HTS1301-L 16 O TECNICA DE LOS MATERIALES

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1 HTS1301-L 16 O TECNICA DE LOS MATERIALES CARRERA: TECNICO EN MECÁNICA AUTOMOTRIZ Y AUTOTRÓNICA INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ Y AUTOTRONICA ASIGNATURA: HTS 1301 HERRAMIENTAS Y TECNICAS SEMESTRE: I PROFESOR: ALFREDO TOBAR * 1. Introducción Fin de que la composición de los diversos tipos de acero sea constante y que cierto tipo de acero satisfaga las especificaciones requeridas, la Society of Automotive Engineers (SAE) y el American Iron and Steel Institute (AISI) han establecido métodos para identificar los diversos tipos de acero. Estos sistemas numéricos son similares y ambos están en uso en la industria. Deberá solicitar las herramientas necesarias para la actividad en el pañol. Deberá leer cuidadosamente las instrucciones de este manual para evitar accidentes. Cada vez que vea este símbolo llame al profesor para que le entregue instrucciones y aclare dudas. Sigas las instrucciones de esta guía para evitar accidentes y lograr los objetivos planteados.. Mantenga en todo momento el orden y la limpieza 2. Objetivos El objetivo es poder aprender a conocer y el uso que se les da a los metales in la industria automotriz 3. Duración 90 minutos 4. Prerrequisitos Efectuar la Guía HTS1201-L0 09 O 5. Bibliografía previa Alrededor de las maquinas-herramientas Autor H Gerling Tecnología de las Maquinas Herramientas Autor Krar /Check

2 6. Marco teórico Sistema de clasificacion SAE- AISI Como se dijo, los sistemas creados por la SAE y el AISI son similares en muchos aspectos. En ambos se usa una serie de cuatro o de cinco dígitos para designar el tipo de acero. El sistema AISI también indica el proceso de producción con una Letra antes del número. El primer dígito del número indica el elemento predominante de aleación. Por ejemplo, el 1 indica acero al carbono, el 2 acero al níquel, etc. El segundo dígito indica el porcentaje aproximado por peso del elemento de aleación. Ejemplo: 2540 indicaría un acero al níquel con alrededor de 5% de níquel. Los dos últimos dígitos indican el contenido promedio de carbono en puntos (centésimas de 1%). Entonces 2340 indicaría un acero al níquel con contenido de alrededor de 3% de níquel y 40 puntos de carbono (40/100 de 1%). Clasificación del acero El trabajo del mecánico de banco se realiza con metales y, por lo tanto, es ventajoso conocer lo más posible de los diversos metales utilizados. A menudo es necesario determinar el tipo de metal que se va a utilizar, por su aspecto físico. Algunos de los metales más comunes, su aspecto, etc., aparecen en la Tabla 5.3. Los metales se suelen identificar por uno de cuatro métodos: 1. Aspecto 2. Prueba de chispas 3. Una marca del fabricante 4. Una marca de color pintada en la pieza de metal Los dos últimos métodos son los de uso más común y, quizá, los más confiables. Cada fabricante puede usar su propio Cualquier metal ferroso, al ponerlo en contacto con una rueda de esmeril, producirá chispas características. Se lanzan partículas de metal, al rojo o amarillo al aire, en donde entran en contacto con el oxígeno y se oxidan (arden). Un elemento como el carbono arde con rapidez y produce una "explosión" de chispas. Las chispas varían en color, intensidad, forma, tamaño y en la distancia a la cual salen desprendidas, según sea la composición del metal que se esmerila.

3 El acero al bajo carbono o de máquina (Figura 5.10A) produce chispas en tiras largas amarillo claro con poca tendencia a explotar. El acero al mediano carbono (Figura 5.10B) es similar al de bajo contenido de carbono, pero produce más chispas que se diseminan debido al mayor porcentaje de carbono que contienen. El acero al alto carbono o de herramienta (Figura 5.10C) produce numerosas chispas amarillas pequeñas que se desprenden muy cerca de la rueda de esmeril. El acero de alta velocidad (Figura 5.10D) produce varias líneas de chispas interrumpidas, con una chispa esférica, rojo oscuro en el extremo. El hierro fundido (Figura 5.10E) produce una chispa definida en forma de torpedo con un efecto de "plumas" cerca de la punta. Además, cambia el color de rojo oscuro a oro. La prueba de chispa se puede utilizar para identificar metales ferrosos. Los aceros al carbono se clasifican por lo general en función a la proporción (por peso) del contenido de carbono. a. Acero al bajo carbono, también conocido como acero suave o dulce, que tiene menos de 0.30% de carbono. Comúnmente es utilizado para productos industriales comunes, como pernos, tuercas, láminas, placas y tubos y para componentes de maquinaria que no requieren de alta resistencia. b. El acero al medio carbono, tiene de 0.30% a 0.60% de carbono. Es generalmente utilizado en aplicaciones que requieren una resistencia más elevada a la disponible en los aceros de bajo carbono, como en piezas de equipo de maquinaria automotriz y equipo agrícola (engranes, ejes, bielas, cigüeñales), en equipo de ferrocarriles, y en piezas para maquinaria de trabajado de metales. c. El acero al alto carbono tiene más de 0.60% de carbono. Se utiliza por lo general para partes que requieren resistencia mecánica, dureza y resistencia al desgaste, como las herramientas de corte, cable, alambre para música, resortes y cuchillería. Después de haber sido manufacturado a su forma, las piezas por lo general son tratadas térmicamente y templadas (capítulo 4). Mientras más elevado sea el contenido de carbono del acero, más alta será su dureza, su resistencia mecánica y su resistencia al desgaste después del tratamiento térmico. d. También están disponibles aceros al carbono que contienen azufre y fósforo; se conoce como aceros al carbono sulfurados (series 11 xx) y aceros al carbono refosforados y sulfurados (series 12xx). Por ejemplo, el acero es un acero reazufrado con un contenido de carbono de 0.12%. Estos aceros tienen una maquinabilidad mejorada, según se describe en la sección

4 Las propiedades mecánicas generales de los aceros al carbono y aleados se muestran en la Tabla 5.4. En diversos capítulos se describen la maquinabilidad, la conformabilidad y de soldabilidad de dichos aceros. Los aceros inoxidables se caracterizan principalmente por su resistencia a la corrosión, elevada resistencia y ductilidad, y elevado contenido de cromo. Se llaman inoxidables porque en presencia de oxígeno (aire) forman una película delgada y dura muy adherente de óxido de cromo, que protege al metal contra la corrosión (pasivación). Esta película protectora se vuelve a formar en caso que se raye la superficie. Para que ocurra la pasivación, el contenido mínimo de cromo debe ser de 10 a 12% por peso. Además del cromo, típicamente otros elementos de aleación en los aceros inoxidables son el níquel, molibdeno, cobre, titanio, silicio, manganeso, colombio, aluminio, nitrógeno y azufre. Se utiliza la L para identificar los aceros inoxidables de bajo carbono. Mientras más elevado sea el contenido de carbono, menor será la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables. La razón Los metales y aleaciones no ferrosos incluyen una amplia gama de materiales, desde los metales más comunes como el aluminio, cobre y magnesio, hasta las aleaciones de alta resistencia y alta temperatura, como las del tungsteno, tantalio y molibdeno. Aunque en general de mayor costo que los metales ferrosos, los metales y aleaciones no ferrosos tienen aplicaciones importantes debido a propiedades como por ejemplo resistencia a la corrosión, elevada conductividad térmica y eléctrica, baja densidad y facilidad de fabricación (Tabla 5.9). Ejemplos de las aplicaciones de metales y aleaciones no ferrosos son el aluminio para utensilios de cocina y fuselaje de aeronaves, alambre de cobre para conductores eléctricos, tubería de cobre para el suministro de agua residencial, el zinc para las láminas de metal galvanizado para la carrocería de automóviles, el titanio para las alabes de las turbinas de los motores a reacción e implantes ortopédicos, y el tantalio para los motores a chorro. EL ALUMINIO EN LA FABRICACIÓN DE AUTOMÓVILES Hoy en día, la necesidad del fabricante de automóviles de ser extremadamente competitivo, obliga a producir unos vehículos cada vez más perfectos y con mayor número de prestaciones. La oferta al cliente pasa por unos mayores niveles de confort, prestaciones y seguridad, que el cliente exige en cualquier segmento del catálogo, pero muy especialmente en las gamas altas. Uno de los aspectos que más incide a la hora de cumplir con los objetivos anteriormente expuestos es el incremento del peso del vehículo. En la actualidad, está demostrado que conseguir un menor peso en el automóvil ayuda a conseguir unos mejores parámetros en seguridad, en prestaciones y en confort. Para conseguirlo algunos fabricantes han incorporado nuevos materiales como el EL ALUMINIO EN LA FABRICACIÓN DE AUTOMÓVILES Hoy en día, la necesidad del fabricante de automóviles de ser extremadamente competitivo, obliga a producir unos vehículos cada vez más perfectos y con mayor número de prestaciones. La oferta al cliente pasa por unos mayores niveles de confort, prestaciones y seguridad, que el cliente exige en cualquier segmento del catálogo, pero muy especialmente en las gamas altas. Uno de los aspectos que más incide a la hora de cumplir con los objetivos anteriormente expuestos es el incremento del peso del vehículo. En la actualidad, está demostrado que conseguir un menor peso en el automóvil ayuda a conseguir unos mejores parámetros en seguridad, en prestaciones y en confort. Para conseguirlo algunos fabricantes han incorporado nuevos materiales como el

5 Aluminio en su fabricación. Un dato: por cada 100 kilos de peso que disminuimos en un vehículo con motor de explosión, se ahorran 0'5 litros de combustible cada 100 kilómetros. El aluminio es uno de los metales que está incorporándose con éxito en diversos campos tecnológicos: la fabricación de vehículos ferroviarios, la navegación aérea, espacial, etc. En el automóvil, su aplicación es conocida en grupos funcionales(las culatas, colectores de admisión, la caja de cambios, etc.) así como en los trenes de rodaje, y en los componentes del aire acondicionado. Su fabricación en las carrocerías ha venido limitada a las piezas suspendidas: largueros de las puertas, barras para golpes frontales, laterales, etc. Si tenemos en cuenta que entre un 20 y 30% del peso total del vehículo corresponde a la carrocería, aquí tenemos un elemento clave para poder aplicarlo en este sentido. También hemos de hacer mención de la mayor capacidad de absorción de energía superior a la del acero, así como una máxima calidad de protección anticorrosiva y una mejor acústica. Para realizar el diseño de la carrocería de aluminio se utilizan modernos sistemas de simulación por ordenador que realizan cálculos de comportamiento mecánico estructural de los componentes del vehículo. Los principales puntos de análisis que se realizan son: - Análisis de la rigidez estática/dinámica de la carrocería. - Optimización matemática del peso de la carrocería. - Dinámica del vehículo en su conjunto y confort. - Simulación de choque y prensado. Uno de los pioneros en la fabricación de carrocerías de aluminio ha sido AUDI (Figura 5.12). Este fabricante, ha sumado nuevas técnicas constructivas a las ya conocidas en la fabricación de carrocerías. Para ello ha formado la estructura del bastidor mediante perfiles extrusionados rectos y curvados, que en los puntos de las esquinas y de unión, muy sometidos a los esfuerzos, se unen con complejas piezas de fundición a presión. Los nudos de fundición, situados en los puntos de unión y de aplicación de las fuerzas, suponen una reducción importante del peso y un elevado nivel de rigidez en los puntos de apoyo del chasis y del grupo propulsor. La estructura es extremadamente rígida en todas las piezas portantes que estén unidas con cordones continuos de soldadura en atmósfera de gas.

6 Carrocería de aluminio correspondiente a un vehículo de la marca Audi. La unión de las piezas superficiales soportantes se realiza en su mayor parte por unión de remaches estampados, una técnica empleada en las primeras construcciones de automóviles y que se caracterizaba por una mayor resistencia y la producción sin defectos. También la soldadura por puntos se realiza allí donde no hay acceso para las pinzas de remachado estampado y el encolado se aplica en puertas, capó del motor y capó trasero mediante la utilización de un aditivo epoxi. Todo el conjunto de la carrocería bruta se completa con el montaje de los elementos móviles, como puertas y capó, sujetos mediante tornillos. Finalmente es necesario un tratamiento térmico de la carrocería de aluminio para alcanzar la resistencia necesaria. Este tratamiento se realiza en un horno a temperatura de 210 C, durante 30 minutos

7 7. Actividades a realizar Actividad 7.1 Diferenciar por medio del color y largo de la chispa, entre los materiales ferrosos, los materiales no ferrosos y los tipos de acero. a. Equipos requeridos Esmeril b. Número de alumnos sugerido por equipo Se recomienda realizar la actividad con 2 alumnos c. Instrumentos requeridos No hay d. Herramientas requeridas Tornillo mecánico e. Descripción y procedimiento 1. Medidas de seguridad y limpieza antes de iniciar el trabajo 2. Solicite al pañolero las herramientas necesarias 3. Ocupar el esmeril designado por el profesor 4. Ocupar en todo momento sus elementos de seguridad 5. Tener cuidado con las personas que están a su alrededor 6. No acercar las manos al esmeril 7. Una vez terminado su trabajo dejar el sector limpio 8. Entregar los materiales al pañolero

8 Guía de auto evaluación para el alumno Conteste las siguientes preguntas Individualmente y Luego realice una evaluación a su compañero. Nombre dos metales no ferrosos. Cuál es la importancia de estos metales? Qué diferencias puede tener un metal ferroso y uno no ferroso? Cómo se identifica un acero con alto contenido de carbono? Explique Qué es un acero inoxidable? Pauta de evaluación de la actividad Habilidades Logrado No Logrado Descripción S / Herramientas Realiza el procedimiento de selección de herramientas de forma adecuada. P/ Identifica Realiza adecuadamente la identificación de materiales. Falla y/o Actividad Primer intento Determinación de la falla y/o actividad Segundo intento Tercer intento Descripción Determina una falla o realiza la actividad de forma satisfactoria Descuento (si se aplica) Actitudes Logrado No Logrado Descripción Orden Limpieza Cuidado Seguridad Autocontrol Mantiene su espacio de trabajo ordenado mientras realiza la experiencia y se comporta en forma ordena mientras realiza las actividades Mantiene su espacio de trabajo limpio mientras realiza la experiencia y se preocupa de que quede limpio al finalizar la actividad Realiza la experiencia cuidando no producir daños físicos y materiales a los componentes, compañeros y a él mismo, los cuales son intrínsicos a la actividad. Observa las normas y ocupa los implementos de seguridad al trabajar Se mantiene controlado a pesar de los intentos fallidos y ante la presión del tiempo para realizar las actividades

9 1. Pauta de evaluación de la guía Rut Nota Alumno Fecha Asignatura HERRAMIENTAS Y TECNICAS Sigla HTS1301 Sección N Actividad Descripción 16O Nombre TECNICAS DE LOS MATERIALES 60% Habilidades % Descripción S / Herramienta 30% Realiza el procedimiento de selección de herramienta de forma adecuada.. P/ Medición 30% Realiza adecuadamente el procedimiento de medición. 40% Diagnostico e Información Descripción Reconoce 40% Realiza el reconocimiento de los materiales utilizando las técnicas solicitadas por el profesor de forma satisfactoria N1: Actitudes : Descuento (si se aplica) en cada item - Máximo 30% Descripción - Logrado - No Logrado Orden 0.5 Limpieza 0.5 Cuidado 1.0 Seguridad 1.0 Autocontrol 0.5 El alumno debe Firma Alumno Descuento Repetir la experiencia Mantiene su espacio de trabajo ordenado mientras realiza la experiencia y se comporta en forma ordena mientras realiza las actividades Mantiene su espacio de trabajo limpio mientras realiza la experiencia y se preocupa de que quede limpio al finalizar la actividad Realiza la experiencia cuidando no producir daños físicos a los componentes, compañeros y a sí mismo. Observa las normas y ocupa los implementos de seguridad al trabajar Se mantiene controlado a pesar de los intentos fallidos y ante la presión del tiempo para realizar las actividades Pasar a la experiencia siguiente

10 Habilidades y Actividad Nota: N1 N2. Calificación por ítem repetido en 2 actividades Logra todas las actividades : 7,0 Logra 1 de 2 actividades : 3,0 Logra 0 de 2 actividades : 1,0 Descuento Actitudes: Calificación por ítem repetido en 2 actividades Logra todas las actividades No logra en al menos una actividad. : :

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