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¿Qué tipo de preguntas pueden ayudarle a superar una entrevista de ingeniería mecánica? Este artículo analiza las 20 preguntas principales que ponen a prueba diversos aspectos de la ingeniería mecánica, desde los sistemas de transmisión hasta la ciencia de los materiales. Los lectores aprenderán no sólo qué preguntas pueden esperarse, sino también el tipo de respuestas que demuestran profundidad de conocimientos y experiencia práctica. Tanto si te estás preparando para tu primera entrevista como si quieres perfeccionar tus respuestas, esta guía te ofrece información valiosa para aumentar tu confianza y preparación.
Después de trabajar durante un tiempo, es inevitable realizar entrevistas para nuevas contrataciones. Hoy me gustaría compartir algunas preguntas que suelo hacer cuando entrevisto a ingenieros mecánicos. Todo el mundo puede reflexionar sobre estas preguntas y considerar si representan sus capacidades y su nivel.
¿Qué tipo de preguntas se harían en una entrevista de ingeniería mecánica?
En primer lugar, les preguntaría en qué aspectos destacan y, a continuación, procedería a formular preguntas de las siguientes categorías: transmisión, estructura, chapa, componentes de ejes, componentes de placas y conocimientos sobre selección de materiales (diversos tipos de acero, aluminio, aleaciones y otros metales, así como no metálico materiales como los plásticos), tratamiento térmico de piezas, galvanoplastia, pintura y otros tratamientos superficiales.
Para las transmisiones, las preguntas se centrarían en varios aspectos: transmisión por engranajes, transmisión por cadena, rueda por correa, correa síncrona conducir.
Las cadenas dimensionales desempeñan un papel crucial en los procesos de fabricación y montaje de precisión. Representan una serie de dimensiones interconectadas que forman un bucle cerrado, dispuestas en una secuencia específica para lograr las tolerancias y ajustes deseados. Cada dimensión individual dentro de esta cadena se denomina eslabón.
En una cadena dimensional, la dimensión crítica que garantiza indirectamente la precisión global del proceso de montaje o mecanizado se conoce como eslabón de cierre. Este eslabón suele ser el requisito funcional o la especificación de diseño que debe cumplirse. El resto de dimensiones que contribuyen a alcanzar el eslabón de cierre se denominan eslabones constituyentes.
Un ejemplo práctico de aplicación de la cadena dimensional se encuentra en el montaje de un rodamiento de rodillos cilíndricos en un soporte:
Analizando la cadena dimensional, los ingenieros pueden:
Este planteamiento permite a los fabricantes:
Los metales ferrosos comprenden principalmente el acero y el hierro fundido, y el acero se clasifica a su vez en acero al carbono y acero aleado. Esta clasificación se basa en la composición y las propiedades del metal.
El acero al carbono, categoría fundamental, se subdivide en tres grados en función del contenido de impurezas, sobre todo azufre (S) y fósforo (P):
El acero al carbono de alta calidad se distingue por su estricto control de las impurezas, en concreto por el mantenimiento de los niveles de azufre y fósforo por debajo de 0,040% cada uno. Este bajo contenido de impurezas mejora significativamente las propiedades mecánicas del acero, como la resistencia, la ductilidad y la soldabilidad.
La composición controlada del acero al carbono de alta calidad ofrece varias ventajas:
Estas características hacen del acero al carbono de alta calidad una excelente elección para aplicaciones que requieren tolerancias precisas, una elevada relación resistencia-peso y un rendimiento fiable en diversas condiciones de carga. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran los componentes de automoción, las piezas de maquinaria de precisión y los elementos estructurales de alto rendimiento.
Es importante tener en cuenta que, aunque el umbral ≤0,040% para S y P es una directriz general, las normas específicas pueden variar ligeramente en función del grado exacto y la aplicación prevista del acero.
La tensión de soldadura, también conocida como tensión residual, puede mitigarse mediante diversos métodos, cada uno de ellos con aplicaciones y eficacia específicas:
1. Tratamiento térmico:
2. Métodos mecánicos:
3. Alivio Vibracional del Estrés (VSR):
4. Envejecimiento natural:
5. Técnicas de soldadura controlada:
6. Tratamiento criogénico:
Los métodos de tratamiento térmico de metales más utilizados son el recocido, la normalización, el temple, el revenido y la cementación, entre otros. Cada uno de estos procesos sirve para alterar las propiedades mecánicas y la microestructura de los metales.
El revenido es un proceso de tratamiento térmico crítico que suele realizarse después del temple. Consiste en recalentar el metal templado a una temperatura inferior a su temperatura crítica inferior, normalmente entre 150 °C y 650 °C, mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y, a continuación, enfriarlo, normalmente al aire. Los principales objetivos del revenido son:
El revenido a alta temperatura, realizado en la gama de 500-650°C (932-1202°F), es especialmente eficaz para los aceros. Este proceso permite un importante alivio de tensiones y cambios microestructurales, lo que se traduce en una buena combinación de resistencia, ductilidad y tenacidad. La temperatura y la duración exactas del revenido dependen de la composición específica de la aleación y de las propiedades finales deseadas.
Es importante tener en cuenta que los parámetros de revenido deben controlarse cuidadosamente, ya que influyen significativamente en las propiedades mecánicas finales del metal. La relación tiempo-temperatura en el revenido es crucial, y las modernas instalaciones de tratamiento térmico suelen utilizar procesos precisos controlados por ordenador para garantizar resultados uniformes.
Los principales modos de fallo de las transmisiones por engranajes cerrados difieren significativamente entre los engranajes de superficie dentada blanda y los de superficie dentada dura, lo que requiere enfoques distintos para el diseño y la verificación:
Para transmisión por engranajes de superficie dentada blanda cerrada:
El modo de fallo predominante es la fatiga por picaduras en la superficie del diente. Esto ocurre debido al contacto repetido de alta tensión entre dientes de engranajes acoplados, causando grietas microscópicas superficiales y subsuperficiales que finalmente conducen a la eliminación de material. El proceso de diseño debe priorizar:
Para transmisión por engranajes de superficie dentada dura cerrada:
El principal modo de fallo pasa a ser la fractura por fatiga de la raíz del diente. Esto ocurre debido a las tensiones de flexión cíclicas en la raíz del diente, que finalmente conducen a la iniciación y propagación de la grieta. El proceso de diseño debe centrarse en:
Principios de verificación del diseño:
Una caja de cambios, también conocida como transmisión, es un componente mecánico crucial que modifica la velocidad y el par transmitidos desde el motor principal (como un motor eléctrico) a la máquina o mecanismo accionado. Sus funciones principales son:
Hay cajas de cambios de varios tipos y configuraciones:
Lo que más conozco es el proceso de laminado de chapas de espesor medio en la producción de acero. Este avanzado proceso de fabricación transforma palanquillas de colada continua en chapas de acero de alta calidad mediante una serie de operaciones controladas con precisión. El flujo de producción suele constar de las siguientes etapas clave:
Este proceso aprovecha la automatización avanzada, los sistemas de control de calidad en tiempo real y el análisis de datos para garantizar una producción constante de planchas de grosor medio de alta calidad que cumplan los estrictos requisitos de diversas aplicaciones industriales.
En el escenario más extremo, un cilindro hidráulico sometido a un fuerte choque externo podría experimentar un fallo catastrófico, que podría provocar:
1. Desprendimiento del cilindro: La intensa fuerza podría hacer que el cilindro se desprendiera de sus fijaciones, lo que provocaría la pérdida total de su función y supondría importantes riesgos para la seguridad.
2. Rotura de la tubería de aceite: Las tuberías hidráulicas de alta presión pueden reventar o romperse, provocando una rápida pérdida de fluido hidráulico y de presión del sistema. Esto puede provocar fugas de aceite, contaminación ambiental y riesgo potencial de incendio si el fluido entra en contacto con superficies calientes.
3. Deformación estructural: El cuerpo del cilindro, el vástago del pistón o los componentes internos pueden sufrir graves deformaciones, flexiones o fracturas. Esto puede provocar:
4. Daños en componentes internos: Las fuerzas de choque pueden causar daños en piezas internas como:
5. Pico de presión: Un choque repentino podría crear un pico de presión dentro del sistema, superando potencialmente la presión nominal del cilindro y causando daños adicionales a otros componentes hidráulicos.
6. Daños secundarios: El fallo del cilindro hidráulico podría provocar daños colaterales en la maquinaria o estructuras conectadas, causando potencialmente una reacción en cadena de fallos en el sistema más amplio.
Para mitigar estos riesgos, los sistemas de absorción de impactos adecuados, los diseños de montaje robustos y las inspecciones periódicas son cruciales para los sistemas hidráulicos que operan en entornos de alto impacto. Además, la incorporación de elementos de seguridad como válvulas de alivio de presión y el diseño con factores de seguridad adecuados pueden ayudar a evitar fallos catastróficos en situaciones extremas.
Para piezas sometidas a cargas combinadas de flexión y torsión, el criterio de fluencia de von Mises (también conocido como teoría de la energía de distorsión o teoría de la tercera resistencia) es el más apropiado. Esta teoría proporciona una evaluación exhaustiva del estado de tensiones en el material, considerando la interacción entre las tensiones normales y de cizalladura.
El procedimiento consiste en:
Este enfoque tiene en cuenta el estado de tensión multiaxial y proporciona una predicción más precisa del fallo del material en condiciones de carga complejas que el uso exclusivo de componentes de tensión individuales. Es especialmente útil para materiales dúctiles y está muy extendido en la práctica de la ingeniería por su fiabilidad y facilidad de aplicación.
El desarrollo del mecanizado mecánico moderno se caracteriza por una evolución polifacética hacia sistemas de fabricación avanzados. Esta progresión está impulsada por varias tendencias clave:
El contenido de carbono del acero 45# suele oscilar entre 0,42% y 0,50%. Este acero de carbono medio, también conocido como C45 en algunas normas internacionales, se denomina comúnmente acero 45 en el sistema de normas chino GB (Guobiao). El "45" de su designación indica directamente su contenido aproximado de carbono de 0,45%.
Este versátil tipo de acero, a veces denominado "acero al aceite" por su idoneidad para el temple en aceite, ofrece un buen equilibrio entre resistencia, dureza y ductilidad. Se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones de ingeniería, en particular para componentes que requieren una resistencia moderada y resistencia al desgaste.
En el mercado, el acero 45# se presenta principalmente como productos laminados en caliente, adecuados para una amplia gama de aplicaciones. También se ofrecen especificaciones laminadas en frío, normalmente en espesores de 1,0 a 4,0 mm. El proceso de laminado en frío mejora el acabado superficial y las tolerancias dimensionales, por lo que es ideal para aplicaciones que requieren una mejor maquinabilidad o calidad superficial.
Los defectos de fundición pueden afectar significativamente a la calidad, el rendimiento y la fiabilidad de los componentes metálicos. Los defectos más frecuentes en los procesos de fundición de metales son:
El fluido de corte desempeña un papel crucial en los procesos de corte de metales, cumpliendo múltiples funciones esenciales que mejoran significativamente el rendimiento del mecanizado y la vida útil de la herramienta. Entre las principales funciones del fluido de corte se incluyen:
El diseño digital abarca la integración global de tecnologías avanzadas a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, desde la conceptualización hasta la producción y más allá. Aprovecha potentes herramientas y metodologías computacionales para revolucionar los procesos de diseño tradicionales.
Por ejemplo, en el contexto de la fabricación de metales, el diseño digital podría implicar:
La informatización de la fabricación abarca la integración y utilización globales de tecnologías de la información digitales, inteligentes y en red avanzadas para transformar los paradigmas industriales tradicionales. Esta revolución abarca múltiples ámbitos:
Esta transformación digital permite a los fabricantes:
Los rodamientos ofrecen un funcionamiento de alta precisión y pueden soportar cargas radiales y axiales simultáneamente. Requieren menos lubricante, son más fáciles de instalar y presentan coeficientes de fricción más bajos que los cojinetes de deslizamiento. Su diseño estandarizado, en serie y universal facilita el uso, el mantenimiento y la rentabilidad, eliminando la necesidad de costosos metales no ferrosos que suelen requerir los cojinetes deslizantes.
Sin embargo, los rodamientos son muy susceptibles a la contaminación por partículas extrañas, como restos metálicos. Por lo general, tienen una vida útil más corta que los cojinetes de deslizamiento y una capacidad de carga inferior en relación con su tamaño, lo que se traduce en mayores dimensiones radiales.
Los cojinetes de deslizamiento destacan en aplicaciones que exigen gran capacidad de carga, tamaño compacto e integridad estructural. Se emplean habitualmente en cojinetes de cigüeñales de motores de combustión interna y cojinetes de trenes de laminación. Estos cojinetes ofrecen unas características de amortiguación superiores, lo que los hace ideales para aplicaciones de precisión con estrictos requisitos de vibración y ruido.
La elección entre rodamientos y cojinetes de deslizamiento depende de criterios de aplicación específicos:
En la práctica, a veces se emplean soluciones híbridas que combinan ambos tipos de rodamientos para aprovechar los puntos fuertes de cada uno. Por ejemplo, en las grandes cajas de engranajes industriales, los rodamientos pueden utilizarse para ejes de alta velocidad, mientras que los cojinetes de deslizamiento soportan componentes más lentos y sometidos a cargas más elevadas.
CNC son las siglas de Control Numérico por Ordenador. Se refiere a un proceso de fabricación en el que un software informático preprogramado dicta el movimiento de las herramientas y la maquinaria de la fábrica. Los sistemas CNC automatizan el control de las máquinas herramienta mediante el uso de software integrado en un microordenador conectado a la herramienta. Esta tecnología permite un control preciso de diversos parámetros, como la velocidad de avance, la coordinación, la ubicación y la velocidad, lo que permite operaciones de mecanizado altamente precisas y repetibles.
La tecnología CNC se utiliza ampliamente en la fabricación moderna para diversas aplicaciones, entre ellas:
El uso de máquinas CNC ha revolucionado la industria manufacturera al mejorar la precisión, la eficacia y la coherencia de los procesos de producción, reduciendo al mismo tiempo los errores humanos y los costes de mano de obra.
Los motores de CC utilizan un campo magnético estacionario con un conductor giratorio, mientras que los motores de CA emplean un campo magnético giratorio con un conductor estacionario. Esta diferencia fundamental de diseño da lugar a características de funcionamiento y aplicaciones distintas.
El control de la velocidad es un factor diferenciador clave. Los motores de CC destacan en este aspecto, ya que ofrecen un ajuste preciso de la velocidad variando la tensión o la corriente de entrada. Por eso son ideales para aplicaciones que requieren un control preciso de la velocidad, como la robótica o los vehículos eléctricos. Los motores de CA, por el contrario, suelen ajustar la velocidad modificando la frecuencia de la corriente alterna, a menudo mediante variadores de frecuencia (VFD).
Las características de par también difieren significativamente. Los motores de CC suelen proporcionar un par de arranque más alto y mejores relaciones par-velocidad, especialmente a bajas velocidades. Esto los hace superiores para aplicaciones que requieren un par elevado a bajas RPM, como los sistemas transportadores o la tracción eléctrica. Los motores de CA, sobre todo los de inducción, suelen tener un par de arranque más bajo, pero pueden mantener un par constante en una gama de velocidades más amplia.
Los requisitos de mantenimiento varían entre ambos. Los motores de CC, con su conjunto de colector y escobilla, suelen requerir un mantenimiento más frecuente debido al desgaste de la escobilla y la degradación del colector. Los motores de CA, especialmente los diseños sin escobillas, suelen ofrecer menos necesidades de mantenimiento y una mayor fiabilidad a lo largo del tiempo.
La eficiencia y la densidad de potencia también difieren. Los motores de CA modernos, sobre todo los que utilizan imanes permanentes, suelen alcanzar una mayor eficiencia y densidad de potencia en comparación con los motores de CC equivalentes. Esto ha llevado a una mayor adopción de los motores de CA en aplicaciones industriales y vehículos eléctricos, donde la eficiencia energética es crucial.
Las consideraciones económicas influyen en la elección del motor. Los motores de CC suelen ser más sencillos y baratos para aplicaciones de baja potencia. Sin embargo, para usos industriales de alta potencia, los motores de CA suelen resultar más rentables por su robustez y sus menores requisitos de mantenimiento.
La elección entre motores de CC y de CA depende en última instancia de los requisitos específicos de la aplicación, incluida la precisión del control de velocidad, las necesidades de par, los objetivos de eficiencia, las capacidades de mantenimiento y las consideraciones generales de diseño del sistema.
En los materiales metálicos, la deformación elástica se refiere a un cambio reversible de forma que se produce cuando se aplica una fuerza externa dentro del límite elástico del material. Al retirar la tensión aplicada, el metal vuelve a sus dimensiones originales sin alteración permanente de su estructura cristalina. Este comportamiento se rige por la ley de Hooke, según la cual la tensión es proporcional a la deformación hasta el límite elástico.
La deformación plástica, por el contrario, es un cambio irreversible de forma que tiene lugar cuando la tensión aplicada supera el límite elástico del material. Esta deformación permanente se caracteriza por la ruptura y reformación de los enlaces atómicos, lo que da lugar a una reorganización de la estructura cristalina del metal. A diferencia de la deformación elástica, la deformación plástica persiste incluso después de eliminar la fuerza aplicada.
En las aplicaciones de ingeniería, la deformación plástica suele considerarse una forma de fallo estructural, sobre todo en los componentes que soportan cargas. Puede provocar cambios en las propiedades del material, reducir el rendimiento y suponer un riesgo potencial para la seguridad. Por consiguiente, un objetivo primordial en el diseño estructural es garantizar que las tensiones de trabajo se mantengan muy por debajo del límite elástico del material, evitando así la deformación plástica en condiciones normales de funcionamiento.
Sin embargo, es importante señalar que la deformación plástica controlada puede ser ventajosa en determinados procesos de fabricación, como las operaciones de conformado de metales (por ejemplo, forja, estampado o extrusión), donde se induce deliberadamente para conseguir las formas y propiedades deseadas. Comprender la transición del comportamiento elástico al plástico es crucial para optimizar la selección de materiales, el diseño de componentes y los procesos de fabricación en las industrias metalúrgicas.
Un reductor, también conocido como reductor de velocidad o caja de cambios, sirve para modificar la velocidad de rotación y el par transmitidos desde el motor principal (como un motor eléctrico o un motor) a la máquina o equipo accionado. Sus funciones principales incluyen:
Los reductores están disponibles en varias configuraciones:
1. Tipos mecánicos:
2. Tipos hidrodinámicos:
3. Opciones de relación de velocidad:
La selección del tipo de reductor y la configuración adecuados depende de factores como los requisitos de potencia, los rangos de velocidad, las condiciones ambientales y las necesidades específicas de la aplicación.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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