Universidad Tecnológica de Querétaro Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou, [email protected], c=MX Fecha: 2013.09.03 18:57:26 -05'00' UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE Q QUERÉTARO Nombre del proyecto: “Actualización y validación de especificaciones y recetas de tratamientos térmicos” Empresa: CRIO S.A. DE C.V. Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de: INGENIERO EN PROCESOS Y OPERACIONES INDUSTRIALES Presenta: Juvenal Avendaño Frías Asesor de la UTEQ Ing. Juan Mario Placencia Campos Asesor de la Empresa Ing. Nancy Dávila Velázquez Santiago de Querétaro, Qro. Septiembre del 2013. 1 RESUMEN En el siguiente proyecto se demostrara paso a paso el procedimiento de la actualización y validación de especificaciones y recetas de tratamientos térmicos, desde la introducción a los tratamientos, pasando por la verificación de bases de datos. La empresa donde se desarrolló este proyecto fue CRIO S.A. de C.V. donde sus principales clientes son: MEGGITT, CELAY, VENTRAMEX, DANA, TREMEC, AAM, SAMCO, MITSUBA, VEMAQ, MAENA, SKF, etc. Quienes nos proporcionaron la información necesaria o requerimientos para sus productos o piezas a tratar y damos seguimiento a sus especificaciones, de allí se fijan fechas de entrega de producto terminado, en este caso producto tratado térmicamente, así se realizó una base de datos nueva con los datos actualizados hasta hoy en día, y se podrá llevar de ahora en adelante un registro más formal sobre los nuevos clientes que van llegando a la empresa con sus especificaciones actuales de cada pieza. 2 SUMMARY The next project is demonstrated step by step procedure for updating and validation of specifications and heat treatments recipes, from the introduction to treatments, checking through data bases. The company which developed this project was CRIO SA de CV where his main clients are: MEGGITT, CELAY, VENTRAMEX, DANA, TREMEC, AAM, SAMCO, MITSUBA, VEMAQ, MAENA, SKF, etc. They provided the information or requirements needed for their products or parts to be treated.We followed their specifications, there are fixed deadlines finished product, in this case heat-treated product, so we made a new database with data current as of today, and will carry from now on more formal track new customers who are coming to the company with its current specifications of each piece. At this time I learned that are heat treatment furnaces and steel hardness, like using microscopes to analyze steel layer and microstructure. 3 DEDICATORIAS A mis Padres Por ser mi apoyo en cada momento de mi vida y nunca dejarme caer. A Dios Por darme la fuerza necesaria para empezar un nuevo ciclo de vida. 4 AGRADECIMIENTOS Agradezco a mis papas que me dieron la vida y gracias a ellos nunca eh dejado de estudiar y a mis maestros por enseñarme como vivirla y así aprovecharla al máximo con lo aprehendido durante mi estancia en la universidad. A la empresa CRIO S.A. de C.V. por brindarme la oportunidad de realizar mis prácticas profesionales formando parte de su equipo de laboratorio. Finalmente un agradecimiento especial al Ingeniero Esteban Aguilar García, gerente de CRIO, Ing. Nancy Dávila Velásquez, jefa de laboratorio y calidad, T.S.U. Ma. Concepción Olguín Martínez por guiarme en la capacitación, desarrollo y culminación de mi proyecto de estadía. 5 ÍNDICE Resumen ................................................................................................................. 2 Summary ................................................................................................................. 3 Dedicatorias ............................................................................................................ 4 Agradecimientos ..................................................................................................... 5 Índice ...................................................................................................................... 6 I. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 8 II. ANTECEDENTES . ........................................................................................... 12 III. JUSTIFICACIÓN . ............................................................................................ 13 IV. OBJETIVO ...................................................................................................... 15 V. ALCANCE.. ....................................................................................................... 16 VI. ANÁLISIS DE RIESGO . .................................................................................. 17 VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA .................................................................... 18 VIII. PLAN DE ACTIVIDADES .............................................................................. 37 IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS ..................................................... 39 X. DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................... 40 XI. RESULTADOS OBTENIDOS ......................................................................... 57 XII. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 58 6 XIII. ANEXOS ....................................................................................................... 59 XIV. BIBLIOGRAFIA 7 I. INTRODUCCIÓN La Universidad Tecnológica de Querétaro tiene uno modelo educativo denominado 70/30 donde el 70% de la educación es practica y el restante es teórico, en el cual el estudiante desarrolla un proyecto en la etapa final llamado estadía, en esta se implementan los conocimientos adquiridos durante la estancia en la universidad. Durante mi estadía se desarrolló este proyecto en la empresa CRIO S.A. DE C.V. y versa sobre la actualización y validación de especificaciones y recetas de tratamientos térmicos, se analizaron varios aspectos, desde los nuevos clientes y sus nuevas recetas, hasta las recetas antiguas que tenemos en la base de datos de la empresa para los hornos de tratamientos térmicos. Es importante saber que dureza se le va dar al material (acero) que pide el cliente, ya que muchas veces la receta se modifica por uso de los hornos o cambio de estos mismos. Primero se verifican las especificaciones del cliente, de allí se verifica si la receta que quieren ya la tenemos o la tenemos que realizar nuevamente por cambios de durezas. CRIO es una compañía privada establecida en el centro de la república Mexicana en Querétaro, Qro, dedicada al giro de la industria de tratamientos térmicos, poniendo al servicio de nuestros clientes equipos fabricados con la 8 Más alta calidad y tecnología, asegurando un proceso estable y repetitivo que cumpla con las expectativas de la industria automotriz, aeroespacial y construcción entre otras. La empresa está ubicada en la dirección: Calle 3, N° 11, Zona Industrial Benito Juárez, C.P. 76120. Teléfonos/Fax: 01 (52)+ (442) 2573023, 25 y 26 Correo electrónico: [email protected] 9 Giro: Crio S.A. DE C.V. es una empresa del ramo de servicios, dedicada a los tratamientos térmicos y termoquímicos de los aceros para la industria automotriz y aeronáutica. Los tratamientos térmicos que ofrece son: Carburizado Temple Revenido Carbonitrurado Relevado de esfuerzos Clientes: La empresa Crio S.A. de C.V. tiene un gran catálogo de clientes, en la siguientes tabla se muestran algunos. 10 11 II. ANTECEDENTES Se analizó la base de datos de los clientes que tiene la empresa CRIO y allí se verificó que no tienen actualizado hasta el 2013 a los clientes, ya que desde el 2011 se realizó esta base de datos general, algunos siguen pero otros ya no, y esto se debe a que llegaban nuevos clientes y solo se ingresaban en la base de reportes y no en la de clientes ya que no se sabía si iban a durar o no en la empresa. Conjuntamente con el gerente de la empresa, Ingeniero Esteban Sánchez se analizaron las ideas sobre el proyecto de estadía, una vez teniendo las diversas opciones sobre cuál podría ser el proyecto, se llegó a la conclusión de hacer la validación y actualización de recetas y especificaciones de tratamientos térmicos y así familiarizarnos con los tratamientos térmicos y sus diferentes departamentos como calidad, producción y embarque. También el uso de diferentes hornos para cada tratamiento como temple y revenido o Carburizado. 12 III. JUSTIFICACIÓN Es necesario para la industria aeronáutica y automotriz introducir al mercado constantemente nuevos materiales con mejores propiedades mecánicas, es por eso que CRIO va a la par con nuevas tendencias, para brindar un buen servicio de calidad; por ello la empresa debe determinar correctamente un muestreo de las cargas de cada número de parte así como también actualizar las recetas y especificaciones periódicamente. Se notó que las recetas estaban revueltas y no se distinguían entre cliente y cliente ya que se dejó el mismo número de receta por el tipo de acero que llegaba se metían con el mismo número de receta y no se cambiaba ni identificaba como otro cliente, así es que había mucha pérdida de tiempo tratando de ver que receta era de que cliente y a veces hasta se metían recetas incorrectas, es necesario ordenar la base de datos actualizando e identificando los números de recetas por cliente, así habrá menos tiempo perdido y evita reprocesos por recetas equivocadas así que habrá ahorro económico y evitar pérdida de clientes. El beneficio para la empresa será el tener un registro estructurado adecuadamente con la actualización y validación de especificaciones y recetas de tratamientos térmicos, ya que se tendrá una base para futuros proyectos de nuevos clientes y mejora para la empresa. Los beneficiados serán todas 13 aquellas personas que laboran en la compañía principalmente en el área de calidad y manufactura. Crear un punto de partida para la mejora en todo su sistema de calidad, ya que puede tener correcciones en un futuro, de acuerdo a las necesidades que se presenten. 14 IV. OBJETIVOS Actualizar y validar al 100% las recetas y números de parte de las piezas que se han procesado en CRIO para la industria aeronáutica y automotriz. Elaborar un manual de especificaciones y recetas donde se plasme y actualice la información de todos los clientes y sus productos a tratar. 15 V. ALCANCE Todas las recetas que se tiene en la base de datos del 2011 se actualizarán y validaran, así se cambiaran los números de partes nuevas que llegaron desde julio del 2011 hasta julio del 2013. También se actualizarán los nuevos clientes hasta julio del 2013. Las especificaciones que se tomaran en cuenta para actualizar son: º Nombre de material º Numero de parte º Tipo de acero º Proceso o tratamiento térmico º Horno º Receta º Dureza superficial (Capa carburizada/ capa carbonitrurada) º Dureza de núcleo º Micro estructura en la superficie º Micro estructura en el núcleo º Peso de la pieza. 16 VI. ANÁLISIS DE RIESGOS La única limitación para desarrollar el proyecto será el tiempo que uno tendrá para trabajar y estar analizando la base de datos ya que en realidad haciendo mediciones y estar yendo y viniendo por piezas no se podrá sentar mucho tiempo analizar la base de datos.. 17 VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Definición y clasificación de los aceros El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades. Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas son intermedias entre las propiedades de sus dos componentes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita. 18 Este sistema de clasificación de los aceros considera como base la composición química de los aceros, los que a su vez, podrían ser considerados en los siguientes subgrupos: Aceros al Carbono: aquellos aceros en los que está presente el Carbono y los elementos residuales, como el Manganeso, Silicio, Fósforo y Azufre, en cantidades consideradas como normales. • Aceros aleados de baja aleación: aquellos aceros en que los elementos residuales están presentes arriba de cantidades normales, o donde están presentes nuevos elementos aleantes, cuya cantidad total no sobrepasa un valor determinado (normalmente un 3,0 al 3,5%). En este tipo de acero, la cantidad total de elementos aleantes no es suficiente para alterar la micro estructura de los aceros resultantes, así como la naturaleza de los tratamientos térmicos a que deben ser sometidos. • Aceros aleados de alta aleación: aquellos aceros en que la cantidad total de elementos aleantes se encuentra, en el mínimo, de un 10 a 12%. En estas condiciones, no sólo la microestructura de los aceros correspondientes puede ser profundamente alterada, sino que igualmente los tratamientos térmicos comerciales sufren modificaciones, exigiendo técnicas, cuidados especiales y frecuentemente, múltiples operaciones. 19 • Aceros aleados de media aleación: aquellos aceros que pueden ser considerados un grupo intermedio entre los dos anteriores. El acero es sin duda el material de ingeniería más utilizado por la humanidad. El nombre de acero engloba un vasto grupo de materiales que en muchos casos tienen aplicaciones específicas y en general tienen en el tratamiento térmico una etapa imprescindible para su utilización. Diagrama hierro- carbón Con la finalidad de comprender los tratamientos térmicos de los aceros a continuación se muestra un diagrama hierro carbono el cual nos ayudara a ubicar el acero y las fases por las que va experimentando durante el proceso de tratamiento térmico. 20 Tratamientos térmicos de los aceros Se denomina tratamiento térmico a la modificación de la microestructura de una aleación metálica (y a través de ella de sus propiedades) como consecuencia de la realización de calentamientos y enfriamientos controlados. Un tratamiento térmico consiste en calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente. Los factores temperatura-tiempo deben ser muy bien estudiados dependiendo del 21 material, tamaño y forma de la pieza. Con el tratamiento conseguiremos modificar microscópicamente la estructura interna de los metales, produciendo se transformaciones de tipo físico, cambios de composición y propiedades. Etapas en los tratamientos térmicos Cualquier tratamiento térmico consta al menos de tres etapas: calentamiento, mantenimiento a temperatura constante y enfriamiento. Calentamiento. Al calentar una pieza (redondo) de acero en el interior de un horno apropiado, el calor se transmite desde la atmósfera del horno hacia el interior de la pieza a través de la superficie de la misma, de manera que en un instante cualquiera detectaríamos la existencia de un gradiente térmico a lo largo de su diámetro: las regiones superficiales estarán más calientes y las interiores más frías. Estos gradientes se pueden disminuir si se utilizan velocidades de calentamiento muy lentas o bien cuando se tratan piezas muy pequeñas. Mantenimiento a temperatura constante. El tiempo de permanencia a alta temperatura debe ser el suficiente, no solo para conseguir igualar la temperatura en toda la pieza, sino también, para lograr la máxima uniformidad estructural posible. En el caso de los aceros de uso más 22 general se recomienda mantener la temperatura (en el caso de la austenización) una hora por cada pulgada de diámetro de la pieza a tratar (aproximadamente una hora por cada 25 mm), siempre que ésta se haya calentado al ritmo indicado en el subapartado anterior. También es importante destacar que la temperatura de permanencia durante la austenización de los aceros será función del tipo de acero a tratar. Los aceros hipoeutectoides se llevan hasta una temperatura superior a A3 para lograr una austenización completa, mientras que, por el contrario, los aceros hipereutectoides, con el fin de evitar los riesgos de quemado, se austenizan de manera incompleta, calentándolos hasta una temperatura inferior a Acm. Enfriamiento. La etapa de enfriamiento es crucial siendo la que diferencia los tratamientos térmicos más habituales y debe ser estrictamente necesaria para conseguir las microestructuras finales objetivo de cada tratamiento. También suele ser en esta etapa cuando se generan las tensiones residuales más importantes, especialmente en el caso del tratamiento de temple. También en esta etapa el riesgo de generar altas tensiones residuales, disminuye cuanto más pequeña es la pieza a tratar, ya que el gradiente térmico que existirá a lo largo de su diámetro es menor. 23 Principales tratamientos térmicos en los aceros Temple: su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior (entre 900 – 950o C) y se enfría luego rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc. Al elevar la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y en perlita, pero si el enfriamiento es repentino, la austenita se convierte en martensita, de dureza similar a la ferrita, pero con carbono en disolución sólida. Revenido: solo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentando la tenacidad. El revenido consigue en disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento. 24 Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenización (800 – 925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frio y las tensiones internas. Normalizado: tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido. Tratamientos termoquímicos de los aceros Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmosferas especiales. Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos está aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al 25 desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión. Cementación (c) La cementación es el tratamiento térmico que consiste en la introducción de carbono en la superficie de una pieza de acero austenizada desde una atmósfera de composición adecuada. Sin embargo, no suelen obtenerse en la cementación contenidos en carbono superficial superiores al 1%, ya que si el contenido de carbono es demasiado alto pueden formarse carburos o aparecer cantidades significativas de austenita residual. Nitruración (n) Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno. 26 Cianuración (c+n) Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan vanos con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C. Carbonitruración (c+n) Es un tratamiento en atmósfera controlada, que consiste en la incorporación de C y N en la superficie del acero cuando éste se encuentra a elevada temperatura, es decir dentro o por encima de la zona de transformación. Es una modificación de la cementación gaseosa, más que del nitrurado. No se forman nitruros masivos, sino que el N se mantiene mayormente en solución. El carbonitrurado se realiza a la temperatura más baja posible ya que el N mejora su difusión respecto del C, con quien compite en la concentración en la capa carbonitrurada. Es un proceso similar al cianurado que se realiza en sales, pero éste es menos efectivo, ya que en el medio gaseoso se alcanza a controlar perfectamente el potencial de C. La fuente de C es cualquiera de los compuestos ya mencionados, mientras que la del N es el amoníaco. Éste se disocia en la superficie de la pieza a N atómico y difunde dentro del acero junto al C. 27 Dureza de la capa El gradiente de dureza de las capas carbonitrurada, que por supuesto son templadas, en donde se nota que la penetración de la dureza depende principalmente de la concentración de NH3 utilizada en el proceso y, a su vez, el incremento de templabilidad de la capa con respecto al cementado. La leve disminución de la dureza en la superficie es atribuida a la presencia de austenita retenida, ya que el N la estabiliza. Tipos de hornos utilizados en tratamientos térmicos Los hornos para tratamientos térmicos varían en tamaño, diseño, modo de calentamiento, etc. Por lo tanto no es posible tener una clasificación precisa. Hay hornos en los cuales se usa un combustible y la carga está expuesta a los gases de la combustión, mientras que en otros la carga se calienta indirectamente, esto es la cámara de combustión está separada de la carga. Hay hornos que se calientan por resistencias eléctricas. La asociación de equipo para calentamiento industrial, clasifica los equipos en: estufas y hornos. Esta separación se hace en base de la temperatura de operación; si la temperatura de operación llega a 600°C es una estufa, pero sí la temperatura de operación es mayor de 600°C, se llama horno. Esta 28 separación basada en la temperatura de operación es relacionada con el modo de calentamiento. Hay básicamente tres modos de transmisión de calor, que son: conducción, convección y radiación. En el tratamiento térmico industrial, estos modos de calentamiento pueden ser usados en forma individual o combinada. Tipos de hornos: • Hornos no - continuos • Hornos continuos • Hornos de sales fundidas • Hornos de metales fundidos • Hornos de cama fluid izada • Hornos de atmósfera controlada • Hornos tipo batch • Hornos al vacío. (Anexos) 29 Hornos continuos En este tipo de hornos la carga entra por un extremo y sale por el otro. Se usa para cargas continuas de alta producción de piezas similares. Horno de atmósfera controlada La función principal de una atmósfera controlada, en el tratamiento térmico del acero, es asegurar el control de la composición química de la superficie. Básicamente la atmósfera es requerida para lograr una o más de las siguientes funciones: evenir el deterioro de la misma durante el tratamiento térmico. Es decir obtener un " endurecimiento limpio por su puesto la atmósfera no solo elimina la formación de óxido, sino que también previene la perdida de carbono de la superficie de la pieza, debido a la reacción entre las fases metal - gas. revenir manchado por oxidación, debido a superficies contaminadas. jorar propiedades químicas o físicas. Los procesos de carburizado, carbonitrurado y nitrurado son ejemplos donde el carbono y/o nitrógeno son tomados por el acero y lograr incrementar la dureza del acero. (Anexos) 30 Hornos tipo Batch Un Horno tipo Batch se refiere a uno que se carga y se cierra para que cumpla un ciclo de calentamiento preestablecido. Después de completado el ciclo de calentamiento, la carga puede enfriarse en el horno a una velocidad determinada, o extraerse para enfriarla al aire o en un medio de temple. Es un horno de base corrediza con capacidad para cientos de toneladas. Las piezas a tratar se posicionan en el carro sobre riel; éste se empuja hacia el hogar del horno y se cierra una puerta para comenzar el ciclo. Una variación de este horno es el horno de base corrediza con elevador, en el cual el cuerpo del horno puede levantarse mientras se posiciona la base. (Anexos) Hornos de Vacío Se ha listado previamente al vacío como una de las atmósferas gaseosas utilizables en tratamientos térmicos. Sin embargo, es válido clasificarlos en forma separada ya que mientras que, en general, los distintos tipos de hornos se pueden adaptar a una o más atmósferas, el vacío requiere de hornos específicamente diseñados para su uso, independientemente de que puedan también usar otras atmósferas, como argón, nitrógeno o hidrógeno. Resulta virtualmente imposible alcanzar un vacío total (absolutamente nada del aire original) en los hornos al vacío. Una atmósfera estándar a nivel del mar es igual a 760 mm de mercurio. El nivel de vacío usado en la mayoría de los tratamientos es de aproximadamente 1/760 de una atmósfera. Bajo estas 31 condiciones, la cantidad del aire original remanente es de aproximadamente un 0,1%. Este vacío se puede alcanzar mediante bombeo con una bomba mecánica. Cuando se requieren vacíos superiores a ese (menos del 0,1%), al bombeo mecánico lo sigue el uso de la altamente sofisticada bomba de difusión. Para evitar la pérdida de resistencia de las paredes debido a las elevadas temperaturas (lo que haría al horno susceptible de sufrir una implosión bajo vacío), éstas son refrigeradas por agua. (Anexos) Control de validación de piezas Análisis Metalográfico: Análisis de las características microestructurales de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas y mecánicas del mismo. Dureza: Es una propiedad que se define como la resistencia de un material a ser rayado. Hay diversas formas de medir la dureza, si bien la mayoría consiste en utilizar un pequeño identador, dispositivo que trata de penetrar el material y que puede ser un pequeño balín o una aguja. Microestructura: Término empleado para definir la forma y alineación de los componentes microscópicos de un metal y aleaciones. La microestructura de un material suele determinar su dureza, tenacidad y otras propiedades. 32 Ataque Químico: Someter la superficie de un metal o aleación a agentes químicos con la finalidad de revelar los detalles de su microestructura bajo la luz reflejada del microscopio. Dureza Rockwell o Ensayo de Dureza Rockwell: Es un método para determinar la dureza es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ in, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala. El cambio de escala viene definido en la Tabla 1. Ensayo Rockwell Superficial: Cuyo fin es únicamente analizar la superficie de los materiales. Su técnica es básicamente reducir el esfuerzo aplicado para sólo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precarga menor de 3 kg.; seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas se identifican 33 mediante número (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en función del penetrador. Dureza Brinell: Este ensayo determina la dureza en función al área de impresión. Este ensayo consiste en aplicar y comprimir progresivamente sobre una superficie plana y lisa del material a ensayar, una bola de material muy duro, manteniendo la presión durante un cierto tiempo para que se produzca una impresión o huella en forma de casquete esférico. Después se mide el diámetro de la huella con un pequeño microscopio de mano y se halla la dureza Brinell dividiendo la carga que ha actuado sobre la bola por la superficie de la huella. Esta superficie se calcula en función del diámetro de la huella producida. Los diámetros utilizados en la bola son de 10, 5, 2.5, 1.25 y .625 mm. Pero la más usual es la de 10 mm, para que sea más fácil la lectura del diámetro de la huella. En la actualidad existen lectores ópticos que facilitan la medición de la huella. Las cargas utilizadas para bola de 10 mm son: 3000 Kg. Para metales ferrosos y un tiempo de aplicación de carga de 10 segundos 34 Y 500 Kg. Para metales no ferrosos y 30 segundos de aplicación. Dureza Vickers: Este ensayo determina la dureza en función al área de impresión. En esta prueba el instrumento utiliza un identador piramidal de diamante de base cuadrada, con ángulo entre caras opuestas de 136°. El rango de carga está generalmente entre 1 y 120 kg. El ángulo de 136° fue elegido para que las cifras Vickers coincidan con las Brinell. Esto ocurre hasta 250 unidades, pero a partir de ésta cifra la dureza Vickers es siempre algo superior a la Brinell. La diferencia al principio es pequeña, pero es bastante grande para durezas elevadas. Esto es debido a la deformación de la bola. Como resultado de la forma del penetrador, la impresión sobre la superficie de la pieza será un cuadrado. De ésta huella se determina el valor promedio de sus diagonales, por medio de un microscopio que tenga una retícula graduada. Ensayo de microdureza. Este tipo de ensayo se utiliza para determinar la dureza de constituyentes de estructuras, utilizando cargas entre 1 y 1000 gr. 35 Hay 2 tipos de penetradores empleados en la prueba de microdureza: la pirámide de diamante Vickers de base cuadrada de 136 ° y el identador Knoop de diamante alargado. Ensayo Knoop Este ensayo utiliza un identador de forma piramidal que produce una impresión en forma de diamante, y tiene diagonales largas y cortas a una razón aproximada de 7:1. La forma piramidal empleada tiene incluidos ángulos longitudinales de 172°30' y ángulos transversales de 130°. El número de dureza Knoop es el resultado de dividir la carga entre el área de impresión. 36 VIII. PLAN DE ACTIVIDADES A continuación se muestra la secuencia de actividades que se desarrollaran durante este proyecto en forma de Gantt. 37 38 IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS Es necesario para la realización del proyecto contar con recursos y materiales que ayuden a lograr el objetivo primordial, y estos son: Recursos humanos: NO APLICA Materiales: 1.-Computadora 2.-Cuaderno, bolígrafo, plumón marca unipaint 3.-Hojas 4.-Impresora 5.-Internet 39 X. DESARROLLO DEL PROYECTO 1.- Capacitación: Primero se realizó una capacitación sobre el proceso de medición de durezas en piezas de acero en el laboratorio metalúrgico de la empresa. Se llevó a cabo la capacitación con la Ingeniero Nancy Dávila Velázquez y la T.S.U. Concepción Martínez O. quien fue quien me introdujo en la inspección de la calidad de las piezas , primero se tomaron 30 muestras de una pieza de acero y se llevan a medir en el durómetro ( Wilson/ HRC) , a la vez que se hacen las mediciones se van anotando en un cuaderno para posteriormente pasarlas a un formato, una vez que se midieron las 30 piezas se tomaron y se pasan a una caja para apartarlas y ver si pasan la inspección de calidad o no la pasan. 40 Fig.1.1 Durómetro Wilson HRC. De las 30 piezas que se midieron se toma una y se pasa la cortadora de disco ( LECO/ MSX250M) en donde se realiza uno o varios cortes para obtener un cubo de no máximo de 10mm x 10mm ya que de allí se pasa a una montadora de piezas con fundición de baquelita (LECO/ TS05) donde se monta y se deja por 10 min. para que quede una probeta circular de 40mm. 41 Fig.1.2 Cortadora de disco ( LECO/ MSX250M) Fig.1.3 Cortadora de disco ( LECO/ MSX250M) 42 Fig.1.4 Probeta circular 43 Después se pule la probeta en la Pulidora (Winnes/2000) con 2 discos, uno de lijado y otro de pulido se pasan 5 números de lija para ir dando un acabado espejo y así más tarde analizar su micro estructura en el microdurómetro (Inovatest/(800 B-V) realizando varias identaciones para medir su dureza desde el núcleo de la pieza hacia afuera y verificar que este dentro de las especificaciones, todo esto se sigue anotando en el cuaderno una vez realizado estas mediciones se pasa al Microscopio (Zuiss) donde se verifica el nivel de capa efectiva de dureza en el núcleo, haciendo comparaciones de lo que se está viendo con el álbum de fotografías metalográficas certificado, es donde también se califica si está dentro de la especificación. Fig.1.5 Pulidora ( Winnes/2000), 44 Fig.1.6 Microdurómetro (Inovatest/800 B-V). Fig.1.7 Identaciones para ver microdureza. 45 Una vez que tenemos los datos en el cuaderno se pasan a una base de datos que tiene la empresa con todos sus clientes y especificaciones de los mismos, y se van llenando con los datos registrados y se obtienen los resultados finales, depende si pasa o no pasa la calidad de la pieza se devuelven con una tarjeta verde si pasa para que se almacenen listas para ser producto terminado y una tarjeta roja si no pasa y así se llevan otra vez al horno para que entre en su especificación correcta. Se imprime el formato y se firma por el responsable de las mediciones y así se lleva un registro de lo que entra y sale en el laboratorio metalúrgico de calidad. 2.-Analisis: Una vez terminada la capacitación se llevó a cabo el análisis de la base de datos de la empresa con todos sus clientes y especificaciones de cada uno, allí es donde se analizó la oportunidad de mejora ya que no estaba actualizada todavía incluía información de antiguos clientes y especificaciones de años anteriores que no servían para nada, además en estos últimos años se han incorporado nuevos clientes y así esta base de datos necesitaba actualizarse con nuevos números de recetas y especificaciones. De allí fue cuando se analizó cliente por cliente desde su primer pieza que trajo a CRIO hasta la actualidad ya que muchos clientes mandan la misma pieza 46 pero ya con diferente número de esta misma, y para esto se tiene que actualizar desde el número de receta hasta la especificación de dureza ya que también a veces cambia pero no muy seguido. Y también verificar y así validar las demás piezas de cada cliente que sigan escritas correctamente y con sus especificaciones correctas, además de añadir los nuevos clientes a la base de datos con sus especificaciones. Fig.1.8 Base de datos antigua 47 Fig.1.9 Base de datos con clientes antiguos 48 Fig.1.10 Base de datos de la empresa. 3.-Actualización y validación: Se verificaron los reportes metalúrgicos que van en todo el 2013 hasta el día de hoy y de allí se comenzó a actualizar los números de piezas que han llegado y los clientes que se tienen, ya que muchos ya no llevaron piezas desde el 2011 y quedaron sus especificaciones en nuestra base de datos que ahora está obsoleta, así que solo quitaban espacio y se revolvían con clientes actuales, se preguntó a la Ing. Nancy Dávila, cuál de los clientes todavía se puede contar 49 con ellos y cuales ya se darán de baja, una vez teniendo los clientes actualizados se verifico de reporte en reporte las especificaciones de cada cliente y se pasó a una base de datos nueva aparte de añadir a esta base de datos el peso de cada pieza para que el departamento de producción también pueda utilizar al 100% esta base de datos ya que comentaron que necesitaban actualizar esta información. Se revisaron las especificaciones impresas de cada cliente, allí nos dimos cuenta que algunos datos estaban incorrectos o mal escritos, desde la última actualización no se habían revisado estos archivos impresos. Se fueron llenando las tablas con los datos obtenidos y así se fueron validando las especificaciones del 2013. 50 Fig.1.11. Aquí se muestran los clientes a la izquierda con sus números de parte y las recetas con sus variables a la derecha. 51 Fig.1.12. Base de datos nueva con las especificaciones más importantes. 52 Fig.1.13. Más especificaciones importantes. 53 4.-Resultados: Una vez llena la base de datos se ordenó por clientes y se identificó por colores, para mayor facilidad de encontrar, ya que es algo extensa y un poco tardado en revisar. Fig.1.14. Base de datos completa. 54 Fig.1.15. Aquí se muestra la base de datos nueva con sus especificaciones. Fig.1.16. Cada no. de parte actualizado con sus especificaciones correctas. 55 Fig.1.17. Llenado de información de clientes. 56 XI. RESULTADOS OBTENIDOS Los resultados de la actualización y validación fueron muy buenos ya que se logró el objetivo de checar la información en poco tiempo y actualizada correctamente esto es para los departamentos de calidad y producción se agilizaron los tiempos de búsqueda de información y así no hubo reprocesos por recetas mal introducidas a los hornos así que se evitó el reproceso con un ahorro de tiempo y dinero y ser más eficiente para nuestros clientes entregando sus productos en tiempo y forma establecida. 57 XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Al realizar este proyecto se demostró que al estar actualizada la base de datos se puede trabajar de una forma más accesible para varios departamentos involucrados, ya que si llega un cliente con un nuevo producto lo introducimos de inmediato a la base de datos y allí se queda registrado sin perder tiempo al ver si tenemos o no el producto. También al evitar los reprocesos se recuperó tiempo de producción y a su vez ahorro de efectivo ya que los clientes están satisfechos. 58 XIII. ANEXOS HORNO GENERADOR DE ATMOSFERA 59 60 HORNOS TIPO BATCH 61 62 HORNO DE RIEL 63 64 HORNO CONTINUO 65 66 67 XIV. BIBLIOGRAFÍA R.Morral, E.Jimeno, P. Molera, Metalurgia General- Tomo II. Editorial Reverté, S.A. (2004). Mikell P. Groover, Fundamentos de Manufactura Moderna (materiales, procesos y sistemas), 1ra Edición. Prentice Hall. (1997) Hispanoamérica. M.I. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO RODRÍGUEZ, M.I. ALBERTO REYES SOLÍS.(2012) Capitulo 3,”Aceros, Estructuras y Tratamientos Térmicos”, Disponible en: http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_me c/m6/aceros%20estructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf Base de datos (2011).CRIO S.A. de C.V. 68