Processos de Fabricació: Pulvimetal·lúrgia, Acer i Mecanitzat

Pulvimetal·lúrgia: Procés i Aplicacions

1. Definició de Pulvimetal·lúrgia

La pulvimetal·lúrgia és un procés de fabricació en el qual s'utilitzen pols metàl·lics per fabricar peces. Aquest procés implica la producció, conformació, sinterització i, en alguns casos, tractament tèrmic de pols metàl·lics per formar peces amb propietats específiques, com ara alta precisió i porositat controlada.

2. Esquema del Procés Pulvimetal·lúrgic

A continuació es detallen els passos del procés pulvimetal·lúrgic:

3. Obtenció del Pols Metàl·lic i Pols Especial

Mètodes d'obtenció del Pols Metàl·lic:

• Perdigonament: Buidatge de metall fos a través d'un tamís, creant gotes que es refreden en aigua.
• Pulverització: Aspersió de metall fos en aire o aigua.
• Molta o trituració: De materials més fràgils, reduint la seva mida a través de molins.
• Granulació: Agitació ràpida del metall fos.

Què és el Pols Especial?

El Pols Especial és un pols metàl·lic que ha estat prealiat (barrejat amb altres metalls) o recobert amb una capa de material diferent.

4. Peces Fabricables per Pulvimetal·lúrgia

Mitjançant aquest mètode es poden fabricar:

• Filtres metàl·lics
• Carburs cementats
• Coixinets porosos
• Engranatges i rotors
• Magnetos
• Escobilles per a motors

5. Avantatges i Inconvenients de la Pulvimetal·lúrgia

Avantatges:

• Alta precisió i toleràncies ajustades.
• Control de porositat.
• Producció de peces amb materials d'alta puresa.
• Menor malbaratament de material comparat amb altres processos.
• Capacitat per produir peces complexes de forma eficient.

Inconvenients:

• El cost dels pols és elevat.
• L'equip és més costós que en altres mètodes.
• Algunes peces sinteritzades tenen propietats mecàniques inferiors a les foses o forjades.
• Dificultat per produir peces amb alta densitat.

6. Què significa Minimitzar Residus?

Minimitzar residus significa reduir al màxim la quantitat de deixalles generades durant un procés productiu.

Gestió de Fluids de Tall i Ferritja

Fluids de Tall: Esgotament i Perillositat

Quan un Fluid de Tall es Converteix en Residu?

Es considera residu quan ja no compleix la seva funció de refredament, lubricació i protecció d'eines, cosa que succeeix en desgastar-se o contaminar-se amb olis paràsits, ferritja o creixement bacterià.

Quan es Considera Esgotat un Fluid de Tall?

Un fluid està esgotat quan perd les seves propietats essencials, ja sigui per estrès tèrmic, mecànic, creixement microbià, o contaminació amb ferritja o altres olis.

Els Fluids de Tall es Consideren Perillosos?

Sí, són considerats perillosos a causa de la seva toxicitat i baixa biodegradabilitat, especialment quan estan esgotats o contaminats.

Causes del Procés d'Esgotament d'un Fluid de Tall

• Estrès tèrmic i mecànic.
• Contaminació amb olis paràsits.
• Creixement de bacteris i altres microorganismes.
• Presència de ferritja en el fluid.

Gestió de Ferritja (Residus de Mecanitzat)

Quins són els Residus Més Perillosos? Per Què?

Els fluids de tall esgotats i les boires d'oli són els residus més perillosos, ja que contenen substàncies tòxiques i tenen baixa biodegradabilitat, cosa que pot danyar el medi ambient i la salut humana. A més, el fluid de tall arrossegat en la ferritja també és un risc si no se separa correctament.

Sistemes de Separació de Fluids de Tall de la Ferritja

Els fluids de tall es poden separar de la ferritja mitjançant els següents sistemes:

• Drenatge per gravetat: Permet que el fluid se separi de la ferritja mentre es transporten o emmagatzemen.
• Centrifugat: Utilitza força centrífuga per extreure el fluid de la ferritja.
• Separació magnètica: Usa imants per separar ferritja ferromagnètica del fluid.

Riscos Laborals Ocasionats per la Ferritja i Protecció

La ferritja pot causar talls, ferides, silicosis (si és aspirada), i fins i tot càncer de pulmó si conté materials perillosos com fibra de carboni. Per protegir-se s'ha d'utilitzar equip de protecció personal (EPP), com ara ulleres, guants i màscares.

Beneficis de la Gestió Eficaç de la Ferritja

• Reducció de costos en l'eliminació de residus i en el temps de mecanitzat.
• Obtenció de beneficis econòmics mitjançant la venda de ferritja.
• Optimització de l'espai d'emmagatzematge.
• Menor consum d'energia i menor impacte ambiental.

Com es Pot Minimitzar el Volum de Ferritja?

• Usar materials amb formes que s'acostin a la forma final de la peça (near net shape).
• Implementar tècniques com la pulvimetal·lúrgia, que minimitzen les operacions de mecanitzat.

Definicions Metal·lúrgiques Bàsiques

a) Ferro Dolç

És un tipus de ferro amb un contingut de carboni inferior al 0,1%. Es considera químicament pur i és un material molt mal·leable, dúctil i amb alta permeabilitat magnètica.

b) Fundició

És el producte obtingut directament del forn alt, que solidifica en un material dur però fràgil, amb un alt contingut de carboni i altres impureses.

c) Acer

És un aliatge de ferro i carboni, amb un contingut de carboni entre el 0,1% i l'1,76%. Pot contenir altres elements que doten l'acer de diverses propietats.

d) Afino

És el procés mitjançant el qual es redueix el contingut de carboni i altres impureses en el ferro o l'arrabio per produir acer. Aquest procés millora les propietats mecàniques del metall, i pot incloure mètodes com el convertidor de Bessemer o el forn Martin-Siemens.

Forns Industrials per a la Producció d'Acer

Forn Martin-Siemens

El forn Martin-Siemens és un tipus de forn de reverberació utilitzat per a la fusió d'acer i altres metalls. Es va crear a finals del segle XIX i es caracteritza per la seva capacitat per fondre una gran varietat de materials metàl·lics amb un control precís de la composició química.

Parts Més Característiques del Forn Martin-Siemens:

1. Llar (Hogar): És on es realitza la fusió del metall. Conté la càrrega metàl·lica que es fon.
2. Volta (Bóveda): Té forma arquejada, on es reflecteix la calor. Aquesta part és essencial per a la transferència de calor per radiació.
3. Xemeneia (Chimenea): Permet l'evacuació dels gasos de combustió.
4. Recuperador de calor: Captura la calor dels gasos d'escapament per preescalfar l'aire que entra al forn, millorant l'eficiència energètica.
5. Sistema d'alimentació: Permet la introducció de matèries primeres i combustibles.

Funcionament del Forn Martin-Siemens:

• Carregament: Les matèries primeres es col·loquen a la llar del forn.
• Fusió: S'aplica calor a través de combustibles (normalment gasos o carbó) que es cremen en una graella. La calor es transmet per radiació a través de la volta.
• Control de composició: Es poden afegir aliatges i altres materials durant el procés per ajustar les propietats del metall.
• Colada: Un cop aconseguida la temperatura i composició desitjades, el metall fos es transfereix a les lingoteres per a la solidificació.

(Nota: La informació sobre l'inventor i les imatges no es pot incloure en el text pla, però es manté la referència a la definició.)

Convertidor Bessemer

El convertidor Bessemer és un forn metàl·lic dissenyat per transformar arrabio en acer mitjançant la injecció d'aire a pressió. Va ser un dels primers processos industrials per a la producció massiva d'acer.

Parts Més Característiques del Convertidor Bessemer:

1. Recipient Basculant: Gran contenidor de metall que es pot inclinar per facilitar el buidatge i l'ompliment.
2. Revestiment Refractari: Material que recobreix l'interior del recipient per suportar altes temperatures i evitar que el metall fongui el recipient.
3. Orificis d'Aire: Ubicats a la part inferior del recipient, permeten la injecció d'aire a pressió.
4. Vàlvula de Control: Permet obrir i tancar l'entrada d'aire, controlant així el procés.

(Nota: La informació sobre l'inventor i les imatges no es pot incloure en el text pla, però es manté la referència a la definició.)

Forn Elèctric

Un forn elèctric és un dispositiu utilitzat per escalfar o fondre materials a través de l'ús d'energia elèctrica. Aquests forns són molt utilitzats en la metal·lúrgia, especialment per produir acer i aliatges, així com en la ceràmica i altres indústries.

(Nota: La informació sobre les parts característiques i les imatges no es pot incloure en el text pla, però es manté la referència a la definició.)

Procés de Fundició en Motlle d'Arena

Fases del Procés de Fundició

Obtenció del Motlle d'Arena

Passos per a l'obtenció del motlle d'arena (caixes de motllatge):

1. Obtenció del buit del motlle a la caixa interior.
2. Obtenció de la segona caixa (intermèdia).
3. Obtenció del buit del motlle a la caixa superior.
4. Retirar el model.

Tècnica d'Aterrajar (Revolucionar)

Passos per a la tècnica d'aterrajar (o revolucionar):

1. Obtenció de les terraixes.
2. Col·locar la terraixa en posició de treball.
3. Preparar l'arena per a aterrajar.
4. Aterrajar i preparar la superfície exterior.
5. Obtenció del buit del motlle a les caixes superiors.
6. Aterrajar de nou per obtenir la part inferior del motlle.

Mecanització i Arrencament de Ferritja

1. Definició de Mecanització

La mecanització es tracta de tot aquell procés industrial (foradat, marcat, premsat, tall, etc.) que es realitza en una peça de matèria primera, generalment metàl·lica (també pot ser de ceràmica, fusta, plàstic, etc.). El propòsit de la mecanització és donar-li a aquella peça la forma i mida desitjades, llimant el material restant.

2. Tipus de Viruta Segons Fil Geométric

Viruta amb Fils Geomètricament Determinats

Són aquells processos en què les eines arrenquen els encenalls amb talls que tenen formes geomètriques determinades. És el cas del raspallat i el fresat.

Viruta amb Talls No Determinats

Són processos d'arrencada en què s'arrenquen fines encenalls amb grans abrasius que no tenen una forma geomètrica determinada. Com a exemple, podem citar el rectificat.

3. Elements que Intervenen en l'Arrencament de Ferritja

Els elements que intervenen en l'arrencament de ferritja són:

• Màquina-eina: Estructura que suporta i mou les eines i les peces.
• Eines de tall: Instruments que realitzen el tall efectiu del material.
• Elements de subjecció: Mecanismes que uneixen fermament la peça i l'eina a la màquina.
• Fluids de tall: Lubricants o refrigerants que ajuden a reduir la temperatura i la fricció durant el mecanitzat.

4. Què és una Màquina-Eina? Parts Comunes

Una màquina-eina és un dispositiu dissenyat per realitzar operacions de mecanitzat, on es produeix l'arrencament de material per donar forma a peces. Les parts comunes d'una màquina-eina són:

• Bancada: Estructura base que suporta tots els components.
• Guiatges: Elements que permeten el desplaçament de parts mòbils.
• Accionament: Motors i mecanismes que generen el moviment.
• Elements de maniobra: Controls per ajustar la posició i el moviment de les eines.
• Instal·lacions de refrigeració i lubricació: Sistemes que milloren el rendiment del tall.

5. Moviments Relatius en l'Arrencament de Ferritja

Els moviments relatius entre eina i peça que existeixen en l'arrencament de ferritja són:

• Moviment de tall: La ferramenta realitza el tall efectiu del material.
• Moviment d'avanç: L'eina es desplaça progressivament per arrencar material.
• Moviment de penetració: La ferramenta penetra en la peça, determinat per la profunditat de tall.

(Nota: Es requereixen 3 dibuixos (torn, fresa, trepant) que no es poden adjuntar en el text pla.)