1. Cules son las ventajas y desventajas del forjado en frio, tibio, y en caliente. Discutir y ejemplos.

FORJADO EN FRIO La forja fra se define como trabajo de un metal debajo de su temperatura de la recristalizacin, pero generalmente alrededor de la temperatura ambiente. Ventajas: Proporciona mejor precisin, tolerancias ms estrechas. Mejora el acabado de la superficie. El endurecimiento por deformacin aumenta la resistencia y dureza de la parte. El flujo de granos durante la deformacin brinda la oportunidad de obtener propiedades direccionales convenientes en el producto resultante. Ahorro en costos de horno y combustible. Desventajas: Requiere mayor potencia para desempear las operaciones. Se debe tener cuidado para asegurar que las superficies de la pieza de trabajo inicial estn libres de incrustaciones y suciedad. La ductilidad y el endurecimiento por deformacin del metal de trabajo limitan la cantidad de formado que se puede hacer sobre la pieza. FORJADO EN TIBIO Por debajo de la temperatura de recristalizacin (0.3 Tm donde Tm es el punto de fusin del metal particular en T absoluta). Ventajas: Fuerzas ms bajas y menores requerimientos de potencia. Son posibles trabajos ms intrincados. Se puede eliminar o reducir la necesidad de recocido. FORJA EN CALIENTE La forja caliente se define como trabajo de un metal sobre su temperatura de la recristalizacin. Por encima de la temperatura de recristalizacin (<0.5 Tm donde Tm es el punto de fusin del metal particular en T absoluta). Ventajas: La forma de la parte de trabajo se puede alterar significativamente Se requiere menor potencia para deformar el metal. Las propiedades de resistencia son generalmente isotrpicas debido a la ausencia de una estructura orientada de granos creada en el trabajo en fro. El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la parte.

Desventajas: Precisin dimensional ms baja. Mayores requerimientos de energa. Oxidacin de la superficie de trabajo. Acabado superficial ms pobre y menor duracin en la vida de las herramientas. Fuente: http://isa.umh.es/isa/es/asignaturas/tftm/deformacion%20plastica.pdf 2. Discutir la diferencia entre forjado con dado cncavo, convexo, y bloqueo. Presentar diagramas. EL FORJADO CON DADOS CONVEXOS. Es una operacin de forja que se utiliza para reducir la seccin transversal y redistribuir el metal en una parte de trabajo, como preparacin para operaciones posteriores de formado con forja.

EL FORJADO CON DADOS CNCAVOS Es similar al anterior, excepto que los dados tienen superficies cncavas.

FORJADO POR SECCIONES

Consiste en una secuencia de compresiones a lo largo de una pieza de trabajo para reducir su seccin transversal e incrementar su longitud. Se usa en la industria siderrgica para producir lupias y planchas a partir de lingotes fundidos, en la operacin se utilizan dados abiertos con superficies planas o con un ligero contorno. Con frecuencia se usa el trmino forjado incremental para este proceso.

Fuente: http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-322.pdf 3. Cmo identificara si una pieza esta forjado o fundida? Discutir las propiedades. El forjado es un proceso en el que la pieza se conforma mediante fuerzas sucesivas de compresin, aplicadas a travs de diversos dados o matrices y herramientas. Entre los productos caractersticos del forjado estn tornillos y remaches, bielas, ejes de turbinas engranajes, herramientas de mano. Se puede controlar el flujo de metal y la estructura del grano para que las piezas forjadas tengan buena resistencia y tenacidad y se puedan usar con confianza en aplicaciones crticas, donde se requieran grandes resistencias. Se denomina fundicin al proceso de fabricacin de piezas, comnmente metlicas pero tambin de plstico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian

4. Explique la funcin de la rebaba en el estampado. Graficar.

El forjado por matriz de impresin, la pieza de trabajo toma la forma de una cavidad de matriz mientras se va forjando entre dos matrices con forma. Por lo general, este proceso se realiza a temperaturas elevadas para mejorar la ductilidad de los metales y disminuir las fuerzas. Durante la deformacin, parte del material fluye hacia el exterior y forma unos bigotes o rebaba de forja. La rebaba desempea un papel importante en el forjado por matriz por impresin. La temperatura elevada y la alta resistencia a la friccin resultante en la rebaba representan una severa restriccin al flujo exterior del material en la matriz. Por lo tanto, con base en el principio de que en la deformacin plstica los materiales fluyen hacia donde hay menor resistencia (debido a que requiere menos energa), el material empieza a fluir al interior de la cavidad de la matriz, llenndola finalmente.

Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 5. Cules son las diferencias entre extrusin y estirado? En la extrusin una palanquilla cilndrica se fuerza a travs de un dado o matriz de manera similar a como se aprieta el tubo de la pasta dental o se extruye. Por medio de la extrusin se puede producir una gran variedad de secciones transversales slidos o huecas, que fundamentalmente son partes intermedias.

En el estirado se reduce o se cambia la seccin transversal de una barra o alambre largo, en general jalndola (de ah el termino estirado) a travs de un dado conocido como dado de estirado.

Por lo tanto la diferencia entre estirado (trefilado) y extrusin es que en esta el material se empuja a travs de un dado, mientras que en estirado se jala a travs a travs de l. Los productos de barra y alambre abarcan una muy amplia gama de aplicaciones. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 5. Qu clases de defectos se puede presentar en la extrusin y estirado? Graficar. DEFECTOS EN LA EXTRUSIN Dependiendo del material de la pieza de trabajo y de las variables de proceso, los productos extruidos pueden desarrollar diversos tipos de defectos que afectaran de manera significativa su resistencia y su calidad. Agrietamiento en la superficie: Si la temperatura de extrusin, la friccin o la velocidad son demasiado elevadas, las temperaturas de la superficie pueden aumentar considerablemente, lo que provocara que la superficie se agrietase y desgarrase. Estas grietas son intergranulares (es decir, a lo largo de los limites de los granos) y por lo general provocadas por la fragilizacin en caliente. Tubo: El tipo de patrn de flujo del metal en la extrusin mostrada tiende a acumular los xidos e impurezas de la superficie en el centro de la palanquilla, de manera parecida a la de un embudo. Este defecto se conoce como tubo, tubo de escape o cola de pescado. Es posible que un producto extruido sufra este tipo de defecto hasta en un tercio de su longitud, por lo que debe cortarse como desperdicio. Agrietamiento interno: En el centro del producto extruido puede desarrollar grietas conocidas como agrietamiento central, reventn central, fractura de punta de flecha o agrietamiento de tipo Chevron o en forma de V invertida. Estas grietas se atribuyen a un estado de esfuerzo de tensin hidrosttica en el eje central de la zona de deformacin en la matriz, situacin similar a la regin de formacin del cuello en una probeta de tensin.

DEFECTOS EN EL ESTIRADO

Los defectos tpicos en una barra o en alambre estirado son similares son similares observado en la extrusin, en particular el agrietamiento central. Otro tipo principal de defecto en el estirado son los traslapes, raspaduras o dobleces longitudinales en el material que se pueden abrir durante operaciones posteriores de formado (como recalcado, cabeceado, laminacin de roscas o doblado de barra o alambre) y pueden provocar serios problemas en el control de calidad. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 7. Cmo se extruyen los tubos? Cmo se estiran? Presentar video. EXTRUSIN DE TUBOS Y OTROS PERFILES HUECOS

Extrusin Es una forma de extrusin directa, pero utiliza un mandril para formar el interior del tubo. Despus de que el tocho se coloca dentro, el dado que contiene el mandril se empuja contra el lingote. El vstago compresor avanza entonces y extruye el metal a travs del dado y alrededor del mandril. La operacin completa debe ser rpida y velocidades hasta de 180 m/min han sido usadas en la manufactura de tubos de acero. Pueden extruirse tubos de acero de bajo carbono a temperatura cercana a la ambiente, pero para la mayora de las aleaciones el tocho debe calentarse alrededor de 1300C. Estirado El espesor de la pared, el dimetro o la forma de los tubos que se producen por extrusin o con otros mtodos se pueden reducir ms mediante los procesos de estirado de tubos. Con estas tcnicas se pueden estirar tubos de hasta 0.3 m de dimetro. Para estas operaciones hay disponibles mandriles de distintos perfiles. Fuente: http://www.mater.upm.es/polimeros/Documentos/Cap6_2Extrusion.pdf

8. Cules son las causas de las rebabas. Cmo se pueden reducir o eliminar. Las rebabas o barbas son montculos delgados, por lo general de forma triangular que se forman en los bordes de una pieza debido al maquinado, al cizallado de lminas y en el recorte de forjas y piezas fundidas. Las rebabas pueden interferir con el ensamble de las partes y pueden ocasionar atascamientos de las mismas, desalineamientos y cortocircuitos en componentes elctricos. En forma tradicional, las rebabas se han quitado manualmente, proceso que puede ocupar hasta el 10% del costo de manufactura de la parte. Se puede reducir la necesidad del desbarbado o eliminacin de rebabas si se agregan biseles a las aristas aguadas de las piezas, y si se controlan los parmetros del procesamiento. La economa de las operaciones de desbarbado depende de factores como el grado de desbarbado requerido, la complejidad de la parte y el lugar de las barbas, as como la cantidad de partes, espacio de piso disponible. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 9. Hacer un diagrama de flujo de las operaciones comunes de doblado, con una aplicacin de cada una. Conformado con prensas excntricas: El metal laminado o en placas se puede doblar con facilidad y usando soportes sencillos, mediante una prensa. Las laminas de 7m o ms largas, y otras piezas relativamente angostas, se suelen doblar en una prensa excntrica. Est maquina usa matrices o dados largos en una prensa mecnica o hidrulica, y es adecuada para pequeas producciones.

Doblado con rodillos: En este proceso las placas se doblan con un conjunto de rodillos. Ajustando la distancia entre los tres rodillos se pueden obtener diversas curvaturas.

Doblado en maquina de 4 corredoras: Tambin se pueden doblar piezas relativamente cortas en maquinas. Estas maquinas se consiguen en diversos diseos, y los movimientos laterales de los dados se controlan y sincronizan con el movimiento vertical, para conformar la pieza a las formas deseadas.

Acanalado: En el acanalado, la periferia de lamina metlica se dobla hacia la cavidad de un dado. El canal imparte rigidez al aumentar el momento inercia de la seccin. Tambin apariencia de la pieza y elimina los bordes agudos descubiertos.

Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 10. Qu diferencias hay entre embutido profundo y reembutido?

El embutido profundo: Se coloca una pieza en bruto de hoja metlica redonda sobre la abertura de una matriz circular y se mantiene en su lugar con una placa de succin o anillo de succin. El punzn baja y empuja la lmina dentro la cavidad de la matriz, formando una copa o depresin.

El reembutido: Los contenedores o recipientes cuyo embutido es difcil se realiza en una sola operacin, generalmente pasan por un reembutido. Debido a la constancia volumtrica del metal, la copa o depresin se vuelve ms larga conforme se reembute a dimetros menores.

Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 11. Describa el proceso de corte que sucede cuando un par de tijeras cortan papel de aluminio. Graficar. Las orillas pueden ser speras, no estar a escuadra y contener grietas. Tambin las hojas pueden ser dobladas fcilmente con los dedos. En el momento de corte se produce un sonido y se puede sentir una cierta resistencia.

Fuente: Manufactura, tecnologa. 12. Qu ingeniera y Autor: Kalpakjian

recomendaciones hara para eliminar el agrietamiento de la pieza doblada. Discuta sus argumentos. En las operaciones de doblado, las principales preocupaciones son la fractura del material, el arrugado el plegado y la incapacidad para formar el doblez. Este problema se puede controlar con la muesca de alivio cortada para limitar los esfuerzos del doblado, o se puede hacer alguna otra modificacin del diseo.

Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 13. Hacer un diagrama de flujo y describir los pasos de produccin para fabricar partes mediante metalurgia de polvos.

Obtencin de los Polvos Generalmente se realiza de metales puros, principalmente hierro, cobre, estao, aluminio, nquel y titanio, aleaciones como latones, bronces, aceros y aceros inoxidables o polvos pre-aleados. Procesos tpicos son: - Atomizacin en estado lquido. - Atomizacin con electrodo fungible (electrlisis) Reduccin de xidos metlicos. Pulverizacin mecnica. Condensacin de vapores metlicos.

Dosificacin y mezcla Generalmente, para obtener las caractersticas requeridas ser necesario mezclar polvos de tamaos y composiciones diferentes. Igualmente se puede aadir aditivos que acten como lubricantes durante el compactado o aglutinantes que incrementen la resistencia del compactado crudo.

Compactacin en fro El polvo suelto se comprime mediante prensas mecnicas o hidrulicas en una matriz, resultando una forma que se conoce como pieza en verde o compactado crudo. Las prensas ms utilizadas son uniaxiales, en la que la presin se aplica al polvo en una sola direccin. Mediante compactacin uniaxial pueden obtenerse piezas en verde con dimensiones y acabados precisos, obtenindose una alta productividad en la industria mediante esta tcnica. Un inconveniente de la compactacin uniaxial es la baja relacin longitud/dimetro que puede obtenerse en las piezas debido al gradiente de densidad que se produce entre el centro de la pieza y las zonas ms prximas

al punzn. Para obtener un compacto con mayor densidad se emplean prensas de doble mbolo. Sinterizado Consiste en el calentamiento en el microondas con atmsfera controlada a una temperatura en torno al 75% de la de fusin. En general, los hornos son continuos con tres cmaras: En la cmara de purga se consume el aire y se volatilizan los lubricantes y aglutinantes al tiempo que se calienta lentamente el compactado. En la cmara de alta temperatura se produce la unin de las partculas de compactado por difusin en estado slido. En la cmara de enfriamiento se hace descender la temperatura del producto ya sinterizado. En todo el proceso, es fundamental mantener una atmsfera controlada para evitar la rpida oxidacin de las pequeas partculas metlicas al elevarse las temperaturas en presencia de oxgeno. Para ello, se emplean atmsferas reductoras basadas en hidrgeno, amonaco disociado y nitrgeno. Operaciones de acabado

Acuado: Prensado posterior al sinterizado para reducir las tolerancias dimensionales de la pieza y obtener un mejor acabado superficial. Si la deformacin plstica es masiva, se suele hablar de forja pulvimetalurgica. Impregnacin: Para penetrar en la red porosa del material, bien con aceite, caso de los cojinetes, o bien con metal fundido cuando no se desee que el material sea poroso. Otras convencionales son: Tratamientos trmicos y superficiales y Mecanizado.

Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian 14. Explique los riesgos inherentes al procesamiento por metalurgia de polvos. Elevado costo de las matrices de compactacin. Caractersticas mecnicas inferiores debido a la porosidad del material. Limitaciones de diseo: seccin uniforme en la direccin de compactado, esbeltez limitada, etc. Prdida del odo: es esencial una proteccin de odos personal. Trastornos respiratorios: el polvo de carburo metlico es conveniente controlar, siempre que sea posible, sustituyndolos procesos en seco por los procesos hmedos; si esto no es posible, se deben utilizar colectores de polvo. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian

15. Que equipos se usan en la compactacin de polvos. Presentar sus diagramas. Entre los equipos tenemos: Prensado isosttico en frio: El polvo metlico se coloca en el molde de hule flexible, comnmente fabricado con hule neopreno, uretano, cloruro de polivinilo u otro elastmero. Despus se presuriza hidrostticamente en una cmara, por lo general utilizando agua. Prensado isosttico en caliente: El contenedor se fabrica en una hoja de metal de alto punto de fusin y el medio de presurizacin es gas inerte de alta temperatura o un fluido vtreo.

16. Describa y grafique los productos fabricados con metalurgia de polvos enlazados? Van desde esferas diminutas para bolgrafos, engranajes, productos porosos, filtros y cojinetes de aceite, anillos de pistn, guas de vlvulas, bielas y pistones hidrulicos. Tambien partes de aviones: trenes de aterrizaje, soportoes de motores, rodetes de motores y compartimientos de motores. Fuente: Manufactura, ingeniera y tecnologa. Autor: Kalpakjian

17. Explique por qu los termoplsticos son ms fciles de reciclar que los termoestables?

Termoplsticos Un termoplstico es un plstico que, a temperatura ambiente, es plstico o deformable, se convierte en un lquido cuando se calienta y se endurece en un estado vtreo cuando se enfra suficiente. La mayora de los termoplsticos son polmeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de dbiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolodipolo y enlace de hidrgeno; o incluso anillos aromticos apilados (poliestireno). Termoestables Son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusin y formacin-solidificacin, se convierten en materiales rgidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtencin se parte de un aldehdo. Los polmeros termoplsticos difieren de los polmeros termoestables en que despus de calentarse y moldearse stos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma despus de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico 18. Describir, graficar, y explicar el proceso de moldeado de plsticos por soplado. El moldeo por soplado es un proceso que usa presin de aire para hacer formas huecas inflando plstico suave dentro la cavidad de un molde. El moldeo por soplado se realiza en dos pasos: 1) Fabricacin de un tubo inicial de plstico fundido, llamado parison. 2) Soplado del tubo a la forma final deseada. La formacin del parison se realiza por cualquiera de los dos procesos: extrusin o moldeo por inyeccin. Moldeo por soplado y extrusin: En la mayora de los casos el proceso se disea como una operacin de produccin a muy alta velocidad. La secuencia esta automatizada y usualmente integrada con operaciones posteriores como el llenado de los envases y el etiquetado.

19. Por qu el moldeo de plsticos por inyeccin es capaz de producir piezas con formas complicadas y detalles finos? En este proceso el parison inicial se moldea por inyeccin en lugar de extrusin. El moldeo por inyeccin y soplado tiene una velocidad de produccin mas baja lo cual explica por que no es ampliamente usado. En una variante del moldeo por inyeccin y soplado, llamado moldeo por extensin y soplado, el tubo de soplado se extiende hacia abajo dentro del parison moldeado por inyeccin, el plstico suave se alarga y se crea un esfuerzo ms favorable en el polmero, que en el moldeo por inyeccin y soplado convencional, o que en el moldeo por extrusin y soplado. La estructura resultante es ms rgida, con mayor transparencia y mayor resistencia al impacto. El material ms usado es el tereftalato de polietileno. Su combinacin de propiedades lo hace ideal para bebidas carbonatadas.

20. Elaborar tres problemas de estos captulos, dar la solucin previa discusin. Problema 1

En la unin de estado slido durante la sinterizacin de un compactado crudo o en verde de polvos metlicos, la contraccin lineal es de 4%. Si la densidad sinterizada deseada es 95% de la densidad terica del metal Cul sera la densidad del compactado crudo? Solucin: La contraccin lineal se define como L/L0, donde L0 es la longitud original. La contraccin volumtrica durante la sinterizacin es:

El volumen del compactado en verde debe ser mayor al de la parte sinterizada, pero la masa no cambia durante el sinterizado, por lo que podemos escribir nuevamente en trminos de densidad ().

Problema 2 Supngase que una bolsa comn de plstico para compras, fabricada con pelcula soplada, tiene una dimensin lateral (anchura) de 400 mm Cul sera el dimetro del dado de extrusin? El permetro de la bolsa plana es: 2 x 400 = 800 mm. Como la seccin transversal original de la pelcula es redonda, el dimetro soplado debe ser: x D = 800 mm, D= 255 mm Recurdese que en este proceso un tubo de 1.5 a 2.5 veces el dimetro del dado de extrusin. Tomando el valor mximo de 2.5, calculamos el dimetro del dado como 255 mm /2.5 = 100 mm.

Estas bolsas son resistentes durante su uso. Cmo se logra esta resistencia?

Despus del extruido, el globo se jala hacia arriba con los rodillos del prensado. Por lo tanto, adems del ensanchado diametral y la orientacin molecular concurrente, la pelcula se ensancha y orienta en direccin longitudinal. La orientacin biaxial resultante de las molculas del polmero mejora de manera significativa la resistencia y la tenacidad de la bolsa.

Problema 3 Se va utilizar una maquina de moldeo por inyeccin de 250 toneladas cortas para hacer engranes rectos de 4.5pulgadas de dimetro y 0.5 pulgadas de espesor. Los engranes tienen un perfil de dientes finos. Cuntos se puede moldear por inyeccin en un juego de moldes? Debido al detalle fino involucrado (dientes finos del engranaje), supngase que las presiones requeridas en la cavidad del molde son 100 MPa (15 Ksi). El rea transversal (proyectada) de engrane es de:

Si el plano de particin de las dos mitades del molde esta en medio del engrane, la fuerza requerida es de:

Su espesor influye en la respuesta? Como la capacidad de la maquina es de 250 toneladas cortas, tenemos:

Por lo tanto el molde puede soportar dos cavidades y producir dos engranes por ciclo. Debido a que no influye sobre el rea transversal del engrane, su espesor no afecta directamente las presiones implicadas y, por tanto, no cambia la respuesta.