PROCESOS FABRILES

ÍNDICE

1. CALDERERÍA

2. MOLDEO 

     2.1. FUNDICIÓN

     2.2. INYECCIÓN

3. CONFORMADO O DEFORMACIÓN PLÁSTICA

     3.1. CONFORMADO EN FRÍO

     3.2. LAMINACIÓN

     3.3. FORJADO

     3.4. EXTRUSIÓN

     3.5. ESTAMPACIÓN

     3.6. TREFILADO

4. MECANIZADO CON ARRANQUE DE VIRUTA

5. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

     5.1. SINTERIZADO

CALDERERÍA

La calderería tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte tanto de sólidos, como de líquidos o gas; así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Estos depositos son conocidos como silos y cisternas. Para esta forma de fabricación mecánica se utiliza acero laminado y vigas de diferentes aleaciones, formas y espesores.

Cuando el recipiente que vamos a construir va a soportar altas presiones, tanto el metal con el que se va a fabricar como las propias soldaduras que lleve, se someten a diversas pruebas mediante ultrasonidos y rayos X. 

Los técnicos en calderería tienen que tener una elevada profesionalidad para asegurar la calidad necesaria, así como los soldadores que deben estar homologados por diferentes organismos de control de calidad.
Existe una variante de la calderería denominada calderería plástica, cuyo concepto general es similar con la diferencia de que se utilizan termoplásticos como materia prima en lugar de metales.

MOLDEO

•  FUNDICIÓN:

  Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas en el que se vierte material fundido, normalmente metal aunque también plástico, en un recipiente llamado molde, donde se enfría y como consecuencia se solidifica.
  
  
  El proceso más habitual es la fundición en arena, ya que es un material que aguanta muy bien el calor y además es muy abundante en la naturaleza. Esta arena se mezcla con arcilla para que adquiera más cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad, ya que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el material fundido.
  Una vez que el material se ha solidificado se procede a romper el molde para extraer la pieza en cuestión.
  A la hora de fundir metales como hierro o plomo, que son bastante más pesados que el molde de arena aparece un problema conocido como "flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima de la cavidad de este, haciendo que el resultado final no sea el esperado. Para solventar este problema se recubre la caja de moldeo con una chapa gruesa, consiguiendo así un producto final en perfectas condiciones.
  El proceso de fundición tiene diferentes pasos:
  
  
  1. Compactación de la arena.
  2. Colocación del macho.
  3. Vertido del material fundido.
  4. Enfriamiento y solidificación.
  5. Desmolde.
  6. Desbarbado.
  7. Acabado y limpieza. 

• 

   INYECCIÓN:

  Proceso muy parecido al de la fundición, solo que la fundición esta más ligada a los metales y la inyección generalmente se asocia a los plásticos. Se utiliza una máquina de moldeo por inyección, la cual inyecta el plástico fundido dentro de un molde metálico. El proceso con respecto a la fundición es practicamente igual solo que el material fundido se deposita en un molde por medio de una máquina de inyección, la cual hace pasar el material fundido por un pequeño agujero llamado compuerta. Esta técnica es muy popular para la fabricación de articulos muy diferentes, por ejemplo, los famosos juguetes LEGO o Playmobil han sido fabricados mediante esta técnica, así como una gran cantidad de componentes para automóviles, componentes para aviones y naves espaciales.

CONFORMADO O DEFORMACIÓN PLÁSTICA

• CONFORMADO EN FRÍO: 

Cuando se trabaja un metal por debajo de su temperatura de recristalización es trabajo en frío. La mayoría de los metales se trabajan en frío aunque con el proceso se calientan. El trabajo en caliente refina la estructura del material, mientras que el trabajo en frío distorsiona el grano y reduce un poco su tamaño, esto, le mejora en aspectos como la resistencia, la maquinabilidad, exactitud dimensional y la superficie del metal. Esto es debido a la menor oxidación que sufre con el trabajo en frío, además es más fácil de laminar.Todos los metales son cristalinos por naturaleza y están hechos de granos de forma irregular de varios tamaños. Cuando se trabaja en frío se producen cambios estructurales, que producen fragmentaciones en el grano, movimientos de átomos y distorsión de la malla.

Para el trabajo en frío se requieren presiones mucho mayores que en el trabajo en caliente. Al estar en un estado más rígido, el metal no se deforma permanentemente hasta que excede el límite elástico.Cuanto más dúctil es el material a trabajar mejor se podrá trabajar en frío. Los metales puros pueden soportar una mayor deformación que los metales aleados, ya que estos últimos incrementan la tendencia y rapidez del endurecimiento.En el conformado en frío la pieza se trabaja a temperatura ambiente, pero el proceso como tal ocasiona calentamiento por fricción, que puede alcanzar los 200 ºC.

• LAMINACIÓN:

La laminación es un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza de trabajo. Los rodillos giran en sentidos opuestos  para que fluya el material entre ellos, ejerciendo fuerzas de compresión y cizallamiento. Los procesos de laminado requieren una gran inversión de capital; debido a ello los molinos de laminado se usan para la producción de grandes cantidades de productos estándar (láminas, placas, etc).

Los procesos de laminado se realizan , en su gran mayoría, en caliente por la deformación ejercida sobre el material trabajado. Además, los materiales laminados en caliente tienen propiedades isotrópicas y carecen de tensiones residuales. Los principales inconvenientes que presenta el laminado en caliente son que el producto no puede mantenerse dentro de tolerancias adecuadas, y que la superficie de la pieza queda cubierta por una capa de óxido característica.

• FORJADO: 

La forja es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material viene dado por la aplicación de fuerzas de compresión.
Se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes:
          
     
     - Por presión: De forma continuada utilizando prensas.
     - Por impacto: De modo intermitente utilizando martillos                                                    pilones.
Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.
Los principales tipos de forja que existen son:

FORJADO LIBRE

          1) Forja libre.
          2) Forja con estampa.
          3) Recalcado.
          4) Forjado isotérmico.

FORJA CON ESTAMPA

RECALCADO

• EXTRUSIÓN: 

La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. A través de un troquel, de sección transversal deseada, el material es empujado y extraído. Sus principales ventajas son la habilidad de crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos. También las piezas finales se forman con una 
terminación superficial excelente.


Los materiales extruidos comúnmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios.

La extrusión puede ser continua o semicontinua. 
Se puede realizar de tres maneras:

EXTRUSIÓN EN CALIENTE

1. Extrusión en caliente: Se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. Se realiza en prensas hidráulicas. Es necesaria lubricación, puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusión. La mayor desventaja de este proceso es el costo de las maquinarias y su mantenimiento.
2. Extrusión en frío: La extrusión fría es hecha a temperatura ambiente. Las ventajas con respecto a la extrusión en caliente es la falta de oxidación, estrecha tolerancia, buen acabado de la superficie y rápida velocidad de extrusión. Los principales materiales extruidos en frío son: Plomo, estaño, aluminio, cobre, acero... Algunos ejemplos de productos obtenidos mediante la extrusión en frío son: Los tubos plegables, el extintor de incendios, cilindros del amortiguador, pistones automotores, entre otros. 
3. Extrusión tibia: Se hace por encima de la temperatura ambiente y por debajo de la temperatura de recristalización del material. Este proceso se usa generalmente para lograr el equilibrio apropiado en las fuerzas requeridas, ductilidad y propiedades finales de la extrusión. Tiene varias ventajas comparada con la extrusión fría: reduce la presión que debe ser aplicada al material y aumenta la ductilidad del acero.

• ESTAMPACIÓN:

La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se utilizan prensas. Los moldes, son matrices de acero, una de ellas deslizante a través de una guía (martillo o estampa superior) y la otra fija (yunque o estampa inferior).
Si la temperatura del material a deformar es mayor a la temperatura de recristalización, se denomina estampación en caliente , y si es menor se denomina estampación en frío.
Las principales operaciones de estampación en frío son :

1. Troquelación: Punzonado, corte o acuñación.
   
2. Embutición: Obtención de cuerpos huecos a partir de chapa plana.
3. Deformación por flexión entre matrices: Curvado, plegado o arrollado.

Los materiales utilizados en la estampación en frío son dúctiles y maleables, como el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio, latón, plata y oro.

• TREFILADO:

Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y el latón, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.

MECANIZADO CON ARRANQUE DE VIRUTA

El mecanizado con arranque de viruta es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. 

Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.

El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio llamado viruta. La herramienta consta de cuchillas que arrancan la viruta en cada pasada. Se dan procesos de desbaste y de acabado.

Sin embargo el mecanizado con arranque de viruta tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.

En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos:

1. Movimiento principal: Es el responsable de la eliminación de material.
2. Movimiento de avance: Es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin.

Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta según el tipo de mecanizado.
También existen herramientas de mecanizado manual como: la sierra, la lima, el cincel, el buril; para el empleo de estas herramientas el operario emplea su destreza y fuerza.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

• SINTERIZADO:

Es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas.


En la fabricación de cerámicas, este tratamiento térmico transforma un producto en polvo en otro compacto y coherente. La sinterización se utiliza de modo generalizado para producir formas cerámicas de alúmina, berilia, ferrita y titanatos.
En la sinterización las partículas se unen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto de fusión del compuesto que desee sinterizar. En el proceso, se produce difusión atómica entre las superficies de contacto de las partículas, lo que provoca que resulten químicamente unidas.