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El taller de mecanizado
Vamos a conocer...
1. El taller de mecanizado y soldadura
2. Herramientas y útiles
3. Materiales
4. Medidas de prevención de riesgos laborales
y gestión de residuos
PRÁCTICA RESUELTA
Organización de la herramienta y el puesto de
trabajo
FICHA DE TRABAJO 1
Realización de un inventario de herramienta
FICHA DE TRABAJO 2
Realización de una lista de los equipos
y la maquinaria disponibles en el taller
Y al finalizar esta unidad…
■
■
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Conocerás el taller de mecanizado y soldadura.
Estudiarás cuáles son las herramientas y los
equipos utilizados en el taller y aprenderás a
manejarlos.
Realizarás prácticas para conocer y ordenar las
máquinas y las herramientas.
Conocerás los metales y las aleaciones que se
emplean en la fabricación de vehículos.
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El taller de mecanizado
1. El taller de mecanizado y soldadura
El taller de mecanizado y soldadura es la zona o espacio del taller
dedicada a realizar los trabajos más comunes de mecanización de
piezas y herramientas. Las operaciones más comunes que aquí se
realizan son:
■
Trazado y corte de piezas.
■
Plegado de chapas.
■
Taladrado y roscado.
■
Ajuste y mecanizado de útiles.
En esta zona también se realizan trabajos de soldadura relacionados con
el mecanizado de piezas, mientras que las operaciones de soldadura en
reparación de chapa y bancada que requieren el trabajo directamente
sobre el vehículo se realizan en el taller de chapa.
Figura 1.1. Taller de mecanizado.
Las máquinas-herramientas del taller de mecanizado suelen tener un
emplazamiento fijo, lo que impide que se puedan trasladar de un sitio
a otro para la realización de los diferentes trabajos.
A continuación se describe el equipamiento básico de un taller de mecanizado.
1.1. Banco de trabajo
El banco de trabajo permite al operario trabajar con piezas de un determinado tamaño de manera cómoda y segura. Para ello, el banco dispone
de una mesa donde se fija un tornillo con mordazas paralelas que se
emplea para sujetar fuertemente las piezas en los trabajos de aserrado,
roscado, etc.
Figura 1.2. Banco de trabajo.
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Unidad 1
1.2. Sierra de cinta o alternativa
La sierra de cinta permite la realización de cortes por arranque de viruta
en piezas sin calentar excesivamente el corte, lo que evita que se puedan
templar las piezas cortadas.
1.3. Torno paralelo
El torno paralelo es una máquina-herramienta fundamental en los trabajos de mecanizado de piezas. Con él se pueden realizar trabajos de
cilindrado, refrentado, roscado, etc.
Figura 1.3. Sierra de cinta.
Figura 1.4. Torno paralelo.
1.4. Taladro de columna
El taladro de columna se emplea para realizar con precisión agujeros
en piezas, lo que permite incluso medir su profundidad. Las piezas se
sujetan fuertemente por medio de una mordaza.
Esta máquina-herramienta permite la selección de diferentes velocidades de giro en función del material que mecanizar.
Figura 1.5. Taladro de columna.
Además, dispone de un husillo en el que se pueden instalar diferentes
portabrocas e incluso conos Morse para trabajar con brocas de gran
tamaño.
1.5. Esmeriladora
La esmeriladora es una máquina-herramienta que se emplea para trabajos de desbaste, como afilar y repasar las herramientas: brocas, cuchillas
de torno, destornilladores, buriles, cinceles, etc.
Para ello, dispone de una o dos piedras de esmeril con distinta granulometría que giran gracias a un motor de accionamiento eléctrico.
Figura 1.6. Esmeriladora.
La piedra fina se utiliza en el afilado de herramientas y la más basta, para
el repaso. También pueden disponer de un cepillo de púas de alambre
para la limpieza de las piezas y las herramientas.
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El taller de mecanizado
1.6. Prensa
La prensa permite realizar con poco esfuerzo una gran presión sobre su
cilindro de empuje.
Para ello dispone de dos cilindros y un circuito hidráulico con aceite.
La palanca manual acciona el cilindro pequeño y genera el caudal y la
presión que empujan al cilindro principal y de mayor diámetro. El circuito
hidráulico dispone de un manómetro para medir la presión y comprobar
indirectamente la fuerza que realiza sobre la pieza.
La prensa se emplea en trabajos donde se requiere una gran presión
puntual, como, por ejemplo, en la extracción y reposición de rodamientos y piezas colocadas a presión.
1.7. Equipos de soldar
Los equipos de soldar o soldaduras permiten unir piezas metálicas mediante la aportación de calor sobre la misma pieza o sobre el metal de
aportación.
Figura 1.7. Prensa hidráulica.
Las operaciones más frecuentes realizadas con estos equipos son:
■
Unión de piezas metálicas.
■
Fabricación de útiles.
■
Calentamiento de piezas para facilitar su extracción, etc.
Los equipos de soldadura más empleados de mecanizado son:
■
Soldadura eléctrica por electrodo revestido.
■
Soldadura eléctrica con hilo y gas protector MIG/MAG.
■
Soldadura oxiacetilénica (autógena)
■
Soldadura TIG.
Saber más
Diferencias entre las soldaduras
MIG y MAG
La soldadura MIG se emplea para soldar
aluminio, magnesio y sus aleaciones y
emplea gases inertes como el argón o
helio o mezclas de ambos.
La soldadura MAG se emplea para soldar
aceros y utiliza como gas de protección el
dióxido de carbono CO2.
Figura 1.8. Equipos de soldadura TIG y soldadura MIG/MAG.
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2. Herramientas y útiles
Saber más
En el mecanizado también se utilizan herramientas y útiles de medición y marca,
como pueden ser metros, reglas, compases, escuadras, puntas de trazar, relojes
comparadores, calibres, etc.
Figura 1.9. Punta de trazar.
En los talleres se utilizan herramientas y útiles muy diversos. Atendiendo a
su tipo de accionamiento, podemos clasificarlos en dos grandes grupos:
■
Herramientas manuales.
■
Herramientas mecánicas con accionamiento eléctrico o neumático.
2.1. Herramientas manuales
Las herramientas manuales son todas las herramientas en cuyo manejo el operario es el que realiza el esfuerzo principal. Por ejemplo, son
herramientas manuales los martillos, la sierra de mano, las limas, los
alicates, la llave dinamométrica, etc.
A su vez, las herramientas manuales se pueden clasificar, atendiendo a
la función que realizan, en:
■
Herramientas manuales de desbaste, ajuste y corte.
■
Herramientas manuales de golpeo y martilleo.
■
Herramientas manuales para el desmontaje y el montaje.
■
Herramientas de sujeción, amarre y extracción.
2.1.1. Herramientas manuales de desbaste, ajuste y corte
Estas herramientas se emplean para repasar, limar o cortar piezas y componentes. Las herramientas más empleadas son las limas, las sierras y
las cizallas.
Limas
Figura 1.10. Lima triangular.
Las limas son pletinas de acero templado extraduro en cuya superficie
llevan talladas dientes cortantes que permiten el arranque de las virutas
del metal. Existen limas de diferentes formas y tamaños: limas planas,
de mediacaña, triangulares, cuadradas, redondas, etc.
Sierra de mano
La sierra de mano se emplea para cortar piezas mediante el arranque
de viruta. El arranque de viruta se consigue gracias al desplazamiento
alternativo en forma de vaivén de la sierra en el sentido de avance.
Figura 1.11. Sierra de mano.
La sierra se compone principalmente de dos partes: el arco de sierra,
que constituye el bastidor de la herramienta, y la hoja, que es la parte
activa del corte.
Cizallas manuales
Las cizallas manuales disponen de dos cuchillas fabricadas con acero
de alta calidad que permiten realizar cortes muy precisos en chapas
de pequeño espesor (un milímetro como máximo). El corte se realiza
mediante el cizallado de las dos cuchillas tras realizar un esfuerzo de
palanca sobre la cizalla.
Figura 1.12. Cizallas manuales.
También son herramientas de corte los cinceles, los buriles, las cuchillas
(cúter), las brocas, los escariadores, etc.
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2.1.2. Herramientas manuales de golpeo y martilleo
La herramienta empleada en mecanizado para golpear es principalmente
el martillo. A su vez, para operaciones de marcaje, corte, etc., se utilizan
otras como cinceles, buriles, granetes y botadores.
Martillos
El martillo se emplea para golpear sobre un útil (cincel, granete, botador,
etc.) o directamente sobre las piezas.
Los martillos se fabrican con distintos materiales y formas según sea el empleo al que estén destinados. Los más comunes son los martillos de bola
de acero, los martillos de goma, plástico o nailon y los martillos para chapa.
Figura 1.13. Martillos de plástico.
Figura 1.14. Martillo para la conformación de chapa.
Cinceles y buriles
Los cinceles y los buriles permiten realizar cortes o practicar hendiduras
empleando el filo que llevan en la punta opuesta a su cabeza, que es
por donde se golpea.
Los cinceles y los buriles se fabrican con el mismo material: la diferencia
entre ellos está en la forma del filo, ancho en el cincel y fino en el buril.
El cincel y el buril pueden llevar un protector para evitar que un fallo en
el golpeo nos pueda dar en la mano. A su vez, estas herramientas deben estar bien afiladas y sin rebabas en la zona de golpeo. Cuando se
trabaje con ellas, el operario se debe proteger las manos con guantes
adecuados y los ojos con gafas protectoras.
Figura 1.15. Cincel.
Botadores
Los botadores son barras de acero con un diámetro fijo que se emplean
para extraer pasadores y ejes por medio del golpeo de un martillo.
Figura 1.16. Botador.
Granetes
El granete es una herramienta muy similar al botador, con la punta cónica. Se emplea para marcar piezas o para posicionar el inicio de un
taladro. Algunos modelos denominados de impacto no necesitan ser
golpeados con el martillo porque el granete dispone de un mecanismo
percutor interno que actúa sobre este realizando un golpe suficiente
para realizar el marcado de la pieza.
Figura 1.17. Granete.
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Destornillador de impacto (destorgolpe)
El destorgolpe dispone de un mecanismo que transforma el golpe que
se realiza en su cabeza en un giro brusco en la boca. La boca de la herramienta es un cubo con un acoplamiento normalizado que permite el
montaje de distintas puntas.
Figura 1.18. Juego de destornillador de impacto.
2.1.3. Herramientas manuales para el desmontaje y el montaje
Figura 1.19. Llave fija plana.
Las herramientas manuales para el desmontaje y el montaje se emplean
para aflojar o apretar los tornillos de elementos mecánicos o piezas de
la carrocería. Entre otras, podemos destacar las siguientes:
Llaves fijas planas
Se utilizan sobre tornillos y tuercas de cabeza hexagonal y cuadrada. Se
fabrican en acero al cromo-vanadio y en aleaciones especiales. La tuerca
se agarra entre las dos caras opuestas de la llave.
Las llaves se clasifican por la distancia que hay entre sus bocas. Esta
distancia se indica en milímetros, por ejemplo, la 12-13 (figura 1.19).
Figura 1.20. Juego de llaves de estrella plana.
Llaves de estrella
Son similares a las llaves fijas, con la diferencia de que estas son cerradas. La cabeza de la llave puede tener seis o doce lados para ajustarse
mejor a la cabeza de la tuerca o tornillo.
Existen varios diseños de llaves de estrella. Las más empleadas son las
llaves de estrella planas, las acodadas, las de media luna y las llaves
con carraca.
Llaves de estrella abiertas
Figura 1.21. Juego de llaves de estrella abierta.
Son llaves de estrella reforzadas en la cabeza y con una abertura. Se
emplean para trabajar en latiguillos, racores de frenos, etc.
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Llaves mixtas
Esta llave, también llamada combinada, tiene dos bocas, una fija plana
y otra de estrella de la misma medida.
Llaves de tubo
Las llaves de tubo tienen dos cabezas hexagonales de diferente medida en los extremos y el cuerpo está formado por una pieza hexagonal
hueca con dos orificios. El giro de esta llave se realiza actuando sobre
el cuerpo con una llave fija o ajustable o, en algunos casos, con ayuda
de un eje que se introduce sobre uno de los agujeros.
Figura 1.22. Llave mixta.
Figura 1.23. Llave de tubo.
Llaves de pipa
La llave de pipa es parecida a la llave de tubo, con la diferencia de que
en uno de sus extremos su forma es acodada y el cuerpo es cilíndrico.
Sus dos bocas son de la misma medida.
Figura 1.24. Llave de pipa.
En la parte superior de la boca corta lleva practicado un orificio que
permite introducir una herramienta delgada, como puede ser una llave
Allen o TORX, o una punta de destornillador.
Llaves de vaso
Las llaves de vaso tienen formas cilíndricas con seis, ocho o doce caras
de distintos tamaños y alturas. Las llaves llevan marcado un número que
indica la medida de la distancia, en milímetros, entre las caras opuestas
de la tuerca o tornillo.
El accionamiento de la llave se realiza con el útil, que encaja en el interior de un orificio cuadrado que lleva en la parte opuesta.
Los cuadrados de accionamiento se miden en pulgadas y existen reductores de una medida a otra.
Figura 1.25. Llaves de vaso.
Los útiles de accionamiento de las llaves de vaso son las carracas, los
mangos articulados y desplazables y los berbiquíes, junto con alargadores, articulaciones y amplificadores.
Todos estos elementos de accionamiento se pueden suministrar en un
conjunto formado por estos más las llaves de vaso.
Figura 1.26. Llaves de vaso reforzadas.
Figura 1.27. Útiles de accionamiento de las llaves de vaso.
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Llaves Allen y TORX
Las llaves Allen están formadas por una barra de acero hexagonal de
principio a fin. La llave se identifica por la medida, en milímetros, que
existe entre dos caras opuestas.
Figura 1.28. Llave de vaso con punta TORX.
Las llaves TORX son de forma similar a las llaves Allen, con la diferencia
de que el cuerpo de estas es cilíndrico y en sus extremos llevan mecanizada la cabeza de tipo TORX que servirá como amarre al tornillo. La
cabeza tiene forma de estrella de seis puntas.
Figura 1.29. Juego de llaves Allen.
Figura 1.30. Juego de llaves TORX.
Llaves ajustables
Se caracterizan por poder adaptarse a diferentes medidas de tornillos
y tuercas. Las más conocidas son la llave inglesa, la llave Stillson o grifa
y la llave de cadena:
■
Figura 1.31. Llave inglesa.
■
Llave inglesa: La llave dispone de dos bocas paralelas, una fija y otra
móvil, que permiten variar la medida de la cabeza de la llave. El desplazamiento de la boca móvil se realiza gracias a un tornillo sin fin
helicoidal.
Llave Stillson o grifa: Permite sujetar superficies redondeadas empleando dos mandíbulas paralelas, una de ellas, fija y la otra, móvil. Las
mordazas se ajustan a través de un tornillo sin fin que da movimiento
a la boca móvil. Este tipo de llaves solo aprieta en una dirección.
Figura 1.32. Llave Stillson o grifa.
■
Figura 1.33. Llave de cadena.
Llave de cadena: Sujeta perfiles redondeados por la acción de una
cadena regulable y sus estrías (llave de filtros).
Destornillador
El destornillador dispone de un mango al que se fija una varilla en cuyo
extremo hay mecanizada una cabeza o punta de acero que sirve para
aflojar y apretar tornillos.
Las puntas más habituales empleadas en los destornilladores son planas,
de estrella o Phillips, TORX y XZN.
Figura 1.34. Juego de destornilladores.
En algunos casos, el destornillador también se puede emplear para realizar palanca en el desmontaje y el montaje de piezas.
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2.1.4. Herramientas de sujeción, amarre y extracción
Las herramientas de sujeción, amarre y extracción más utilizadas son los
alicates, las mordazas de presión y los extractores.
Alicates
Los alicates están formados por un mango y una boca articulados con
un punto de giro: la boca se emplea para sujetar y sobre el mango se
realiza el esfuerzo manual.
Los alicates se diferencian por el tipo de boca que disponen: los más
utilizados son los alicates universales, de electricista, de bocas planas,
de bocas redondas, de corte, de extracción de circlips, etc.
Figura 1.35. Alicate universal.
Mordazas de presión
Las mordazas de presión sujetan o amarran las piezas gracias a la presión generada por sus palancas. Permiten la regulación de la abertura
de la boca de la mordaza y su bloqueo.
Figura 1.36. Mordazas de presión.
Extractores
Los extractores se emplean para desmontar piezas fijadas a presión:
rodamientos, rótulas, piñones, etc.
2.2. Herramientas mecánicas con accionamiento
eléctrico o neumático
Las herramientas mecánicas incorporan un dispositivo que desarrolla
la fuerza necesaria para su funcionamiento y evitan así el esfuerzo realizado por el operario con las herramientas manuales. En las máquinas
eléctricas, este dispositivo es un motor eléctrico y en las neumáticas
corresponde al sistema de conducción del aire comprimido, que puede
ser un rotor, sistemas de válvulas, etc.
El accionamiento de este tipo de herramientas puede ser principalmente
eléctrico o neumático. La denominación de la máquina siempre incluye
el tipo de accionamiento que tiene. Por ejemplo, cuando el motor de la
máquina es eléctrico, se emplean nombres como sierra manual eléctrica,
taladro manual eléctrico, etc. En las máquinas neumáticas se emplean
nombres como sierra manual neumática o taladro manual neumático.
Figura 1.37. Extractor de patas.
Figura 1.38. Pistola neumática.
Figura 1.40. Radial eléctrica.
Figura 1.39. Taladro eléctrico.
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3. Materiales
Los metales y sus aleaciones se pueden dividir en dos grupos o familias partiendo de los elementos que intervienen en su composición: ferrosos (hierro
y sus aleaciones) y no ferrosos (todos los que no son de la familia del hierro).
Los metales ferrosos están compuestos por hierro (Fe), elemento que les
da el nombre y sus aleaciones, en las cuales el hierro es el elemento mayoritario en la composición. La principal aleación de hierro es el acero.
Todos los demás metales y aleaciones son considerados no ferrosos,
por ejemplo, el aluminio, el cobre, el cinc, el estaño, el titanio, etc., así
como las aleaciones que de ellos se pueden obtener.
Figura 1.41. Bobina de acero para la fabricación
de paneles.
Figura 1.42. Colada de hierro.
3.1. Materiales ferrosos
Saber más
El hierro puro carece de buenas propiedades mecánicas. Por ello, en la fabricación de vehículos se utiliza aleado en pequeñas proporciones con carbono.
El hierro se utiliza para la fabricación de
electroimanes, motores eléctricos, bobinas, etc.
Las aleaciones de hierro y carbono, según su contenido en carbono,
pueden clasificarse en dos grupos: aceros y fundiciones.
Aleaciones Fe-C
Contenido en carbono
Aceros
Entre 0,03 y 1,67 %
Fundiciones
De 1,67 hasta 6,67 %
Tabla 1.1. Clasificación de los aceros según su contenido en carbono.
3.1.1. Hierro
Se considera hierro en estado puro todo material ferroso con un contenido de hierro puro superior al 99,97 %. El hierro puro es un material
metálico magnético, buen conductor del calor y de la electricidad, de color blanco azulado, maleable y dúctil. Tiene una densidad de 7,87 g/cm3
y su punto de fusión se alcanza aproximadamente a los 1 535 °C.
Es bueno para trabajos en caliente, ya que se ablanda fácilmente antes
de fundirse, aunque tiene el inconveniente de que en ambientes húmedos se oxida con facilidad.
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3.1.2. Acero
El acero es la aleación más empleada en la fabricación de vehículos. Las propiedades que alcanza el acero, tanto aleado como tratado
térmicamente, son muy buenas: el inconveniente es su peso y su fácil
oxidación.
El acero es una aleación de hierro y carbono en un porcentaje de entre
un 0,03 y un 1,67 %. Su temperatura de fusión varía entre los 1 400 °C y los
1 500 °C, dependiendo del tanto por ciento de carbono que contenga.
El acero se produce en los altos hornos mediante un proceso siderúrgico integral con el que se obtienen chapas, bobinas y perfiles según las
demandas de los fabricantes.
Los aceros se pueden clasificar según el porcentaje de carbono y de
otros elementos añadidos que contengan.
Aceros
Aceros inoxidables
Fundiciones
Aceros al carbono
Aceros aleados
Carbono
Poseen menos de 1,67 %
de carbono
Poseen menos del 1 % de
carbono
Poseen menos del 0,5 %
de carbono
Mínimo 1,67% de
carbono; máximo,
6,67 % de carbono
Otros metales
No superan el 1 % de
otros elementos
Poseen entre el 1 y el 5 %
de otros metales
Poseen como mínimo un
12 % de cromo. Suelen
poseer también níquel
Pequeñas cantidades
para mejorar las
propiedades
Tabla 1.2. Clasificación de los aceros según su porcentaje en carbono y otros elementos.
Aceros al carbono
Es el tipo mayoritario de acero. En los aceros al carbono no se deberá
superar el 1,67 % de carbono ni el 1 % de otros elementos como silicio o
manganeso. Se pueden distinguir tres tipos: de bajo, de medio y de alto
contenido en carbono.
Aceros
Denominación
Porcentaje
de carbono
Bajo
contenido
de carbono
Suaves o dulces
Entre
Medio
contenido
de carbono
Semidulces o
semiduros
0,03 y 0,25 %
Entre
0,25 y 0,50 %
Características
Se trabajan en frío y tienen buena actitud para
la embutición (ductibilidad); son fáciles de
soldar y sus piezas tienen un aspecto liso y
libre de rayas
Fabricación de barras,
tubos, alambres y paneles
de carrocería
Son capaces de soportar cargas y pueden
mejorarse sus propiedades por medio de
tratamientos térmicos (templado, cementado,
etc.)
Fabricación de elementos
mecánicos como
engranajes, bielas, bulones,
etc., y para la fabricación de
herramientas
Son más duros y resistentes que los aceros con
menos carbono
Alto
contenido
de carbono
Duros y
extraduros
Entre
Utilización
Tienen gran fragilidad y dureza
0,5 y 1,67 %
Fabricación de
herramientas como brocas,
hojas de sierra y elementos
cortantes
Tabla 1.3. Clasificación de los aceros al carbono según su contenido en carbono.
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Aceros aleados
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Gran resistencia mecánica en cuanto a
la penetración y al choque.
Los aceros aleados son aquellos en los que el porcentaje de carbono
no supera el 1 % y en los que se han añadido elementos químicos para
dotarlo de mejores propiedades. La adición de estos elementos en cantidades entre el 1 y el 5 % proporciona al acero una serie de propiedades
que mejora sus características técnicas. Los principales elementos utilizados en las aleaciones del acero son el cobalto, el azufre, el cromo,
el molibdeno, el plomo, el silicio y el wolframio. Los aceros aleados se
encuentran en infinidad de piezas como por ejemplo cojinetes, árboles
de levas, piñones, muelles, etc.
■
Embutibilidad elevada
Aceros inoxidables
■
Resistencia a la fatiga y posibilidad para
someterse a procesos como el galvanizado en caliente y el electrocincado.
El acero inoxidable es un acero de gran dureza y resistente a la oxidación
y al desgaste. Según los porcentajes de carbono, cromo y níquel que
contengan, estos aceros se clasifican en tres grupos: férricos, martensíticos y austeníticos. El acero inoxidable es un metal caro. En los automóviles se utiliza entre otros para la fabricación de defensas, protectores,
tubos de escape, etc.
Saber más
Los aceros de alto límite elástico ALE
son aceros aleados de alta resistencia
que disminuyen el peso y aumentan las
prestaciones respecto a otros aceros
sin disminuir la seguridad. Poseen las siguientes características:
Saber más
El acero inoxidable no es muy usual en la
fabricación de carrocerías de automóviles,
ya que su utilización encarecería mucho la
producción. Aunque, algunos fabricantes
si lo han utilizado para la construcción de
modelos como el SilverGhost de Rolls
Royce o el DMC-12 de DeLorean. Este último fue el vehículo utilizado en el rodaje de
la trilogía de «Regreso al futuro».
Figura 1.43. Tubo de escape de acero inoxidable.
3.1.3. Fundición
Se denomina fundición a la aleación de hierro y carbono con un contenido de carbono de entre el 1,67 y el 6,67 %. Lo más usual es que el
tanto por ciento de carbono oscile entre un 2 y un 4 %. Las fundiciones
no se pueden laminar, estirar o deformar en frío.
Las fundiciones se obtienen depositando las coladas (hierro fundido y
carbono) en moldes y dejándolas enfriar al ritmo que se desee.
Las propiedades de las fundiciones se mejoran añadiendo pequeñas
proporciones de elementos como azufre, silicio y manganeso y controlando los procesos de enfriamiento. Comparándolas con el acero,
su punto de fusión es más bajo (1 200 °C en la fundición gris) y, en consecuencia, su mecanizado es más fácil: poseen mayor resistencia a la
oxidación, al desgaste y a las vibraciones. En contra tienen que son
quebradizas y se sueldan con dificultad. Las fundiciones de hierro se
utilizan principalmente en la fabricación de bloques de motor.
Figura 1.44. Bloque de motor de fundición gris.
Las fundiciones se pueden agrupar en blancas, grises y maleables o
ferríticas, dependiendo del porcentaje de carbono y del proceso de
enfriamiento.
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El taller de mecanizado
3.2. Materiales no ferrosos
Los materiales no ferrosos son aquellos en cuya composición no se
encuentra el hierro. Los metales no ferrosos, atendiendo a su densidad,
se clasifican en metales pesados, ligeros y ultraligeros.
3.2.1. Metales pesados
Los metales pesados presentan una densidad igual o mayor a 5 g/cm3.
En automoción, los más utilizados son cinc, cromo, estaño, cobre y sus
aleaciones (bronce y latón) y plomo.
Cinc
El cinc es un material muy abundante en la corteza terrestre y que se obtiene de la blenda y de las calaminas. Su resistencia mecánica es baja y,
debido a ello, se utiliza aleado con otros metales. Tiene una densidad de
7,1 g/cm3 y su temperatura de fusión es de aproximadamente 420 °C. Ofrece gran resistencia a la corrosión, aunque es atacado por ácidos y sales.
La utilización principal es la galvanización o cincado, para evitar la corrosión. También se utiliza en la fabricación de pinturas, imprimaciones,
aparejos, masillas y selladores.
Figura 1.45. Masas de equilibrado de cinc.
Figura 1.46. Aplicación de imprimación anticorrosiva rica en cinc.
Cromo
El cromo es un metal muy duro y quebradizo que tiene una densidad
de 7,2 g/cm3. Su temperatura de fusión es de 1 857 °C. Este metal no se
encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene en forma de cromita.
Se emplea en las aleaciones de acero inoxidable y en el cromado de
piezas.
Figura 1.47. Llave de tubo de acero al cromo-vanadio.
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Estaño
El estaño es un metal pesado de una densidad de 7,3 g/cm3 y de color
gris plateado. Su punto de fusión se encuentra entre 230 y 250 °C; a
100 °C, es muy dúctil y maleable. Mecánicamente es blando pero de gran
resistencia a la corrosión, aunque es atacado por ácidos y sales.
Se utiliza en carrocería como revestimiento y relleno de la chapa de
acero para evitar la corrosión en las soldaduras. También se utiliza para
realizar soldaduras blandas y en aleaciones con otros metales como
plomo y cobre, con el que forma el bronce.
Figura 1.48. Masilla de estaño.
En trabajos eléctricos se utiliza para la unión de cables mediante soldadura.
Figura 1.49. Rollo de estaño para soldar.
Figura 1.50. Masilla de estaño aplicada en una reparación de carrocería.
Cobre
El cobre es un metal pesado de color pardo rojizo y con una densidad
de 8,96 g/cm3. Su temperatura de fusión oscila entre los 1 050 y los
1 085 °C.
Figura 1.51. Bobina de hilo de cobre aislado y
núcleo de hierro dulce.
Es dúctil y maleable, y gracias a ello facilita la transformación de materiales en hilos y láminas. Su conductividad eléctrica y térmica es elevada. Es
muy resistente a la corrosión y a los agentes atmosféricos y no comienza
a oxidarse hasta los 120 °C.
Se utiliza principalmente como conductor en instalaciones eléctricas y
en la fabricación de motores y generadores. Además, se emplea, gracias
a su fácil soldadura, en la fabricación de tuberías y radiadores.
Aleaciones pesadas: latón y bronce
El latón es la aleación de cobre y cinc. Tiene una densidad de 8,5 g/cm3
y funde en torno a 950 °C en función de los porcentajes de la aleación.
Resiste bien a la corrosión y se suelda bien con plomo-estaño.
Figura 1.52. Terminales de batería de latón.
La aleación tiene unos porcentajes que oscilan entre el 50 % de cobre
y el 50 % de cinc hasta el 95 % de cobre y el 5 % de cinc. El latón es utilizado en soldaduras blandas por fusión, por ejemplo, en la reparación
de radiadores en los vehículos.
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El taller de mecanizado
El bronce es la alecaión de estaño y cobre. Presenta una densidad
de 8,6 g/cm 3 y su temperatura de fusión es de 1 050 a 1 200 °C, dependiendo del porcentaje de cobre y estaño. El cobre es el principal
componente (del 75 al 95 %); el porcentaje restante (del 5 al 25 %)
es de estaño. La dureza del bronce aumenta con el porcentaje de
estaño.
El bronce es muy resistente a la corrosión y al desgaste y suelda bien.
Plomo
El plomo es un metal blando, pesado y de color gris azulado, con una
densidad de 11,35 g/cm3. Su punto de fusión es bajo (aproximadamente
de 327 °C), es fácilmente moldeable y tiene buena estabilidad frente a
la corrosión y al ácido sulfúrico.
Se obtiene principalmente de la galena, material muy escaso en la corteza terrestre, mediante un proceso basado en la eliminación del azufre
y el oxígeno.
El plomo es un metal anticorrosivo: resiste bien los agentes atmosféricos
(en el aire se autoprotege formando óxido) y químicos.
El plomo es buen conductor del calor y la electricidad y con él se fabrican
baterías y revestimientos de cables eléctricos. En el sector del neumático
se ha empleado como masa para el equilibrado de ruedas. Actualmente
se prohíbe su utilización.
Saber más
Materiales antifricción
Son aleaciones muy resistentes al desgaste y, a su vez, tienen un punto de fusión relativamente bajo (de 350 a 400 °C).
Se emplean en casquillos y cojinetes de
fricción. Los más conocidos son los empleados en bancadas y bielas de motores.
Los casquillos antifricción se diseñan para
proteger de los gripajes a las piezas más
costosas del motor: si falta lubricación y
las temperaturas superan los límites, el
casquillo se fundirá para salvar el al cigüeñal.
Las aleaciones antifricción se realizan a
base de estaño o plomo. Sus composiciones son las siguientes:
■
Base de estaño: 80 % de estaño, 14 %
de plomo y 6 % de cobre.
■
Base de plomo: del 75 al 80 % de plomo. Son más blandas, pero más lubricantes.
Además, el plomo es un material antifricción y lubricante que sirve
como aleación de determinados metales para la fabricación de árboles
de levas, cojinetes y casquillos antifricción.
El plomo en la gasolina tiene un poder lubricante y antidetonante importante, si bien desde 2002 está prohibido su uso por su capacidad
como contaminante atmosférico.
El plomo es muy difícil de eliminar del organismo humano y muy venenoso y cancerígeno y, por ello, debemos protegernos con mascarillas
cuando trabajamos con él. También destruye los catalizadores de los
vehículos.
Figura 1.53. Masas de equilibrado de plomo.
Wolframio
También denominado tungsteno, es un metal de color blanco y plateado
con una densidad de 19,5 g/cm3 y de gran resistencia en estado puro.
Su punto de fusión se encuentra aproximadamente a 3 410 °C. En estado
puro es dúctil y maleable, mientras que en estado impuro es duro, frágil
y de color gris acero.
Se emplea como filamento en lámparas de incandescencia (bombillas) y
en la fabricación de herramientas de corte rápido, como widia (carburo
de wolframio). También se utiliza en la fabricación de bujías, contactos
eléctricos, etc.
En los equipos de soldadura TIG (Tuengsten Inert Gas), se utiliza el
wolframio con una aleación de torio como electrodo no consumible.
Este electrodo llega a alcanzar temperaturas de aproximadamente
20 000 °C.
Figura 1.54. Filamento de wolframio con una
aleación de torio.
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Unidad 1
3.2.2. Metales ligeros
Saber más
El aluminio puro es un material muy blando y poco resistente mecánicamente, por
lo que su uso se limita a componentes
eléctricos.
Saber más
Obtención del aluminio de las
carrocerías
En primer lugar, la bauxita es transformada mediante un gran consumo de energía
en óxido de aluminio y, después, a través
de la electrólisis, se transforma en aluminio metalúrgico.
Los metales ligeros presentan una densidad de entre 2 y 5 g/cm3. Entre
los más comunes se encuentran el aluminio y sus aleaciones y el titanio.
Aluminio
Es un elemento químico muy abundante en la corteza terrestre. Es blanco, ligero y buen conductor de la temperatura y de la electricidad. Posee
una densidad de 2,7 g/cm3 y su punto de fusión se establece en 660 °C.
La materia prima para la obtención del aluminio es la bauxita, formada
por óxido de aluminio o alúmina (Al2O3).
Hoy en día, el aluminio es el metal más utilizado en automoción después
del acero, aunque su explotación económica no fue posible hasta hace
un siglo aproximadamente. El motivo de que se tardara tanto en emplear
el aluminio era la gran dificultad para obtenerlo a partir del mineral,
ya que la bauxita es un mineral muy estable. Mientras que el hierro o
el cobre son separados de sus minerales simplemente por fusión con
ayuda del carbón, el aluminio requiere complejos procesos electrolíticos
para su obtención.
Finalmente, tras la adición de los elementos más importantes, magnesio y silicio,
se forman las aleaciones de aluminio de
alta calidad con las que se fabrican las
carrocerías.
Figura 1.55. Bloque de motor de aluminio aleado.
Titanio
El titanio es un metal de color blanco plateado con una densidad relativamente baja, de 4,5 g/cm3, y su punto de fusión se encuentra a
1 660 °C. Se extrae de materiales como el rutilo y la limenita a través de
un complejo proceso de obtención.
Es un material muy duro, de gran resistencia mecánica y a la corrosión.
Figura 1.56. Tornillos de titanio.
Alea bien con otros metales como el aluminio, el vanadio, el estaño
y el molibdeno y se emplea en ciertas ocasiones como sustituto del
aluminio. En forma de carburo de titanio y nitruro de titanio, se utiliza
como recubrimiento de superficies de gran dureza, como brocas y herramientas de corte, tornillos, etc. También se utiliza para la fabricación
de piezas especiales en vehículos ligeros y de competición.
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El taller de mecanizado
3.2.3. Metales ultraligeros
Los metales ultraligeros presentan una densidad menor a 2 g/cm3. Son
metales ultraligeros el magnesio y el berilio, aunque este último casi
siempre se usa como elemento de aleación y pocas veces en estado
puro.
Magnesio
El magnesio es un metal blanco o plateado, blando y muy ligero con
una densidad de 1,74 g/cm3. Se oxida fácilmente al aire y su punto de
fusión se alcanza a 650 °C.
Este metal no se encuentra como metal puro, sino que en la naturaleza
se encuentra formando sales e hidróxidos.
El procedimiento de obtención es parecido al del aluminio: un método
electrolítico de la masa de fusión. Con el desarrollo de nuevas aleaciones ha sido posible mejorar las propiedades de las piezas fundidas
de magnesio, así como su resistencia a los efectos del calor y de la
corrosión.
Se emplea en aleaciones de aluminio, cinc, titanio y manganeso. El magnesio es muy utilizado en la fabricación de llantas de aluminio por su
ligereza y su resistencia mecánica.
Figura 1.57. Llanta de aleación de aluminio con
magnesio.
Aleaciones ligeras
Las óptimas prestaciones de los metales se consiguen aleándolos en
pequeñas proporciones con otros elementos. Las aleaciones son materiales con la base del metal principal cuyas propiedades como dureza o
elasticidad son mejoradas por los elementos que intervienen en menor
porcentaje.
La mayoría de piezas fabricadas con aluminio, magnesio y titanio son
aleaciones que se emplean en innumerables piezas y componentes mecánicos; por ejemplo, el duraluminio (aleación con 95 % de aluminio, 4 %
de cobre y manganeso) se utiliza para la fabricación de volquetes que
son arrastrados por cabezas tractoras.
3.3. Metales sinterizados
Estos metales se obtienen tras un proceso de sinterización que consiste
en someter los materiales metálicos o cerámicos, en forma de polvo, a
un prensado a presiones muy altas (5 500 bar) con temperaturas que
pueden alcanzar los 1 600 °C en una atmósfera controlada. La sinterización permite unir metales con distintos puntos de fusión y obtener aleaciones de gran resistencia y prestaciones. Por ejemplo, aceros y bronces
sinterizados se emplean en cojinetes, bielas, asientos de válvula, etc. en
motores muy potentes.
El corindón sinterizado se emplea en placas de corte de óxidos cerámicos y aisladores eléctricos de las bujías de encendido.
El metal duro sinterizado se obtiene partiendo de los carburos de wolframio y titanio. El metal obtenido tiene una dureza de 9,9 en la escala
de Mohs y se emplea para placas de corte de herramientas, tornos,
fresas, etc.
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Unidad 1
4. Medidas de prevención de riesgos
laborales y gestión de residuos
El uso de herramientas y equipos en el mantenimiento y la reparación
de vehículos exige que el operario tenga en cuenta una serie de normas
de prevención y protección con el fin de disminuir o evitar los riesgos
propios de las distintas operaciones.
Las medidas de prevención y protección se pueden agrupar en medidas
individuales que cada trabajador debe adoptar en función de la tarea
que realiza y medidas colectivas o comunes para todos los trabajadores.
4.1. Medidas de protección individual
Las medidas de protección individual van enfocadas en dos aspectos:
por un lado, en la utilización correcta de herramientas y equipos con
los sistemas de protección adecuados y, por otro, mediante el uso del
equipo de protección individual (EPI): buzo, guantes, gafas, caretas, tapones, etc., apropiado a cada trabajo.
Saber más
Se considera equipo de protección individual (EPI) a «todo dispositivo o medio
que vaya a llevar o del que vaya a disponer
una persona con el objetivo de que la proteja contra uno o varios riesgos que puedan amenazar su salud y su seguridad».
Figura 1.58. Protección de las manos con guantes durante el afilado de una broca.
4.2. Medidas colectivas
Las medidas de protección colectiva intentan evitar riesgos a todas las
personas. Mediante la protección colectiva se evita el uso de las protecciones personales al máximo y se aumenta de esta manera la comodidad
y la seguridad de las personas expuestas al riesgo.
Las medidas de protección colectiva más habituales son sistemas de
extracción de gases, amplias zonas de trabajo, sistemas de protección
en las máquinas y equipos, etc.
4.3. Gestión de residuos
En el taller de mecanizado se debe realizar un control de residuos para
proteger el medio ambiente. Principalmente, los residuos que más se
producen son papel y trapos contaminados, virutas, taladrinas y aceites,
junto con restos de piezas deterioradas.
Esto residuos se deben almacenar en envases apropiados debidamente
etiquetados y siguiendo las indicaciones de las empresas que se encargan de la recogida y el reciclaje.
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Unidad 1
EN RESUMEN
EL TALLER DE MECANIZADO Y SOLDADURA
Mecanización de piezas y herramientas y trabajos de soldadura
Banco de trabajo
Sierra de cinta o alternativa
Torno paralelo
Equipamiento principal
Taladro de columna
Esmeriladora
Prensa
Equipos de soldar
Herramientas y útiles
De desbaste, ajuste y corte
De golpeo y martilleo
Herramientas manuales
Para el desmontaje y el montaje
Sujeción, amarre y extracción
Herramientas mecánicas con accionamiento
eléctrico o neumático
Un dispositivo, como puede ser un motor,
etc., desarrolla la fuerza necesaria para su
funcionamiento
Materiales
Materiales ferrosos
Hierro
Acero al carbono
Acero
Acero aleado
Fundición
Acero inoxidable
Metales distintos del hierro y aleaciones sin hierro en su composición:
Materiales no ferrosos
Metales sinterizados
■
Pesados
■
Ligeros
■
Ultraligeros
Medidas de prevención de riesgos
laborales y gestión de residuos
Medidas de protección individual
Medidas colectivas
Utilización correcta de herramientas y equipos
Utilización del EPI
Intentan evitar riesgos a todas las personas.
Entra en internet
Busca en Internet las principales herramientas y útiles utilizados en el taller de mecanizado y soldadura y compara sus características. Puedes encontrar información en las siguientes páginas:
■
■
■
■
<http://www.samautomocion.com>
<http://www.wurth.es>
<http://www.irimo.es/>
<http://www.acesa.com.es>
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Unidad 1
ACTIVIDADES FINALES
RESUELVE EN TU CUADERNO O BLOC DE NOTAS
1. ¿Cuáles son las operaciones más comunes que se realizan en el taller de mecanizado y soldadura?
2. Enumera cinco herramientas manuales para el montaje y el desmontaje.
3. ¿Qué es una esmeriladora?
4. ¿Para qué se emplean las cizallas manuales?
5. ¿Cuáles son las principales diferencias entre una llave Allen y una TORX?
6. ¿Cuáles son las operaciones más frecuentes que se realizan con los equipos de soldar?
7. ¿Qué es un botador?
8. ¿Qué diferencias encuentras entre unos alicates y unas mordazas?
9. ¿Sobre qué aspectos se enfocan las medidas de protección individual?
10. Nombra correctamente en tu cuaderno las siguientes herramientas.
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Figura 1.59.
11. Clasifica, en tu cuaderno y en una tabla como la que se muestra, los siguientes metales y aleaciones:
Cinc
Plomo
Estaño
Acero inoxidable
Hierro dulce
Titanio
Latón
Cobre
Fundición
Materiales ferrosos
Materiales no ferrosos
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Unidad 1
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
RESUELVE EN TU CUADERNO O BLOC DE NOTAS
1. ¿Cuántas puntas tiene la cabeza de una llave TORX?
a) Cuatro.
8. ¿Es una medida de protección individual utilizar los
guantes durante un trabajo?
b) Ocho.
a) Sí.
c) Doce.
b) No.
d) Seis.
c) A veces.
2. ¿Qué llave tiene dos bocas: una fija plana y una de estrella?
a) Llave fija.
d) Nunca.
9. ¿Cuál de los siguientes materiales es ferroso?
b) Llave de estrella abierta.
a) Hierro dulce.
c) Llave de tubo.
b) Fundición de aluminio.
d) Llave mixta o combinada.
c) Cobre.
3. ¿Cual de los siguientes metales es ligero según su densidad?
a) Aluminio.
d) Estaño.
10. ¿Hacia dónde corta una hoja de sierra montada sobre un
arco?
b) Magnesio.
a) En el sentido de retroceso.
c) Plomo.
b) En el sentido de avance.
d) Acero.
c) El sentido de corte se realiza indistintamente.
4. ¿Qué herramienta es similar a un botador pero dispone
de una punta cónica?
d) Las tres respuestas anteriores son falsas.
a) Formón.
b) Destonillador.
c) Granete.
d) Cincel.
5. ¿Qué herramienta es la más aconsejada para apretar y
aflojar racores?
a) Llave de estrella abierta.
b) Llave de pipa.
c) Llave plana.
d) Llave de tubo.
6. ¿Qué herramienta permite realizar agujeros con mayor
precisión?
a) Taladro de columna.
b) Taladro manual neumático.
c) Taladro manual eléctrico.
d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta.
7. ¿Cuál de las siguientes herramientas te permite realizar
el cilindrado de una pieza?
a) El torno.
b) La prensa.
c) La esmeriladora.
d) La sierra de cinta.
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Unidad 1
PRÁCTICA RESUELTA
Herramientas
■
Banco de trabajo
■
Carro de herramientas
■
Herramientas y útiles
Material
■
No se precisa
Organización de la herramienta y el
puesto de trabajo
Objetivo
Identificar y organizar en el taller la herramienta de trabajo.
Precauciones
Evitar golpear las herramientas más delicadas: calibres, alicates de
puntas, etc.
Desarrollo
El orden y la limpieza son tareas de gran importancia en el taller que
se debe realizar diariamente con el fin de que el trabajo que se vaya
a desarrollar sea efectivo y de calidad.
Para ello se deben conocer perfectamente las herramientas de que
dispone el taller y dónde deben ser colocadas después de su utilización en una reparación. Las herramientas se colocan en armarios,
bancos de trabajo, carros y cajas.
Armarios y bancos de trabajo
En los armarios y en el banco de trabajo se coloca principalmente
un juego de las herramientas más comunes del taller: llaves fijas,
llaves de estrella acodadas, llaves de tubo, juegos de carraca, juegos
de alicates y destornilladores, martillos, etc., y los útiles específicos
para determinados trabajos: extractores, palancas, útiles de medición,
polímetros, lámparas de pruebas, etc.
Figura 1.60. Armario de herramientas.
Las herramientas en los armarios y bancos de trabajo se colocan en
vertical en los lugares destinados a tal fin.
Figura 1.61. Cuadro de herramientas del banco de trabajo.
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Carro de herramientas
Las herramientas del carro se organizan de manera distinta a los armarios y bancos de trabajo.
Estas se colocan en bandejas por secciones, de tal manera que en
una bandeja se pueden encontrar las llaves fijas; en otra, los juegos
de destornilladores y alicates, etc.
Las cajas de herramientas nos permiten a su vez poder utilizar su
parte alta, la bandeja, para depositar tanto la herramienta que se está
utilizando como las pequeñas piezas que se desmontan.
Cuando una herramienta se haya deteriorado por el uso, será necesario sustituirla por una nueva de iguales características.
Figura 1.62. Carro portaherramientas.
Figura 1.63. Herramientas del carro portaherramientas.
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Unidad 1
FICHA DE TRABAJO 1
RESUELVE EN TU CUADERNO O BLOC DE NOTAS
Herramientas
■
Herramientas y útiles de taller
Material
■
Realización de un inventario de
herramienta
Objetivo
Cuaderno
■
■
Realizar un recuento de la herramienta con el fin de saber de qué
herramienta se dispone para realizar los trabajos.
Conocer la herramienta y familiarizarse con ella.
Precauciones
Evitar golpear las herramientas más delicadas: calibres, alicates de
puntas, etc.
Desarrollo
1. Ordena y haz uan lista en un cuadro como este de las herramientas y útiles de que dispones en el taller para la realización de los
trabajos prácticos.
Herramientas
Ejemplo: Llaves fijas planas
Tipos o medidas
Desde la 6-7 a la 30-32
Falta para completar o está
defectuosa
Falta la 10-11
2. Haz una lista, en orden de prioridad, indicando, en tu opinión, las
herramientas y los equipos que considerarías adecuado adquirir
para mejorar el conjunto existente en el taller de tu centro educativo. Quizás consideres necesario adquirir herramientas o equipos
no existentes en tu taller o quizás te parezca más conveniente adquirir herramientas o equipos ya existentes porque el estado en el
que se encuentran en tu taller no es óptimo o porque su número
es insuficiente. Razona tu lista, exponla en clase e intercambia
opiniones con tus compañeros para tratar de llegar a un consenso.
Esta actividad podéis realizarla individualmente, por parejas o por
equipos según os indique vuestro profesor.
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Unidad 1
FICHA DE TRABAJO 2
RESUELVE EN TU CUADERNO O BLOC DE NOTAS
Realización de un listado de los equipos
y la maquinaria disponibles en el taller
■
■
No se precisan
Material
Objetivo
■
Herramientas
■
Cuaderno
Conocer el funcionamiento y el mantenimiento de los equipos y
la maquinaria.
Realizar un listado de los equipos y la maquinaria disponibles en
el taller.
Precauciones
■
■
No realizar ninguna operación sin el visto bueno del profesor.
Seguir las indicaciones de mantenimiento y utilización descritas
por el fabricante.
Desarrollo
1. Realiza un inventario de los equipos y las máquinas del taller y anota, en tu cuaderno, el mantenimiento que se debe realizar y la periodicidad de este.
Equipo o máquina
Ejemplo: Compresor
Mantenimiento a realizar
Periodicidad
Verificación del nivel de aceite
Cada tres meses
Purgación del agua del calderín
Cada tres meses
Limpieza del filtro de aire
Cada tres meses
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