UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE – FACULTAD DE INGENIERÍA – DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

Maquinabilidad en polímeros

Informe de laboratorio

Pablo Ortiz Tobar

11/11/2013

Índice Resumen .............................................................................................................................................. 2

Objeto de la experiencia ..................................................................................................................... 2

Objetivo general .............................................................................................................................. 2

Objetivo específico .......................................................................................................................... 2

Características técnicas de los equipos e instrumentos empleados ................................................... 2

Descripción del método seguido ......................................................................................................... 4

Presentación de los resultados ........................................................................................................... 4

Discusión de los resultados, conclusiones y observaciones personales ............................................. 5

Apéndice .............................................................................................................................................. 6

Teoría de la experiencia .................................................................................................................. 6

Cálculos ........................................................................................................................................... 6

Bibliografía .......................................................................................................................................... 7

Resumen En el presente informe se da a conocer la realización de la experiencia E211 de Tópicos II

Polímeros en la cual se estudia la maquinabilidad de diferentes polímeros para los procesos de

cilindrado en un torno mecánico para luego realizar las respectivas conclusiones en base a la

información reunida y la calidad superficial obtenida durante el proceso.

Objeto de la experiencia

Objetivo general Familiarizar al alumno con los polímeros y su comportamiento cuando son mecanizados en una

máquina-herramienta, como el torno.

Objetivo específico Según condiciones pre-establecidas clasificar tres diferentes polímeros de acuerdo a su

maquinabilidad, considerando calidad superficial y/o consumo de potencia.

Características técnicas de los equipos e instrumentos empleados Torno mecánico

Rugosímetro

Modelo Colchester Master 2500

Velocidad del husillo [rpm] 30 – 2500

Potencia neta [HP] 5,05

Avance Automático

Marca Surtronic

Rango de operación [0,1 ; 0,3 ; 1 ; 10 ; 30]µm

[3; 10; 30 ; 100 ; 300 ; 1000]µin

Pie de metro

Probetas

Marca Mitutoyo

Medición mínima [mm] 0,01

Medición mínima [in] 1/1000

Material Poliuretano

Diámetro inicial [mm] 98,43

Material Durocotón

Diámetro inicial [mm] 40,60

Material Technyl

Diámetro inicial [mm] 52,10

Descripción del método seguido El profesor comienza con una charla introductoria acerca de la teoría de corte en un torno

mecánico, los ángulos que se encuentran en los diferentes planos, junto con esto explica el

comportamiento de los polímeros bajo una situación de mecanizado analizando los diferentes

panoramas según la variación de los ángulos. Posteriormente procedemos a medir los diámetros

de las probetas, los radios de la herramienta de corte para luego determinar las velocidades de

corte por medio de tablas y con ello la velocidad del husillo en rpm. Para todos los procesos, la

velocidad real del husillo será la más próxima a la teórica y además se estable el mismo avance de

manera de determinar conclusiones a partir de esto.

Cuando cada cilindrado finaliza, por medio de un rugosímetro se miden las rugosidades de cada

probeta para luego ser tabuladas junto con los demás resultados para que se lleven a los estudios

respectivos y futuras conclusiones.

Presentación de los resultados Datos obtenidos en la experiencia

Technyl Poliuretano Durocoton

0,4 0,4 0,4

52,10 98,43 40,60

770 425 1030

855 453 901

[

] 140 140 200

0,10 0,10 0,10

10 20 10 52,00 98,00 70,40

4,7 [6 ; 9] [4,5 – 9,5]

4 4 4

Datos obtenidos por medio de cálculos

Material Technyl Poliuretano Durocotón

52,10 98,43 40,60

770 425 1030

[

] 126,03 131,42 131,38

4,7 7,5 7

17,5 87,5 75,0

Discusión de los resultados, conclusiones y observaciones personales En vista a lo realizado en la experiencia es posible observar que los tres materiales en el proceso

de cilindrado tuvieron una velocidad de corte muy parecida entre ellos y de valores cercanos a las

teóricas salvo por el durocotón, esto sucede porque la máquina no puede entregar la velocidad del

husillo teórica y se utilizó la más próxima.

Como en todos los procesos de cilindrado se mantuvo el avance la rugosidad queda en función del

tipo de material y el radio de la punta de la herramienta corte por lo que un radio menor

implicaría una peor calidad superficial lo que a su vez conlleva también, a un menor ángulo de

cuña, tornando a la herramienta en un elemento frágil incapaz de soportar el proceso de

mecanizado, en un situación contraria si el ángulo es muy grande, el ángulo de incidencia sería

menor lo que generaría filos falsos en la herramienta lo que alteraría en forma considerable la

rugosidad porque se aumentaría el desgaste de la herramienta de corte.

En el rugosímetro se midió la rugosidad de la zona mecanizada y se ve que en los materiales más

duros, obtuvo una menor rugosidad aun siendo mecanizados por la misma herramienta y es

debido a la naturaleza del material ya que la superficie del durocotón, por ejemplo es porosa lo

que implica que al sacar viruta dejará una superficie porosa incluso si se aumentan las condiciones

para que el acabado sea el mejor. Esto es comparable con el caso del technyl en que la superficie

no es porosa como el durocotón y al extraer la viruta la superficie no queda porosa.

Todas las diferencias en cuanto a los resultados obtenidos son debido a las alteraciones en el

proceso del mecanizado partiendo por el cambio de la velocidad de giro, además del desgaste de

la herramienta pero lo que más influye es en las demás condiciones de mecanizado que se puede

asociar a un error humano ya que muchas fueron decididas arbitrariamente.

Apéndice

Teoría de la experiencia Velocidad de corte

[

]

En que d es el diámetro en mm, N es la velocidad del husillo en rpm.

De aquí es posible determinar una velocidad de giro

Si la velocidad de corte es determinada por tablas, la velocidad del husillo será

En cuanto a la rugosidad el error estará determinado por

|

|

Acabado superficial Radio punta [mm]

0,4 0,8 1,2 1,6

Ra [µm] Rt [µm] Avance [mm/rev]

0,6 1,6 0,07 0,10 0,12 0,14

1,6 4 0,11 0,15 0,19 0,22

4 10 0,17 0,24 0,29 0,34

Tabla para determinar las condiciones para obtener la rugosidad deseada.

Cálculos Por ello para efectos del mecanizado se elige la velocidad del husillo más cercana, luego es posible

determinar la velocidad de corte real con la primera fórmula entregada en la teoría de la

experiencia.

Material Technyl Poliuretano Durocotón

52,10 98,43 40,60

770 425 1030

[

] 126,03 131,42 131,38

4,7 7,5 7

17,5 87,5 75,0

Bibliografía Ciencia de los polímeros – Fred W. Billmeyer.

Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales – William D. Callister.

Materiales compuestos – Antonio Miravete.