbol y el po de suelo. Tablas, tablones no tan anchos, listones finos. Clasificación

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Maderas DURAS: Proceden de árboles de hojas caducas, de crecimiento lento, son maderas más densas y resistentes. Son más caras. Algarrobo: Dura y pesada. Fabricación de muebles. Pe: 0,8 Lapacho: Durmientes de ferrocarril. Pe: 1,02 Quebracho: Pe: 1,18 Maderas BLANDAS: Crecimiento rápido. Árboles cn hojas en forma de agujas, muy resinosos, fáciles de trabajar menos resistentes que las maderas duras y más económicos. Pino Elio s: Madera blanda, liviana. Industria del papel, muebles, reves miento, no soporta la intemperie salvo que sea tratada. Pe: 00,46 Pino Paraná: Pe:0.5. Económico. Roble: Madera más estable que el pino. Muebles, enchapados, molduras, y reves mientos. Pe: 0,6 Cedro: Muy buena estabilidad dimensional. Mueblería muy fina. Muy buenas propiedades mecánicas. Instrumentos musicales. Pe: 0,55 Caracterís cas Higroscopicidad: Se refiere a la humedad que ene la madera y a la capacidad de absorberla. Humedad de la madera: Agua libre: en cavidades celulares / Agua higroscópica: en las fibras. Anisotropía: Posee ciertas propiedades sicas y mecánicas de acuerdo a la orientación de las vetas. Densidad Biodegradable: Por acción de microorganismos. Elas cidad: Muy u lizada en rantería por este comportamiento. Compresión / Tracción Resistencia al corte o dureza Propiedades acús cas: Absorbe sonidos. Aislamiento acús co. Propiedades eléctricas: Aislación (postes). Agentes destructores de la madera Causas bió cas: Causas abió cas:

Hongos / Insectos xilófagos / Roedores Cambios rápidos del contenido de humedad / Radiación solar / Fuego

Proceso de obtención Tala ‐‐> Poda ‐‐> Descortezado ‐‐> Aserrado ‐‐> Secado ‐‐> Cepillado

Radial

Tangencial

Transversal

Secado Mejora las propiedades mecánicas. Aumenta la resistencia al ataque de los agentes destructores. Mejora la estabilidad dimensional. Mejora la adesión de pinturas. Mejora el trabajo mecánico. Mejora la absorción de preservantes químicos. Aumenta la resistencia de pegamentos. Natural: Al aire libre o en galpones en algunos casos asis dos por ven ladores. Es lento y deja hasta un 20% de humedad. Asis do:

Horno: Algunos con forzadores de aire, eléctricos, a gas, con temperaturas apriximadas de 80 a 90ºc. Mucho más rápidos pero necesitan ser controlads para no generar ﬁsuras en la madera. Cámaras deshumiﬁcadoras: Genera un ambiente muy seco. Cámaras de radiación solar: Cerradas. Calor por radiación. Muy poca u lización de e. Cámaras de vacío: Se controlan muy bien las variables.

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Secado por radiofrecuencia: Dimensiones reducidas. Principio de microondas. Secado más rápido pero alto costo de equipos y uso de energía. Esté ca de la madera Color / Diseño de la veta / Grano / Brillo / Olor / Sabor / Textura Formas comerciales Chapas y láminas / Listones / Tableros macizos / Molduras y perfiles / Varillas / Tableros de fibras / Aglomerados. Herramientas Manuales: Escofinas, serruchos, cepillos, guvias, etc. Eléctricas: Sierra de calar, circular, de banda, ingleteadoras, radial, de aserrado, router, torno Curvado Por entalladuras: múl ples cortes transversales. se curva por devilitamiento. Por Vapor: Matriz con forma que guía la forma. Apto para maderas blandas y algunas semiduras con baja sección. Laminado: Láminas finas que se van curvando y se van pegando. Es el más usado. Con rodillos:

Uniones Pegado ‐ Encolado: Pegamentos vinílicos Clavos, grapas: Común o torsionado Tarugado Atornillado: No pasos ﬁnos Encastres Acabado Muy importante la terminación. Muy importante el uso de tapa‐poro‐ Protecciones (fungisidas o CCA [Prohibido]) Desperdicio 40m3 de madera ‐‐> 30m3 después del descortezado Tablas 75% (22.3m3) ‐‐> Al mueble 17m3

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Aserrín, polvillo ‐‐> MDF ‐ aglomerados Otro ‐‐> Papel: Tala, descortezado, triturado, extracción de celulosa, pasta, blanqueo, secado, prensado, secado en rodillos y después ﬁn.

SOLDADURAS Es un proceso de unión de metales, generalmente por calor, con o sin aporte de material dando con nuidad a los elementos unido. El material de aporte y las consecuencias de aplicar calor pueden afectar a las piezas a soldar. Clasiﬁcación de soldaduras A) Heterogenea: Entre materiales de dis nta naturaleza, con o sin material de aporte A) Homogenea: Todos de igual naturaleza B) Blanda: A < 400ºc y generalmente dan la posibilidad de un desoldado. B) Fuerte: a >500ºc. C) Por fusión: Donde las partes se funden parcialmente para la unión haciendo o no aporte de mat. C) Por estado sólido: Donde no hay fusión ni aporte. Ej: soldadura por explosión. Métodos de soldadura Soldadura oxiace lénica: Ace leno + Oxígeno (en vez de ace leno también: hidrógeno, gas natural, propano). Muy baja serie. Puede soldarse con o sin aporte. Soldado de materiales ﬁnos (Chapas / Tubos).

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Soldadura Por arco eléctrico: Indispensable en cualquier sector de la industria. Es el más lento. Terminación no tan buena. costo reducido. Consiste en provocar la fusión de los bordes de las piezas a soldar mediante el calor desarrollado por un arco eléctrico. esta fusión se acompaña con el aporte de un material llamado electrodo. Baja sere. Dis ntos pos de electrodo.

Soldadura por arco sumergible: Se se puede automa zar. Va a trabajar con el electrodo con nuo y "desnudo". Fundamentalmente usado para soldar aceros de gran espesor. Se agregará fundente en forma de granos. Tuberías y para costuras planas para generar partes resistenciales muy precisas. Alta serie. Equipos caros. Muy uniforme el cordón de soldadura.

Soldadura eléctrica con atmósfera inherte:

TIG: Con electrodo de tungsteno no consumible. Muy alto punto de fusión. Con o sin aporte.

MIG: Con electrodo consumible con nuo similar al sumergible. En algunos casos automa zable. Equipo rela vamente económico. Soldadura con nua. Buena terminación.

Aluminotérmica: Proceso de soldadura donde el calor se genera mediante una fuerte reacción exotérmica que funde los materiales a soldar. El aluminio pasa a ser una especie de escoria.

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Soldadura por resistencia eléctrica: Se genera directamente por paso de la corriente entre dos piezas. Baja a alta serie. Automa zable.

Soldadura con nua Calidad de soldaduras Se comprueba por plaqueo (rayos x) / Enfriamientos muy bruscos pueden generar ﬁsuras / En ausencia de humedad se puede soldar (espacio). Bajo el agua por arco / Puede soldarse por laser. Seguridad Protección ocular para evitar UV. Exposiciones largas: Delantales de plomo / Ven lación.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES Limpieza química Mejora el aspecto, prepara la pieza para tratamiento posteriores, remueve contaminantes. Embulaciones, Ácidos, Solventes, Compuestos alcalinos, Ultrasonido. Limpieza mecánica Eliminar óxido, rebabas, virutas, mejorar la superﬁcie. Requiere de mas equipamiento. Aire comprimido + arena / microesferas de vidrio. Rotoﬁnish (piezas metálicas o cerámicas) por vibración. Rotado en tambor po lavarropas. En todos los casos para muchas piezas. Para acabado individual, arenado. Metalizado Protección para la corrosión. Mejora el aspecto. Evita el desgaste. Mejora la conduc vidad. Mejora la soldabilidad. Mejora la luminosidad. Procesos Electrolí cos: Es un recubrimiento electroquímico. De todos es el más u lizado. Cuba electrolí ca. Pieza (parte nega va), líquido (electrolito) +.

Cromado: proceso electrolí co con zinc, niquel, estaño, cobre. puede tener diferentes colores y terminación mate, sa nado o brillo. Acero + Zinc = Protección contra la corrosión. Acero + Niquel = Corrosión o embellecimiento. Bronce + Niquel = Terminación. Estaño = En alimentos, circuitos eléctricos ‐ soldabilidad Cobre = Base para cromado, circuitos eléctricos, terminación. Electroformado: Se genera una cáscara con mucha presición y se puede u lizar como moldería. Químico: sin electricidad. Uno hace de reductor y la pieza de catalizador. Ventajas: espesores uniformes en piezas muy complejas. Se aplica a metales y no metales. Metalizados por inmersión No involucra electricidad. Galvanizado: baño de zinc. Mala terminación. Buena durabilidad.

Copyle ‐ 19/02/2015 ‐ Ignacio Loncon

Pintura electrostá ca o en polvo: Se proyecta el polvo sobre la pieza y luego horno de curado. Para acero:

Zinc (glavanizado) + importante (chapas/tubos/alambres) e: 0.05‐0,1mm en función al empo de inmersión. Aluminio Estaño Plomo Ninguno de estos procesos produce cambios estructurales. Recubrimiento por conversión Forma película de óxido, fosfato o cromato con o sin aplicación de electricidad. Proteje contra la corrosión, reduce el desgaste. aumenta la resistencia eléctrica. Sirve para decoración o iden ficar partes. Conversión química: Películas delgadas no‐metálicas. Uno puede ser el recubrimiento por fosfato. e:0,03‐0,04 mm max. Buena base para pinturas. Cromato: Ácido crómico, aluminio, cobre, zinc. e: < fosfa zado. Resistencia a la corrosión, base para pinturas y decora vos. Se le pueden dar diferentes colores. Conversión electrolí ca ‐ Anodizado: Pieza = ánodo. Se acelera el proceso de oxidación estable y controlada. No se agrega metal. Al o magnesio. 10‐20micrones. Recubrimientos orgánicos Polímeros y resinas que se fabrican como líquidos en superficies de la pieza. Con enen aglu nantes, pigmentos, solventes y adi vos. Aplicaciones: inmersión, pincel, rodillo, polvorizador. Secado al aire o en hornos. Polvos termoplás cos: Nylon, polies leno, polie leno y polivinilo. Termorígidos: poliester, resina epoxi. Aplicación por inyección de par culas. Esmaltado con porcelana Se aplica + calor = vitrificado. Preparación del material, aplicado, secado, quemado. Aplicación por aspersión, aspersión electrostá ca, inmersión, electrodisposición, y recubrimiento por flujo.

EL CUERO Bovino, caprino, porcino, equino, nutria, chinchilla, rep les, peces, cervidos (ciervos y renos)

Cuero ecológico se le dice al cuero en donde se usa todo o bien al cuero ar ﬁcial Aproximadamente 30 días para ser cuero comercial

Copyle ‐ 19/02/2015 ‐ Ignacio Loncon

Tratamiento clásico ‐ Secado: normalmente al aire ‐ Salado ‐ Salmuerado: Agua + Sal

Re rar la carne y mejorar su conservación. Elimina bacterias

Cur embre 1 ‐ Remojo 2 ‐ Encalado (Aplicación de cal para remover pelos) 3 ‐ Depilado (Pelo ya flojo) 4‐ Decalado (Se re ra la cal) Cur ción por productos inorgánicos / Productos orgánicos / Otros productos Sales de hierro Sales de aluminio Proceso Cur do ‐‐> Escurrido (x rodillos) ‐‐> Dividido ‐‐> Rebajado (Espesor final) ‐‐> Teñido ‐‐> Engrase ‐‐> Secado ‐‐> Ablandamiento ‐‐> Corte Teñido: por inmersión en una o varias bateas Engrase: No a todos. Tacto, flexibilidad, resistencia a la tracción y desgarre, humectabilidad y blandura. Alargamiento Ablandamiento: No a todos Clasificación Se separan las imperfecciones. Calidad / tamaño / espesor / firmeza / uniformidad Esmerilado Limpieza y uniformidad de la superficie

Copyle ‐ 19/02/2015 ‐ Ignacio Loncon

Fundamentos de la Manufactura Moderna (Mikell P. Grover) Manufactura, ingeniería y tecnología (Kalpakjian) Modern Plas cs Handbook (Charles A. Harper)

FADU-UBA-2015