CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

Para comenzar, un pequeño esquema/resumen sobre los diferentes tipos de materiales, su obtención y transformación:







  Enlaces atómicos y moleculares:



Características de los materiales.


  TENACIDAD: La tenacidad es la energía de deformación total que puede absorber o acumular, un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones. Se debe principalmente al grado de cohesión entre moléculas. En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un mineral u otro material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido.



  DUREZA: La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar. En la actualidad la definición más extendida aparte de los minerales y cerámicas sería la resistencia a la deformación plástica localizada.



 
  RESISTENCIA: La resistencia de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica, la ingeniería estructural y la ingeniería industrial que estudia la mecánica de sólidos deformables mediante modelos simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.

Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.

.  ELASTICIDAD: En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

  PLASTICIDAD: La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales anelásticos consistente en la aparición de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

  FATIGA: En ingeniería y, en especial, en ciencia de los materiales, la renombrada Ley de Telmo se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunque es un fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la antigüedad, este comportamiento no fue de interés real hasta la revolución industrial, cuando, a mediados del siglo XIX se comenzaron a producir las fuerzas necesarias para provocar la rotura de los materiales con cargas dinámicas muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.

1. Denominado ciclo de carga repetida, los máximos y mínimos son asimétricos con respecto al nivel cero de carga.
2. Aleatorio: el nivel de tensión puede variar al azar en amplitud y frecuencia.

La amplitud de la tensión varía alrededor de un valor medio, el promedio de las tensiones máxima y mínima en cada ciclo:

${\displaystyle \sigma _{m}={\frac {\sigma _{max}+\sigma _{min}}{2}}}$

El intervalo de tensiones es la diferencia entre tensión máxima y mínima

${\displaystyle \sigma _{r}=\sigma _{max}-\sigma _{min}\ }$

La amplitud de tensión es la mitad del intervalo de tensiones

${\displaystyle \sigma _{a}={\frac {\sigma _{max}-\sigma _{min}}{2}}={\frac {\sigma _{r}}{2}}}$

El cociente de tensiones R es el cociente entre las amplitudes mínima y máxima

${\displaystyle R={\frac {\sigma _{min}}{\sigma _{max}}}}$

Por convención, los esfuerzos a tracción son positivos y los de compresión son negativos. Para el caso de un ciclo con inversión completa de carga, el valor de Res igual a -1.

  FRAGILIDAD: La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Curvas representativas de Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul)

La energía absorbida por unidad de volumen viene dada por:

${\displaystyle {\frac {dE_{def}}{dV}}={\frac {1}{2}}\sum _{i,j}\sigma _{ij}\varepsilon _{ij}}$

Si un material se rompe prácticamente sin deformación las componentes del tensor deformación ${\displaystyle \varepsilon _{ij}\;}$ resultan pequeñas y la suma anterior resulta en una cantidad relativamente pequeña.

La fragilidad de un material además se relaciona con la velocidad de propagación o crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos.¹ Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.

Ejemplos típicos de materiales frágiles son los vidrios comunes/vidrios duros (como los de las ventanas, por ejemplo), algunos minerales cristalinos, los materiales cerámicos y algunos polímeros como el polimetilmetacrilato (PMMA), el poliestireno (PS), o el poliácidolactico (PLA), entre otros. Es importante mencionar que el tipo de rotura que ofrece un material (frágil o dúctil) depende de la temperatura. Así mientras algunos materiales como los plásticos (polietileno, polipropileno u otros termoplásticos) que suelen dar lugar a roturas dúctiles a temperatura ambiente, por debajo de su temperatura de transición vítrea dan lugar a roturas frágiles.

  RESILIENCIA: En ingeniería, se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajoexterno realizado para deformar un material hasta su límite elástico:

${\displaystyle U_{r}=\int _{0}^{\varepsilon _{y}}\sigma (\varepsilon )\ d\varepsilon }$

Para una probeta de material elástico lineal sometida a tensión axial uniforme:¹

${\displaystyle U_{r}={\frac {W}{V}}={\frac {1}{2V}}(A\sigma _{e}){\frac {\sigma _{e}L}{E}}={\frac {1}{2}}{\frac {\sigma _{e}^{2}}{E}}}$

donde:

${\displaystyle A,L,V=AL\,}$ son el área transversal, la longitud y el volumen respectivamente de la probeta.

${\displaystyle \sigma _{e}\,}$ la tensión de límite elástico.

${\displaystyle E\,}$ el módulo de elasticidad del material.

En términos simples es la capacidad de memoria de un material para recuperarse de una deformación, producto de un esfuerzo externo. El ensayo de resiliencia se realiza mediante el Péndulo de Charpy, también llamado prueba Charpy.

  FUSIBILIDAD: Fusibilidad es la facilidad con que un material puede derretirse o fundirse. Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.

Materiales como la soldadura requieren un bajo punto de fusión de forma que cuando el calor es aplicado a la misma, ella se derrita antes que los otros materiales siendo soldados (siendo esto una alta fusibilidad).

Por otra parte, existen otros materiales que son utilizados en instrumentos (como algunos hornos especiales)que se les aprovecha su baja fusibilidad. Los materiales que sólo se derriten a temperaturas muy altas se les llama materiales refractarios.

   CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras adyacentes o a sustancias con las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(m·s·K) )

La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor. Para un material isótropo la conductividad térmica es un escalar ${\displaystyle \lambda }$ (k en Estados Unidos) definido como:

${\displaystyle \lambda ={\frac {\dot {q}}{|\nabla T|}}}$

donde:

${\displaystyle {\dot {q}}}$, es el flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área).

${\displaystyle \nabla T}$, es el gradiente de temperatura.

Una conductividad térmica de 1 vatio por metro y kelvin indica que una cantidad de calor de un julio (J) se propaga a través de un material por conducción térmica:

• en 1 segundo,
• por una superficie de 1 m²,
• por un grosor de 1 m,
• cuando la diferencia de temperatura entre las dos caras es de 1 K.

Cuanto mayor sea su conductividad térmica, un material será mejor conductor del calor. Cuanto menor sea, el material será más aislante. Por ejemplo, el cobre tiene una conductvidad de 380 vatios por kelvin y metro, y es más de 10 000 veces mejor conductor del calor que el poliuretano (0,035 vatios por kelvin y metro).

   CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material o sustancia para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica.¹ La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.

La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto, ${\displaystyle \scriptstyle \sigma =1/\rho }$, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω⁻¹·m⁻¹. Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico ${\displaystyle {\mathbf {E}}}$ y la densidad de corriente de conducción ${\displaystyle {\mathbf {J}}}$:

${\displaystyle {\mathbf {J}}=\sigma {\mathbf {E}}}$

 


   DILATACIÓN: Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.




  ENSAYO DE TRACCIÓN: El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de traccióncreciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas.













   ENSAYO DE COMPRESIÓN: En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.

• Se suele usar en materiales frágiles.
• La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción.

Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

        ( CILINDRO DE HORMIGÓN EN UN ENSAYO DE COMPRESIÓN)

   ENSAYO DE DUREZA: En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración de un indentador. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.

Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima de acero templadoque era el material más duro que se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

Durómetro.

• Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de wolframio. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6 mm de espesor. Estima resistencia a tracción.
• Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estándar.
• Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella.
• Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.
• Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindón con un valor de 1000.
• Dureza Shore: Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros.
• Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2 mm de espesor.
• Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell.

   ENSAYO DE MÓDULO DE CHARPY: El péndulo de Charpy es un péndulo ideado por Georges Charpy que se utiliza en ensayos para determinar la tenacidad de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia.

MECANIZADO BÁSICO

Trazado:

    El trazado es la reproducción sobre una superficie de una chapa o pieza de las cotas o referencias necesarias para desarrollar los procesos de fabricación mecánica para ello disponemos de varias herramientas y útiles como:

   -Para trazar en plano: Granete o puntero, trazador, rotuladores permanentes, reglas y escuadras, compás, soportes o calzos y cubos de trazado. A continuación unas fotos con cada una de las herramientas:

                 Granete                                                                                               Trazador          

                                                             


Rotulador permanente






                                                                                                                                                                             Regla y escuadra










                Compás





                                                                                                                          Cubo de trazado




   -Para trazar al aire: El trazado ha de realizarse sobre varias caras de la misma pieza, y `para ello se utiliza un gramil. Un gramil es una punta de trazar montada en un nonio que se desliza sobre una regla graduada.



                          Gramil                                        
                                                                                 Gramil ``tooo wapo´´











LIMADO:

Es la operación manual por la que se quitan con la lima pequeñas cantidades de metal, con el fin de dar a una pieza la forma y las dimensiones deseadas.

Tiene dos pasos o características principales:

–          desbastado: es el limado hecho con lima basta, que desprende mucho material. Las huellas de la lima son visibles a simple vista.

–          acabado: se efectúa con limas finas, las cuales desprenden poco material y dejan la superficie exenta de surcos o huellas apreciables.

La operación de limado es la que más ayuda a comprender el valor y el sentido de la precisión mecánica, es decir, la que más forma la mentalidad del mecánico, sea cual fuere la especialidad a la que luego se dedique.

La lima

Es una varilla de acero templado de sección muy variada, cuyas caras estriadas tienen por objeto rebajar y pulir metales y otros materiales. Las partes principales son el cuerpo, la punta y la espiga, y sus elementos característicos son el tamaño, la forma, el picado y el grado de corte.

Tamaño de limas: se entiende por tamaño de lima a la longitud de su parte estriada y se toma desde el talón a la punta de la lima. Esta longitud se expresa generalmente en pulgadas y viene desde 3 hasta 20 pulgadas, y a medida que la lima aumenta su longitud aumenta también su espesor.

Formas de limas: se entiende por forma de la lima a la figura geométrica de su sección transversal y las más comunes son:

–          limas planas paralelas, de sección rectangular con sus caras planas y sus bordes paralelos en todo su largo

–          limas planas terminadas en punta, de sección rectangular con sus caras planas y desde la mitad a sus dos tercios de longitud, sus bordes van disminuyendo en ancho y espesor

–          limas cuadradas, de sección transversal cuadrada, se emplean para agujeros cuadrados, chiveteros, ranuras, etc

–          limas redondas, de sección transversal redonda, se emplean para superficies cóncavas, agujeros redondos, etc

–          limas media caña, su sección transversal es de segmento circular y se emplean en superficies cóncavas y agujeros muy grandes, como así también para el acabado de superficies en ángulo menor de 60º

–          lima triangular, con su sección tiangular equilátera o isósceles, y se usan en superficies de ángulos agudos mayores a 60º

–          limas de formas especiales, para trabajos de formas especiales, y entre las más empleadas podemos citar las siguientes: limas cuchillos, doble cuchillos, media caña doble, para máquinas rotativas, etc.

Picado de la lima, tallado o filo, es la distancia entre dos líneas de ese tallado o filo. Este tallado viene en dos filos.

–          picado simple, cuando los surcos paralelos que se forman con los dientes están cortados en un solo sentido, con un ángulo de 60º a 80º respecto del eje de la lima

–          picado doble, cuando sobre un picado simple se hace otro cruzado menos profundo con un ángulo de 45º a 60º con respecto al eje de la lima.

Grado de corte de la lima, depende del número de dientes que entran en un centímetro cuadrado de su sección transversal, que pueden variar de 18 hasta 1200 dientes. Este grado de corte varía de acuerdo al tamaño de la lima, de manera que una lima de 14” de largo, tiene un picado más grueso que una lima de 8” de largo.

posición del operario: La lima se toma con la mano derecha, de manera que la parte redonda del mango se apoya contra la palma de la mano, el dedo pulgar aprieta el mango por arriba, mientras que los otros dedos lo encierran por debajo. La mano izquierda se apoya en la punta de la lima, y la aprieta contra la pieza. Esta presión debe disminuir a medida que la lima llega al término de su recorrido.

Al limar, el aprendiz se para con el pie izquierdo hacia delante, muy cerca de la morsa. El tronco debe seguir el movimiento de la lima, cuando se desbasta. No debe permanecer rígido, ni tampoco flexionar demasiado.

Dirección del limado: para el desbaste, la lima debe moverse sobre la pieza formando un ángulo aproximado de 45º con su eje. Una vez limada la pieza en una dirección, se cruza el rayado, para limar en sentido perpendicular a la dirección anterior.

Para limar correctamente:

a)    agilidad en brazos y manos

b)    fuerza y sentido del ritmo

c)     constancia y voluntad

d)    mango fijado correctamente y bien alineado

e)    exacta posición del cuerpo y de las manos

f)       elegir la lima adecuada para cada trabajo

g)    movimientos rítmicos y correctos del cuerpo y de los brazos

h)    verificar a menudo el resultado del limado, con los instrumentos de comprobación

ASERRADO:

Es el corte de materiales con desprendimiento de viruta, con una herramienta de dientes múltiples llamada hoja de sierra, sostenida por el arco de sierra.

La hoja de sierra es una lámina o fleje de acero con dientes triangulares, y en ambos extremos tiene dos agujeros por los cuales se sujeta al arco de sierra.

a)    Es de acero medio duro o aleado.

b)    Está templada solamente en los dientes, que saltan con facilidad si no se usa la sierra con las debidas precauciones

c)     Puede tener 14,16,18,24 y 32 dientes por pulgada

d)    Los dientes están doblados alternadamente de izquierda a derecha, es decir trabados, para que el surco resulte más ancho que el espesor de la sierra.

La elección de la hoja de sierra depende sobre todo del material. Para materiales blandos de 14 a 18 dientes. Para metales duros de 24 o 32 dientes. Para perfiles delgados de 24 o 32. para trabajos normales de 16 a 24 dientes.

La regla general es que haya siempre al menos tres dientes comprendidos en el espesor de la pieza.

Arco de sierra: es el soporte al cual se inserta la hoja para aserrar materiales. Puede ser de planchuela de acero o de caño y permite colocar la hoja en dos posiciones distintas, a 90º entre si. Los mangos corrientes son de madera, rectos, como los de las limas. Los hay también de metal o plásticos, en forma de pistola. La mariposa sirve para tensar la hoja y darle la rigidez necesaria.

Forma correcta de efectuar el corte:

a)    hacer una pequeña muesca con una lima sobre la raya donde ha de empezar el corte

b)    tomar la sierra con la mano derecha algo levantada

c)     los primeros golpes o pasadas darlos con presión moderada

d)    después de unos 25 golpes comprobar la tensión de la hoja

e)    procurar que la línea de corte esté siempre visible

f)       ejercer la presión sobre la hoja tan solo en la carrera hacia delante

g)    hacer de manera que la hoja trabaje en toda su longitud, y con unos 40 o 50 golpes por minuto

h)    para cortes profundos insertar la hoja a 90º

como prevenir la rotura:Los dientes de la hoja y aún la misma hoja de sierra, suelen romperse por las siguientes causas:

a)    equivocada posición de la hoja

b)    excesiva presión de trabajo

c)     cambiar bruscamente la dirección de la sierra durante el trabajo

d)    excesiva tensión de la hoja en el bastidor o viceversa

Normas de seguridad para el aserrado

El uso de la sierra de mano es muy sencillo, y absolutamente inofensivo teniendo en cuenta las siguientes advertencias:

a)    la rotura de la hoja de sierra puede causar heridas y hematomas en las manos

b)   cuando se termina el corte de una pieza conviene sostenerla con la mano izquierda

c)    la costumbre de guiar el comienzo del corte con la uña del pulgar izquierdo puede representar un peligro muy serio para ese mismo dedo, si no se sostiene el arco bien firme con la mano derecha

TALADRADO:

Se llama taladrado la operación de ajuste que tiene por objeto hacer agujeros cilíndricos, con formación de viruta, por medio de una herramienta giratoria llamada broca o mecha.

Particularidades de la operación

Para obtener agujeros perfectos y económicos deben cumplirse los siguientes requisitos:

a)    taladros adecuados

b)    herramientas eficientes

c)     velocidades y avances proporcionados a las brocas y a los materiales

d)    piezas y herramientas sujetadas convenientemente

Las máquinas de taladrar más difundidas son las siguientes:

a)    portátiles

b)    fijas normales

c)     especiales

Cada una se caracteriza por las siguientes razones:

a)    su capacidad de agujereado (potencia del taladrado)

b)    máximo recorrido del husillo (profundidad de agujereado)

c)     número de velocidades y avances (caja de velocidades)

d)    dimensiones generales

Taladros portátiles: de mano, efectúan agujeros de diámetros pequeños en posiciones poco cómodas

Taladros de mesa: con motor eléctrico y polea escalonada por correa trapecial, permiten efectuar agujeros de 0,5 a 15mm

Taladros de columna y de armazón: en relación con las dimensiones del cabezal, pueden tener mayor o menor número de revoluciones por minuto y de avances automáticos, con tope para detener la broca a una distancia prefijada

Taladros radiales: para piezas de grandes dimensiones

Taladros múltiples: de varios husillos, que pueden hacer diversos agujeros simultáneamente

Otras máquinas: además de los taladros, para agujerear se utilizan tornos, fresadoras, alisadoras, etc. Todas estas máquinas tienen bomba para refrigeración de la broca.

Herramientas empleadas en los taladros

La herramienta más importante entre todas las empleadas en los taladros, es la mecha, llamada también broca espiral.

Suelen fabricarse de acero al carbono aleado, de acero rápido y extrarrápido. Para materiales muy duros y altas producciones pueden tener los cortantes de carburos metálicos.

En las mechas pueden distinguirse las siguientes partes:

a)    cola, llamada también mango, cilíndrica o cónica, por la cual se fija a la máquina

b)    cuerpo, un poco más pequeño hacia la cola, para evitar el rozamiento de la faja. Lleva dos ranuras a manera de hélice, las cuales por su forma y su ángulo favorecen la expulsión de la viruta. Permiten el perfecto afilado de los labios cortantes, facilitan la introducción del líquido refrigerante

c)     boca, dicha también punta, donde se encuentran las aristas cortantes. En la boca se distingue el filo transversal, que une los fondos de las ranuras en el vértice de la mecha, y el filo principal llamado labio

Generalmente, las mechas se fabrican con tres ángulos de desprendimiento, a saber: de 10-13º para materiales duros, de 16-30º para materiales normales, y de 35-40º para materiales blandos.

Afilado de las mechas helicoidales

Para que esta mechas brinden los mejores resultado deben tener las aristas de igual longitud, el ángulo de la punta adecuado al trabajo que debe realizarse, y el de incidencia. Este ángulo debe ser algo menor cuando se trabaja con materiales duros.

Las mechas se afilan a mano y, la mayoría de las veces, el escaso rendimiento de las mechas es debido a un afilado incorrecto. Si la mecha está bien afilada, se verá salir del agujero dos virutas iguales y bien enroscadas.

Como se sujetan las mechas

Las mechas se eligen de acuerdo con el diámetro del agujero, y se procura que el filo sea adecuado al material con que se ha de trabajar.

Las mechas se sujetan a los portabrocas. Los de dos mordazas, que se aprietan con una llave, son más aptos para diámetros mayores.

Nunca deben forzarse los portabrocas. Si la mecha patina, esto significa que no corta bien, o que avanza demasiado rápidamente.

Velocidad de corte

Es el número de metros recorridos por un filo cortante de la mecha en la unidad de tiempo. Varía con la dureza del material, el tipo de mecha utilizado y la refrigeración.

Avance por giro

Es la longitud en milímetros que la mecha penetra en el material a cada vuelta, lo que puede apreciarse prácticamente por el espesor de la viruta.

El avance por giro es tanto mayor cuanto más grande es la mecha.

Refrigeración de las mechas

Los principales refrigerantes que se emplean en las labores de taladrado, son los siguientes:

a)    para acero duro: aceite de corte o soluble (taladrina) concentrado 50/50

b)    para acero dulce: taladrina con 20% de aceite

c)     para aluminio y aleaciones livianas: querosén y agua de sosa

d)    para latones, bronces y fundición: en seco, con chorro de aire comprimido

Como se sujetan las piezas

Todas las piezas para agujerear han de sujetarse firmemente a la mesa del taladro, a fin de asegurar la precisión del trabajo, y para evitar que el aprendiz pueda lesionarse.

Los taladros tienen en la parte inferior, perpendicular al husillo, una base llamada mesa, que sirve para apoyar y sujetar las piezas.

Normas prácticas para el correcto empleo de las mechas

Una mecha de buena calidad debería reunir las siguientes condiciones:

a)    producir agujeros exactos y rectilíneos

b)    penetrar en el material con el menor gasto de energía

c)     descargar fácilmente la viruta

d)    tener un filo cortante de gran duración

Es preciso observar las precauciones que a continuación se expresan:

a)    asegurarse del perfecto funcionamiento del taladro

b)    descargar la viruta con frecuencia

c)     refrigerar abundantemente

d)    no echar agua fría sobre el cortante, cuando éste se haya recalentado

e)    no apretar demasiado la mecha contra la muela cuando se afila

f)       no afilar demasiado fino el labio cortante

g)    afilar a menudo las mechas

h)    sujetar firmemente al portabroca toda la cola de la mecha

i)       fijar convenientemente la pieza

j)       no golpear la punta de la mecha contra la pieza al comenzar el agujero

k)     reducir el avance cuando la mecha está por salir del agujero

l)       observar con cuidado los valores de la velocidad y del avance

Los taladros brindan las siguientes ventajas:

a)    disminución de los tiempos de trabajo

b)    simplificación de los sistemas de labor

c)     eliminación de piezas defectuosas

d)    producción de piezas perfectas, aún con empleo de mano de obra no especializada

A)   Normas generales para la utilización de las brocas

a)    efectuar el afilado de las brocas a máquina y adoptar las velocidades y avances establecidos

b)    asegurar rígidamente la cola de las brocas al mandril de la máquina

c)     no apoyar directamente la punta de la broca sobre la mesa de la máquina

d)    registrar el eje de la agujereadota en el sentido vertical, para evitar juegos

e)    antes de iniciar el taladrado, asegurarse de que la pieza está bien sujeta

f)       no sujetar nunca la pieza con las manos, usar morsas de buen ajuste

g)    para sacar la broca del husillo, no se deben usar espigas de limas u otros sustitutos similares

h)    evitar que la broca caiga de punta sobre la mesa de la máquina, interponer un trozo de madera blanda

i)       es indispensable que las brocas trabajen bajo un abundante chorro de algún líquido que facilite su acción cortante y asegure el enfriamiento

j)       es necesario retirar la broca de tanto en tanto para descargar la viruta, limpiarla y lubricarla, evitando enfriamientos bruscos

ROSCADO:

El roscado consiste en la mecanización helicoidal interior (tuercas) y exterior (tornillos) sobre una superficie cilíndrica. Este tipo de sistemas de unión y sujeción (roscas) está presente en todos los sectores industriales en los que se trabaja con materia metálica.

La superficie roscada es una superficie helicoidal, engendrada por un perfil determinado, cuyo plano contiene el eje y describe una trayectoria helicoidal cilíndrica alrededor de este eje.

El roscado se puede efectuar con herramientas manuales o se puede efectuar en máquinas tanto taladradoras y fresadoras, como en tornos. Para el roscado manual se utilizan machos y terrajas.

Los machos y terrajas son herramientas de corte usadas para mecanizar las roscas de tornillos y tuercas en componentes sólidos tales como, metales, madera, y plástico.

Un macho se utiliza para roscar la parte hembra del acoplamiento (por ejemplo una tuerca). Una terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de acoplamiento (por ejemplo un perno).

En las industrias y talleres de mecanizado es más común roscar agujeros en el cual se atornilla un perno que crear el tornillo que se atornilla en un agujero, porque generalmente los tornillos se adquieren en las ferreterías y su producción industrial tiene otro proceso diferente. Por esta razón los machos están más a menudo disponibles y se utilizan más.

Para las grandes producciones de roscados tanto machos como hembras se utiliza el roscado por laminación cuando el material de la pieza lo permite.

                                                         Granéte para posición de agujero

Tipo de rosca: Hay diferentes tipos de rosca que difieren en la forma geométrica de su filete, pueden ser triangulares, cuadrada, trapezoidal, redonda, diente de sierra, etc.

Paso: Es la distancia que hay entre dos filetes consecutivos. Los pasos de rosca están normalizados de acuerdo al sistema de rosca que se aplique.

Diámetro exterior de la rosca: Es el diámetro exterior del tornillo. También están normalizados de acuerdo al sistema de rosca que se utilice.

Diámetro interior o de fondo

Diámetro de flanco o medio

Ángulo de la hélice de la rosca

Los sistemas principales de roscas para tornillos son: MÉTRICA, WHITWORTH, SELLERS, GAS, SAE, UNF, etc. en sus versiones de paso normal o de paso fino.

La rosca métrica está basada en el Sistema Internacional y es una de las roscas más utilizadas en la unión desmontable de piezas mecánicas. El juego que tiene en los vértices del acoplamiento entre el tornillo y la tuerca permite el engrase. Los datos constructivos de esta rosca son los siguientes:

La sección del filete es un triángulo equilátero cuyo ángulo vale 60º

El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca levemente truncada

El lado del triángulo es igual al paso

El ángulo que forma el filete es de 60º

Su diámetro exterior y el paso se miden en milímetros, siendo el paso la longitud que avanza el tornillo en una vuelta completa.

Se expresa de la siguiente forma: ejemplo: M24x3. La M significa rosca métrica, 24 significa el valor del diámetro exterior en m.m. y 3 significa el valor del paso en mm.

Designación de las roscas

La designación o nomenclatura de la rosca es la identificación de los principales elementos que intervienen en la fabricación de una rosca determinada, se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensión del diámetro exterior y el paso. Este último se indica directamente en milímetros para la rosca métrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica a través de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada.

La designación de la rosca unificada se hace de manera diferente: Por ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser:

1/4 – 28 UNF – 3B – LH

Esto significa:

-1/4: de pulgada es el diámetro mayor nominal de la rosca.

-28: es el número de hilos por pulgada.

-UNF: es la serie de roscas, en este caso unificada fina.

-3B: el 3 indica el ajuste (relación entre una rosca interna y una externa cuando se arman); B indica una tuerca interna. Una A indica una tuerca externa.

-LH: indica que la rosca es izquierda. (Cuando no aparece indicación alguna se supone que la rosca es derecha)

La forma de roscar

                ¿Has enrrollado alguna vez una tira de goma sobre un cilindro? Se puede decir que hacer esto es algo muy parecido a roscar. 

El roscado puede hacerse de varias maneras,  manualmente, fresadoras, tornos.

•             Los materiales sobre los que roscamos son generalmente metales, como el aluminio y el acero (aluminio mayoritariamente), en los que roscar manualmente nos resulta bastante fácil.

Para roscar manualmente podemos utilizar machos y terrajas. Para sujetar los machos y poder realizar el proceso de roscado con precisión usamos un útil llamado maneral

2 - El roscado manual

Cuando roscamos manualmente, seguimos los siguientes pasos pasos:

•             Se marca y taladra la pieza con el diámetro adecuado en función del tamaño de la rosca.

•             Limpiamos y lubricamos la zona a roscar para disminuir el rozamiento.

•             Colocamos el primer macho (suele estar marcado con un único anillo) en el maneral, procurando siempre que este sea perpendicular al agujero. Este macho inicia y guía la rosca. Para hacerlo adecuadamente, giramos dos veces hacia delante y una hacia atrás (para desenganchar la viruta).

•             Pasamos el segundo macho (este tiene dos anillos) girando una vuelta hacia delante y media hacia atrás. Este desbasta la rosca

•             Por último pasamos el tercer macho (este ya no tiene ningún anillo). Este pule y calibra la rosca.           

MACHOS DE ROSCAR

                 

3 - Precauciones

Cuando rosquemos tenemos que tener en cuenta las siguientes precauciones

•             Siempre hay que sujetar firmemente la pieza a roscar.

•             Si la rosca es "pasante" (Atraviesa la pieza), el macho de roscar tiene que poder salir libremente por el otro lado.

•             Si la rosca es "ciega" (no tiene salida al exterior) tenemos que hacer el taladro un poco más largo (dependiendo del diámetro de la rosca), de forma que dejemos hueco a la punta del macho que no rosca. Nunca hay que forzar más allá de este punto ya que romperíamos la rosca.

•             Las roscas en aluminio son muy delicadas (de forma profesional se refuerzan poniendo un helicoide de acero en su interior), nunca hay que forzarlas ni con el macho ni con el tornillo.

 - Características que definen una rosca

•             Paso: Es la distancia entre dos filetes consecutivos.

•             Avance: Es la distancia que avanza el tornillo al girarlo una vuelta.

•             Perfil: Es la forma de la sección transversal del filete (tira de goma).

•             Sentido de la hélice: Es roscar a derechas, cuando para introducir el tornillo giramos en sentido horario y rosca a izquierdas cuando giramos el tonillo en sentido anti horario. Esta última es la menos común.

•             Diámetro nominal: Es el diámetro exterior del tornillo.

•             Tipo de rosca: Hay diferentes tipos de rosca que difieren en la forma geométrica de su filete, pueden ser triangulares, cuadrada, trapezoidal, redonda, diente de sierra, etc.

Terrajado

Una terraja de roscar es una herramienta manual de corte que se utiliza para el roscado manual de pernos y tornillos, que deben estar calibrados de acuerdo con la característica de la rosca que se trate. El material de las terrajas es de acero rápido (HSS). Las características principales de un tornillo que se vaya a roscar son el diámetro exterior o nominal del mismo y el paso que tiene la rosca. También se le emplea para realizar las roscas de los caños o tubos para construir conductos, por ejemplo para agua. Estos caños pueden ser de diversos materiales como hierro, bronce, cobre, pvc (cloruro de polivinilo), etcétera. De acuerdo a la consistencia del elemento a roscar, deberá ser la dureza del material con que está confeccionada la terraja.

Existe una terraja para cada tipo de tornillo normalizado de acuerdo a los sistemas de roscas vigentes.

Las terrajas se montan en un útil llamado porta terrajas o brazo bandeador, donde se le imprime la fuerza y el giro de roscado necesario.

Los tornillos y pernos que se van a roscar requieren que tengan una entrada cónica en la punta para facilitar el trabajo inicial de la terraja.

La calidad del roscado manual, con terraja es bastante deficiente, y por eso se utilizan los métodos de laminación por rodillo en los procesos industriales.

Cómo hacer una rosca (Terrajar y Filetear)

Una de las formas más comunes de unir elementos es por medio de dos elementos roscados, que forman pareja; uno tendrá los filetes de la rosca en su parte exterior (tornillo, macho) y el otro elemento en su parte interior (tuerca, hembra), enroscando perfectamente el uno en el otro.

Las roscas se identifican por su diámetro exterior (diámetro nominal) y por su paso (distancia entre filetes). En nuestro país la rosca métrica es la más utilizada.

Rosca métrica

El primer número de una rosca indica el diámetro en mm y el segundo el paso en centésimas de mm.

Para hacer una rosca sobre una varilla (macho), se usa una terraja, que puede ser fija o extensible; la fija hará la rosca de una sola pasada y la extensible nos permitirá ir graduando la profundidad del filete, haciendo la rosca en más de una pasada.

       Maletín con terrajas (izq) y machos (dcha)