universidad tecnológica de q querétaro

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.
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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
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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]
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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..
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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.
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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.
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• 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.
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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)
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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)
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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Fig.1.2 Cortadora de disco ( LECO/ MSX250M)
Fig.1.3 Cortadora de disco ( LECO/ MSX250M)
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Fig.1.4 Probeta circular
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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),
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Fig.1.6 Microdurómetro (Inovatest/800 B-V).
Fig.1.7 Identaciones para ver microdureza.
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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
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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
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Fig.1.9 Base de datos con clientes antiguos
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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
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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.
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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.
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Fig.1.12. Base de datos nueva con las especificaciones más importantes.
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Fig.1.13. Más especificaciones importantes.
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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.
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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.
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Fig.1.17. Llenado de información de clientes.
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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.
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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.
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XIII. ANEXOS
HORNO GENERADOR
DE ATMOSFERA
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HORNOS TIPO BATCH
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HORNO DE RIEL
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HORNO CONTINUO
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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.
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