Visita
La empresa se llama “Electrolux” es un aempresa donde se fabrican refrigeradores de congelador (top mount) y puertas dúplex (side by side).
Para llevar acabo este proceso necesitan varios tipos de materiales com:
· Acero
· Plásticos
· Poliestireno
· Componentes eléctricos
· Aceite
· Gas R-134
· Poliuretano.
Dentro de esta empresa existe un departamento encargado de dichos materiales “El área encargada es el laboratorio químico y el área de materiales”, que lleva acabo la inspección y elección de los materiales que se van a utilizan en el proceso que realizan en esta planta, en este departamento toman en cuenta todas las características del material necesario, en ellos buscan que sean resistentes, aislantes de calor, también que tengan retardador de fuego.
De varios materiales que contienen estas características son seleccionados de manera adecuada los que a esta empresa favorecen principalmente para tener un buen proceso y un producto de excelencia, también se toma en cuenta el costo de dichos materiales, pero lo primordial es que sea de muy buena calidad el material para que genere un buen producto y el cliente acepte el producto y así tener una buena relación de cliente y proveedor.
Son muy cuidadosos en aspecto de la elección de materiales, pues tiene que ser una persona o varias conocedoras del tema “materiales”, pues de no ser asi; cualquier ignorancia sobre algún material, puede ser completamente un error trágico tanto para el producto como para el operario que procesa este material, y podría traer consigo una consecuencia mas, llevar a la quiebra a cualquier empresa por no tomar decisiones correctas o por tener en el departamento de materiales a personas inexpertas.
Después que ya tienen la elección de los materiales que van a utilizar; estos materiales son clasificados por numero de parte, nuevamente pasan por una revisión para asegurarse que todos los materiales sean solamente los que fueron seleccionados.
Después de esto ya pueden empezar a procesar cada material para llevar a cabo la función que les corresponde, pero con la seguridad de que ese es el material requerido que cumple con todas las especificaciones y que saben que van a obtener un buen resultado.
Dentro de esta empresa no se permitió tomar fotografías de ningún material, proceso o resultado.
Referencias
Ingeniero: Carlos
jueves, 30 de abril de 2009
Visita Empresa
Limpieza y preinspección final del rollo.
En esta etapa ya no se harán mas modificaciones métricas en el rollo, aquí se limpiara en una maquina de tape off el rollo para quitar impurezas y suciedad que no alcance a eliminar la pressure washer, al mismo tiempo la operaria verifica imperfecciones como burbujas bajo la superficie, marcas hechas por el rectificado o defectos diversos que se encuentran visibles en el rollo. Esta etapa del proceso es critica ya que el producto a partir de que sale de la landis ya no puede ser tocado en su superficie, solo puede ser sujetado por el shaft. Uno a uno es limpiado e inspeccionado y depositado en charolas las cuales serán dispuestas en un carro para pasar al siguiente proceso.
Horneado del rollo
El carro que previamente se lleno con rollos limpios e inspeccionados es llevado a un horno el cual le dará el cocimiento necesario al rollo, en este proceso se mantiene el carro por alrededor de 8 horas a una temperatura de 180 ˚C y se dispondrá a la inspección final.
Inspección final del rollo y empaque
El rollo después de ser horneado es inspeccionado físicamente por última vez así como métricamente aleatoria mente. En este se busca que la calidad sea la que esta dispuesta en el requerimiento y así poder pasar a ser empacado. Los rollos se depositan en charolas plásticas con cavidad para 12 rollos cada una, se apilar hasta alcanzar un máximo de 72 rollos y se empacan en cajas de cartón con la etiqueta respectiva, según el modelo, con su respectiva fecha.
Procesos de inspección de calidad.
Fig.4 One Head.En el proceso de junker se monitorean las medidas requeridas para el rollo en una maquina llamada single head, la cual arroja las medidas en micras y se puede dar seguimiento al proceso, de igual manera esta maquina permite medir las dimensiones del rollo al salir de la landis. Si el rollo no cumple con los rangos estipulados para cada modelos el rollo es retirado del proceso y designado como scrap de proceso.
Fig 5 Rugosimetro.Recordando que la landis le da un acabado fino en la textura al rollo esta es medida en rugosimetro dentro de un rango permisible establecido en la estandarización. De igual manera, si el rollo sale fuera de los parámetros permisibles el rollo es dispuesto a scrap de proceso.
La dureza del rollo se mide desde el proceso de moldeo para saber si la consistencia del rollo proporcionada por la combinación de los componentes A, B y C es la correcta. Esto se lleva a cabo mediante un durómetro.
Fig. 6 Durómetro
Lexmark Internacional Mexicana, S. de RL de CV. Boulevard Independencia # 3550 Parque Industrial Independencia III
Proceso de Manufactura
Pintado de shaft.
El proceso inicia con el shaft, este es pintado con un adhesivo en su superficie, y horneado a una alta temperatura, se coloca en charolas para su transportación. El adhesivo es agitado durante 30 minutos en una maquina de agitación el nombre del adhesivo es EMS.
Preparación de componentes
Para la fabricación del rollo se necesitan 3 componentes los cuales son pasados por una moldeadora como se explicara mas adelante. Se hace en un embase de cristal y lleva un tiempo de mezclado con un mezclador automático.
Moldeo de rollo
Ya implementados los 3 componentes en la maquina moldeadora se dispone a colocarse el shaft recubierto con el adhesivo dentro de los moldes con la ayuda de plásticos elaborados con resina antiadherente llamados end plugs. La cavidad del molde es de 12 rollos y estos al ser inyectados con la mezcla de los 3 componentes pasan por un horno para su endurecimiento, el horno consta de 3 tipos de temperatura que va de los 200 ˚C a los 250 ˚C.
La maquina moldeadora consta de 4 etapas, todo el proceso trabaja mecanizado y manual, es decir, se obtiene la ayuda de index que llevan los moldes a su recorrido y la ayuda manual es para auxiliar este proceso y hacer la carga de shaft en los moldes vacíos así como la limpieza detallada de este.
El molde al salir del horno es pasado por un proceso de enfriamiento por una línea de ventiladores a lo largo de este por fue antes de llegar a la zona de descarga, donde es semi-cepillado por el residuo que queda un su superficie por el lado del agujero de inyección y son extraídos mecánicamente los 12 rollos. El molde pasa a una siguiente etapa después de ser vaciado la cual es la zona de limpieza mecánica, en esta con la ayuda de pistones que en su punta poseen cepillos, se limpia las cavidades del molde una a una para pasar al siguiente pistón que limpiara y le inyectara “mold release” para su humectación. Dado fin a la limpieza mecánica se hace la limpieza manual con una súper aspiradora y un cepillo de alambre del tamaño suficiente para entrar en los orificios de inyección. Esta limpieza manual se lleva a cabo para verificar y reforzar la limpieza mecánica. Al término de esta se carga de nuevo el molde para dar inicio de nuevo a todo el proceso una vez más. Se hacen aproximadamente 450 rollos por hora.
Los rollos que fueron extraídos del molde son dispuestos en contenedores con la cavidad para 48 rollos únicamente. Los end plugs son separados según el superior e inferior para llevarse a lavar, estos son lavados en un área específica dentro de autoclaves para su esterilización. Se apilan 21 contenedores de 48 rollos y comienza la cuenta de 16 horas de curado del rollo para que tome una dureza necesaria. La dureza es medida durante el proceso de moldeo y debe ser la óptima.
Corte del rollo
Finalizado el periodo de 16 horas el rollo es pasado por una maquina que le cortara los extremos para darle el tamaño necesario al rollo, una prueba de que se esta cortando debidamente el rollo es un aparto que mide el largo del rollo y la exactitud del corte, este aparato es llamado “leng check”. Verificado que el rollo esta siendo debidamente procesado por la cortadora, se dispone a pasar a la siguiente etapa. El material se sigue pasando en los contenedores en los que se depositaron desde la moldeadora. En este proceso se cortan aproximadamente 1008 rollos por 2 horas.
Fig.1 Modelo de Cortadora.
Pintado de shaft.
El proceso inicia con el shaft, este es pintado con un adhesivo en su superficie, y horneado a una alta temperatura, se coloca en charolas para su transportación. El adhesivo es agitado durante 30 minutos en una maquina de agitación el nombre del adhesivo es EMS.
Preparación de componentes
Para la fabricación del rollo se necesitan 3 componentes los cuales son pasados por una moldeadora como se explicara mas adelante. Se hace en un embase de cristal y lleva un tiempo de mezclado con un mezclador automático.
Moldeo de rollo
Ya implementados los 3 componentes en la maquina moldeadora se dispone a colocarse el shaft recubierto con el adhesivo dentro de los moldes con la ayuda de plásticos elaborados con resina antiadherente llamados end plugs. La cavidad del molde es de 12 rollos y estos al ser inyectados con la mezcla de los 3 componentes pasan por un horno para su endurecimiento, el horno consta de 3 tipos de temperatura que va de los 200 ˚C a los 250 ˚C.
La maquina moldeadora consta de 4 etapas, todo el proceso trabaja mecanizado y manual, es decir, se obtiene la ayuda de index que llevan los moldes a su recorrido y la ayuda manual es para auxiliar este proceso y hacer la carga de shaft en los moldes vacíos así como la limpieza detallada de este.
El molde al salir del horno es pasado por un proceso de enfriamiento por una línea de ventiladores a lo largo de este por fue antes de llegar a la zona de descarga, donde es semi-cepillado por el residuo que queda un su superficie por el lado del agujero de inyección y son extraídos mecánicamente los 12 rollos. El molde pasa a una siguiente etapa después de ser vaciado la cual es la zona de limpieza mecánica, en esta con la ayuda de pistones que en su punta poseen cepillos, se limpia las cavidades del molde una a una para pasar al siguiente pistón que limpiara y le inyectara “mold release” para su humectación. Dado fin a la limpieza mecánica se hace la limpieza manual con una súper aspiradora y un cepillo de alambre del tamaño suficiente para entrar en los orificios de inyección. Esta limpieza manual se lleva a cabo para verificar y reforzar la limpieza mecánica. Al término de esta se carga de nuevo el molde para dar inicio de nuevo a todo el proceso una vez más. Se hacen aproximadamente 450 rollos por hora.
Los rollos que fueron extraídos del molde son dispuestos en contenedores con la cavidad para 48 rollos únicamente. Los end plugs son separados según el superior e inferior para llevarse a lavar, estos son lavados en un área específica dentro de autoclaves para su esterilización. Se apilan 21 contenedores de 48 rollos y comienza la cuenta de 16 horas de curado del rollo para que tome una dureza necesaria. La dureza es medida durante el proceso de moldeo y debe ser la óptima.
Corte del rollo
Finalizado el periodo de 16 horas el rollo es pasado por una maquina que le cortara los extremos para darle el tamaño necesario al rollo, una prueba de que se esta cortando debidamente el rollo es un aparto que mide el largo del rollo y la exactitud del corte, este aparato es llamado “leng check”. Verificado que el rollo esta siendo debidamente procesado por la cortadora, se dispone a pasar a la siguiente etapa. El material se sigue pasando en los contenedores en los que se depositaron desde la moldeadora. En este proceso se cortan aproximadamente 1008 rollos por 2 horas.
Fig.1 Modelo de Cortadora.
Proceso de rectificado por Junker
Fig.2 Junker En este proceso de dispone el rollo a una maquina de rectificado, en este proceso se comienzan a dar medidas exactas para su elaboración y se trabajar en micras, el rollo debe tener cierta forma para poder seguir adelante y esta maquina lo hará posible. Esta maquina le da un acabado rugoso al rollo. El proceso puede ser automatizado o manual. La maquina dispone de una base para colocar el rollo de una forma especifica, el rollo será sujeto y girara de forma contraria al de la piedra de rectificado. La piedra de rectificado esta girando a una velocidad de aproximadamente 2 500 r.p.m. en este proceso se hacen aproximadamente 120 piezas por cada dos horas. Y hay dispuestas 6 maquinas para cada línea. Es decir, que en total se desbastan alrededor de 700 piezas por cada dos horas.
Proceso de rectificado por Landis
Este proceso es el que le da su textura final al rollo, en este se manejan parámetros al igual que con la junker pero en este proceso se cuida mas la calidad del producto. En este se cuida una cierta rugosidad y las medidas siguen siendo en micras y son más controladas ya que en este proceso se dispone del rollo para su última etapa y ya no se modifica más. En este proceso los rollos son depositados en hieleras con agua helada, ya que este polímero se endurece mas con el frió, se mantiene durante un periodo de entre 10 y 20 minutos dentro de este para ser dispuesto a otro contenedor, el cual llevara a los rollos hacia la maquina para ser rectificados. El alimentador es llamado hooper, el cual consta de una cadena la cual tiene cavidad para el rollo, esta maquina esta llena de sensores, cuando el rollo cae en la banda que llevara al rollo dentro de la maquina se detiene el elevador, este es arrastrado por la banda hasta cierta parte donde activa otro sensor que mueve un brazo llamado hitch que empuja el rollo hasta las piedras. La maquina posee dos piedras. Una de rectificado y otra de regulación, la de rectificado gira a una velocidad aproximada de 1 500 r.p.m. y la de regulación tiene una variabilidad según los parámetros de rugosidad buscados y oscila entre las 52 y 72 r.p.m. saliendo este rollo llega a una banda que lo conducirá a una maquina de presión para su limpieza y secado. Esta maquina es llamada pressure washer, la cual trabaja con agua y aire a presión para lavar y secar al mismo tiempo el rollo el cual termina en una banda transportadora o comúnmente como le llamamos
Fig. 3 Cinetic Landisconveyor para pasar al siguiente paso en el proceso. Se calcula procesar 450 rollos por hora.
Fig.2 Junker En este proceso de dispone el rollo a una maquina de rectificado, en este proceso se comienzan a dar medidas exactas para su elaboración y se trabajar en micras, el rollo debe tener cierta forma para poder seguir adelante y esta maquina lo hará posible. Esta maquina le da un acabado rugoso al rollo. El proceso puede ser automatizado o manual. La maquina dispone de una base para colocar el rollo de una forma especifica, el rollo será sujeto y girara de forma contraria al de la piedra de rectificado. La piedra de rectificado esta girando a una velocidad de aproximadamente 2 500 r.p.m. en este proceso se hacen aproximadamente 120 piezas por cada dos horas. Y hay dispuestas 6 maquinas para cada línea. Es decir, que en total se desbastan alrededor de 700 piezas por cada dos horas.
Proceso de rectificado por Landis
Este proceso es el que le da su textura final al rollo, en este se manejan parámetros al igual que con la junker pero en este proceso se cuida mas la calidad del producto. En este se cuida una cierta rugosidad y las medidas siguen siendo en micras y son más controladas ya que en este proceso se dispone del rollo para su última etapa y ya no se modifica más. En este proceso los rollos son depositados en hieleras con agua helada, ya que este polímero se endurece mas con el frió, se mantiene durante un periodo de entre 10 y 20 minutos dentro de este para ser dispuesto a otro contenedor, el cual llevara a los rollos hacia la maquina para ser rectificados. El alimentador es llamado hooper, el cual consta de una cadena la cual tiene cavidad para el rollo, esta maquina esta llena de sensores, cuando el rollo cae en la banda que llevara al rollo dentro de la maquina se detiene el elevador, este es arrastrado por la banda hasta cierta parte donde activa otro sensor que mueve un brazo llamado hitch que empuja el rollo hasta las piedras. La maquina posee dos piedras. Una de rectificado y otra de regulación, la de rectificado gira a una velocidad aproximada de 1 500 r.p.m. y la de regulación tiene una variabilidad según los parámetros de rugosidad buscados y oscila entre las 52 y 72 r.p.m. saliendo este rollo llega a una banda que lo conducirá a una maquina de presión para su limpieza y secado. Esta maquina es llamada pressure washer, la cual trabaja con agua y aire a presión para lavar y secar al mismo tiempo el rollo el cual termina en una banda transportadora o comúnmente como le llamamos
Fig. 3 Cinetic Landisconveyor para pasar al siguiente paso en el proceso. Se calcula procesar 450 rollos por hora.
Limpieza y preinspección final del rollo.
En esta etapa ya no se harán mas modificaciones métricas en el rollo, aquí se limpiara en una maquina de tape off el rollo para quitar impurezas y suciedad que no alcance a eliminar la pressure washer, al mismo tiempo la operaria verifica imperfecciones como burbujas bajo la superficie, marcas hechas por el rectificado o defectos diversos que se encuentran visibles en el rollo. Esta etapa del proceso es critica ya que el producto a partir de que sale de la landis ya no puede ser tocado en su superficie, solo puede ser sujetado por el shaft. Uno a uno es limpiado e inspeccionado y depositado en charolas las cuales serán dispuestas en un carro para pasar al siguiente proceso.
Horneado del rollo
El carro que previamente se lleno con rollos limpios e inspeccionados es llevado a un horno el cual le dará el cocimiento necesario al rollo, en este proceso se mantiene el carro por alrededor de 8 horas a una temperatura de 180 ˚C y se dispondrá a la inspección final.
Inspección final del rollo y empaque
El rollo después de ser horneado es inspeccionado físicamente por última vez así como métricamente aleatoria mente. En este se busca que la calidad sea la que esta dispuesta en el requerimiento y así poder pasar a ser empacado. Los rollos se depositan en charolas plásticas con cavidad para 12 rollos cada una, se apilar hasta alcanzar un máximo de 72 rollos y se empacan en cajas de cartón con la etiqueta respectiva, según el modelo, con su respectiva fecha.
Procesos de inspección de calidad.
Fig.4 One Head.En el proceso de junker se monitorean las medidas requeridas para el rollo en una maquina llamada single head, la cual arroja las medidas en micras y se puede dar seguimiento al proceso, de igual manera esta maquina permite medir las dimensiones del rollo al salir de la landis. Si el rollo no cumple con los rangos estipulados para cada modelos el rollo es retirado del proceso y designado como scrap de proceso.
Fig 5 Rugosimetro.Recordando que la landis le da un acabado fino en la textura al rollo esta es medida en rugosimetro dentro de un rango permisible establecido en la estandarización. De igual manera, si el rollo sale fuera de los parámetros permisibles el rollo es dispuesto a scrap de proceso.
La dureza del rollo se mide desde el proceso de moldeo para saber si la consistencia del rollo proporcionada por la combinación de los componentes A, B y C es la correcta. Esto se lleva a cabo mediante un durómetro.
Fig. 6 Durómetro
Lexmark Internacional Mexicana, S. de RL de CV. Boulevard Independencia # 3550 Parque Industrial Independencia III
Proyecto
Cuando las materias primas se calientan se transforman en una sustancia líquida. A medida que este líquido se enfría, aumenta su viscosidad hasta que el vidrio se endurece. En esta etapa se generan tensiones y si el enfriamiento es demasiado brusco, éstas no pueden liberarse y provocarán la rotura del vidrio en pequeños trozos, al solidificarse. No obstante, esto puede evitarse controlando el enfriamiento del vidrio mediante un tratamiento térmico de recocido.
En los procesos de flujo continuo, donde se emplea maquinaria automática, se utiliza un horno construido de material refractario especial, para fundir las materias primas y producir vidrio en gran escala.
Según su composición, algunos vidrios pueden fundir a temperaturas de sólo 500 °C; en cambio, otros necesitan 1.650 ºC. La resistencia a la tracción, que suele estar entre los 3.000 y 5.500 N/cm2, puede llegar a los 70.000 N/cm2 si el vidrio recibe un tratamiento especial. La densidad relativa (densidad con respecto al agua) va de 2 a 8, es decir, el vidrio puede ser más ligero que el aluminio o más pesado que el acero. Las propiedades ópticas y eléctricas también pueden variar mucho.
Moldeado
El vidrio de seguridad, conocido como vidrio templado, se fabrica principalmente para uso automotriz. Ello obedece a que su proceso de elaboración es muy costoso y a que tiene que ser confeccionado exactamente a la medida, ya que no admite modificaciones posteriores. Este vidrio tiene una resistencia cinco veces mayor a la del vidrio normal, además de que al romperse no se fractura en mil pedazos cortantes, sino en pequeños trozos inofensivos.
El vidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente en la industria del motor y la construcción. Para fabricarlo, el vidrio flotado se calienta gradualmente hasta una temperatura de reblandecimiento de alrededor de 700 grados Celsius para después enfriarlo superficial y muy rápidamente con aire, agua o aceite. De esta manera se consigue que el vidrio quede expuesto en su superficie a tensiones de compresión y en el interior a tensiones de tracción, confiriéndole mayor resistencia estructural y al impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional de que en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos (por lo cual se le considera uno de los tipos de vidrio de seguridad). Todas las manufacturas, ya sean cortes de dimensiones, canteados o taladros deberán ser realizados previamente al templado. De realizarse posteriormente, se provocaría la rotura del vidrio.
El vidrio cuando es templado adquiere otras propiedades importantes. La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo aumenta desde 400 kp/cm2 hasta 1.200 - 2.000 kp/cm2. La resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre una cara y otra de un paño que produce la rotura de éste) pasa de 60 ºC a 240 ºC.
Proceso de manufactura del vidrio flotado
El proceso del vidrio flotado consiste en cinco pasos principales:
1. Almacenamiento y procesado por lotes
2. Fundición
3. Formado y revertido
4. Recocido
5. Cortado y empacado
2.- Fundición
El horno consiste en un horno de 6 puertos con fuego regenerativo cruzado de 25 metros de ancho po 62 metros de largo con una capacidad de 500 toneladas métricas por dia.
Las funciones principales del horno son la: fundición/refinación, terminado, regeneradores y puertos.
El recocido se lleva a cabo en un transportador figura 7de aproximadamente 6 metros de ancho y 120 metros de largo, con un gradiente de temperatura predeterminado, atreves del cual pasa el vidrio.
El resultado final del proceso de re cocimiento permite que el vidrio haya sido cuidadosamente enfriado a temperatura ambiente, evitando así la presencia de tensión indeseada.
5.- Cortado y empacado
El liston de vidrio enfriado sale del transportador de recocido y es llevado hacia el area de cortado a través de un sistema de rodillos. El vidrio pasa por la línea de inspección para eliminar cualquier defecto, el vidrio es marcado por medio de cortadores de carburo y los bordes son eliminados de las piezas extras. El vidrio recibe una aplicación de un talco como medio de separación para a los paneles ser aplicados sin que se peguen ni se rayen. El liston de vidrio se separa en paquetes para su empacado por el personal de descarga.
Templado
Mediante el enfriamiento controlado se consigue un efecto físico similar al pretensado del hormigón. Sin variar sus características químicas se consigue mejorar sus características físicas y su resistencia mecánica así como la seguridad en caso de rotura.El procedimiento consiste en calentar la pieza de vidrio (plano, hueco o volumen) hasta la "temperatura superior de recocido" (en torno a los 700 grados dependiendo de variedades y fabricantes), conseguir un enfriamiento superficial mediante ventilación controlada que consigue una lógica contracción del material y permitiendo que el interior de la masa se enfríe y contraiga posteriormente sometiendo la superficie a una tensión lógicamente supeior a la normal.
Se consigue así aumentar considerablemente la resitencia mecánica de la pieza que se convierte a sí en un monolito con tensiones internas que hacen inestable cualquier parte separada del mismo consiguiendo que la rotura sea siempre en partes pequeñas menos peligrosas que los trozos grandes.
El ejemplo más cotidiano es el vaso de duralex o el parabrisas de un coche.
Curvado
Hablando de parabrisas de coche, casi todos son curvos.
El procedimiento también es calentando lapieza de vidrio hasta conseguir la deformación deseada y dependiendo del enfriamiento obtendremos una pieza curva de vidrio templado o normal (recocido).
El vidrio curvado se utiliza de forma laminar de seguridad.
Vidrios templados de seguridad Automotriz
En la industria automotriz se utilizan vidrios de seguridad para evitar lesiones en caso de eventuales roturas, entre los cuales se encuentra el vidrio templado.
El vidrio templado
Usualmente se emplea en las ventanas traseras y laterales de los automóviles, y se obtiene mediante un proceso térmico mediante el cual el cristal es sometido a temperaturas que superan los 600º y su superficie es rápidamente enfriada con chorros de agua mientras la parte interna pierde calor en forma más lenta. Este proceso hace que se produzca tracción en las superficies y tensión en el centro de la hoja, consecuentemente las superficies del vidrio adquieren propiedades mecánicas que las hacen más resistentes que su interior, es decir que el vidrio se vuelve más sólido que un vidrio normal con el mismo grosor. En caso de eventual rotura el vidrio se partirá en pequeños fragmentos y no en forma de aristas que harán menos dañinos los cortes a las pasajeros del vehículo quienes podrán salir fácilmente por la parte trasera y por los laterales. Por el contrario, si los laterales y las lunetas fueran hechas de vidrio laminado sería prácticamente imposible para éstas personas salir de un automóvil accidentado.
VIDRIO AUTOMOTRIZ
Fabricación de vidrio
El ingrediente principal del vidrio es la sílice, obtenida a partir de arena, pedernal o cuarzo.
Cómo se hace el vidrio
Los tres componentes básicos empleados en la fabricación del vidrio son: arena, carbonato de sodio y calcáreos. La arena de sílica es la materia prima básica en la fabricación del vidrio, pero requiere muy altas temperaturas para fundirse. Agregando carbonato de sodio - fundente- a la arena, ésta puede ser fundida a menor temperatura. Pero el resultado es un vidrio soluble en agua. Para resolver este inconveniente se agrega un estabilizador a base de calcio. Estas materias primas más el agregado de algunas otras sustancias con diferentes propiedades dan lugar a una gran variedad de tipos de vidrio.
Fabricación de vidrio
El ingrediente principal del vidrio es la sílice, obtenida a partir de arena, pedernal o cuarzo.
Cómo se hace el vidrio
Los tres componentes básicos empleados en la fabricación del vidrio son: arena, carbonato de sodio y calcáreos. La arena de sílica es la materia prima básica en la fabricación del vidrio, pero requiere muy altas temperaturas para fundirse. Agregando carbonato de sodio - fundente- a la arena, ésta puede ser fundida a menor temperatura. Pero el resultado es un vidrio soluble en agua. Para resolver este inconveniente se agrega un estabilizador a base de calcio. Estas materias primas más el agregado de algunas otras sustancias con diferentes propiedades dan lugar a una gran variedad de tipos de vidrio.
Cuando las materias primas se calientan se transforman en una sustancia líquida. A medida que este líquido se enfría, aumenta su viscosidad hasta que el vidrio se endurece. En esta etapa se generan tensiones y si el enfriamiento es demasiado brusco, éstas no pueden liberarse y provocarán la rotura del vidrio en pequeños trozos, al solidificarse. No obstante, esto puede evitarse controlando el enfriamiento del vidrio mediante un tratamiento térmico de recocido.
En los procesos de flujo continuo, donde se emplea maquinaria automática, se utiliza un horno construido de material refractario especial, para fundir las materias primas y producir vidrio en gran escala.
El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1.500 °C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación.
Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.
Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.
El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar).
Color
Las impurezas en las materias primas afectan al color del vidrio. Para obtener una sustancia clara e incolora, los fabricantes añaden manganeso con el fin de eliminar los efectos de pequeñas cantidades de hierro que producen tonos verdes y pardos. El cristal puede colorearse disolviendo en él óxidos metálicos, sulfuros o seleniuros. Otros colorantes se dispersan en forma de partículas microscópicas.
Color
Las impurezas en las materias primas afectan al color del vidrio. Para obtener una sustancia clara e incolora, los fabricantes añaden manganeso con el fin de eliminar los efectos de pequeñas cantidades de hierro que producen tonos verdes y pardos. El cristal puede colorearse disolviendo en él óxidos metálicos, sulfuros o seleniuros. Otros colorantes se dispersan en forma de partículas microscópicas.
Propiedades físicas
Según su composición, algunos vidrios pueden fundir a temperaturas de sólo 500 °C; en cambio, otros necesitan 1.650 ºC. La resistencia a la tracción, que suele estar entre los 3.000 y 5.500 N/cm2, puede llegar a los 70.000 N/cm2 si el vidrio recibe un tratamiento especial. La densidad relativa (densidad con respecto al agua) va de 2 a 8, es decir, el vidrio puede ser más ligero que el aluminio o más pesado que el acero. Las propiedades ópticas y eléctricas también pueden variar mucho.
Moldeado
Los principales métodos empleados para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado. Todos estos procesos son antiguos, pero han sufrido modificaciones para poder producir vidrio con fines industriales. Por ejemplo, se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en los que el vidrio se fuerza contra las paredes de un molde que gira rápidamente, lo que permite obtener formas precisas de poco peso, como tubos de televisión. También se han desarrollado máquinas automáticas para soplar el vidrio.
Vidrio tensionado
Vidrio tensionado
Es posible añadir tensiones de modo artificial para dar resistencia a un artículo de vidrio. Como el vidrio se rompe como resultado de esfuerzos de tracción que se originan con un mínimo arañazo de la superficie, la compresión de ésta aumenta el esfuerzo de tracción que puede soportar el vidrio antes de que se produzca la ruptura. Un método llamado temple térmico comprime la superficie calentando el vidrio casi hasta el punto de reblandecimiento y enfriándolo rápidamente con un chorro de aire o por inmersión en un líquido. La superficie se endurece de inmediato, y la posterior contracción del interior del vidrio, que se enfría con más lentitud, tira de ella y la comprime. Con este método pueden obtenerse compresiones de superficie de hasta 24.000 N/cm2 en piezas gruesas de vidrio. También se han desarrollado métodos químicos de reforzamiento en los que se altera la composición o la estructura de la superficie del vidrio mediante intercambio iónico. Este método permite alcanzar una resistencia superior a los 70.000 N/cm2.
Propiedades o función
Propiedades o función
Oxido, nombre vulgar
SiO2 Sílice, Base de los vidrios comerciales
Na2O, actúa como fundente para el sílice
CaO Cal, da al vidrio resistencia química que de otra manera le faltaría debido a la solubilidad en agua de Na2O.
MgO Magnesia, presente como impureza o sustituto de CaO
Al2O3 Alúmina, da al vidrio mayor resistencia química, menor coeficiente de dilatación y mayor libertad de desvitrificación.
K2O Potasa, resistencia química y desvitricado.
Vidrio templado o de seguridad
SiO2 Sílice, Base de los vidrios comerciales
Na2O, actúa como fundente para el sílice
CaO Cal, da al vidrio resistencia química que de otra manera le faltaría debido a la solubilidad en agua de Na2O.
MgO Magnesia, presente como impureza o sustituto de CaO
Al2O3 Alúmina, da al vidrio mayor resistencia química, menor coeficiente de dilatación y mayor libertad de desvitrificación.
K2O Potasa, resistencia química y desvitricado.
Vidrio templado o de seguridad
El vidrio de seguridad, conocido como vidrio templado, se fabrica principalmente para uso automotriz. Ello obedece a que su proceso de elaboración es muy costoso y a que tiene que ser confeccionado exactamente a la medida, ya que no admite modificaciones posteriores. Este vidrio tiene una resistencia cinco veces mayor a la del vidrio normal, además de que al romperse no se fractura en mil pedazos cortantes, sino en pequeños trozos inofensivos.
El vidrio templado es un tipo de vidrio utilizado principalmente en la industria del motor y la construcción. Para fabricarlo, el vidrio flotado se calienta gradualmente hasta una temperatura de reblandecimiento de alrededor de 700 grados Celsius para después enfriarlo superficial y muy rápidamente con aire, agua o aceite. De esta manera se consigue que el vidrio quede expuesto en su superficie a tensiones de compresión y en el interior a tensiones de tracción, confiriéndole mayor resistencia estructural y al impacto que el vidrio sin tratar, teniendo la ventaja adicional de que en caso de rotura se fragmenta en pequeños trozos inofensivos (por lo cual se le considera uno de los tipos de vidrio de seguridad). Todas las manufacturas, ya sean cortes de dimensiones, canteados o taladros deberán ser realizados previamente al templado. De realizarse posteriormente, se provocaría la rotura del vidrio.
El vidrio cuando es templado adquiere otras propiedades importantes. La resistencia a la flexión del vidrio recocido al templarlo aumenta desde 400 kp/cm2 hasta 1.200 - 2.000 kp/cm2. La resistencia al choque térmico (diferencia de temperatura entre una cara y otra de un paño que produce la rotura de éste) pasa de 60 ºC a 240 ºC.
Proceso de manufactura del vidrio flotado
El proceso del vidrio flotado consiste en cinco pasos principales:
1. Almacenamiento y procesado por lotes
2. Fundición
3. Formado y revertido
4. Recocido
5. Cortado y empacado
1.- Almacenamiento y proceso por lotes
Se prepara la materia prima para su fundición. La materia prima se guarda en el almacén, se maneja adecuadamente la materia prima para ser mezclada con el vidrio reciclado previamente molido.
2.- Fundición
El horno consiste en un horno de 6 puertos con fuego regenerativo cruzado de 25 metros de ancho po 62 metros de largo con una capacidad de 500 toneladas métricas por dia.
Las funciones principales del horno son la: fundición/refinación, terminado, regeneradores y puertos.
El recocido se lleva a cabo en un transportador figura 7de aproximadamente 6 metros de ancho y 120 metros de largo, con un gradiente de temperatura predeterminado, atreves del cual pasa el vidrio.
El resultado final del proceso de re cocimiento permite que el vidrio haya sido cuidadosamente enfriado a temperatura ambiente, evitando así la presencia de tensión indeseada.
5.- Cortado y empacado
El liston de vidrio enfriado sale del transportador de recocido y es llevado hacia el area de cortado a través de un sistema de rodillos. El vidrio pasa por la línea de inspección para eliminar cualquier defecto, el vidrio es marcado por medio de cortadores de carburo y los bordes son eliminados de las piezas extras. El vidrio recibe una aplicación de un talco como medio de separación para a los paneles ser aplicados sin que se peguen ni se rayen. El liston de vidrio se separa en paquetes para su empacado por el personal de descarga.
Templado
Mediante el enfriamiento controlado se consigue un efecto físico similar al pretensado del hormigón. Sin variar sus características químicas se consigue mejorar sus características físicas y su resistencia mecánica así como la seguridad en caso de rotura.El procedimiento consiste en calentar la pieza de vidrio (plano, hueco o volumen) hasta la "temperatura superior de recocido" (en torno a los 700 grados dependiendo de variedades y fabricantes), conseguir un enfriamiento superficial mediante ventilación controlada que consigue una lógica contracción del material y permitiendo que el interior de la masa se enfríe y contraiga posteriormente sometiendo la superficie a una tensión lógicamente supeior a la normal.
Se consigue así aumentar considerablemente la resitencia mecánica de la pieza que se convierte a sí en un monolito con tensiones internas que hacen inestable cualquier parte separada del mismo consiguiendo que la rotura sea siempre en partes pequeñas menos peligrosas que los trozos grandes.
El ejemplo más cotidiano es el vaso de duralex o el parabrisas de un coche.
Curvado
Hablando de parabrisas de coche, casi todos son curvos.
El procedimiento también es calentando lapieza de vidrio hasta conseguir la deformación deseada y dependiendo del enfriamiento obtendremos una pieza curva de vidrio templado o normal (recocido).
El vidrio curvado se utiliza de forma laminar de seguridad.
Vidrios templados de seguridad Automotriz
En la industria automotriz se utilizan vidrios de seguridad para evitar lesiones en caso de eventuales roturas, entre los cuales se encuentra el vidrio templado.
El vidrio templado
Usualmente se emplea en las ventanas traseras y laterales de los automóviles, y se obtiene mediante un proceso térmico mediante el cual el cristal es sometido a temperaturas que superan los 600º y su superficie es rápidamente enfriada con chorros de agua mientras la parte interna pierde calor en forma más lenta. Este proceso hace que se produzca tracción en las superficies y tensión en el centro de la hoja, consecuentemente las superficies del vidrio adquieren propiedades mecánicas que las hacen más resistentes que su interior, es decir que el vidrio se vuelve más sólido que un vidrio normal con el mismo grosor. En caso de eventual rotura el vidrio se partirá en pequeños fragmentos y no en forma de aristas que harán menos dañinos los cortes a las pasajeros del vehículo quienes podrán salir fácilmente por la parte trasera y por los laterales. Por el contrario, si los laterales y las lunetas fueran hechas de vidrio laminado sería prácticamente imposible para éstas personas salir de un automóvil accidentado.
Referencias documentales.
William Smith Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales
GROOVER, Mikell P. Fundamentos De Manufactura Moderna: Materiales
Procesos Y Sistemas. México: Prentice Hall Hispanoamericana, 1997. 1062p.
Pags. 300-302
William Smith Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales
GROOVER, Mikell P. Fundamentos De Manufactura Moderna: Materiales
Procesos Y Sistemas. México: Prentice Hall Hispanoamericana, 1997. 1062p.
Pags. 300-302
jueves, 5 de febrero de 2009
Exposición
MATERIALES COMPUESTOS
Los materiales COMPUESTOS se forman cuando dos o más materiales o fases se utilizan juntas para dar una combinación de propiedades que no se pueden lograr de otra manera.
Los materiales COMPUESTOS se pueden seleccionar para obtener combinaciones no usuales de rigidez, peso, desempeño a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
ALGUNOS EJEMPLOS MATERIALES COMPUESTOS NATURALES SON:
· La concha del adobe
· La madera
· El hueso
EJEMPLOS DE MATERIALES COMPUESTOS SINTETICOS
* El concreto que es una mezcla de cemento y de grava, es un material COMPUESTO PARTICULADO.
* La fibra de vidrio, con fibras de vidrio incrustadas en un polímero, es un material COMPUESTO REFORZADO CON FIBRAS.
* El triplay o madera contrachapada con capas alternadas de chapa de madera, es un material COMPUESTO LAMINAR.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS
· Mayor resistencia
· Una mejor resistencia a la fatiga
· Mejor modulo de young
· Una mejor relación resistencia a peso al incorporar fibras resistentes
· Rígidas aunque frágiles
· Es una matriz mas blanda y mas dúctil
MATERIALES COMPUESTOS AVANZADOS
Se basan en matrices de polímeros, metales, cerámicos, utilizan fibras echas de boro, carbono, polímeros, materiales cerámicos que proporcionan un refuerzo excepcional.
APLICACIONES
*Aluminio-Borsic
Aspas de ventilador de motores, Industria aérea, aeroespacial.
*Poliéster-Kevlar
Industrial aérea, aeroespaciales, artículos deportivos, palos de golf, raquetas.
*Polímero-Grafito
Industrias aéreas, automotrices y artículos deportivos.
*Polímero-Vidrio
Automotrices ligeras, aplicaciones marinas, resistentes a la corrosión, componentes de aeronaves.
MATERIALES COMPUESTOS LAMINARES
Comprenden recubrimientos muy delgados, superficies protectoras más gruesas, revestimientos, materiales bimetalitos, laminados y todo un conjunto de otras aplicaciones producidos en forma de cintas o de tejidos.
Diseñados para:
· Mejorar la resistencia a la corrosión
· Bajo costo
· Peso ligero o elevada resistencia
· Resistencia al desgaste
· Mejor apariencia
· Expansión térmica
Los compuestos laminados son capas de materiales unidas por un adhesivo orgánico. En el vidrio plástico, como el polivinilo butiral; el adhesivo impide que los fragmentos de vidrio salgan disparados al romperse la pieza.
APLICACIONES
· Aislamiento en motores
· Para engranes,
· Circuitos impresos
· Elementos decorativos
· Formica
Los materiales COMPUESTOS se forman cuando dos o más materiales o fases se utilizan juntas para dar una combinación de propiedades que no se pueden lograr de otra manera.
Los materiales COMPUESTOS se pueden seleccionar para obtener combinaciones no usuales de rigidez, peso, desempeño a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.
ALGUNOS EJEMPLOS MATERIALES COMPUESTOS NATURALES SON:
· La concha del adobe
· La madera
· El hueso
EJEMPLOS DE MATERIALES COMPUESTOS SINTETICOS
* El concreto que es una mezcla de cemento y de grava, es un material COMPUESTO PARTICULADO.
* La fibra de vidrio, con fibras de vidrio incrustadas en un polímero, es un material COMPUESTO REFORZADO CON FIBRAS.
* El triplay o madera contrachapada con capas alternadas de chapa de madera, es un material COMPUESTO LAMINAR.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS
· Mayor resistencia
· Una mejor resistencia a la fatiga
· Mejor modulo de young
· Una mejor relación resistencia a peso al incorporar fibras resistentes
· Rígidas aunque frágiles
· Es una matriz mas blanda y mas dúctil
MATERIALES COMPUESTOS AVANZADOS
Se basan en matrices de polímeros, metales, cerámicos, utilizan fibras echas de boro, carbono, polímeros, materiales cerámicos que proporcionan un refuerzo excepcional.
APLICACIONES
*Aluminio-Borsic
Aspas de ventilador de motores, Industria aérea, aeroespacial.
*Poliéster-Kevlar
Industrial aérea, aeroespaciales, artículos deportivos, palos de golf, raquetas.
*Polímero-Grafito
Industrias aéreas, automotrices y artículos deportivos.
*Polímero-Vidrio
Automotrices ligeras, aplicaciones marinas, resistentes a la corrosión, componentes de aeronaves.
MATERIALES COMPUESTOS LAMINARES
Comprenden recubrimientos muy delgados, superficies protectoras más gruesas, revestimientos, materiales bimetalitos, laminados y todo un conjunto de otras aplicaciones producidos en forma de cintas o de tejidos.
Diseñados para:
· Mejorar la resistencia a la corrosión
· Bajo costo
· Peso ligero o elevada resistencia
· Resistencia al desgaste
· Mejor apariencia
· Expansión térmica
Los compuestos laminados son capas de materiales unidas por un adhesivo orgánico. En el vidrio plástico, como el polivinilo butiral; el adhesivo impide que los fragmentos de vidrio salgan disparados al romperse la pieza.
APLICACIONES
· Aislamiento en motores
· Para engranes,
· Circuitos impresos
· Elementos decorativos
· Formica
MATERIALES COMPUESTOS PARTICUALDOS
Contienen grandes cantidades de partículas gruesas que no bloquean con eficacia el deslizamiento.
Están diseñados para producir combinaciones poco usuales de propiedades y no para mejorar la resistencia.
MATERIALES SEMICONDUCTORES
Los materiales con una conductividad inferior de 103 Ω pero superiores a 10-12 Ω se consideran semiconductores.
¿QUÉ ES UN SEMICONDUCTOR?
Un semiconductor es un elemento que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante.
En los semiconductores se producen corrientes tanto por el movimiento de los electrones como las cargas positivas (huecos).
Los materiales semiconductores mas empleados para estos son el “ silicio ”y el “ germanio ”. Para incrementar el nivel de la conductividad se provocan cambios de temperatura, de la luz o se integran impurezas en su estructura molecular.
Los semiconductores son materiales cuya conductividad varia con la temperatura, pudiendo comportarse como conductores o como aislante.
Características generales de los semi- conductores
• Para temperaturas muy bajas, tienen una resistencia comparable con la de los cuerpos aislantes.
• Para temperaturas relativamente altas tienen una resistencia comparable a la de los cuerpos semiconductores.
• También el estado de pureza de un cuerpo semiconductor influye en su resistencia.
• En estado puro tienen una resistencia comparable a las de los materiales aislantes.
• Cuando contienen algunas impurezas (distintas para cada cuerpo semiconductor) su resistencia puede llegar a ser como la de un conductor.
• Su comportamiento eléctrico depende esencialmente de su estructura atómica.
• Una característica fundamental de los semiconductores es de poseer 4 electrones en su orbita.
• Los elementos como el silicio (Si) y el germanio (Ge) agrupan sus átomos formando una estructura reticular.
APLICACIONES
Todos los chips de cómputo dependen de los semiconductores.
Fabrican diodos, transitores, láser, y LED.
El silicio es el caballito de batalla para los circuitos integrados a muy grande escala.
Información: Capitulo 17, 18 del libro Ciencia de la Ingeniería de los materiales.
Autor: Donald R. Askeland
Libro Ciencia de los materialesAutor: Anderson
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