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Manual de mantenimiento de torno convencional y aplicación algunos tipos de soldadura David Ramírez

D. Ramírez Universidad Tecnológica del Suroeste de Guanajuato Carretera Valle de Santiago-Huamimaro Kilómetro 1.2, 20 de Noviembre, 38400 Valle de Santiago, Gto. O. Vargas, H. Ramos (eds.). Ciencias de los Procesos Industriales, Proceedings-©ECORFAN- Spain, Madrid, 2015.

108 Abstract In this maintenance manual lathe and some types of welding, it will be shown the correct use of the wheel and as giving a slight maintaining this machine - tool molded parts as this workshop lathe is used frequently throughout the business day, it requires constant and effective maintenance for proper operation; in which parts should identify the function of each of them also identify the most common faults that arise and the most feasible way to solve them. Detect its faults and resolve them before passing major problems, and that, should a major failure in which they have to perform corrective maintenance, repair costs will be much higher, and the duration of repair will occur larger compared if the fault had been detected beforehand and do preventive maintenance. Introducción El torno Figura 5 Torno paralelo

Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta) a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrenada. Además se mencionaran algunos tipos de soldadura, las que son utilizadas principalmente en la industria y la forma adecuada de realizar los trabajos de este tipo, el cual es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.

109 La complejidad de los revestimientos de electrodos para proceso SMAW es tal que pequeñas modificaciones de componentes pueden imprimir apreciables variaciones en el comportamiento en la soldadura y en la calidad de la unión o el depósito, por lo que, a pesar de la larga historia de este proceso, aún siguen teniendo vigencia las investigaciones sobre el desarrollo, perfeccionamiento y desempeño de estos tipos de consumibles. Dichas investigaciones sobre electrodos revestidos no sustentan su vigencia exclusivamente en el interés científico de la temática, que obviamente ha evolucionado hacia un grado cada vez mayor de profundización teórica, pues un número importantes de trabajos reportados presentan un enfoque de interés comercial, sea con la intención de ampliar el diapasón de materias primas aplicables a la fabricación de los electrodos o a la mejora de la calidad y eficiencia de éstos o incluso para trazar estrategias más flexibles de circunstancias de mercado. Ello, sin adentrarnos en la vigencia del proceso SMAW por su versatilidad como proceso en sí mismo, que lo hacen aún competente frente a otros procesos en circunstancias determinadas a la par de una mayor accesibilidad desde el punto de vista económico- financiero. La importancia del revestimiento en el desempeño de electrodos para proceso SMAW es un criterio clásicamente establecido, mientras se reconoce por la mayoría de los autores la complejidad que encierra el desarrollo de un nuevo revestimiento, que obviamente no es ajena al sistema aleante del electrodo y consecuentemente a la aplicación de éste. A pesar del prolongado período de tiempo que la temática de desarrollo de electrodos revestidos ha sido abordada, sirvan de ejemplo los trabajos de, y es tan compleja y diversa la tarea de definir la conjugación del efecto de los componentes en el revestimiento de un electrodo y su comportamiento, que siguen reportándose estudios tan recientes. Por otra parte, algunos autores, han estudiado el efecto de componentes minerales y adiciones metálicas sobre el comportamiento de la estabilidad del arco, y otros reportan este efecto sobre los procesos de oxidación-reducción .Se reporta, además, la aplicación de dos capas de revestimiento básico con relaciones variables con el objetivo de mejorar el comportamiento operacional de los electrodos. Haciendo un mantenimiento preventivo y evitar el mantenimiento correctivo el taller de torno y soldadura surgió de la necesidad de proporcionar un servicio de calidad a las empresas, fabricando productos según las especificaciones del cliente de acuerdo a normas y estándares, en la actualidad hay demasiados talleres te torno y soldadura, pero el taller se ha mantenido debido a que en él se realizan trabajos de calidad, entregándolos en tiempo y forma, por lo cual ya lleva más de 15 años laborando. Es empresa 100% mexicana. 5 Objetivos del Proyecto Objetivo general Mediante este manual dar a conocer algunas de las fallas existentes más comunes de la máquina-herramienta (torno) en un taller de manufactura, identificando cada una de las partes y cuál es su función en el torno, en la cual también está involucrada la soldadura, los diferentes tipos de soldadura empleados, su uso, observando y analizando el funcionamiento para que este sea el correcto. Objetivo especifico Observar y escuchar el funcionamiento del torno para detectar fallas al momento del moldeado de piezas y darle mantenimiento y de ser necesario cambiar piezas para un excelente funcionamiento y que al hablar de soldadura sepamos utilizar la correcta de acuerdo a la necesidad de la empresa y material, cumpliendo principalmente los siguientes objetivos

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

Optimización del mantenimiento del torno.



Disminución de los costos de mantenimiento.



Maximización de la vida de la máquina.



Evitar, reducir, y en su caso, reparar, las fallas que se presenten.



Disminuir la gravedad de las fallas que no se lleguen a evitar.



Evitar accidentes.



Evitar incidentes y aumentar la seguridad para las personas.



Conservar los bienes productivos en condiciones seguras preestablecidas de operación.



Balancear el costo de mantenimiento.



Alcanzar o prolongar la vida útil de las maquinarias.

5.1 Marco Teórico Concepto Mantenimiento: Las Operaciones de reparación y mantenimiento y acondicionamiento, son las acciones destinadas a arreglar dispositivos mecánicos o eléctricos que se necesitan reparar, así como las acciones y rutinas necesarias para mantener el dispositivo en buen estado de funcionamiento y así prevenir posibles fallas. Mantenimiento Preventivo: Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados. Características: Básicamente consiste en programar revisiones de los equipos, apoyándose en el conocimiento de la máquina en base a la experiencia y los históricos obtenidos de las mismas. Se confecciona un plan de mantenimiento para cada máquina, donde se realizaran las acciones necesarias, engrasan, cambian correas, desmontaje, limpieza, etc. Ventajas: Si se hace correctamente, exige un conocimiento de las máquinas y un tratamiento de los históricos que ayudará en gran medida a controlar la maquinaria e instalaciones. El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una aplicación eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los continuos. Reducción del correctivo representará una reducción de costos de producción y un aumento de la disponibilidad, esto posibilita una planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así como una previsión de los recambios o medios necesarios.

111 Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro de las instalaciones con producción. Desventajas: Representa una inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El desarrollo de planes de mantenimiento se debe realizar por técnicos especializados. Si no se hace un correcto análisis del nivel de mantenimiento preventivo, se puede sobrecargar el costo de mantenimiento sin mejoras sustanciales en la disponibilidad. Los trabajos rutinarios cuando se prolongan en el tiempo produce falta de motivación en el personal, por lo que se deberán crear sistemas imaginativos para convertir un trabajo repetitivo en un trabajo que genere satisfacción y compromiso, la implicación de los operarios de preventivo es indispensable para el éxito del plan. 5.2 Torno Historia de los Tornos mecánicos. Al comenzar la Revolución industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se desarrollaron tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El desarrollo del torno pesado industrial para metales en el siglo XVIII hizo posible la producción en serie de piezas de precisión. 

Años 1780: Jacques de Vaucanson construye un torno con portaherramientas deslizante.

 Hacia 1797: Henry Maudslay y David Wilkinson mejoran el invento de Vaucanson permitiendo que la herramienta de corte pueda avanzar con velocidad constante. 

1820: Thomas Blanchard inventa el torno copiador.



Años 1840: desarrollo del torno revólver.

En 1833, Joseph Whitworth se instaló por su cuenta en Mánchester. Sus diseños y realizaciones influyeron de manera fundamental en otros fabricantes de la época. En 1839 patentó un torno paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías planas y carro transversal automático, que tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan incorporados elementos de sus patentes se conservan en la actualidad. Uno de ellos, construido en 1843, se conserva en el "Science Museum" de Londres. El otro, construido en 1850, se conserva en el "Birmingham Museum". Fue J.G. Bodmer quien en 1839 tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo XIX, este tipo de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en 1890 de la caja de Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar. Torno paralelo. El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas herramientas más importante que han existido.

112 Sin embargo, en la actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales. Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de las piezas torneadas. Estructura del torno. En la figura 5.1 se muestra un torno paralelo indicando sus partes principales. Figura 5.1 Torno paralelo o mecánico

1) Bancada, 2) Cabezal fijo 3) Contrapunto, 4) Carro portátil, 5) Cabezal giratorio o Chuck.

El torno tiene cinco componentes principales:  Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.  Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.  Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como porta broca o broca para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.  Carro portátil: consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.  Cabezal giratorio o chuck: su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente empleado en el taller mecánico, al igual que hay chuck´s magnéticos y de seis mordazas.

113 Equipo Auxiliar: Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:  Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal y transmite el movimiento.  Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el cabezal a través de una superficie ya acabada. Son mecanizadas para un diámetro específico no siendo válidas para otros. 

Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la contrapunta.

 Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros.  Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.  Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte. 

Torreta portaherramientas con alineación múltiple.

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Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.

 Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma independiente unas de otras. Herramientas de torneado: Figura 5.2 Broca de centraje de acero rápido

114 Figura 5.3 Herramienta de metal duro soldada

Las herramientas de torneado se diferencian en dos factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro (widia) intercambiables. La tipología de las herramientas de metal duro está normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material ofrece unas resistencias diferentes. El código ISO para herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo. Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo porque la herramienta se tiene que enfriar constante mente y verificar que el Angulo de incidencia del corte este correcto Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rápida. Movimientos de trabajo en la operación de torneado.  Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numérico la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado permite.  Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot, ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad deseada. Los tornos convencionales tiene una gama fija de avances, mientras que los tornos de Control Numérico los avances son programables de acuerdo a las condiciones óptimas de mecanizado y los desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.  Profundidad de pasada: movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de corte, potencia de la máquina, avance, etc.

115  Nonios de los carros: para regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan incorporado unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La medida se va conformando de forma manual por el operador de la máquina por lo que se requiere que sea una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir dimensiones con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas se consiguen automáticamente. 5.3 La Soldadura La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo. Historia. La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas métricas. La Edad Media trajo avances en la...