UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PER AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERAS

CARRERA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

FISICA III

Construccin de un chasis, Montaje Y Costos

Presentado por:Cruz Huaco, Milton GerardoBarrios Santana, PierFlores Condori, Csar AugustoMayta Nina, FranciscoRomero Huanca, Katia YaninaAREQUIPA PER2011

INDICE

1.INTRODUCCION32.OBJETIVO42.1Objetivo General42.2Objetivo Especifico43.ANTECEDENTES54.TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN, MONTAJE Y COSTOS64.1Construccin64.2Corte Por Tronzado64.3Curvado Del Perfil En Fro Por Presin84.4Curvadora De Rodillos94.5MTODOS PARA SOLDAR NUDOS DE PERFILES TUBULARES94.6Posiciones Y Secuencias De Soldadura104.7Flujo Grama De Construccin115.PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA LA FABRICACIN Y MONTAJE115.1Montaje115.2Montaje Y Construccin Del Chasis Tipo Buggy135.3Construccin Del Bastidor145.4Alineamiento Del Chasis156.COSTOS166.1Costos Directos166.2Costos Indirectos167.CONCLUSIONES178.BIBLIOGRAFA18

CONSTRUCCIN DE UN CHASIS, MONTAJE Y COSTOS

1. INTRODUCCION

Una vez que ya se conocen los lmites que no se deben sobrepasar hay que decidirse por las herramientas de clculo que deben utilizarse. La teora de los elementos finitos sera la ideal si la geometra fuera sencilla de obtener. Debido a que esto no es as se toma un camino alternativo. Se ha optado por la teora de primer orden o mtodo de rigidez para el dimensionado de los perfiles, y otras teoras de estructuras, basadas en diversas investigaciones y en la experiencia, para comprobar si las barras pandean y si las uniones soldadas aguantan o no.Para la aplicacin de estas teoras es necesario hacer un dibujo aproximado del chasis. Para poder llevar a cabo esta aproximacin correctamente, es imprescindible tener en mente los modos de fabricacin de los que dispone un calderero a la hora de construir una estructura tubular como sta. Por ello se dedica un captulo entero a este tema.En la actualidad no hay una normativa especfica sobre cmo disear chasis tubulares y no nos referimos a normas de competicin sino de diseo. Existen normativas para calcular edificios, como por ejemplo el Eurocdigo. Evidentemente, un chasis no est en la misma situacin que un edificio. Sus cargas tienen una mayor variabilidad y adems su condicin en el espacio no es esttica. En otras palabras; un chasis se mueve durante la conduccin. Por ello hay que aplicarle unas cargas y unas condiciones de contorno que tengan todo ello en cuenta. Lo que se pretende es analizarlo como si fuera un edificio pero teniendo en cuenta cul es su situacin en la realidad.

2. OBJETIVO 2.1 Objetivo General

Contar con un chasis y armazn para un vehculo tipo Buggy, que garantice el soporte y seguridad de los elementos que conforman el mismo.

2.2 Objetivo Especifico

Conocer los tipos de materiales que se utilizara para la construccin del chasis Conocer el proceso de soldadura (SMAW) Hacer un correcto doblado de los tubos redondos para el armazn del vehculo Entender bien los planos para el proceso de corte de los materiales Construir el chasis basado en la aplicabilidad de normas de estandarizacin de vehculos, para formula estudiantil aplicamos el reglamento FAU, y el cdigo AISC/ASD.

3. ANTECEDENTES

El chasis al ser una estructura cuyo propsito es el de conectar rgidamente la suspensin delantera y la trasera y al mismo tiempo ofrecer puntos de conexin para los diferentes sistema del vehculo y principalmente el de proteger al conductor frente a posibles colisiones. Los diseos de la estructura auto portante rara vez se someten a tensiones del orden de la tensin ltima, por lo tanto lo determinante muchas veces es la deformacin en los rangos admisibles, en otras palabras la rigidez. Requerimientos mnimos de materiales: el material base es el acero, la estructura principal del vehculo debe ser construida en tubo estructural negro (mnimo 0.1 % de carbono).Tomando todos estos aspectos el chasis debe construirse en base a las normas FAU, ya que la seguridad es el principal requisito por tratarse de una competencia estudiantil, y por lo tanto son muchas las restricciones a las que el chasis est sometido por parte de la organizacin, para garantizar la seguridad de los participantes.

4. TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN, MONTAJE Y COSTOS 4.1 Construccin El costo total de las estructuras de perfiles tubulares tambin se ve influido en sentido positivo o negativo particularmente por los costos de produccin. Los siguientes trabajos de taller se tienen que planificar y llevar a cabo cuidadosamente. Al igual que para el resto de las estructuras de acero, la construccin de estructuras de perfiles tubulares en los talleres debera organizarse, a ser posible, de tal manera que el material siga un proceso unidireccional desde la recepcin hasta la entrega final. Normalmente se siguen los siguientes pasos: a. hacer los trazos correspondientes con las medidas segn el plano. b. Corte a la longitud adecuada con amoladora usando disco de corte.c. Darle un grado adecuado para darle forma al perfil.d. Preparacin de los bordes para soldar. Este paso se puede realizar junto con el b. e. una vez armado y asegurado la estructura se procede a Soldadura f. uso de escobilla de hacer o disco metlico para hacer la limpieza de las escoriaciones que produjo la soldadura. Tambin se puede realizar el granallado despus del montaje esto servir para que la pintura se adhiera mejor a la estructura. g. Pintado para proteccin frente a la corrosin externa o con pinturas intumescentes para proteger frente al fuego. Se deberan considerar las combinaciones de diferentes pasos siempre que resulten viables y econmicos.4.2 Corte Por Tronzado

La fabricacin de una estructura empieza, en general, con la preparacin de los extremos de las barras usando una amoladora manual. Los mtodos que se usan con ms frecuencia son el corte por aserrado, el corte por soplete y el corte por tronzadora. En el caso de la estructura de un chasis debido al menor coste y a su mayor sencillez de ejecucin es preferible el tronzado frente al corte por soplete y aserrado. La herramienta para cortar es una robusta denominada tronzadora con que cuenta con un motor que tiene una velocidad de giro de 3900 rpm donde el dimetro del disco de corte ser de 355 mm. Tambin es posible efectuar una doble operacin de corte con una cortadora de cabeza giratoria. En este caso hay que procurar evitar la torcedura recproca. Tambin se pueden emplear los siguientes aparatos dependiendo de la calidad y de la precisin del corte deseado:

- Amoladora : Proceso rpido, falta de precisin, con pronunciadas rebabas. - Disco de acero: Proceso rpido pero impreciso, con metal fundido que produce grandes cantidades de rebabas. - tronzadora: Velocidad relativamente alta, con alto nivel de precisin y ausencia de rebabas. Ritmo de trabajo satisfactorio.

Figura 1: tronzadora con su disco de corte.

Figura 2: amoladora manual con su disco de corte.

La unin directa entre los perfiles circulares necesita un corte "perfilado", a menudo denominado "silla de montar". Sin embargo, las curvas de interseccin, los grados que se le da al tubo para que tenga una unin correcta y no hayga complicaciones para soldar. Empleando el procedimiento del tronzado, en funcin de los dimetros relativos de los tubos utilizados en el nudo tambin esta maquina tiene la facilidad de cortar hasta los 45

Figura 3: Nudo fabricado cortado por la tronzadora uniones listo para soldar

4.3 Curvado Del Perfil En Fro Por Presin

Tras colocar un perfil tubular entre dos rodillos fijos, se curva por el desplazamiento del conformador central, normalmente conectado a un empujador hidrulico. Esta operacin tambin se puede llevar a cabo manteniendo quieto el conformador central y empujando los rodillos laterales.

Figura 4: Curvado en fro por presin.

4.4 Curvadora De Rodillos Esta herramienta, con la que se produce el curvado pasando la pieza a travs de tres rodillos, es, en general, la preferida por los fabricantes de estructuras de acero. Las dimensiones del rodillo son acordes a los tamaos de los CHS. Para curvado en fro con curvadora de rodillos, en la prctica el lmite del radio de curvado es de, aproximadamente, 5 veces el dimetro externo del tubo.

Figura 5:Curvadora de rodillos.

4.5 MTODOS PARA SOLDAR NUDOS DE PERFILES TUBULARES La soldadura de nudos de perfiles tubulares pertenece principalmente al grupo de la soldadura por fusin, aunque si el nmero de unidades es elevado, tambin es aplicable la soldadura por friccin, que pertenece al grupo de la soldadura por presin. Hay cinco subgrupos de la soldadura por fusin denominada autgena, por arco metlico, por resistencia elctrica, por haz de electrones y por plasma. La soldadura por arco se utiliza de manera predominante, pero por mayor seguridad de la estructura se utiliz la soldadura MIG, para la unin de los perfiles tubulares: Soldadura por arco con electrodo revestido (SMAW) Soldadura por arco con ncleo de fundente (FCAW) Soldadura por arco metlico y gas (GMAW)

Figura 5: Nudos soldados por arco elctrico (SMAW)

En cuanto a los equipos y mquinas para soldar, hay que diferenciar tres mtodos, la soldadura manual, con mquina semiautomtica o totalmente automtica. Los dos primeros se emplean normalmente en el caso de perfiles tubulares.

Figura 6: mquina de soldar y soldadura4.6 Posiciones Y Secuencias De Soldadura Para comenzar se mencionan dos puntos principales: a) Para los espesores ms pequeos, se deben evitar, en lo posible, las soldaduras con varias pasadas. b) Hay que seguir las secuencias de soldadura apropiadas, ya que afectan gran medida a la contraccin, a las tensiones residuales y la deformacin de una estructura soldada. Dependiendo de la posicin y de la movilidad de los elementos estructurales, se muestran a continuacin cuatro posiciones para soldar en nudos de perfiles tubulares estructurales, junto con las secuencias de soldadura.

Figura 7: posicionamiento y soldeo

4.7 Flujo Grama De Construccin

5. PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA LA FABRICACIN Y MONTAJE 5.1 Montaje La buena eleccin de un mtodo de montaje se ve afectada en gran medida por la disponibilidad de bastidores o estructuras de montaje en el taller o a pie de obra, las cuales facilitan las operaciones de soldadura y atornillado. Con el fin de conseguir posiciones favorables al soldador, los bastidores permiten la rotacin de los montajes parciales. En la fabricacin del bastidor hay que tener en cuenta las contracciones de la soldadura y considerar las deformaciones por distorsin para garantizar la precisin del tamao y la forma correcta de los productos. El bastidor tambin se puede colocar fijo en una mesa plana, la cual suele constar de un armazn hecho con perfiles de acero dispuestos en posicin horizontal y fijados con hormign y cubiertos con una chapa de acero. El montaje se hace montando encima de la mesa los elementos a fijar.Para las celosas de perfiles tubulares, es fundamental pensar de antemano el orden y la secuencia del montaje, en especial para nudos en los que intersecan ms de dos barras de relleno, en los cuales hay que tener un cuidado especial con respecto al mtodo de montaje. Se pueden aplicar diversos sistemas de montaje, por ejemplo el armazn con apoyos, la losa para el marcado y el entramado con rotacin. Los apoyos sujetan las barras de la celosa en las posiciones adecuadas, unas con respecto a las otras. Otro procedimiento, el de la "losa para el marcado", consiste simplemente en marcar en el suelo de hormign del taller. Se aplica cuando no est justificada la construccin de armazones de montaje. El equipamiento de un bastidor de rotacin tiene como funcin sujetar las piezas estructurales en las posiciones correctas para soldarlas y permitir la rotacin del conjunto de la pieza alrededor de la lnea de giro. La aplicacin econmica de un bastidor depende en gran medida del nmero de unidades que hay que fabricar, as como del grado de precisin de fabricacin necesaria para un proyecto.

Figura 8: Chasis del vehculo

Las contracciones y las distorsiones provocadas por la soldadura, que evidentemente se originan durante el soldeo, se deberan compensar, preferiblemente, apretando el bastidor. En el plan de fabricacin tambin hay que considerar los siguientes factores: Espacio de trabajo Posibilidades de almacenamiento y apilamiento de los elementos estructurales Mquinas herramientas Mano de obra especializada

5.2 Montaje Y Construccin Del Chasis Tipo Buggy Para el montaje y construccin del vehculo tipo buggy se definieron los siguientes parmetros: Montaje: chasis Trabajo de taller: mecnica automotriz Soldadura: Arco Electrico (SMAW) Mtodo e curvado: Curvadora de rodillos

Determinados los parmetros que influyen en la correcta fabricacin del vehculo se realizaron los siguientes pasos de construccin: 1. Se dibujan cada uno de los elementos en una plancha de madera a medida real como se indica en los planos, incluidos el dimetro del tubo. 2. Se mide cada uno de los elementos para establecer la distancia a la que se debe cortar el tubo para luego ser desbastado. 3. Los elementos o barras que contienen dobleces, se sealan las medidas de los ngulos mediante una escuadra graduable en base al lo dibujado en la plancha de madera, estos elementos son: Arco principal: con 4 dobleces Barra antivuelco: con 2 dob. por tubo Proteccin superior trasera del vehculo: con 2 dob. por tubo

4. Se lleva los tubos a la dobladora por rodillos, los ngulos tomados de la plancha de madera se colocan en la mquina para proceder a realizar la curvatura. 5. Todos los elementos se deben cortar con un pequeo exceso en su medida ya que al momento de desbastar se corre el riesgo de excederse disminuyendo su longitud. Si lo segundo sucede se debe cortar un nuevo tubo.

Figura 10: corte del perfil rectangular

Una vez ya cortados y con sus respectivos dobleces los tubos se procede a montar la estructura comenzando por:

5.3 Construccin Del Bastidor Una vez dibujado y cortado los pedazos correspondientes al bastidor (a los largeros del bastidor se le suma la medida del radio del tubo para ser cortados), se los va uniendo uno por uno comprobando que se encuentren a nivel y con las medidas de los planos mediante puntos de suelda. Una vez que se encuentran verificadas todas las medias se procede a soldar todo el conjunto.

Figura 11: cuadratura5.4 Alineamiento Del ChasisEs muy importante que la estructura este bien alineada, que este bien cuadrada para que cuando suelde no haiga deformaciones y tambin para que cuando se haga el montaje del motor no haiga dificultades.

Figura 12: alineando la estrucura

Figura 13: soldeo de la estructura

6. COSTOS Durante la realizacin de este proyecto se definieron dos etapas fundamentales que son la etapa de diseo y la etapa de construccin. 6.1 Costos Directos Los costos directos son considerados los valores correspondientes a: materiales, mano de obra, maquinarias y herramientas y transporte; estos rubros influyen y se destinan directamente al proyecto en s, es decir no forman parte de otro proyecto. De acuerdo al inciso anterior los costos directos son los siguientes:6.2 Costos Indirectos Los costos indirectos corresponden a los valores utilizados en la realizacin del proyecto que benefician a quienes realizaron el proyecto, es decir pueden ser utilizados para otra investigacin y se les considera del 20 al 30% de los costos directos, en este trabajo se considerar el 20% por no tener utilidad. El anlisis de costos se lo realiz utilizando el programa APU obteniendo los siguientes resultados:

7. CONCLUSIONES

De acuerdo a la normativa de la Formula Automovilstica Universitaria (FAU), se procedi con el diseo y posterior construccin del chasis para un vehculo tipo buggy, cuya estructura fue construida en Acero ASTM A36 garantizando una estructura slida confiable y asegurando su rigidez.

Los dobleces son realizados por la mquina de rodillos con especificaciones correctas del ngulo de doblado.

Se utiliz soldadura SMAW, ya que esta es una de las ms utilizadas y ms confiables al momento de soldar hierro negro.

Al utilizar normas existentes en nuestro pas como la norma INEN 1323, y la reglamentacin FAU posibilitan el diseo y construccin del chasis.

8. BIBLIOGRAFA

JOHNSTON, Bruce / Diseo Bsico de Estructuras de Acero / Primera Edicin Prentice Hall / 1998

J. M., Alonso / Tcnicas del Automvil / Chasis / Sptima Edicin / 2004.

CASCAJOSA / Manual de Ingeniera de Vehculos / Sistemas y Clculos / Segunda Edicin / Editorial Alfaomega / 2004.

DIPAC / Manual de Productos de Acero.

ACEROS AREQUIPA / Catlogo De Productos - Set10