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Información detallada de curso

 

Segundo semestre 2014
Mar 28, 2024
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1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: IME 4030 - PROCESOS DE FABRICACION
División Académica: División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ingeniería Mecánica
IME 1205 Calificación mínima de 3.0
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
2.000 Horas de Teoría
2.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio

Con base en el estado de agregación en que se encuentran los materiales y en las propiedades de los mismos, se deducen los procesos requeridos para conformarlos en productos sólidos, útiles para satisfacer diferentes necesidades humanas, al tiempo que se explican las ventajas y limitaciones de cada proceso, se establecen los criterios mínimos de diseño de producto para cada uno y se establece la correlación entre este y las propiedades de los productos resultantes. Mediante prácticas de laboratorio se seleccionan y aplican herramientas físicas y computacionales para la solución económica en la manufactura de componentes, dispositivos y sistemas.

3. JUSTIFICACIÓN

Independientemente de su naturaleza, todos los procesos industriales utilizan máquinas y equipos elaborados con componentes metálicos, poliméricos, cerámicos y (o) compuestos, mediante procesos que, por lo mismo, se consideran básicos a todos los demás y que se conocen como procesos de manufactura. Es indispensable la familiarización del estudiante con aquellas tecnologías que les permitan diseñar, fabricar, reparar y (o) reemplazar económicamente las partes que conforman los equipos procesadores y demás bienes que contribuyen al mejoramiento de la calidad de vida del ser humano.


4. OBJETIVOS

4.1. OBJETIVOS GENERALES
Proponer la estructura mínima de los procesos básicos requeridos para la manufactura de un producto, establecer los criterios mínimos de diseño de este según el proceso, diferenciar y analizar los elementos de cada uno de los sistemas de flujo que integran este último y explicar la correlación entre el proceso aplicado y las propiedades del producto resultante.

4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Aplicar el modelo morfológico para describir los procesos de fabricación.
El estudiante:
-Identifica y justifica cada uno de los sistemas de flujo
-Identifica y describe o explica cada uno de los elementos de los sistemas de flujo.
-Describe los procesos de manufactura en términos de los sistemas de flujo y de sus elementos.
-Describe, y aplica a los procesos de fabricación, las diferentes formas de transformar energía eléctrica en calor.
-Diferencia entre procesos básicos primarios y secundarios.
-Identifica y describe las diferentes categorías de procesos básicos de tipo primario.

2. Comprender y aplicar los fundamentos físicos de los procesos de mecanizado y la relación existente entre condiciones de corte, herramientas, operaciones y condiciones geométricas.
El estudiante:
-Identifica los movimientos básicos en el mecanizado y el medio a través del cual se imparten; los relaciona para describir las diferentes máquinas herramienta u operaciones de mecanizado.
-Explica los conceptos de velocidad de corte, avance, velocidad de avance, profundidad de corte, velocidad de remoción, potencia de corte y específica, y los aplica para estimar la potencia de accionamiento y os tiempos de corte o de mecanizado.
-Relaciona el material de la pieza y la geometría de la herramienta con el tipo de viruta que se genera.
-Describe las herramientas de corte en términos de su geometría (ángulos y aristas), material y capacidad para soportar las condiciones de corte.
-Aplica la ecuación de Taylor para calcular la vida esperada de las herramientas de corte y la velocidad de corte óptima en una operación de maquinado.
-Selecciona las condiciones de corte apropiadas, herramientas, número y secuencias de operaciones para la fabricación de un modelo de producto por mecanizado tradicional.
-Aplica los principios del CNC para el mecanizado de componentes metálicos o de plástico.

3. Comprender los fundamentos generales que describen los procesos de fabricación por fusión y solidificación de material, tales como los procesos de fundición de metales y conformación de materiales plásticos.
El estudiante:
-Identifica y describe lógicamente el proceso de solidificación de metales y aleaciones.
-Identifica y justifica las principales ventajas y limitaciones de los procesos de fundición y colada
-Identifica los defectos de piezas fundidas asociados a los procesos de solidificación y propone alternativas de corrección.
-Identifica y explica la función de cada uno de los elementos de un molde para la obtención de piezas fundidas o coladas.
-Diseña sistemas de alimentación para moldes desechables y selecciona temperaturas de colada para un metal o aleación determinado.
-Correlaciona lógicamente las propiedades de un componente fundido y el proceso de colada utilizado en su fabricación.
-Identifica y designa con arreglo a normas las aleaciones apropiadas para fundición y colada.
-Calcula los tiempos mínimos de llenado y tiempo total de solidificación para un producto fabricado por fundición en molde de arena.
-Identifica y justifica los materiales aplicados en la fabricación de moldes desechables y permanentes.
-Compara los procesos de fundición y colada con moldes permanentes y desechables, en términos de sus ventajas y limitaciones.
-Clasifica los hornos de fusión y describe el funcionamiento de cada uno de ellos.
-Aplica racionalmente criterios o reglas de diseño para obtener piezas sanas.
-Identifica y explica las diferencias esenciales entre los procesos de fundición y colada de metales y los de polímeros y cerámicos.

4. Comprender y aplicar los fundamentos físico-metalúrgicos de los procesos de metalurgia de polvos.
El estudiante:
-Explica las ventajas y limitaciones de los procesos pulvimetalúrgicos.
-Identifica y describe las etapas básicas requeridas por el proceso.
-Explica los métodos de obtención de polvos metálicos.
-Caracteriza química y morfológicamente los polvos metálicos y los clasifica según varios criterios.
-Explica los diferentes métodos de compactado y utiliza las curvas de presión de compactado contra densidad del producto para calcular la capacidad del equipo de compactación.
-Explica el objeto y los fundamentos de la sinterización, y propone tiempos, temperaturas y atmósferas de los hornos, requeridos para sinterizar productos de diferente composición química.
-Propone alternativas pos-sinterización según la función del producto.
-Explica y aplica reglas de diseño para productos pulvimetalúrgicos.
-Investiga y argumenta acerca de las diferencias esenciales entre los procesos pulvimetalúrgicos y sus similares cerámicos y poliméricos.

5. Comprender y aplicar los fundamentos físicos y metalúrgicos que describen los procesos de deformación plástica de metales, su relación con la temperatura de trabajo, así como las propiedades mecánicas requeridas del material a ser procesado por los mismos y la de los productos resultantes.
El estudiante:
-Argumenta, con base en principios físicos y/o metalúrgicos, acerca de la necesidad de los procesos de deformación plástica en metales.
-Caracteriza térmica, metalúrgica y mecánicamente los procesos de deformación plástica y los clasifica según, al menos, tres criterios.
-Aplica la curva tensión-deformación real para calcular cargas o capacidad del equipo para una operación de deformación determinada.
-Aplica criterios de fluencia, de fricción y/o de fractura para calcular la capacidad del equipo requerido para una operación de deformación plástica determinada.
-Calcula el tamaño de la preforma requerida para obtener un producto de dimensiones preestablecidas.
-Explica los diferentes procesos de laminación en función de las temperaturas, herramientas, material de entrada y forma del producto, entre otros.
-Explica los diferentes procesos de forja en función de las temperaturas, herramientas, material de entrada y forma del producto, entre otros.
-Explica los diferentes procesos de extrusión en función de las temperaturas, herramientas, material de entrada y forma del producto, entre otros.
-Explica los diferentes procesos aplicados a material en láminas (cizalladura, embutición, extrusión por impacto, repujado, incrustado y doblado) en función de las temperaturas, herramientas, material de entrada y forma del producto, entre otros.

6. Comprender y aplicar los fundamentos físico-metalúrgicos de los procesos de soldadura de metales.
El estudiante:
-Identifica y explica en forma general los diferentes métodos para unir dos o más componentes sólidos.
-Identifica los requerimientos mínimos para obtener una unión coalescente por adhesión o por cohesión.
-Caracteriza, clasifica y explica los diferentes tipos de procesos de soldadura cohesiva.
-Caracteriza, clasifica y explica los diferentes tipos de procesos de soldadura adhesiva.
-Diferencia técnicamente entre diferentes procesos de soldadura eléctrica.
-Diferencia técnicamente entre procesos de soldadura por presión y por fusión.
-Caracteriza metalúrgicamente la estructura de un cordón de soldadura.
-Compara los efectos sobre la ZAC de la soldadura por fusión con gas, con arco y con láser.
-Identifica y designa los procesos de soldadura eléctrica y electrodos según AWS.
-Caracteriza y justifica los diferentes tipos de juntas o uniones soldadas.
-Aplica diferentes fuentes de energía para instalar juntas soldadas.
-Investiga y explica uniones con adhesivos y soldadura de plásticos.

7. Proponer o seleccionar la secuencia de procesos de fabricación asociada a un producto dado.

8. Participar activamente en grupos de trabajo establecidos en el curso.
El estudiante:
-Entrega oportunamente trabajos de calidad escritos, acordados con el profesor.
-Sustenta claramente sus trabajos escritos, utilizando términos acordes con la naturaleza de la asignatura y con apoyo en material didáctico pertinente y de calidad.


5. METODOLOGÍA

Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos

-Exposición de la morfología de los procesos por parte del profesor y lectura, por parte de los estudiantes, de los capítulos del texto guía que corresponden a los contenidos del curso. Los resultados de dicha lectura serán objeto de discusión en salón de clase y de un informe individual que cada estudiante colocará en la Web, bajo el formato y sitio (correo o foro) propuesto por el profesor para cada caso.
-Programación de clases prácticas, a manera de Laboratorio.
-Taller donde los estudiantes puedan corroborar los conceptos discutidos en las sesiones teóricas y estar en contacto con las nuevas tecnologías asociadas y presentar informes de resultados.
-Asignación de lecturas complementarias, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución, como trabajo fuera de clase, en grupo o individualmente, para ser entregados en la forma y medio indicado por el profesor.
-Aplicación de instrumentos de conocimiento para el aprendizaje significativo y autónomo, como los mentefactos, los mapas conceptuales y las reseñas analíticas.


6. MEDIOS

Básicamente en el curso se utilizarán:
Tablero, marcadores, proyector de diapositivas, equipos y herramientas de laboratorio, computadores, texto guía y la calculadora científica.
Periódicamente se colocarán en el catálogo WEB de la asignatura problemas resueltos como ilustración y propuestos para trabajo independiente de los estudiantes.


7. CONTENIDO

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN AL CURSO Y A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA
Introducción al curso.
Introducción a la manufactura.
Morfología de los procesos de manufactura.
Síntesis de los procesos de manufactura.

UNIDAD 2: PROCESOS DE REMOCIÓN DE MATERIAL (MECANIZADO).
Procesos de Mecanizado Convencional
Teoría Del mecanizado de Metales
Bases del mecanizado, ventajas y limitaciones
Movimientos y operaciones en el mecanizado. Variables de corte.
Modelos de corte o de formación de viruta ortogonal y real.
Fuerzas de corte y ecuación de Merchant
Potencia, potencia unitaria y energía específica de corte.
Temperatura de corte
Herramientas de Corte
Geometría
Materiales
Duración o vida
Fluidos de corte
Operaciones, Máquinas Herramienta y Aspectos Económicos del Mecanizado.
Torneado, taladrado, fresado, centros de maquinado y operaciones afines.
Otras operaciones de maquinado
Forma, tolerancia y acabado superficial
Maquinabilidad
Selección del avance y de la profundidad de corte.
Optimización de la velocidad de corte.

UNIDAD 3: TOLERANCIAS Y ACABADO SUPERFICIAL
Dimensiones, tolerancias y atributos relacionados
Análisis dimensional
Determinaciones de costos vs. Procesos de fabricación
Superficies
Efecto de los procesos de manufactura

UNIDAD 4: FUNDICIÓN DE METALES.
Introducción a la solidificación de metales.
Ventajas y desventajas de la fundición frente a otros procesos.
Introducción a la tecnología de la fundición.
Calentamiento y fusión.
Análisis matemático del proceso de vaciado.
Análisis físico, químico y matemático del proceso de solidificación.
Defectos y consideraciones de diseño.
Fundición en arena.
Otros procesos con molde desechable.
Procesos de fundición con molde permanente.

UNIDAD 5: DEFORMACIÓN PLÁSTICA.
Introducción al formado de Metales.
Comportamiento de los metales durante el formado.
Efectos de la temperatura.
Procesos de deformación volumétrica.
Laminado y otros procesos relacionados.
Forjado.
Extrusión.
Trefilado.
Procesos de trabajo en lámina y chapa metálica.
Cizallado.
Perforado y punzonado.
Doblado.
Embutido.

UNIDAD 6: PROCESOS DE UNIÓN (SOLDADURA).
Fundamentos de la tecnología de soldadura.
La junta soldada.
Física de la soldadura.
Características de la unión soldada por fusión.
Operaciones de Soldadura.
Soldadura por Arco.
Soldadura por resistencia.
Soldadura OxyGAS
Soldabilidad.

UNIDAD 7: METALURGIA DE POLVOS
Características de los polvos de ingeniería
Producción de polvos metálicos
Prensado convencional y sinterizado
Materiales y productos para metalurgia de polvos
Consideraciones de diseño en metalurgia de polvos

UNIDAD ADICIONAL: CONFORMACIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS, CERÁMICOS Y COMPUESTOS. (CONSULTA ESTUDIANTIL)


8. EVALUACIÓN

8.1. Tipos de pruebas
Dos exámenes parciales, el examen final, proyecto final, laboratorios, quices y tareas.

8.2 Tipos de evaluación
Exámenes acumulativos.

8.3 Modalidades de evaluación
Los diferentes exámenes y el final serán escritos y de ejecución individual. El proyecto se entrega en la última semana de clase. La nota correspondiente a la parte práctica será un acumulativo de las asignaciones y talleres de los correspondientes temas.

8.4. Técnicas del examen
Los exámenes parciales, el final y los Quices se harán bajo la modalidad de pruebas objetivas de tipo: selección múltiple y respuesta única y/o múltiple, análisis de relaciones, información suficiente y análisis de postulados.

Primer parcial: 15%
Segundo parcial: 15%
Tercer parcial: 15%
Laboratorio: 15%
Quices y tareas: 15%
Proyecto: 20%


9. BIBLIOGRAFIA

GROOVER MIKELL. Fundamentos de Manufactura Moderna, McGraw-Hill, 3a. Edición, México. D .F. 2007.
KALPAKJIAN & SCHMIDT. Manufactura, ingeniería y tecnología, Prentice may, 4ª edición, México, 2002.

A.S.M. ADVANCED MATERIALS AND PROCESSES
DE GARMO P. Materiales y Procesos de Fabricación 2a. Edición. Reverté. Barcelona 1988.
DOYLE L.E. Proceso de Manufactura y Materiales para Ingeniería. Prentice Hall. México, 1988.
EL WAKIL, SHERIF. Processes and design for manufacturing, PWS publishing Company. Second edition, 1998
KANZANAS H.C. Procesos Básicos de Manufactura. Mc. Graw Hill. México D.F.1983.
NEELY JOHN E. Materiales y procesos de Manufactura, Limusa, 1a. edición, México D.F. 1992.
U.S. STEEL. MAKING, SHAPING AND TREATING OF STEEL.

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