La manufactura es el proceso de convertir la materia prima en productos

1. Procesos de Fabricación

La manufactura es el proceso de convertir la materia prima en productos. Incluye:

Diseño del producto; Selección de la materia prima; Secuencia de procesos a través de los cuales será manufacturado el producto.

La manufactura también involucra actividades en que el producto manufacturado mismo se utiliza para fabricar otros productos.

La manufactura debe responder a varias exigencias y tendencias

• Cumplir con los requerimientos de diseño y las especificaciones y estándares del producto, debe ser realizado económicamente y poder adaptarse a los cambios continuos en el mercado, en cuanto a demanda, etc.
• Debe evaluarse el desarrollo de nuevos materiales, métodos de producción y diseño computarizado. La calidad debe ser comprobada en cada etapa de fabricación del producto.

Diseño del Producto

• Desarrollo del concepto original del producto. Debe pensarse en el ciclo de vida del producto desde todos los ángulos: producto, desarrollo, producción, distribución, usos, eliminación y reciclaje.
• Las tolerancias y acabado superficial provenientes del trabajo en caliente no son tan buenas como en el trabajo en frío.  Los cambios dimensionales, deformación y oxidación superficial ocurren en procesos a altas temperaturas.
• Algunos procesos de fundición producen acabados superficiales mejor que otros, debido a los diversos tipos de moldes existentes.

Consecuencias de una Mala Selección de Material y Procesos

• No funciona correctamente o no se desempeña dentro de los límites de las especificaciones requeridas.  Se pierde la confiabilidad del producto.

2. Selección de Materiales y Diseño

Pasos para la selección de materiales de un diseño nuevo:

• Definir las propiedades que se deben tener para cumplir con el diseño, como propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y costos y disponibilidad del material.
• Definir los parámetros de manufactura en función al número de partes, el tamaño y la complejidad de las partes.
• Investigar los materiales candidatos en detalle para conocer el comportamiento del producto, costo, su fabricación y disponibilidad en los grados y tamaños necesitados en la aplicación.

Pasos para la sustitución de materiales de un diseño existente:

1. Caracterizar el uso del material en términos del rendimiento, requerimientos de manufactura y costo.
2. Determinar cuál características deben ser modificadas para mejorar la función del producto.
3. Buscar materiales alternativos o rutas diferentes de manufactura.
4. Dar una recomendación de un material de reemplazo, definida por sus propiedades críticas, comparándolo con las especificaciones.

Principios de Diseño

• Simplificar la forma: son preferibles las formas simples y redondeas. Ángulos, esquinas, bordes, superficies internas pueden representar un problema
• Evitar humedad residual y los pares galvánicos.
• Ser cuidadoso con las uniones: Creación de hendiduras, y espacios huecos; Creación de microestructuras heterogéneas; Efectos galvánicos; Preferible cátodo pequeño + ánodo grande: Tuercas, pernos, tornillos y soldaduras deben ser más nobles que los materiales adyacentes
• Considerar cambios dimensionales por dilatación térmica, corrosión o recubrimiento

3. Metrología

Es la ciencia e ingeniería de la medida, incluyendo el estudio, mantenimiento y aplicación del sistema de pesas y medidas. Su objetivo fundamental es la obtención y expresión del valor de las magnitudes, empleando para ello instrumentos, métodos y medios apropiados.

Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real  

Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones

Sensibilidad: es la mínima diferencia de dimensiones que puede detectar o medir el instrumento.

Calibradores Vernier:

Es un instrumento de medición en el cual las dos quijadas del calibrador tocan la parte que se mide, y la dimensión se lee en las líneas graduadas que coinciden. El vernier mejora la sensibilidad de la regla sencilla. Los calibradores vernier se pueden usar para medir longitudes interiores, exteriores y profundidad

Tornillos Micrométricos:

El micrómetro es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión. Del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros en el caso de lo micrómetros con vernier (0,001 mm). Comúnmente son empleados para medir espesores y dimensiones internas y externas.

El micrómetro tiene una espiga roscada, un tambor graduado y una camisa graduada. También se consiguen micrómetro para medir profundidad y para medir diámetro internos con la misma sensibilidad

Uso del Micrómetro

En la parte superior de la escala longitudinal se ve la división de 5 mm, en la parte inferior de esta escala se aprecia la división del medio milímetro. En la escala del tambor la división 28 coincide con la línea central de la escala longitudinal, luego la medida realizada por el micrómetro es: 5 + 0,5 + 0,28 = 5,78

Tolerancias Dimensionales

Se define como la variación permisible o aceptable en las dimensiones (altura, ancho, profundidad, diámetro, ángulo) de una parte. Son importante las tolerancias, porque es virtualmente imposible (e innecesario) fabricar dos piezas que tengan precisamente las mismas dimensiones

Medición de Ángulos

Escuadra Ajustable: es similar a un transportador con la diferencia que posee un elemento móvil. Las dos hojas del transportador se ponen en contacto con la pieza que se mide y se lee el ángulo en forma directa en la escala vernier.  

Indicadores de Carátula

Son dispositivos sencillos que convierten desplazamientos lineales de un palpador a la cantidad de rotación de un indicador en una carátula circular.

El indicador se pone en cero en determinada superficie de referencia y el instrumento, o la superficie por medir se pone en contacto con el palpador.

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4. Fundamentos de Corte

Factores que Influyen en el Proceso de Corte:

• Material, recubrimiento y estado de la herramienta.
• Forma, acabado superficial y filo de la herramienta.
• Estado y temperatura de la pieza.
• Parámetros de corte: velocidad, avance y profundidad del corte.
• Aumento de la temperatura en la pieza, la viruta y la herramienta.
• Características de la máquina (rigidez y amortiguamiento).
• Desgaste y falla de la herramienta.
• Acabado superficial producido en la pieza después de maquinarla.
• Sujeción y soporte de la pieza.
• Fuerza y energía disipadas en el proceso de corte.

Tipos de Viruta: Continuas; Borde acumulado o recrecido; Escalonado o segmentadas; Discontinuas; Forma de Riz.

Rompevirutas

El procedimiento normal para evitar esa viruta continua es romperla en forma intermitente con un rompevirutas. Aunque el rompe virutas ha sido siempre una placa de metal fija a la cara de ataque de la herramienta que dobla la viruta y la rompe.

Temperatura en el Corte

Como en todas las operaciones de trabajo en metales, la energía disipada en la operación de corte se convierte en calor, que a su vez eleva la temperatura en la zona de corte.

Es importante conocer el aumento de temperatura, por los siguientes fenómenos:

• Una temperatura excesiva afecta negativamente la resistencia, dureza y desgaste de la herramienta de corte.
• Al aumentar el calor se provocan cambios dimensionales en la parte que se máquina, y se dificulta controlar la exactitud dimensional.
• El calor puede inducir daños térmicos en la superficie maquinada, que afectan negativamente sus propiedades.
• La misma maquinaria se puede exponer a temperaturas elevadas y variables, causando su distorsión y, en consecuencia, mal control dimensional de la pieza.
• La viruta se lleva gran parte del calor generado. Al aumentar la velocidad de corte, la viruta aparta una mayor proporción del calor generado y pasa poca cantidad a la pieza.

Técnicas para Medir la Temperatura

• Se pueden determinar las temperaturas y su distribución en la zona de corte mediante termopares colocados en la herramienta y/o pieza.
• Es más fácil determinar la temperatura promedio con la fem térmica (fuerza electromotriz térmica) en la interfase herramienta – viruta, que actúa como empalme caliente entre dos materiales distintos de la herramienta y la viruta.

Vida de las Herramientas
         Desgaste y Falla: La rapidez del desgaste depende de los materiales de las herramientas y de la pieza, la forma de la herramienta, los fluidos de corte, los parámetros del proceso y de las características de la máquina herramienta.

Desgaste de Flanco: se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta y en general se atribuye a frotamiento de la herramienta sobre la superficie maquinada, que causa desgaste adhesivo y/o abrasivo. Alta temperatura, que afecta las propiedades del material de la herramienta y la superficie.

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