PROCESO DE FUNDICIONES

1.   Colada:

La fundición y colado es sencilla y de poco costo relativo en comparación con otros procesos. Para colar o moldear el material en forma liquida (en el caso de los plásticos el material suele estar en forma de polvo o gránulos), se introduce en una cavidad preformada llamada molde. El molde tiene la configuración exacta de la parte que se va a moldear o colar. Después de que el material llena el molde y se endurece o se fragua, adopta la forma del molde, la cual es la forma de la parte. Después, se rompe o se abre el molde y se saca la parte.

Los procesos de colada se usan para colar o moldear materiales como metales, plásticos y cerámicas. Los procesos de fundición y colada se pueden clasificar por el tipo de molde utilizado (permanente o no permanente) o por la forma en la cual entra el material al molde (colada por gravedad y fundición a presión).

El termino “fundición” se usa siempre para los mátales, pero no tienen diferencia considerable en relación con el moldeo (el término de uso general para los plásticos). Por ejemplo, el moldeo por inyección es el término para un preciso de moldeo a presión de partes termoplásticos. La maquina utilizada es una maquina de moldeo por inyección, la cual inyecta el plástico fundido dentro de un molde metálico. El mismo proceso básico, pero a temperaturas mas altas, produce las fundiciones a presión en una maquina para fundición a presión, la cual inyecta zinc o aluminio fundidos, por ejemplo, dentro de una matriz de acero.

Las partes producidas por los procesos de fundición o colada varían en el tamaño, precisión, rugosidad de superficie, complejidad de configuración, acabado requerido, volumen de producción y costo y calidad de la producción. El tamaño de las partes puede variar desde unos cuantos gramos para las producidas por fundición a presión hasta varias toneladas para las producidas por fundición en arena. Las tolerancias dimensionales pueden variar desde 0.127 hasta 6.35mm (0.005 a 0.250 pulg); las partes más exactas se producen por fundición a presión moldeo en cáscara, inyección y revestimiento. Con la colada o fundición en arena o continua se producen partes menos precisas. Ahora bien, la colada continua, se utiliza para producir formas en la planta laminadora: planchas, lingotes y barra redonda, en vez de partes terminadas.

La fundición y colada en molde a presión, en molde frío, por inyección, transferencia, vacío y revestimiento producen partes con superficies de relativa tersura. La fundición continua, en arena, centrifuga y con moldes producen las partes con máxima aspereza de superficie. Las formas mas bien sencillas se pueden producir con fundición o colada en formas, arena y continúa; las configuraciones más complejas se producen por fundición por revestimiento y aprecion. La fundición a presión se considera un proceso de alto volumen de producción; la fundición en arena es un proceso de uno por uno, un tanto lento.

La fundición y colada un proceso de bajo costo relativo. Sin embargo los moldes para moldeado por compresión y moldeado por inyección así como las matrices para la fundición a presión, son muy costosos.

Tipos de colada

1. COLADA CONTINUA: Se produce cuando el acero líquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya sección tiene la forma que nosotros deseamos que tenga el producto final " cuadrados, redondos, triangulares, planchas..." se le llama colada continua porque el producto sale sin parar hasta que se acaba el contenido de la cuchara, por lo tanto con este método se ahorra mucho dinero ya que no se necesita moldes, se consume menos energía, etc.

2. COLADA DE LINGOTES: El acero se vierte sobre unas lingoteras o moldes que tienen una forma determinada y que al enfriarse y solidificarse dan un producto deseado para su transformación.

3.COLADA CONVENCIONAL: El acero se vierte sobre unos moldes que tienen la forma del producto final y que cuando se enfría tiene la forma del mismo de las tres coladas vistas es la única que no necesita una transformación posterior al proceso.

      Las dos primeras coladas necesitan procesos posteriores para lograr el producto final, por ejemplo el producto que sele de la colada de lingotes tiene que pasar por un horno de fosa  en el cual se unifican las temperaturas de interior y del exterior del producto, o sea, del acero. directamente de la colada continúa y que se llama tren desbastador en que los lingotes en caliente pasan por una serie de cilindros giratorios de gran potencia que los transforma en blooms y slab.

El bloom es una especie de plancha cuadrada  y el slab es una plancha fina de acero.

Del proceso anterior se puede pasar a un tren estructural en el cual los bloons en caliente se deforman para obtener perfiles estructurales, carriles, barras, etc.

También se pude pasar al tren de farmachine en el cual los bloons en caliente se transforman y son deformados para obtener barras, alambres, redondos calibrados, telas metálicas, etc.

También se puede pasar a un tren de bandas en caliente donde los slab son transformados en rollos de chapa de distintas medidas y espesores llamados bobinas que son esos rollos de chapa que muchas veces hemos visto en los trenes de mercancías que pasan por la zona.

Desde este ultimo proceso se puede pasar al tren de bandas en frío en el cual los bobinas obtenidas anteriormente se someten a deformaciones en frío mejorar sus propiedades mecánicas de este proceso se puede obtener multitud de aplicaciones como por ejemplo en la industria de la automoción.

Ya por ultimo desde este proceso se puede pasar a otra maquina donde las bobinas son transformados en hojalata y aceros galvanizados mediante diferentes procesos y diferentes aplicaciones.

Como veis para obtener el aceros y productos de este hace falta una cantidad enorme de procesos pero pese a todo el cero es una aleación muy apreciada por sus características y se usa en multitud de aplicaciones pese a que en otras se esta sustituyendo por nuevos materiales con mejores cualidades que el acero.

También hay que decir que muchos de los productos que salen del los procesos anteriores luego pueden pasar a otros procesos como el mecanizado, laminación, acuñado, sintetizado, prensado.

              

1.    Fundición:

Las fundiciones son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y 6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rígidos). Comúnmente las mas usadas están entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de carbono carecen de valor practico en la industria.

Además de hierro y carbono lleva otros elemento de aleación como silicio, manganeso,  fósforo, azufre y oxígeno.

Seguirán el diagrama de equilibrio estable (Fe-C)(o su porción Fe-Fe₃C) o metaestable dependiendo de distintos factores, principalmente de si se produce o no la grafitización.

Obtienen su forma definitiva por colada, permitiendo la fabricación con relativa facilidad de piezas de grandes dimensiones y pequeñas complicadas. Son más baratas que los aceros y de fabricación más sencilla por emplearse instalaciones menos costosas y realizarse la fusión a temperaturas más bajas (además son fáciles de mecanizar). Actualmente, se fabrican fundiciones con excelentes propiedades mecánicas, haciéndole la competencia a los aceros tradicionales.

Se dividen en 2 tipos:

§  Fundiciones grises:

§  Presentan el carbono en forma de grafito laminar.

§  Suelen estar aleados con silicio (elemento muy grafitizante).

§  una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se formen los constituyentes más estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.

§  fundiciones blancas:

§  El carbono aparece en forma de cementita.

§  La cantidad de silicio es mínima.

§  Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita.

§  Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.

Fundición en moldes de arena

Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.

Fundición en moldes de capa seca

Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente secado con una antorcha.

Fundición en moldes con arena seca

Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde común, pero se mezcla un aditivo como el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde.

Fundición en moldes de arcilla

Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro. Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy utilizados.

Fundición en moldes furánicos

Este proceso es bueno para la fabricación de moldes o corazones de arena. Están fabricados con arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido, arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal fundido.

Fundición con moldes de CO₂

En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para posteriormente ser cerrado y utilizado.

También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el que se fabrican.

1. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un banco que se encuentre a la mano del trabajador.
2. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser transportadas de un sitio a otro.
3. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.

Ventajas de los modelos desechables

1. Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.
2. No requieren de tolerancia especiales.
3. El acabado es uniforme y liso.
4. No requiere de piezas sueltas y complejas.
5. No requiere de corazones
6. El moldeo se simplifica notablemente.

Desventajas de los modelos desechables

1. El modelo es destruido en el proceso de fundición.
2. Los modelos son más delicados en su manejo.
3. No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.
4. No se puede revisar el acabado del molde.

Partes de un molde

1.    fundido Vasija de vaciado. Entrada del metal fundido al molde.

2.    Bebedero. Conducto por el cual baja el metal fundido para la alimentación del metal al molde.

3.    Corredor alimentador. Vasija inferior que permite la entrada del material a la cavidad. En algunos caso se coloca un rebosadero antes del corredor alimentador para que se atrape la escoria o partículas extrañas del metal fundido.

4.    Rebosaderos. Son espacios que pueden ser ciegos o abiertos y que sirven para permitir que la escoria del material fundido flote y sea atrapada. También sirven para conocer si el material llenó en su totalidad la cavidad del moldea la alimentación del metal al molde.

 alimentador. Vasija inferior que permite la entrada del material a la cavidad. En algunos Tolerancias en los modelos

En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en consideración varias tolerancias.

1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarse se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.

2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene un modelo que se va a remover es necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.

3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta rebaja de material. 
4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos. 
5. Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes, acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas, estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de los modelos.

Observe que cuando se utilizan modelos disponibles muchas de las tolerancias antes mencionadas no son aplicables.

procesos especiales de fundición    

Fundición en moldes metálicos

La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de las más utilizados.

1. Fundición en matrices

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.

• Cámara caliente
• Cámara fría

El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

Fundición con cámara caliente

3. Fundición hueca

Es un sistema de producción de piezas metálicas huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado cuando se empieza a solidificar el metal. El metal que no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza. El resultado son paredes delgadas de metal.

4. Fundición prensada o de Corthias

Es un proceso para producir piezas huecas pero de mayor calidad que la fundición hueca. Se vacía una cantidad específica de metal fundido en el interior de un molde con un extremo abierto por el que se introduce un corazón que obliga al metal fundido a distribuirse uniformemente en todo el molde, una vez que empieza a solidificarse el metal del molde, se extrae el corazón, lo que origina una pieza de buena calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se van a fabricar pocas piezas.

Fundición centrífuga

La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

1. Fundición centrífuga real
2. Fundición semicentrífuga
3. Centrifugado

I. Fundición centrífuga real

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

2. Fundición en cámara fría

Fundición con molde permanente por gravedad

Este tipo de fundición es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no está sujeto a restricciones de calidad, debido a que la única fuente de energía que obliga al metal a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilización de este método el la fabricación de lingotes de metal.

La fusión de moldes de baja presión

Es un sistema de fusión que consiste en la colocación de un tallo sobre un crisol sellado, al inyectar presión al centro del crisol la única salida del metal fundido será el tallo por lo que se genera el flujo del metal por el tallo hasta que se llena la matriz y se forma la pieza.

Con este procedimiento se pueden fabricar piezas hasta de 30 kg y es rentable para grandes cantidades de piezas sin grandes requerimientos de calidad.

Fundición a vacio

3. Fundición hueca

Es un sistema de producción de piezas metálicas huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar metal fundido en un molde que es volteado cuando se empieza a solidificar el metal. El metal que no se ha solidificado sale del molde para ser utilizado en otra pieza y el metal solidificado forma las paredes de la pieza. El resultado son paredes delgadas de metal.

4. Fundición prensada o de Corthias

Es un proceso para producir piezas huecas pero de mayor calidad que la fundición hueca. Se vacía una cantidad específica de metal fundido en el interior de un molde con un extremo abierto por el que se introduce un corazón que obliga al metal fundido a distribuirse uniformemente en todo el molde, una vez que empieza a solidificarse el metal del molde, se extrae el corazón, lo que origina una pieza de buena calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se van a fabricar pocas piezas.

Fundición centrífuga

La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

1. Fundición centrífuga real
2. Fundición semicentrífuga
3. Centrifugado

I. Fundición centrífuga real

Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación.

II. Fundición semicentrífuga

Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

III. Centrifugado

Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

Procesos de fundición especiales

Proceso de fundición a la cera perdida

Es un proceso muy antiguo para la fabricación de piezas artísticas. Consiste en la creación de un modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto con yeso o un material cerámico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cerámico se introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite. En el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es utilizado para la fabricación de piezas ornamentales únicas o con muy pocas copias.

Proceso de cáscara cerámica

Es un proceso parecido al de la cera perdida, sólo que en este proceso el modelo de cera o un material de bajo punto de fusión se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con polvo de mármol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la mezcla, generando una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo y su cáscara se meten en un horno con lo que el material refractario se endurecerá y el modelo se derrite. Así se tiene un molde listo para ser llenado con un metal y producir una fundición sólida o hueca.

Fundición en molde de yeso

Cuando se desea la fabricación de varios tipos de piezas de tamaño reducido y de baja calidad en su terminado superficial, se utiliza el proceso de fundición en molde de yeso. Este consiste en la incrustación de las piezas modelo que se desean fundir, en una caja llena con pasta de yeso, cuando se ha endurecido el yeso, se extraen las piezas que sirvieron de modelo y por gravedad se llenan las cavidades con metal fundido. El sistema anterior puede producir grandes cantidades de piezas fundidas con las formas deseadas. 

3. Moldeo

Moldeo es cuando un material se funde y después de hace solidificar en un molde para que adopte la forma de este. Por moldeo se suele trabajar el plástico y el metal ya que requiere que el material se funda.

Tipo de  moldeo

Moldeo en arena verde

Consiste en la elaboración de moldes partiendo de la mezcla de arena de sílice y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad moderada de agua.

Molde en arena verde: Muestra de un molde en arena verde listo para verter la fundición.

Esta primera elaboración de la mezcla se denomina arena de contacto, tras su primera utilización esta mezcla es reutilizable como arena de relleno, la cual al añadirle agua vuelve a recuperar las condiciones para el moldeo de piezas. De esta manera, se puede crear un circuito cerrado de arenería.

Existe otro tipo de preparado de la arena, es un tipo de preparado ya comercial, consiste en una mezcla de arena de sílice con aceites vegetales y otros aditivos. Este tipo de preparado no es reutilizable, ya que tras su utilización dichos aceites se queman perdiendo así las propiedades para el moldeo. Por este motivo no es aconsejable su utilización en grandes cantidades y de forma continua en circuitos de arenería cerrados ya que su utilización provocaría el progresivo deterioro de mezcla del preparado del circuito y por lo tanto su capacidad para el moldeo. Este preparado facilita la realización del moldeo manual, ya que alarga el proceso de manipulación para realizar el modelaje.

Tipos de moldeos en arena verde

Existen dos tipos de moldeo en verde: el moldeo manual y el moldeo en máquina.

• Moldeo manual: Consiste en el moldeo realizado de forma manual, y por lo tanto de una manera artesanal. Este tipo de modelaje se está perdiendo en la actualidad debido a la especialización, a la desaparición progresiva de los operarios de fundición y a la utilización de las máquinas de moldeo.

• Moldeo en máquina: Consiste en el moldeo realizado por medio de una máquina de moldeo. Existen en la actualidad distintos tipos de maquinas para este fin: las máquinas multifunción, máquinas multipistones y máquinas automáticas. La utilización de este tipos de máquinas ha facilitado la automatización de este proceso, aumentando notablemente las cantidades productivas.

Moldeo manual: Operarios realizando el vertido del metal en el molde

Existen dos tipos de moldeo en verde: el moldeo manual y el moldeo en máquina.

• Moldeo manual: Consiste en el moldeo realizado de forma manual, y por lo tanto de una manera artesanal. Este tipo de modelaje se está perdiendo en la actualidad debido a la especialización, a la desaparición progresiva de los operarios de fundición y a la utilización de las máquinas de moldeo.

• Moldeo en máquina: Consiste en el moldeo realizado por medio de una máquina de moldeo. Existen en la actualidad distintos tipos de maquinas para este fin: las máquinas multifunción, máquinas multipistones y máquinas automáticas. La utilización de este tipos de máquinas ha facilitado la automatización de este proceso, aumentando notablemente las cantidades productivas.

Proceso  de corte de Taladrar

El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia entre taladrado corto y taladrado profundo es que el taladrado profundo es una técnica específica diferente que se utiliza para mecanizar agujeros donde su longitud es varias veces más larga(8-9) que su diámetro.

Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de manera drástica, porque con las brocas modernas se consigue que un taladro macizo de diámetro grande se pueda realizar en una sola operación, sin necesidad de un agujero previo, ni de agujero guía, y que la calidad del mecanizado y exactitud del agujero evite la operación posterior de escariado.

Taladro columna antiguo.

Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuación de la misma se torna crítica cuando el agujero es bastante profundo, por eso el taladrado está restringido según sean las características del mismo. Cuanto mayor sea su profundidad, más importante es el control del proceso y la evacuación de la viruta.^[]

Producción de agujeros

 

Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su mecanizado son:

• Diámetro
• Calidad superficial y tolerancia
• Material de la pieza
• Material de la broca
• Longitud del agujero
• Condiciones tecnológicas del mecanizado
• Cantidad de agujeros a producir
• Sistema de fijación de la pieza en el taladro.

Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que existen guardan relación con la tornillería en general, es decir la mayoría de agujeros taladrados sirven para incrustar los diferentes tornillos que se utilizan para ensamblar unas piezas con otras de los mecanismos o máquinas de las que forman parte.

Según este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes y atraviesan en su totalidad la pieza y los que son ciegos y solo se introducen una longitud determinada en la pieza sin llegarla a traspasar, tanto unos como otros pueden ser lisos o pueden ser roscados.
Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los hay de entrada avellanada, para tornillos de cabeza plana, agujeros de dos diámetros para insertar tornillos allen y agujeros cilíndricos de un solo diámetro con la cara superior refrentada para mejorar el asiento de la arandela y cabeza del tornillo. El diámetro de estos agujeros corresponde con el diámetro exterior que tenga el tornillo.

Respecto de los agujeros roscados el diámetro de la broca del agujero debe ser la que corresponda de acuerdo con el tipo de rosca que se utilice y el diámetro nominal del tornillo. En los tornillos ciegos se debe profundizar más la broca que la longitud de la rosca por problema de la viruta del macho de roscar.

Representación gráfica de los agujeros ciegos roscados

 

Parámetros de corte del taladrado

 

Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son los siguientes:

• Elección del tipo de broca más adecuado
• Sistema de fijación de la pieza
• Velocidad de corte (V_c) de la broca expresada de metros/minuto
• Diámetro exterior de la broca u otra herramienta
• Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas
• Avance en mm/rev, de la broca
• Avance en mm/mi de la broca
• Profundidad del agujero
• Esfuerzos de corte
• Tipo de taladradora y accesorios adecuados

Velocidad de corte

 

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la broca u otra herramienta que se utilice en la taladradora (Escariador, macho de roscar, etc). La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de broca que se utilice, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.

A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el husillo portafresas según la siguiente fórmula:

Donde V_c es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y D_c es el diámetro de la herramienta.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal.

La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

• Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta.
• Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
• Calidad del mecanizado deficiente.

La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

• Formación de filo de aportación en la herramienta.
• Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.
• Baja productividad.
• Coste elevado del mecanizado.

Velocidad de rotación de la broca

 

La velocidad de rotación del husillo portaborcas se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En las taladradoras convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. En las taladradoras de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima.

La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte y al diámetro de la herramienta.

Velocidad de avance

 

El avance o velocidad de avance en el taladrado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de taladrado.

Cada broca puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución (f_rev). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la broca, de la profundidad del agujero, además del tipo de material de la pieza y de la calidad de la broca. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de brocas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una broca. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la herramienta.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en las taladradoras convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que las taladradoras de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.

Efectos de la velocidad de avance

• Decisiva para la formación de viruta
• Afecta al consumo de potencia
• Contribuye a la tensión mecánica y térmica

La elevada velocidad de avance da lugar a:

• Buen control de viruta
• Menor tiempo de corte
• Menor desgaste de la herramienta
• Riesgo más alto de rotura de la herramienta
• Elevada rugosidad superficial del mecanizado.

La velocidad de avance baja da lugar a:

• Viruta más larga
• Mejora de la calidad del mecanizado
• Desgaste acelerado de la herramienta
• Mayor duración del tiempo de mecanizado
• Mayor coste del mecanizado

 Tiempo de mecanizado

 

Para poder calcular el tiempo de mecanizado de un taladro hay que tener en cuenta la longitud de aproximación y salida de la broca de la pieza que se mecaniza. La longitud de aproximación depende del diámetro de la broca.

A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el husillo portafresas según la siguiente fórmula:

Donde V_c es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y D_c es el diámetro de la herramienta.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal.

La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

• Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta.
• Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
• Calidad del mecanizado deficiente.

La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

• Formación de filo de aportación en la herramienta.
• Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.
• Baja productividad.
• Coste elevado del mecanizado.

Velocidad de rotación de la broca

 

La velocidad de rotación del husillo portaborcas se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En las taladradoras convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. En las taladradoras de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima.

La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte y al diámetro de la herramienta.

Velocidad de avance

 

El avance o velocidad de avance en el taladrado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de taladrado.

Cada broca puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución (f_rev). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la broca, de la profundidad del agujero, además del tipo de material de la pieza y de la calidad de la broca. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de brocas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una broca. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la herramienta.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en las taladradoras convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que las taladradoras de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.

Efectos de la velocidad de avance

• Decisiva para la formación de viruta
• Afecta al consumo de potencia
• Contribuye a la tensión mecánica y térmica

La elevada velocidad de avance da lugar a:

• Buen control de viruta
• Menor tiempo de corte
• Menor desgaste de la herramienta
• Riesgo más alto de rotura de la herramienta
• Elevada rugosidad superficial del mecanizado.

La velocidad de avance baja da lugar a:

• Viruta más larga
• Mejora de la calidad del mecanizado
• Desgaste acelerado de la herramienta
• Mayor duración del tiempo de mecanizado
• Mayor coste del mecanizado

 Tiempo de mecanizado

 

Para poder calcular el tiempo de mecanizado de un taladro hay que tener en cuenta la longitud de aproximación y salida de la broca de la pieza que se mecaniza. La longitud de aproximación depende del diámetro de la broca.

Fuerza específica de corte

 

La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de la broca , de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado K_x. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.

Potencia de corte

 

La potencia de corte P_c necesaria para efectuar determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la taladradora. Se expresa en kilovatios (kW).

Esta fuerza específica de corte F_c, es una constante que se determina por el tipo de material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de viruta, etc.

Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor (ρ) que tiene en cuenta la eficiencia de la máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible en la herramienta puesta en el husillo.