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SILVA GARCIA ELIZABETH

Capítulo 21 PREGUNTAS DE REPASO 21.1 Explique por qué las virutas continuas pueden no ser necesariamente deseables. Pueden sobrecalentar el buril o lastimar al operario. 21.2 Nombre los factores que contribuyen a la formación de virutas discontinuas. Angulo de corte, material de la pieza cortado, ausencia de rompe virutas y ausencia de ángulo de alivio. 21.3 Explique la diferencia entre ángulos de ataque positivo y negativo. ¿Qué importancia tiene el ángulo de ataque? La diferencia de ángulos positivo o negativo es nada más referencia a la inclinación que posee con respecto de la pieza, dando como resultado la cantidad de material removido y el acabado generado. 21.4 Comente el papel y la importancia del ángulo de alivio. Es el ángulo que permite despejar las virutas de la pieza y evitar el calentamiento de la pieza. 21.5 Explique la diferencia entre virutas discontinuas y virutas segmentadas. La viruta discontinua: son segmentos equidistantes de desperdicio del material de distancia semejante. La viruta segmentada: segmentos de viruta rotos o cortados al azar. 21.6 ¿Por qué debería interesarnos la magnitud de la fuerza de empuje en el corte? Para poder determinar la penetración de cortador en la pieza a maquinar. 21.7 ¿Cuáles son las diferencias entre el corte ortogonal y el oblicuo? El ángulo que existe entre la pieza y el buril. 21.8 ¿Existe alguna ventaja en tener un borde acumulado o recrecido en una herramienta? Explique su respuesta. La calidad del corte así como la cantidad de material desprendida y la facilidad con la que el buril corta. 21.9 ¿Cuál es la función de los rompevirutas? ¿Cómo funcionan? Su función el desviar, romper y dar desfogue correcto ala viruta, para evitar cortes y reducir el calentamiento del cortador, funciona ubicándose después del cortador con un ángulo de desfogue que puede llegar a los 90°

21.10 Identifique las fuerzas comprendidas en una operación de corte. De estas fuerzas, ¿cuáles contribuyen a la potencia requerida? Fuerza de corete, fuerza de penetración, fuerza de rotación. Siendo esta ultima la que contribuye a la potencia requerida.

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21.14 ¿Están relacionadas la ubicación de la temperatura máxima y de la craterización? De ser así, explique por qué. Si ya que la elevación de la temperatura influye en la vida útil de la herramienta, en particular en la craterización y en la precisión dimensional de la pieza de trabajo; puede provocar daño térmico a la superficie de la pieza de trabajo. 21.15 ¿Es importante la ductilidad del material para la maquinabilidad? Explique su respuesta. Es difícil establecer relaciones que definan cuantitativamente la maquinabilidad de un material, pues las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. En algunos casos, la dureza, ductilidad y la resistencia del material se consideran como los principales factores a evaluar. Los materiales duros son generalmente más difíciles de mecanizar pues requieren una fuerza mayor para cortarlos. Sobre estos factores influyen propiedades del material como su composición química, conductividad térmica y su estructura microscópica. 21.16 Explique por qué es importante estudiar los tipos de virutas producidas para entender las operaciones de corte. La relación de corte es un parámetro importante y útil para evaluar las condiciones de corte. Debido a que el espesor sin deformación de la viruta es un parámetro de la máquina, y por lo tanto ya es conocido, la relación de corte se puede calcular con facilidad midiendo el espesor de la viruta con un micrómetro. 21.17 ¿Por qué cree que la temperatura máxima en el corte ortogonal se localiza casi a la mitad de la interfaz herramienta-viruta? (Sugerencia: observe que las dos fuentes de calor son (a) cizallamiento en su plano primario, y (b) fricción en la interfaz herramienta-viruta). Las fuentes de generación de calor en el maquinado se concentran en la zona primaria de cizallamiento y en la interfaz herramienta-viruta, por lo que es de esperarse que existan severos gradientes de temperatura en la zona de corte. La presencia de severos gradientes y que la temperatura máxima se encuentra casi a la mitad arriba de la interfaz herramienta-viruta. Con esto debe ser evidente que el patrón particular de temperaturas depende de varios factores relacionados con las propiedades del material y con las condiciones de corte, incluyendo el tipo de fluido de corte. 21.18 La vida útil de una herramienta puede ser casi infinita a bajas velocidades de corte. ¿Entonces recomendaría que todo el maquinado se hiciera a bajas velocidades? Explique su respuesta. Se ha indicado que al aumentar la velocidad de corte, la vida útil de la herramienta se reduce con rapidez. Por otro lado, si dicha velocidad es baja, la vida de la

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herramienta es larga, pero la rapidez a la que se remueve el material también es baja. Por ello existe una velocidad óptima de corte, por esta razón se recomienda que todo el maquinado tenga una velocidad igual o similar a la optima de corte. 21.19 Explique las consecuencias de permitir que se eleven las temperaturas a niveles altos durante el corte. R= La temperatura excesiva reduce la resistencia, la dureza, la rigidez y la resistencia al desgaste de la herramienta; El aumento de calor provoca cambios dimensionales desequilibrados en la parte que se está maquinando, lo que dificulta el control de su precisión dimensional y de sus tolerancias. 21.20 La fuerza de corte aumenta con la profundidad de corte y reduciendo el ángulo de ataque. Explique por qué. R=por que las virutas obtenidas en las operaciones reales de maquinado ha demostrado que se producen por cizallamiento la pieza de trabajo permanece sin deformaciones; encima de él, la viruta recién formada se mueve hacia arriba sobre la cara de ataque de la herramienta. 21.21 ¿Por qué no siempre es recomendable aumentar la velocidad de corte para incrementar la velocidad de producción? R= Se ha indicado que al aumentar la velocidad de corte, la vida útil de la herramienta se reduce con rapidez 21.22 ¿Cuáles son las consecuencias si se astilla una herramienta de corte? R= La punta de la herramienta se somete a esfuerzos muy altos, lo que provoca desgaste y algunas veces astillado y fractura de la herramienta.las herramientas pueden sufrir astillado, en donde se rompe un pequeño fragmento del filo de la herramienta, Los fragmentos astillados de la herramienta de corte pueden ser muy pequeños (microastillado o macroastillado),o pueden ser relativamente grandes, llamados de diversas maneras como astillado grueso, fractura gruesa y falla catastrófica.

21.23 ¿Cuáles son los efectos de realizar una operación de corte con una herramienta desafilada? ¿Y con una muy afilada? R=HERRAMIENTA DESFILADA: Una herramienta desafilada, o mellada, tiene un radio grande entre sus filos, al igual que la punta de un lápiz o el extremo de corte de un cuchillo desafilado. la herramienta tiene un ángulo positivo de ataque, pero al disminuir la profundidad de corte, el ángulo de ataque se puede volver negativo. La herramienta simplemente se desliza sobre la pieza de

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trabajo (sin cortar) y pule su superficie; esta acción eleva la temperatura de la pieza y provoca esfuerzos residuales superficiales. HERRAMIENTA AFILADA: 21.24 ¿A qué factores atribuye la diferencia de energías específicas cuando se maquinan los materiales mostrados en la tabla 21.2? ¿Por qué existe un intervalo de energías para cada grupo de materiales? R=El criterio para establecer que un material es más maquinable que otro puede obedecer a distintos criterios: la potencia requerida, la forma de la viruta, el acabado superficial, el más usado es el de desgaste de la herramienta: un material es maquinable cuando desgasta poco la herramienta y Se define la energía específica de corte ps como la energía necesaria para remover una unidad de volumen de material. El aumento de ps al disminuir ac se debe al efecto de tamaño, ya que las fuerzas de fricción en la cara de incidencia y aplastamiento de la punta redondeada representan un porcentaje mayor en la energía consumida al disminuir ac 21.25 ¿Por qué tiene la temperatura un efecto tan importante en la duración de las herramientas de corte? Por que influyen directamente en la dureza de la herramienta de corte, causando ablandamiento en la punta, deformación plástica y pérdida del filo en el borde. 21.26 Las herramientas de corte de cerámica y de cermet tienen ciertas ventajas sobre las de carburo. Entonces ¿Por qué no han remplazado por completo las de carburo? Los carburos están dentro de los más importantes, versátiles, y económicos para fabricar herramientas y matrices para una amplia gama de aplicaciones; ya que tienen gran dureza, alto módulo de elasticidad, alta conductividad térmica y baja dilatación térmica. 21.27 ¿pueden tener efectos adversos los fluidos de corte? Si, efectos sobre las maquinas herramientas, efectos ambientales y biológicos. 21.28 Describa las tendencias que observa en la tabla 21.2 La selección de determinado tipo de rompevirutas, depende del avance y da a profundidad de corte en la operación, del material de la pieza, del tipo de viruta producida durante el corte, y si se trata de una operación de desbaste o acabado. 21.29 ¿Por qué son importantes la estabilidad y que sean inertes químicamente (falta de reactividad) en las herramientas de corte? Por qué son características de los recubrimientos utilizados en las herramientas de corte para mejorar la resistencia a la propagación de grietas. 21.30 ¿Cómo haría para medir la eficacia de los fluidos de corte? Estableciendo un criterio de desempeño en las funciones para las cuales se emplea como son: · Lubricación · Refrigeración · Eliminación de viruta

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· Protección frente a la corrosión 21.31 Porque al haber un cabio de temperatura excesiva que no sea la ideal provocara cambio en el avance, velocidad, profundidad de corte asi como reducir la resistencia, la dureza, la rigidez y la resistencia al desgaste de la herramienta; las herramientas también se pueden reblandecer y sufrir deformación plástica, alterando de esta manera su forma. El aumento de calor provoca cambios dimensionales desequilibrados en la parte que se está maquinando, lo que dificulta el control de su precisión dimensional y de sus tolerancias. La elevación excesiva de temperatura puede ocasionar daños térmicos y cambios metalúrgicos en la superficie maquinada, afectando de manera adversa sus propiedades. 21.32 Al ser mayor la velocidad, disminuye el tiempo para disipar el calor, de ahí que la temperatura se eleve (convirtiéndose al final en casi un proceso adiabático). Además el índice de craterización aumenta rápidamente con el incremento continuo de la temperatura. 21.33 Como puede verse en la figura 21.14, la viruta retira la mayor parte del calor generado. Se ha estimado que durante una operación característica de maquinado, 90% de la energía se disipa en la viruta, mientras que el resto lo hace en la herramienta y en la pieza de trabajo. Al aumentar la velocidad de corte la viruta retira la mayor proporción del calor total generado y menos calor va hacia la pieza de trabajo y la herramienta. Por esta razón la velocidades de maquinado se han incrementado de modo significativo a lo largo de los años. 21.34 El desgaste de la herramienta desafilada y los cambios en su geometría durante el corte se manifiestan de diferentes maneras, por lo general se clasifican como: desgaste del flanco, craterizacion, desgaste de la punta, muescados, deformación plástica de la herramienta, astillado y fractura gruesa. Además afecta en la formación de viruta y provoca el rozamiento de la herramienta sobre la pieza de trabajo, elevando su temperatura y posiblemente induciendo esfuerzos residuales en la superficie maquinada. 21.35

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Es deseable tener valores elevados de n, ya que cuanto menor sea el valor de n menor será la vida útil de la herramienta. La magnitud de C es la velocidad de corte T= 1 minuto. La velocidad de corte es la variable del proceso mas importante asociada con la vida útil de la herramienta. La vida útil de la herramienta disminuye con rapidez al aumentar la velocidad de corte, por tanto es recomendable no tener valores elevados en la ecuación de Taylor. 21.36 Cuanto menor es el valor de n, más aguda es la curva, por lo que el desgaste de la herramienta aumenta con más rapidez al incrementarse la velocidad de corte, por esta razón se encuentra a la derecha la curva de la vida útil en comparación de otros materiales para herramienta. 21.37 ¿Por qué las temperaturas de la herramienta son bajas a velocidades mínimas de corte y elevadas a altas velocidades de corte? R:Debido a la friccion que ocurre entre el metal de corte y el metal de la pieza a cortar ya que conforme es mayor la friccion entre los dos la temperatura aumenta, esto se puede ejemplificar de manera sencilla frotando las manos. 21.38 ¿Se puede realizar el maquinado de alta velocidad sin el uso de un fluido de corte? R:No debido a que se eleva mucho la temperatura de la herramienta y el material a cortar y esto puede hacer que se funda el material a cortar dejando imperfecciones en la pieza. 21.39 Dados sus conocimientos sobre el proceso básico de corte de metales, ¿cuáles son las propiedades físicas y químicas importantes de una herramienta de corte? R: 1. Alta resistencia al desgaste. 2. Conservación de la dureza a altas temperaturas 3. Buena tenacidad. 4. Reducido coeficiente de rozamiento. 5. Conductividad térmica apropiada según condiciones de utilización. 6. Estabilidad química. 7. Alta resistencia a la compresión. 8. Alta resistencia a la rotura por flexión. 22.1 ¿Cuáles son las propiedades importantes requeridas en los materiales para herramientas de corte? R: Penetración del temple, Tenacidad,Dureza en caliente,Maquinabilidad y Resistencia a la descarburación 22.2 ¿Cuáles son las diferencias en composición y propiedades entre las herramientas de acero al carbono y de acero de alta velocidad?

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R: las herramientas de acero al carbon normalmente son templadas y enfriadas en agua para que tengan mayor dureza y tenacidad mientras que en las herramientas de acero rapido se busca que no pierdan filo a muy altas temperaturas ya que estas realizan trabajos donde se llega al rojo vivo. Y en cuanto a la composicion los aceros al carbon como su nombre lo dice es una mezcla de hierro y carbono en altas cantidades mientras que los aceros rapidos tambn tienen carbono este solo este oscila entre 0,4-2,1% y el acero puede contener varios de los siguientes elementos de aleación: manganeso, cromo, tungsteno, silicio, molibdeno, vanadio, níquel y cobalto. 22.3 ¿Cuál es la composición de una herramienta característica de carburo? R: También conocidos como METAL DURO (Hard Metal - HM), se desarrolló hacia 1920, con base en los carburos de tántalo (TaC), carburo de titanio (TiC) y carburo de wolframio (WC), los cuales eran unidos por medio del Co y el Ni, previamente molidos (polvos metalúrgicos), la cohesión se obtiene por el proceso de sinterizado o fritado (proceso de calentar y aplicar grandes presiones hasta el punto de fusión de los componentes, en hornos eléctricos). 22.4 ¿Por qué se desarrollan los insertos para herramientas de corte? Porque las operaciones de cambio de herramienta son laboriosas e ineficientes. 22.5 ¿Por qué se recubren las herramientas? ¿Cuáles son los materiales más comunes para recubrimiento? ¿Qué es un recubrimiento de fases múltiples? ¿Cuáles son sus ventajas? Para que tengan una vida más larga; nitruro de titanio, carburo de titanio, carbonitruro de titanio y el óxido de aluminio; es donde se combinan dos o más materiales en el recubrimiento; son altamente efectivas en el maquinado de hierros fundidos y aceros. 22.6 Explique las aplicaciones y limitaciones de las herramientas a base de cerámica. Son efectivos en alta velocidad y en operaciones de corte interrumpido, las aplicaciones inapropiadas de fluido pueden provocar la fractura de la herramienta. 22.7 ¿Cuál es la composición del sialón? Silicio, aluminio, oxígeno y nitrógeno. 22.8 ¿Cómo se reacondicionan las herramientas de corte? Afilándolas mediante rectificadoras de herramientas y cortadores. 22.9 Liste la función principal de las herramientas de corte. Extraer material de una pieza cuando se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado. 22.16 Explique por qué se han desarrollado tantos tipos de materiales para herramientas de corte a lo largo de los años. ¿Por qué aún siguen desarrollándose?

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El material de la herramienta de corte debe poseer las siguientes características: • Dureza en caliente • Tenacidad y resistencia al impacto • Resistencia al impacto térmico • Resistencia al desgaste • Estabilidad química y neutralidad Para responder a estos demandantes requerimientos, a lo largo de los años se han desarrollado diversos materiales para herramientas de corte con una amplia variedad de propiedades mecánicas, físicas y químicas. Las herramientas de corte siguen desarrollándose ya que estamos sometidos a un cambio constante y a una continua mejora, para hacer más eficientes y eficaces las herramientas de corte pero a su vez reduciendo los costos. 22.17 ¿Qué propiedades de los materiales para herramientas son adecuadas para las operaciones de corte interrumpido? ¿Por qué? •

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Tenacidad y resistencia al impacto (impacto mecánico): para que las fuerzas de impacto sobre la herramienta, que se repiten en operaciones de corte interrumpido (como el fresado, torneado de una flecha estriada en un torno, o debido a la vibración y el traqueteo durante el maquinado), no astillen o fracturen la herramienta. Resistencia al impacto térmico: para soportar los ciclos rápidos de temperatura encontrados en el corte interrumpido.

22.18 Indique las razones para recubrir herramientas de corte con múltiples capas de diferentes materiales. Los recubrimientos tienen propiedades únicas, como: • Menor fricción. • Mayor adhesión. • Mayor resistencia al desgaste y al agrietamiento. • Actúan como una barrera para la difusión. • Mayor dureza en caliente y resistencia al impacto. Las herramientas recubiertas pueden tener una vida útil 10 veces más larga que la de las herramientas no recubiertas, permitiendo mayores velocidades de corte y reduciendo así tanto el tiempo requerido para las operaciones de maquinado como los costos de producción. 22.19 Liste los elementos de aleación utilizados en los aceros de alta velocidad. Explique por qué son tan eficaces en las herramientas de corte. Existen dos tipos básicos de aceros de alta velocidad: al molibdeno (serie M) y al tungsteno (serie T). La serie M contiene hasta 10% de Mo, con Cr, V, W y Co como elementos de aleación. La serie T contiene de 12% a 18% de W, con Cr, V y Co como elementos de aleación. Los aceros de alta velocidad son los que tienen mayor aleación de todos los aceros para herramientas. Se pueden endurecer a diferentes profundidades, poseen buena resistencia al desgaste y son relativamente económicos. Debido a su tenacidad, los

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aceros de alta velocidad son adecuados para: (a) herramientas de ángulos grandes y positivos de ataque; (b) cortes interrumpidos, (c) máquinas herramienta con baja rigidez, sujetas a vibración y traqueteo, y (d) herramientas complejas y de una sola pieza, como brocas, rimas, machuelos y cortadores de engranes. 22.20 Como se indicó en la sección 22.1, los materiales para herramientas de corte pueden tener propiedades en conflicto con las operaciones de maquinado. Describa sus observaciones respecto de esta materia. La herramienta de corte se somete a (a) temperaturas elevadas; (b) esfuerzos de contacto elevados; (c) rozamiento a lo largo de la interfaz herramienta-viruta y a lo largo de la superficie maquinada. Debe reconocerse que las propiedades deseables en las herramientas para una operación de maquinado particular pueden parecer contradictorias respecto de las propiedades de la herramienta de corte. Como ejemplos: (a) los aceros de alta velocidad son tenaces, pero tien...