Este documento trata sobre la evolución de las herramientas y máquinas herramientas. Explica que las primeras máquinas que aparecieron fueron los tornos y taladros manuales y cómo con el tiempo fueron mejorando. También describe los diferentes tipos de herramientas manuales y máquinas, así como procesos de conformado como el laminado, forjado, extrusión y fundición que permiten dar forma a los metales. Finalmente, enfatiza la importancia de la seguridad en el uso de máquinas.

1. MÁQUINAS
HERRAMIENTAS
Ing. Mg. José Luis Gavidia
Universidad Técnica de Ambato
Abril – Septiembre 2022
FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS,
ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

2. Unidad I.- Procesos de Conformado y el uso de
herramientas de taller
Las primeras máquinas herramientas
que aparecieron fueron los tornos y los
taladros, en principio muy rudimentarios
y manuales. El movimiento se proporcionaba
manual y directamente al útil o al material
que se quería trabajar.
Ing. Mg. José Luis Gavidia
Evolución de Herramientas y Máquinas
Herramientas

3. Unidad I
Para hablar de herramientas hay que remontarse hasta los orígenes
del hombre porque, desde siempre, lo acompañaron en su
evolución. Cuando las manos del hombre ya no eran suficientes
para realizar alguna tarea, necesitó algún objeto o dispositivo para
ayudarse, así nacieron las herramientas.
Evolución de Herramientas
Ing. Mg. José Luis Gavidia

4. Evolución de Maquinas Herramientas
Si bien las herramientas fueron variando en cuanto
a su forma, diseño, tamaño, calidad, hoy en día
siguen siendo el principal auxilio con que cuenta el
ser humano para realizar su trabajo. Miles de ellas
surgieron en esa evolución, empezando por la
simple palanca que, sin duda, fue una de las
primeras.

5. Evolución de Maquinas Herramientas
Al hablar de herramientas y máquinas
herramientas es menester aclarar que,
contando ambas con distintos orígenes, la
historia se encargó de unir sus desarrollos y
evolución, al punto de existir en la actualidad
una dependencia directa de unas con otras,
siendo ambas pertenecientes a industrias
distintas.

6. Maquinas Herramientas
Por eso, en una simple definición, podemos decir que “las
herramientas son una prolongación de la mano del hombre”
Los conceptos de herramienta y de máquina herramienta difieren
bastante. Las herramientas son pensadas en función de los
materiales (tanto en su fabricación, como con el material con el
que se trabajará), mientras que las máquinas herramientas son
pensadas en función de la operaciones a realizar (será diseñada
para realizar distintas operaciones como: agujerear, cortar, pulir,
tornear, fresar, etc.) .

7. Herramientas Manuales
Son aquellas que para
utilizarlas solo se necesita
la mano del usuario(fuerza
muscular humana), sin ayuda
de ningún tipo de energía
externa como electricidad,
aire, agua, etc.

8. ANÁLISIS PARA LA SELECCIÓN DE LA
HERRAMIENTA
La selección y el uso adecuado de las herramientas
manuales son dos aspectos primordiales para la
prevención de la mayor parte de los accidentes y
posibles lesiones musculo-esqueléticas.

9. Herramientas Manuales
Las herramientas manuales son unos instrumentos
de trabajo utilizados generalmente de forma
individual que únicamente requieren para su
accionamiento la fuerza motriz humana.

10. Operaciones de Conformado
Los procesos de conformado de metales
comprenden un amplio grupo de procesos de
manufactura, en los cuales se usa la deformación
plástica para cambiar las formas de las piezas
metálicas.

11. Conformado de metales

12. Conformado de metales
Debido a que los metales deben ser conformados
en la zona de comportamiento plástico es necesario
superar el límite de fluencia para que la
deformación sea permanente. Por lo cual, el
material es sometido a esfuerzos superiores a sus
límites elásticos, estos límites se elevan
consumiendo así la ductilidad.

13. Formado del Materiales
En general, se aplica el esfuerzo de compresión para
deformar plásticamente el metal. Sin embargo, algunos
procesos de formado estiran el metal, mientras que
otros lo doblan y otros más lo cortan.
El formado de metales incluye varios procesos de
manufactura en los cuales se usa la deformación
plástica para cambiar la forma de las piezas metálicas.

14. Formado de metales
La deformación resulta del uso de una herramienta
que usualmente es un dado para formar metales, el
cual aplica esfuerzos que exceden la resistencia a la
fluencia del metal. Por tanto, el metal se deforma para
tornar la forma que determina la geometría del dado.

15. Formado de Metales
Para formar exitosamente un metal éste debe poseer
ciertas propiedades. Las propiedades convenientes
para el formado son:
• Baja resistencia a la fluencia
• Alta ductilidad.
Estas propiedades son afectadas por la temperatura.
La ductilidad se incrementa y la resistencia a la
fluencia se reduce cuando se aumenta la temperatura
de trabajo.

16. Tipos de conformados.
• Forja
• Laminado

17. Tipos de conformados.
• Trefilado o estirado
• Extrusión

18. Tipos de conformados.
• Embutido
• doblado
• cortado

19. Proceso de formado

20. En el conformado de metales se deben tener en cuenta ciertas propiedades,
tales como un bajo límite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades
son influenciadas por la temperatura: cuando la temperatura aumenta, el
límite de fluencia disminuye mientras que la ductilidad aumenta. Existe para
esto un amplio grupo de procesos de manufactura en los cuales las
herramientas, usualmente un dado de conformación, ejercen esfuerzos sobre
la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.

21. Límite de Fluencia de los materiales
El límite de fluencia o resistencia de un
material se define como la tensión existente en la
sección de una probeta normalizada de
dicho material, sometida a un ensayo de tracción
o a un ensayo de compresión, en el instante
en que se inicia la fluencia o deformación plástica
del mismo

22. La deformación debido a una gran
carga a lo largo del
tiempo se conoce como
fluencia . En general, tanto
el estrés como la
temperatura influyen en la
velocidad de fluencia.
Normalmente, la resistencia
a la fluencia disminuye con
la temperatura

23. Fatiga de los Materiales
En ingeniería y en especial en la ciencia de los
materiales, la fatiga de materiales se refiere a
un fenómeno por el cual se produce la rotura de los
materiales bajo cargas dinámicas de deformación.
PRENSA

24. Procesos de Deformación Volumétrica
Los procesos de deformación descritos en este tema
realizan un cambio significativo en las piezas del
metal cuya forma inicial es más voluminosa que al
laminar.
Las formas iniciales incluyen barras, tochos
cilíndricos, tochos rectangulares y planchas, así
como otras formas similares elementales

25. Procesos de Deformación Volumétrica
El trabajo de los procesos de deformación
consiste en someter el metal a un esfuerzo
suficiente para hacer que éste fluya
plásticamente y tome la forma deseada.

26. Procesos de Deformación Volumétrica

27. Procesos de Deformación Volumétrica
Los procesos de deformación volumétrica se realizan en
operaciones de trabajo en frío, y caliente tanto por arriba como
por debajo de la temperatura de cristalización. El trabajo en frío
o debajo de la temperatura de cristalización es apropiado
cuando el cambio de forma es menos severo y hay necesidad
de mejorar las propiedades mecánicas, o alcanzar un buen
acabado en la pieza final.
El trabajo en caliente se requiere generalmente cuando
involucra la deformación volumétrica de grandes piezas de
trabajo.

28. Procesos de Deformación Volumétrica
La importancia tecnológica y comercial de los procesos de
deformación volumétrica surge a partir de lo siguiente: Con
las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr
cambios significativos en la forma de las piezas de trabajo.
Las operaciones de trabajo en frío se pueden usar no
solamente para dar forma al producto, sino también para
incrementar su resistencia mediante el endurecimiento por
deformación. Estos procesos producen poco o ningún
desperdicio como subproducto de la operación.

29. Operaciones de Deformación Volumétrica
Algunas operaciones de deformación volumétrica son
procesos de forma neta o casi neta; se alcanza la forma final
con poco o ningún maquinado posterior. Los procesos
de deformación volumétrica que se encuentran en este tema
son:
1) Laminado,
2) Forjado,
3) Extrusión,
4) Estirado de alambre y barras.

30. Laminado
El laminado es un proceso de deformación en el cual
el espesor del material de trabajo se reduce mediante
fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos
opuestos. Los rodillos giran, como se ilustra en la
figura.

31. Laminado
El proceso consiste en alar el material y
simultáneamente apretarlo entre los rodillos. El
proceso básico ilustrado en la figura es el laminado
plano, que se usa para reducir el espesor de una
sección transversal rectangular.

32. Laminado
Un proceso estrechamente relacionado es el
laminado de perfiles, en el cual una sección
transversal cuadrada se transforma en un
perfil, tal como en una viga en I.

33. Forjado
El forjado es un proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos troqueles,
usando impacto o presión gradual para formar la pieza.
Es la operación más antigua, el forjado de metales se
remonta quizá al año 5000 a.C.

34. Forjado
En la actualidad el forjado es un proceso industrial
importante mediante el cual se hace una variedad de
componentes de alta resistencia para automóviles,
vehículos aeroespaciales y otras aplicaciones. Estos
componentes incluyen cigüeñales y bielas para
motores de combustión interna, engranes,
componentes estructurales para aviación y piezas
para turbinas y motores de propulsión

35. Forjado
Las industrias del acero y de otros metales, usan el
forjado para fijar la forma básica de grandes
componentes que luego se maquinan para lograr su
forma final y dimensiones definitivas.

36. Forjado
Una manera de realizar las operaciones de forja es mediante
la temperatura de trabajo. La mayoría de las operaciones de
forja se realiza en caliente, para reducir la resistencia e
incrementar la ductilidad del metal; sin embargo, el forjado en
frío es muy común para ciertos productos. La ventaja del
forjado en frío es que incrementa la resistencia que resulta del
endurecimiento por deformación del metal.

37. Extrusión
La extrusión es un proceso de formado por
compresión en el cual el metal de trabajo es
forzado a fluir a través de la abertura de un troquel
para darle forma a su sección transversal. El
proceso puede parecerse a apretar un tubo de
pasta de dientes.

38. Tipos de extrusión
Una forma de clasificar las operaciones es atendiendo a su configuración física; se
distinguen dos tipos principales:
• Extrusión directa y
• Extrusión indirecta.
Otro criterio es la temperatura de trabajo;
• En frío,
• En tibio o
• En caliente.
Por último, el proceso de extrusión puede ser:
• Continuo o
• Discreto.

39. Extrusión directa
La extrusión directa (también llamada extrusión hacia delante). Un tocho de metal se
carga en un recipiente, y un pistón comprime el material forzándolo a fluir a través de
una o más aberturas en un troquel al extremo opuesto del recipiente. Al aproximarse el
pistón al troquel, una pequeña porción del tocho permanece y no puede forzarse a
través de la abertura del troquel. Esta porción extra, llamada tope o cabeza, se separa
del producto, cortándola justamente después de la salida del troquel

40. Extrusión directa
Un problema en la extrusión directa es la gran
fricción que existe entre la superficie del trabajo y
las paredes del recipiente al forzar el deslizamiento
del tocho hacia la abertura del troquel. Esta fricción
ocasiona un incremento sustancial de la fuerza
requerida en el pisón para la extrusión directa.

41. Extrusión Indirecta
En la extrusión indirecta, también llamada extrusión hacia atrás o extrusión
inversa, el troquel está montado sobre el pistón, en lugar de estar en el
extremo opuesto del recipiente. Al penetrar el pisón en el trabajo, forza al
metal a fluir a través del claro en una dirección opuesta a la del pisón. Como
el tocho no se mueve respecto al recipiente, no hay fricción en las paredes
del recipiente. Por consiguiente, la fuerza del pisón es menor que en la
extrusión directa

42. Conformado por Fundición
El conformado por fundición presenta las siguientes
características: Permite producir piezas de gran
complejidad geométrica (tanto externa como interna).
Algunos procesos permiten obtener piezas terminadas,
sin necesidad de procesamiento posterior.

43. CONFORMADO DE METALES POR
FUNDICIÓN
Los metales pueden ser fundidos mediante
calentamiento a altas temperatura. El material fundido
es colado (o vertido) en el interior de un molde en la
forma requerida, para luego mediante el proceso de
solidificación, pudiéndose obtener piezas de formas
complejas.
Punto de Fusión de Metales
Hierro. 1540 °C Bronce 1000 °C
Aluminio 660 °C Oro 1064 °C

44. Proceso de Fundición
Crisol de Grafito

45. Seguridad en Máquinas
Los sistemas de protección de las máquinas deben
estar asociados al riesgo que pudieran generar, con el
objetivo de eliminar o reducir la posibilidad de
ocurrencia de un accidente. Estos sistemas deben
implementarse en forma conjunta con la supervisión de
un experto en seguridad Industrial y salud ocupacional,
el entrenamiento de los trabajadores en el uso de las
máquinas y la capacitación sobre métodos y
procedimientos de trabajo seguro.

46. Buenas prácticas en el trabajo
• Mantenga el orden y limpieza. (6S)
• Asegúrese de la correcta señalización de las áreas de trabajo, las partes
móviles de máquinas, herramientas, riesgos, desniveles, carga máxima
admisible, etc.
• Coloque cartelera del uso obligatorio de EPP, (administración Visual).
• Tenga en cuenta que la iluminación debe ser la adecuada a la tarea a
realizar. (Trabajos de precisión, Torno, Fresadora…)
• Una ventilación adecuada contribuirá a mantener condiciones ambientales
que no perjudique la salud de los trabajadores.