Tratamientos Superficiales de Aceros y Otros Temas de Ingeniería Mecánica

Tratamientos Superficiales de Aceros

Normalizado: Tratamiento similar al recocido, pero el enfriamiento se realiza al aire.

Cementación: Se agrega carbono en forma sólida o gaseosa por contacto con la superficie caliente. El endurecimiento depende del tiempo de exposición.

Nitruración: Las piezas a tratar son colocadas en una atmósfera de nitrógeno en una caja hermética y calentadas. En la superficie se forma nitruro de hierro, que es extremadamente duro.

Cianuración: Proceso por el cual las piezas absorben carbono y nitrógeno procedente de un baño de cianuro sódico.

Carbonitruración: Proceso combinado de cementación y nitruración.

Flameado: Similar al temple, pero en una capa superficial, en el cual la zona a tratar se calienta a la llama.

Temple por inducción: Igual al temple por llama, pero el calentamiento se produce por inducción de corriente alterna de alta frecuencia.

Endurecimiento por inducción en frío: Se consigue al deformar plásticamente a través de un proceso de estirado o laminado en frío. Se pierde ductilidad y aumenta la dureza.

Ventajas de Zapata Primaria y Secundaria en Frenos

La zapata primaria puede autobloquearse y necesita menos esfuerzo para el frenado. Se pueden usar dos zapatas primarias, una a continuación de la otra.

Aleaciones de Cobre en Construcción de Máquinas

El cobre es un metal muy dúctil que permite obtener chapas e hilos. Su principal uso es como conductor de calor y electricidad. En construcción de máquinas se usan dos de sus aleaciones más importantes: latón y bronce.

Latón: Aleación de cobre-zinc.
Bronce: Aleación de estaño-cobre.

Las principales aplicaciones son en piezas fundidas y forjadas, así como en cojinetes. Tipos de bronce más importantes:

Bronce al silicio
Bronce al berilio
Bronce fosforoso
Bronce de aluminio
Bronce al plomo
Bronce sinterizado

Solicitación de Aplastamiento en Cables

Se produce un aplastamiento cuando los cables se apoyan en las gargantas de las poleas y tambores, desplazándose los alambres de sus posiciones, con lo que se debilita el cable. Los cables de alambre gruesos resisten mejor el aplastamiento que los finos. Los de 6 cordones son más aptos que los de 8. Los de alma metálica resisten mejor que los de alma textil. Los cordoneados de igual paso son más resistentes que los de cordones corriente.

Cálculo de un Rodamiento de Bola Bajo Carga Dinámica

Determinar la vida útil necesaria según la aplicación.
Escoger un rodamiento considerando el tipo de carga (dinámica) y las limitaciones del problema.
Utilizar la ecuación de vida del rodamiento (no especificada en el texto original).
Extraer la carga dinámica C de las tablas de rodamientos.
Calcular la carga equivalente P:

P = XFr + YFa (para rodamientos individuales o en tándem)
P = XFr + Y1Fa (para rodamientos frente a frente)
P = XFr + Y2Fa (para rodamientos espalda con espalda)
Donde:
Fr = fuerza radial
Fa = fuerza axial
X, Y, Y1, Y2 y e son factores que dependen del juego normal del rodamiento.

Selección de un Cable

Calcular el esfuerzo que el cable ha de soportar durante su trabajo es complejo. Además de considerar la carga útil, la tara, el peso propio del cable y las fuerzas inerciales, habría que tener en cuenta el rozamiento y el trabajo a flexión, tensión y cortadura, que son muy difíciles de determinar, por eso se compensa aumentando el coeficiente de seguridad.

Proceso:

Calcular los esfuerzos de tracción máxima.
Elegir el coeficiente de seguridad.
Multiplicar el coeficiente de seguridad por el esfuerzo de tracción.
Escoger el tipo de cable apropiado.
Buscar en la tabla del cable la carga igual o superior y el diámetro.
Calcular la relación entre el diámetro de la polea y el diámetro del alambre.
Comprobar que su valor no sea inferior al mínimo establecido.

Lubricación de Cadenas

No se debe usar grasa porque no penetra bien en los intersticios. Métodos de lubricación:

Engrase periódico con pincel (para velocidades < 90 m/min).
Continuo por goteo (hasta 400 m/min).
Engrase en baño de aceite (hasta 700 m/min, sumergiendo solo la mitad del eslabón).
Por bomba de aceite sobre el ramal conducido (para velocidades > 700 m/min).
Por niebla de aceite (en casos especiales).

Inutilización de un Tornillo

Sí, un tornillo puede inutilizarse antes de que se abra la unión. Esto ocurre cuando la fuerza que abre la unión se iguala a la fuerza sobre el tornillo.

Fo = fuerza que abre la unión
Fb = fuerza sobre el tornillo
Fi = fuerza inicial de apriete
Fm = fuerza sobre la unión

Dureza de Materiales

Es la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por otro. Métodos para medir la dureza:

Brinell: Bola de acero endurecido de 10 mm de diámetro que se comprime con una fuerza específica.
Vickers: Pirámide de diamante que deja una huella. La dureza es la carga aplicada dividida por la superficie de la huella.
Rockwell: Mide la profundidad de penetración de un punzón (cono o bola).

Efecto Cadena

La cadena se adapta a la rueda formando un polígono, lo que provoca pequeñas fluctuaciones en el diámetro eficaz. La relación de transmisión no es constante. Cuantos más dientes tenga la rueda dentada, menor será dicho efecto.

Criterios para la Elección de Rodamientos

Espacio disponible
Cargas (magnitud, tipo, momentos)
Precisión
Funcionamiento silencioso
Rigidez
Velocidad de funcionamiento
Desplazamiento axial
Desalineamiento
Montaje y desmontaje

Comparación entre Teoría de la Energía de Corte Máxima (TECM) y Teoría de la Energía de Distorsión Máxima (TEDM)

La TECM dice que una pieza rompe cuando el esfuerzo cortante se iguala o supera al de una probeta en laboratorio. La TEDM dice que rompe cuando la energía de deformación por unidad de volumen se iguala a la de deformación de una probeta a tracción en laboratorio.

Rigidez de Placas y Pernos

Se aconseja que la rigidez de las placas sea mayor que la del perno para que la distribución de fuerzas sea más uniforme. Para aumentar la rigidez se usan arandelas, que aumentan el área de distribución de cargas, y también se puede aumentar el espesor de la placa.

Montaje de Correas y Tensado de Transmisión

Verificar la alineación de las poleas.
Comprobar que los flancos de las poleas estén limpios.
Accionando el tensor, reducir el intereje y montar las correas, evitando el uso de palancas.
Tensar la correa.
Comprobar la tensión de montaje:

Medir el tramo libre T.
A la mitad de T, aplicar una fuerza F capaz de provocar una flecha de 1.5 mm por cada 100 mm de T.
Comprobar el valor de F con F’ (fuerza recomendada).
Si F < F’, tensar la correa.
Si F > F’, aflojar la correa.
Controlar la tensión durante las primeras 24 horas.

Recomendaciones sobre Soldaduras

Evitar entallas por falta de penetración.
No situar soldaduras en los cambios de flujo de tensiones.
Evitar el cruce de soldaduras.
Prever la accesibilidad del cordón.
Evitar que la raíz del cordón trabaje a tracción pura.
Trabajar con materiales semiacabados.
No realizar trabajos previos a la soldadura.

Materiales Dúctiles y Frágiles

Ductilidad: Propiedad de un material que le permite ser deformado sin fracturar. Si el porcentaje de alargamiento es > 5%, el material se considera dúctil.

Ventajas e Inconvenientes de la Transmisión por Correa-Polea

Ventajas:

Funcionamiento silencioso.
Capacidad de amortiguar vibraciones.
Disposición sencilla.
Mantenimiento simple (sin lubricación).

Inconvenientes:

Mayor volumen.
Deslizamiento entre correa y polea.
Relación de transmisión no constante.
No apto para temperaturas elevadas.

Ventajas e Inconvenientes de la Transmisión por Cadena-Rueda