PROYECTO I TECSUP - Recuperación de un Diente de Excavadora

PROGRAMA CTEX - MECANICA INDUSTRIAL
PROYECTO DE FIN DE CICLO
RECUPERACIÓN DE UN DIENTE DE
EXCABADORA MEDIANTE PROCESO DE
SOLDADURA, CORTE Y PROCESOS AFINES
PRESENTADO POR:
GONZALEZ GOMEZ ANDERSON STALYN
CORONEL PILCO YOSETH ANTONY
FANOLA RIOS JAVIER
MEDINA LANDA CARLOS
Lima – Perú
2018
1
INDICE
INFORMACION DEL PROYECTO .................................................................................... 3
I.
1.
TITULO DEL PROYECTO .............................................................................................. 3
2.
AUTOR ............................................................................................................................... 3
3.
LINEA DE APLICACIÓN ................................................................................................. 3
4.
LUGAR ............................................................................................................................... 3
5.
DURACION ESTIMADA DEL PROYECTO ................................................................. 3
PERSPECTIVA DEL PROYECTO ..................................................................................... 4
II.
1.
RESUMEN ......................................................................................................................... 4
2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................... 4
3.
OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5
4.
III.
3.1.
OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 5
3.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS................................................................................... 5
JUSTIFICACION E IMPORTANCIA .............................................................................. 5
DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................................. 6
1.
DETERMINACCION DE LA SOLUCIÓN OPTIMA ..................................................... 6
2.
SUSTENTO TÉCNICO DE LA SOLUCIÓN ................................................................. 9
3.
PROCEDIMIENTO PARA LA RECUPERACIÓN ..................................................... 10
3.1.
DIAGNOSTICO DEL ELEMENTO ....................................................................... 10
3.2.
SELECCIÓN DEL PROCESO DE RECUPERACIÓN ...................................... 11
PROCESO SMAW ...................................................................................................................... 11
3.3.
MEDIDAS DE SEGURIDAD ................................................................................. 12
3.4.
RECONOCIMIENTO DEL MATERIAL BASE ................................................... 12
3.5.
LIMPIEZA ................................................................................................................. 13
3.6.
PREPARACIÓN DE LA JUNTA .......................................................................... 13
3.7.
SELECCIÓN DEL MATERIAL DE APORTE ..................................................... 14
3.8.
RECONSTRUCCIÓN ............................................................................................. 14
3.9.
RECARGUE DURO ................................................................................................ 15
3.10.
CORDONES DE PROTECCIÓN ...................................................................... 15
3.11.
MAQUINADO ...................................................................................................... 16
3.12.
CONTROL DE CALIDAD .................................................................................. 16
4.
CONCLUSIONES ........................................................................................................... 16
5.
RECOMENDACIONES .................................................................................................. 17
6.
BiBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFIA .............................................................................. 17
7.
ANEXOS .......................................................................................................................... 18
2
I.
INFORMACION DEL PROYECTO
1. TITULO DEL PROYECTO
“RECUPERACIÓN DE UN DIENTE DE EXCABADORA MEDIANTE
PROCESO DE SOLDADURA, CORTE Y PROCESOS AFINES”
2. AUTOR
GONZALEZ GOMEZ ANDERSON STALYN
CORONEL PILCO YOSETH ANTONY
FANOLA RIOS JAVIER
MEDINA LANDA CARLOS
3. LINEA DE APLICACIÓN
PROCESOS DE PRODUCCION:
RECUPERACIÓN DE PIEZAS POR SOLDADURA
El presente proyecto está orientado a la recuperación del diente de una
excavadora, mediante proceso de soldadura, corte y procesos a fines.
4. LUGAR
El proyecto se desarrollará en el taller de soldadura de TECSUP.
5. DURACION ESTIMADA DEL PROYECTO
5 meses cronológicos.
3
II.
PERSPECTIVA DEL PROYECTO
1. RESUMEN
El presente proyecto consiste en recuperar el diente de una excavadora
mediante los procesos de soldadura, corte y procesos afines. Con el objetivo
de aumentar su vida útil y colaborar en el cuidado del medio ambiente, debido
a que este diente iba a ser desechado como chatarra. Lo cual implica el uso
de recursos no renovables y combustibles fósiles, para la fabricación de un
nuevo diente. Teniendo en cuenta la seguridad, el orden, las buenas actitudes
de trabajo seguro.
Los resultados obtenidos por la recuperación del diente han sido
satisfactorios, ya que presentaron óptimas cualidades para continuar
operando. La realización de este proyecto es producto de la aplicación de los
conocimientos y experiencia laboral, adquiridos tanto en el aula como en los
talleres de formación; logrando la vinculación de la teoría y la práctica, así
como la integración del trabajo en equipo.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Muchos de los dientes de excavadora son remplazados al presentar desgaste
por abrasión, lo cual implica un coste de reposición además del uso de nuevos
recursos no renovables. Actualmente, debido a las condiciones de trabajo del
equipo, se presentan constantes fallas en los dientes de las excavadoras, ya
sea por desgaste o por rotura, causando así, la indisponibilidad de la máquina.
Debido a lo mencionado se ha optado por recuperar el diente de la excavadora
por soldadura, ya que es un método factible para este tipo de materiales.
4
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
●
Prolongar la vida útil de un diente de excavadora, reduciendo las
pérdidas de horas máquina, por falta de repuesto, y el impacto
medioambiental.
3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
●
Utilizar los procesos de soldadura, corte y proceso afines para
recuperar un diente de excavadora.
●
Aplicar conocimientos tecnológicos en la recuperación de un diente
de excavadora.
●
Desarrollar comportamientos de seguridad en el trabajo y
actividades en equipo, aplicando las capacidades técnicas que cada
integrante obtuvo en el presente ciclo.
4. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA
El desarrollo de este proyecto nos permite recuperar y prolongar la vida útil
del diente de la excavadora, mediante el proceso de soldadura. Lo cual nos
permite ahorrar el costo de reposición de la pieza, y a su vez colaborar con
el medio ambiente.
5
III.
DESARROLLO DEL PROYECTO
1. DETERMINACCION DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA
ALTERNATIVAS
N°
EXIGENCIA
OPCIÓN 1
OPCIÓN 2
OPCIÓN 3
1
DIAGNOSTICO DEL
ELEMENTO
VISUAL
RAYOS X
ULTRASONIDO
2
PROCESO DE
RECUPERACIÓN
SOLDADURA
METALIZADO
INDUCCIÓN
3
MEDIDAS DE
SEGURIDAD
CHARLAS DE
SEGURIDAD
ATS
4
RECONOCIMIENTO
DE MATERIAL BASE
VISUAL
ANALISIS
CHISPA
ANÁLISIS
METALOGRÁFICO
5
LIMPIEZA
ARENADO
SOLVENTES
MAQ-HERRAM
6
PREPARACIÓN DE
JUNTA
MANUAL
PROCESO
MAQ-HERRAM
7
SELECCIÓN DEL
MATERIAL DE
APORTE
E-7018
EXATUB 600
EXATUB 350
8
RECONSTRUCCIÓN
SMAW
GMAW
FCAW
9
RECARGUE DURO
SMAW
GMAW
FCAW
10
CORDONES DE
PROTECCIÓN
SMAW
GMAW
FCAW
11
MAQUINADO
TORNO
MÁQUINAHERRAMIENTA
LIQUIDOS
PENETRANTES
ULTRASONIDO
EPP BÁSICO
NO REQUIERE
12
CONTROL DE
CALIDAD
VISUAL
CONCEPTO REFERENCIA
SOLUCIÓN 1
SOLUCIÓN 2
SOLUCIÓN 3
6
Se detalla la ruta que se seguirá para completar el proceso.
Diagnóstico
del
Elemento
Preparación
de la junta
Selección
del material
de aporte
Control de
calidad
Proceso de
Recuperación
Limpieza
Reconstrucc
ión
Máquinado
Medidas de
Sefuridad
Reconocimi
ento del
material
base
Recargue
Duro
Cordones de
Protección
Para la selección de la solución óptima se ha tenido en cuenta 7 criterios
de evaluación, 5 de ellos para la evaluación técnica y 2 de ellos para la
evaluación económica.
N°
1
2
3
4
5
CRITERIO DE
EVALUACIÓN
DISPONIBILIDAD
DE RECURSO
PROLONGACIÓN
VIDA ÚTIL
CONTROL DE
CALIDAD
CONTRIBUCIÓN
AMBIENTAL
REPARACIÓN DE
FALLA
TOTAL REAL
TOTAL PERFECT
PONDE
RACIÓN
SOLUCIÓN 01 SOLUCIÓN 02 SOLUCIÓN 03
PUN PONDE PUN PONDE PUN PONDE
TAJE RADO
TAJE RADO TAJE RADO
25%
3
0.75
2
0.50
2
0.50
25%
2
0.50
3
0.75
3
0.75
10%
1
0.10
3
0.30
3
0.30
10%
2
0.20
2
0.20
2
0.20
30%
3
11
20
0.90
2.45
4
3
13
20
0.90
2.65
4
3
13
20
0.90
2.65
4
100%
PONDERADO TOTAL
VALOR TÉCNICO (X)
2.45
0.61
2.65
0.66
2.65
0.66
7
N°
CRITERIO DE
EVALUACIÓN
1 INVERSIÓN
TIEMPO DE
2 REALIZACIÓN
TOTAL
TOTAL PERFECT
SOLUCIÓN 01 SOLUCIÓN 02 SOLUCIÓN 03
PONDE
PUN PONDE PUN PONDE PUN PONDE
RACIÓN
TAJE RADO TAJE RADO TAJE RADO
70%
2
1.40
3
2.10
4
2.80
30%
100%
2
4
8
PONDERADO TOTAL
VALOR ECONÓMICO (Y)
SOLUCIONES
SOLUCIÓN 01
SOLUCIÓN 02
SOLUCIÓN 03
X
0.61
0.66
0.66
0.60
2.00
4
3
6
8
2.00
0.50
Y
0.50
0.75
0.96
0.90
3.00
4
3.5
7.5
8
3.00
0.75
(X-Y)
0.11
-0.09
-0.30
1.05
3.85
4
3.85
0.96
RESULTADO
ÓPTIMO
POR ANALIZAR
POR ANALIZAR
ANALISIS DE SOLUCIONES
1,20
0,96
1,00
0,80
0,66
0,61
0,75
0,66
0,50
0,60
0,40
0,20
0,00
SOLUCIÓN 01
SOLUCIÓN 02
V. TÉCNICO
SOLUCIÓN 03
V. ECONÓMICO
ANALISIS DE SOLUCIONES
VALOR ECONÓMICO
1,00
SOLUCIÓN 3
0,80
SOLUCIÓN 2
0,60
SOLUCIÓN 1
0,40
0,20
0,00
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
VALOR TÉCNICO
8
2. SUSTENTO TÉCNICO DE LA SOLUCIÓN
A continuación, se describe en qué consiste cada una de las alternativas que
se consideraron, así como sus ventajas y desventajas si se implementarían.
ALTERNA
DIENTE
TIVAS
NUEVO
FUNDAMENTO La adquisición de
diente nuevo tiene
elevado costo y
realización
no
inmediata.
VENTAJAS
un
un
su
es
Mayor duración.
Medida estandarizada.
Mayor confiabilidad.
LIMITACIONES Tiene un costo elevado.
Demanda tiempo los
tramites de compra.
DIENTE
RECUPERADO
La recuperación del diente
es inmediata, ya que se
dispone
del
recurso
necesario,
equipos,
máquinas
y
personal
calificado.
Bajo costo.
Recuperación inmediata.
Contribución
medioambiental.
Su vida útil es menor que
una pieza nueva.
No se puede recuperar
más de 2 veces
Por último, se detalla el tiempo que tomará las principales tareas para el
proyecto a implementación de un laboratorio:
N°
TAREA
DIAS
1
Selección del
elemento de máquina.
12
2
Recuperación del
elemento de máquina.
36
3
Elaboración del
informe.
12
4
Exposición del
proyecto.
1
OCT
NOV
DIC
ENE
X
X
X
FEB
MAR
X
X
X
9
3. PROCEDIMIENTO PARA LA RECUPERACIÓN
3.1.
DIAGNOSTICO DEL ELEMENTO
Hemos hecho un diagnostico visual del elemento.
IDENTIFICACIÓN DE LA FALLA.
El desgaste abrasivo es un fenómeno que se presenta en la mayoría
de los procesos productivos. Los metales sufren los efectos de las
partículas abrasivas que provocan pérdidas sensibles en los
mismos.
La acción de esta partícula es tan intensa, como la productividad del
proceso, su desgaste está completamente relacionado con la forma,
tamaño y tipo de partícula, así como la estructura del material.
APLICACIÓN
Hemos medido el desgaste por el método más común, comparando
la forma entre la muestra dañada y la muestra nueva.
10
3.2.
SELECCIÓN DEL PROCESO DE RECUPERACIÓN
PROCESO SMAW
LA SOLDADURA POR arco de metal protegido (shielded metal arc
welding, SMAW) es un proceso de soldadura por arco en el que se
produce coalescencia de metales por medio de calor de un arco
eléctrico que se mantiene entre la punta de un electrodo cubierto y
la superficie del metal base en la unión que se está soldando.
El núcleo del electrodo cubierto consiste en una varilla de metal
sólida de material estirado o colado, o bien una varilla de metal
fabricada encerrando metal en polvo en una funda metálica. La
varilla del núcleo conduce la corriente eléctrica al arco y suministra
metal de aporte a la unión. Las funciones principales de la cobertura
del electrodo son estabilizar el arco y proteger el metal derretido de
la atmósfera por medio de los gases que se crean cuando el
recubrimiento
se
descompone
por
el
calor
del
arco.
La protección empleada, junto con otros ingredientes de la cobertura
y del alambre del núcleo, controlan en gran medida las propiedades
mecánicas, la composición química y la estructura metalúrgica del
metal de la soldadura, así como las características de arco del
electrodo. La composición de la cobertura del electrodo varía
dependiendo del tipo de electrodo.
La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soladura
electrógena, fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico
inglés Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos
consiguieron soldar con electrodos de carbono.
Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con
varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó
importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar
Kjellberg descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo
comenzó alrededor de los años 1950.
11
3.3.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
Usaremos el análisis de trabajo seguro (ATS) del electrodo E 7018,
como medida de seguridad en el taller.
3.4.
RECONOCIMIENTO DEL MATERIAL BASE
Hemos aplicado el reconocimiento del tipo de material mediante la
chispa del esmerilado y también hemos indagado en los catálogos
de los fabricantes.
Acero aleado con Mn-Si AISI S4
0,6% C – 1% Si – 1,1% Mn – 0,3% Cr.
El Mn retarda la formación de la austenita, la cual es retenida a
temperatura ambiente, mediante enfriamiento brusco.
12
Es un acero no magnético y endurece considerablemente al
deformarse plásticamente.
3.5.
LIMPIEZA
Para limpiar la sección dañada hemos desgastado con amoladora.
3.6.
PREPARACIÓN DE LA JUNTA
Para preparar la junta hemos cortado y esmerilado con amoladora.
13
3.7.
SELECCIÓN DEL MATERIAL DE APORTE
Hay muchos fabricantes de soldadura, materiales de aporte, pero
hemos seleccionado el electrodo E-7018 por su disponibilidad
inmediata.
3.8.
RECONSTRUCCIÓN
Para recuperar la forma del diente. Hemos cortado un molde de una
plancha de acero de construcción, del tamaño de la junta realizada;
injertándolo al material base como una ayuda para realizar la
reconstrucción del diente.
14
3.9.
RECARGUE DURO
Esto se ha realizado mediante el proceso de soldadura FCAW y
teniendo en cuenta la correcta aplicación y parámetros de soldadura
recomendados. Sólo se han realizado la aplicación de un solo pase
ya que el proceso de soldadura tiene muy buena deposición de
material.
3.10.
CORDONES DE PROTECCIÓN
Son cordones de protección que se han aplicado para que el
elemento pueda tener mayor duración y pueda auto protegerse.
15
3.11.
MAQUINADO
Este elemento no requiere un maquinado posterior a la soldadura, lo
que sí hemos realizado es un alivio de tensiones.
3.12.
CONTROL DE CALIDAD
Se ha realizado mediante ensayos no destructivos:
Inspección Visual.
4. CONCLUSIONES
1. Existen varias alternativas para recuperar un elemento de máquina,
depende de la prioridad del criterio a evaluar, se determinará la solución
más conveniente.
2. Después de realizar este proyecto llegamos a la conclusión que podemos
lograr resultados significantes, mediante la recuperación de piezas por
soldadura, los cuales son: tiempo y dinero.
3. Finalmente podemos concluir que este proyecto es factible desde el punto
de vista técnico y económico, debido a que optamos por la solución que
cumpla con ambos requisitos.
16
5. RECOMENDACIONES
1. Tener en cuenta el criterio de evolución, para así determinar la mejor
solución.
2. Para este proyecto se recomienda elaborar un plan de mantenimiento
preventivo.
3. Capacitar a los técnicos sobre los riesgos de seguridad.
4. Promover nuevas soluciones de recuperación de piezas, para contribuir
con el desarrollo industrial.
6. BiBLIOGRAFÍA Y LINKOGRAFIA
● Manual de Soldexa –E-7018
http://www.soldexa.com.pe/soldexa/sp/products/consumables/electrodos/uplo
ad/supercito.pdf
● CETI-SMAW
http://www.ceti.cl/blog/procesos-y-definiciones-smaw/
● http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/mecanica-ingenieria/ciencia-de-losmateriales/2014/ii/guia-1.pdf
● Metalurgia de la Soldadura de Daniel Seferian.
● Electrodos Infra
http://grupoinfra.com/sites/default/files/libreria-dedescargas/msds_bajohidrogeno.pdf
17
7. ANEXOS
18