Conceptos Esenciales de Tecnología Industrial: Materiales, Metrología y Mecanizado

Fundamentos de Metrología y Geometría

Conceptos Básicos de Medición

• Magnitud: Es una propiedad o característica de un objeto que se puede medir.
• Unidad: Es una cantidad estándar y establecida que se utiliza para medir una magnitud.
• Medida: Es el resultado del proceso de cuantificar una magnitud utilizando una unidad estándar.

Fórmulas Geométricas y Trigonométricas

Áreas

• Cuadrado: Base x Altura
• Triángulo: (Base x Altura) / 2
• Círculo: Pi (π) x Radio al cuadrado (r²)

Trigonometría Básica (Ángulo A)

• sen A = Cateto opuesto / Hipotenusa
• cos A = Cateto contiguo / Hipotenusa
• tg A = Cateto opuesto / Cateto contiguo

Propiedades y Clasificación de Materiales Industriales

Propiedades Mecánicas y Físicas

• Dureza: Resistencia a ser rayado o penetrado.
• Elasticidad: Capacidad de recuperación tras una deformación.
• Plasticidad: Deformación permanente sin llegar a la rotura.
• Maquinabilidad: Facilidad para ser mecanizado por arranque de viruta.
• Ductilidad: Capacidad de estirarse para formar hilos.
• Maleabilidad: Capacidad de aplanarse para formar láminas.
• Tenacidad: Resistencia a los golpes y a la propagación de grietas.
• Fragilidad: Facilidad de rotura ante un impacto.
• Fatiga: Daño estructural causado por esfuerzos repetidos o cíclicos.
• Conductividad térmica y magnetismo: Propiedades relacionadas con la transferencia de calor y la respuesta a campos magnéticos.

Clasificación General de los Materiales

• Metálicos
  • Férricos: Contienen hierro (ej. acero, fundición).
  • No Férricos: No contienen hierro (ej. aluminio, cobre, zinc…).
• Poliméricos: Plásticos (termoplásticos y termoestables).
• Cerámicos: Caracterizados por alta dureza, ser aislantes y frágiles.
• Grafito y Diamante: Utilizados principalmente para corte y como abrasivos.
• Compuestos: Mezcla de dos o más materiales (ej. kevlar, cermets).

Materiales No Férricos

A continuación, se detallan algunos materiales no férricos comunes:

• Aluminio: Ligero y anticorrosivo.
• Cobre: Excelente conductor eléctrico y térmico.
• Bronce (Cu + Sn): Aleación resistente.
• Latón (Cu + Zn): Aleación muy maleable.
• Otros: Zinc (Zn), Estaño (Sn), Plomo (Pb), Titanio (Ti), Magnesio (Mg), Níquel (Ni), Volframio (W).

Tratamientos Térmicos

Procesos utilizados para modificar las propiedades de los metales:

• Recocido: Proceso para ablandar el material. Se realiza mediante un enfriado lento.
• Normalizado: Busca obtener una estructura interna fina y homogénea. Se realiza mediante enfriado al aire.
• Temple: Proceso para endurecer el material. Se realiza mediante un enfriado rápido.
• Revenido: Se aplica después del temple para reducir la fragilidad sin perder demasiada dureza.

Formas Comerciales

Presentaciones habituales de los materiales en el mercado:

• Perfiles:
  • Laminados: Más económicos.
  • Calibrados: Más precisos dimensionalmente.
• Tipos de Formas: Pletinas, redondos, cuadrados, hexagonales.
• Chapas: Espesores inferiores a 2.5 mm, usadas frecuentemente en carrocería y decoración.

Cálculo de Coste de Materiales

Pasos para estimar el coste de una pieza o material:

1. Volumen = Área x Longitud.
2. Peso = Volumen x Peso específico (Densidad).
3. Precio = Peso x Precio unitario (EUR/kg).

Herramientas y Procesos de Mecanizado

Tipos de Herramientas Manuales

• De mano auxiliares: Martillos, tornillo de banco, granetes, botadores, compás, punta de trazar.
• De corte manual: Limas, cortafríos, buriles, sierras manuales y de máquina.
• Para roscas: Machos (para roscas interiores) y terrajas (para roscas exteriores).

Herramientas de Máquina (Taladrado y Escariado)

Brocas

• Partes: Mango, cuerpo (hélice), punta.
• Material común: Acero rápido.

Otras Herramientas de Agujereado

• Escariadores: Rectifican agujeros con alta precisión. Solo pulen o alisan, no taladran.
• Brocas especiales:
  • Brocas de centrar (ángulo de 60°).
  • Avellanadores (ángulos de 60° a 90°).

Roscado Manual

Características de Roscas

Elementos clave de una rosca: filete, flanco, vértice, fondo, paso, diámetros (exterior, medio, interior).

Tipos de Roscas

• Métrica: Basada en el sistema métrico, ángulo de 60°, vértices redondeados.
• Whitworth: Basada en el sistema inglés, ángulo de 55°, medida en pulgadas.

Herramientas para Torno

Tipos de Herramientas de Corte

• Según el material:
  • Acero rápido: Son moldeables y reafilables.
  • Metal duro: Pueden ser soldadas o utilizar plaquitas intercambiables.
• Portaherramientas:
  • Exterior: Utilizado para el mecanizado externo.
  • Interior: Utilizado para operaciones internas (cajeado, roscado interno, etc.).
  • Denominación: Se identifican mediante letras y números que definen su uso y geometría.