UNIVERSIDAD UNIVERS IDAD CATOLICA CATOLICA DE SANTA SA NTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INGENIERI A INDUSTRIAL
CURSO: Procesos Industriales I
Procesos de maquinado avanzado y sus equipos, tecnología de las herramientas de cortes TEMA TE MA::
DOCENTE:
Valenci enciaa
Bece Becerr rraa
Rolardi Mario INTEGRANTE:
Barreros Yañez Brian teven !a"rera !hipana Maria #le$andra !ollacso #lvarez Maria de los #ngeles Ramos anchez %evin &arol SECCION: “C”
AREQUIPA 2016 1
Si no e !n" i#e" n!e$"% no e !n" inno$"&i'n( )e*o i no &*e" $"+o* ,"-)o&o% e o+o !n" no$e#"#. E+ *e,o no e -o,*"* /*"n#e i#e" o !n&ion"+i#"#e% ino &o-o "&e*+" ,i+e 3Mi&"e+ S&*"/e
2
DEDICATORIA:
e dice que una 'amilia es eterna, y tam"i(n se dice que la amistad es invalua"le) en esta ocasi*n queremos dedicar este tra"a$o a nuestras 'amilias que día a día se es'uerzan para enseñarnos a alcanzar nuestros sueños+ Y a nuestros nuestros amigos, que siempre nos dan ese aliento y apoyo) simplemente am"os son muy esenciales para ha"er llegado a terminar este proyecto+
3
I+
I+
I-I!. /..R#01
................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ......................4 ............4 I-I!. /..R#01......................
............................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................... .......... 7 II+ II-I!. I!. -. -. 2I/ 2I/3R 3R# #.....................
III+
............................... ..................... ..................... .......................................... ............................... 8 I-I!. -. -. 24 2454....................
IV+
............................... ..................... ..................... ..................... .............................. ....................9 9 I-I!. -.5#B0#....................
.............................. ..................... ...................... ..................... ..................... .................... .........10 10 V+ II-I!. I!. -. -. # #.64 .64....................
VI+
............................... ..................... ..................... ...............................11 ....................11 I-I!. -. -. R. R.2.R!I#....................
VII+
................................ ..................... ..................... .................................................. ....................................... 12 R.3M......................
................................ ..................... ..................... ...................... ...................................... ........................... 13 VIII+ #B5R#!5.....................
I6+
............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................14 ...........14 I5R4-3!!I4....................
............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ............ 15 6+ M#R!4 5.4RI!4.....................
6I+
................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ...........................17 .................17 4B7.5IV4......................
6II+ 6II+
I/. I/. I.RI I.RI# # -.0 -.0 PR4Y PR4Y.! .!54 54.................................................................18
8+
M#93I# I#-4 93IMI! MI!41 ........................................................................18
:+
M#93 M#93I I##-4 4 .0.! .0.!5R 5R49 493I 3IMI MI!4 !4...........................................................24
;+
M#93 M#93I I##-4 4 P4R P4R -.! -.!#R #R/# /# .0.! .0.!5R 5RI! I!# # .............................................28
<+
................................ ..................... ..................... ................... ........34 34 M#93 M#93I I##-4 4 P4R P4R R#Y R#Y4 0# 0#.R .R .....................
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............................... ............................37 .................37 M#93 M#93I I##-4 4 P4R P4R &#> &#> -. -. .0. .0.!5 !5R4 R4. . ....................
?+
M#93 M#93I I##-4 4 P4R P4R !&4R !&4RR4 R4 -. #/3# /3# ....................................................39
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M#93 M#93I I##-4 4 P4R P4R !&4R !&4RR4 R4 #BR# BR#IV IV4 4 ..................................................41
A+
5.!4 5.!404/ 04/# # -. 0# 0# &.RR# &.RR#MI. MI.5 5# # -. -. !4R !4R5....................................42
................................ ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... .......... 49 6III+ #.64.....................
6IV+ 6V+
............................... ..................... ...................... .............................................. ................................... 50 /04#RI4..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ......................51 ...........51 !4!03I4.....................
6VI+
................................ ..................... ..................... ............................... .................... 52 R.!4M.-#!I4......................
6VII+
............................... ..................... ...................... ..................... ............................... ..................... 53 BIBI4/R#2I#.....................
II.
I-I!. -. 2I/3R# 4
2I/3R# 81 .'ecto de apantallamientos sucesivos en 'resado químico++++++++++++++++++++++++++8? 2I/3R# :1 Proceso de 'resado quimico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ quimico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++8@ 8@ 2I/3R# ;1 ;1 #plicaciones de 'resado químico en la industria aeronCutica++++++++++++++++++++++8D aeronCutica++++++++++++++++++++++ 8D 2I/3R# <1 <1 Procedimiento troquelado 'oto químico++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:8 químico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +:8 2I/3R# =1 istema de proceso electroquímico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:; 2I/3R# ?1 istema de des"ardado electroquímico++++++++++++++++++++++ electroquímico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++++++++++++++:< +++++++++++:< 2I/3R# @1 istema de recti'icado recti'ica do electroquimico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:= electroquimico+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:= 2I/3R# A1 Maquinado por descarga el(ctrica E.-MF++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ E.-MF+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:@ +++++++++:@ 2I/3R# D1 D1 Proceso de electroerosi*n electr oerosi*n con hilo++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ hilo++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++:D :D 2I/3R# 8G1 .lectroerosi*n con hilo++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ hilo++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ++++++++++++++++++++++;8 ;8 2I/3R# 881 881 Proceso de mecanizado con lCser+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ lCser+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;; ++++++++++++++++++;; 2I/3R# 8:1 .squema de un equipo de mecanizaci*n lCser+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;; lCser+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;; 2I/3R# 8;1 8;1 Proceso de haz de electrones++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ electrones+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;? +;? 2I/3R# 8<1 Proceso de mecanizado por chorro de agua+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;@ agua+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++;@ 2I/3R# 8=1 Proceso maquinado chorro a"razivo++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
III.
I-I!. -. 2454
5
2454 81 2resado quimico....................................................................................17 2454 :1 5roquelado químico............................................................................... 20 2454 ;1 #plicaciones de electroerosi*n con electrodo de 'orma....................................28 2454 <1 Maquinado por rayo laser ........................................................................31 2454 =1 Maquinado por haz de electrones...............................................................34 2454 ?1 .quipo usado en mecanizado por chorro de agua ............................................37
IV.
I-I!. -.5#B0#
5#B0# 81 Velocidades de corte en mmHmin..............................................................38 6
5#B0# :1 -./#5. -. 0# &.RR#MI.5# . 23!I -.0 5I.MP4 ...............41 5#B0# ;1 -esgaste de la herramienta en 'unci*n del tiempo para distintas velocidades de corte ..................................................................................................................... 41 5#B0# <1 Propiedades de los materiales..................................................................43
V+
I-I!. -. #.64
7
J8K 4"servatorio Industrial del ector 5.65I0H!42.!!I+ Materias primas para teLtilHcon'ecci*n+ 4pciones de 'uturo+ oviem"re :G8G+ !arpeta1 Material 5eLtil ecci*n #nimalH#neLos J:K 2uente1 http1HHNNN+itc+edu+peHOquienessomos8Hc:Ga=+ 0a Industria 5eLtil en el PerQ
VI+
I-I!. -. R.2.R!I#
8
[1] N.N. (s.f.). UJAEN. Recuperado el 20 de No!e"#re de 2016$ de %&&ps'10.u*ae+.ess!&esdefaul&,lesusersarc%!o-al!dad-r!&er!o5.pdf ......13 !ler!o$ /. (2016). Seminario de procesos de manufactura. a+&o o"!+o.13
9
VII+
R.3M.
0os procesos de maquinado avanzado tienen capacidades Qnicas y utilizan 'uentes de energía química, electroquímica, el(ctrica y de haces de alta energía+ 0as propiedades mecCnicas del material de la pieza de tra"a$o son poco signi'icativas, ya que estos pro cesos se "asan en mecanismos que no implican la resistencia, dureza, ductilidad o te nacidad del material, sino propiedades 'ísicas, químicas y el(ctricas+ 0os m(todos químicos y el(ctricos de maquinado son particularmente adecuados para materiales duros y 'ormas comple$as+ o producen 'uerzas Ey, por lo tanto, pueden utilizarse en piezas de tra"a$o delgadas, es"eltas y 'leLi"lesF, temperaturas signi'icativas o es'uerzos residuales+ in em"argo, de"en investigarse los e'ectos de estos procesos en la integridad de la super'icie, ya que pueden dañarla de manera considera"le, reduciendo así la resistencia a la 'atiga del producto+ 0os procesos de maquinado con haces de alta energía utilizan "Csicamente rayos lCser, haces de electrones y arcos de plasma+ 5ienen importantes aplicaciones industriales, poseen una gran 'leLi"ilidad de operaci*n con controles ro"*ticos y son econ*mica mente competitivos con distintos procesos+ 0os procesos de maquinado por chorro de agua, maquinado por chorro a"rasivo de agua y maquinado por chorro a"rasivo se pueden utilizar en operaciones tanto de corte como de re"a"eo+ !omo no usan herramental duro, tienen una 'leLi"ilidad de operaci*n inherente+
10
VIII+
#B5R#!5
#dvanced machining processes have unique capa"ilities and utilize highenergy, chemical, electrochemical, electrical and energy sources+ 5he mechanical properties o' the Norpiece material are insigni'icant, since these processes are "ased on mechanisms that do not imply the strength, hardness, ductility or toughness o' the material, "ut physical, chemical and electrical properties+ !hemical and electrical machining methods are particularly suita"le 'or hard materials and compleL shapes+ 5hey do not produce 'orces Eand there'ore can "e used in thin, slender and 'leLi"le NorpiecesF, signi'icant temperatures or residual stresses+ &oNever, the e''ects o' these processes on the integrity o' the sur'ace must "e investigated, as they can considera"ly damage it, thus reducing the 'atigue resistance o' the product+ Machining processes Nith high energy "eams "asically use laser "eams, electron "eams and plasma arcs+ 5hey have important industrial applications, have a great 'leLi"ility o' operation Nith ro"otic controls and are economically competitive Nith di''erent processes+ Sater $et machining, a"rasive $et "lasting and a"rasive $et machining can "e used in "oth cutting and reaming operations+ Because they do not use hard tooling, they have inherent operating 'leLi"ility+
11
I6+
I5R4-3!!I4
0os procesos de maquinado descritos en los capítulos precedentes comprenden la remoci*n de material por medios mecCnicos, ya sea mediante la 'ormaci*n de viruta, a"rasi*no micro virutas+ in em"argo, eListen situaciones en las que los medios mecCnicos no son satis'actorios, econ*micos o incluso posi"les, por las siguientes razones1 −
−
−
−
−
−
0a resistencia y dureza del material de la pieza de tra"a$o son muy elevadas, por lo comQn, superiores a
.stos requerimientos han llevado a desarrollar la química, la electricidad, los rayos lCser y los haces de alta energía como 'uentes de energía para retirar material de las piezas de tra"a$o metClicas y no metClicas+ .stos m(todos avanzados, a los que en el pasado se llama"a maquinado no tradicional o no convencional, comenzaron a introducirse en la d(cada de 8D
12
6+
M#R!4 5.4RI!4
3n proceso es un con$unto de actividades plani'icadas que implican la participaci*n de un nQmero de personas y de recursos materiales coordinados para conseguir un o"$etivo previamente identi'icado+ e estudia la 'orma en que el ervicio diseña, gestiona y me$ora sus procesos EaccionesF para apoyar su política y estrategia y para satis'acer plenamente a sus clientes y otros grupos de inter(s+ 8 (N.N) 0a posici*n de una operaci*n en el continuo de volumen o variedad, al in'luir en la naturaleza de sus o"$etivos de desempeño y el diseño de susacti"ilidades, tam"i(n determina el en'oque general de la administraci*n del proceso de trans'ormaci*n+ .stos en'oques generales para administrar el proceso de trans'ormaci*n se llaman1 tipos de proceso+ .n las industrias de manu'actura y de servicios se usan di'erentes t(rminos para identi'icar los tipos de procesos 5IP4 -. PR4!.4 . 0# M#32#!53R# − − − − −
Procesos por proyecto Procesos por tareas Procesos por lote Procesos en masa Proceso continuos
.l maquinado Eo mecanizado, que en ocasiones así se le conoceF es un proceso de 'ormado mecCnico en 'río mediante la aplicaci*n de corte super'icial y pro'undo por medio de mCquinas herramientas so"re di'erentes materiales+ Para la aplicaci*n del corte super'icial, eListen muchas mCquinas herramientas di'erentes, para cada aplicaci*n de maquinado que se requiera1 tornos, 'resadoras, taladradoras, recti'icadoras, serradoras, entre otras+ : (!ler!o$ 2016) e les llama materiales maquina"les, a los materiales que no son 'rCgiles o que"radizos al aplicarles el corte del maquinado+ .n general, todos los aceros al car"ono I 5R#5#MI.54 5TRMI!4 -. .-3R.!IMI.54, los aceros inoLida"les austeníticos, los aceros inoLida"les 'erríticos I 5R#5#MI.54 5TRMI!4 -. .-3R.!IMI.54, los aceros de alta o "a$a aleaci*n I 5R#5#MI.54 5TRMI!4 -. .-3R.!IMI.54, todas las aleaciones de co"re E"ronces y latonesF 4 .5R3!53R#0., todos los aluminios, todas las maderas, casi todos los materiales polim(ricos llamados plCsticos de ingeniería E3&MS, -elryn, ylamid, 1N.N. (s.f.). UJAEN. Recuperado el 20 de No!e"#re de 2016$ de %&&ps'10.u*ae+.ess!&esdefaul&,lesusersarc%!o-al!dad-r!&er!o5.pdf
2 !ler!o$ /. (2016). Seminario de procesos de manufactura. a+&o o"!+o.
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!eliazole, plCsticos para 4 RingsF, metales y materiales compuestos de dureza menor de
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6I+
4B7.5IV4
4B7.5IV4 /..R#0 −
-esarrollar un tra"a$o "i"liogrC'ico so"re Procesos de maquinado avanzado y sus equipos, tecnología de las herramientas de cortes
4B7.5IV4 .P.!I2I!4 − −
!onocer los nuevos procesos de maquinado avanzado Identi'icar los distintos equipos utilizados en cada uno de los procesos ha realizarse
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I/.I.RI# -.0 PR4Y.!54 8+ M#93I#-4 93IMI!41
II.
.l maquinado químico E!M, por sus siglas en ingl(sF se desarroll* a partir de la o"servaci*n de que los productos químicos atacan y a'ectan a la mayoría de los metales, piedras y algunos cerCmicos, retirando así pequeñas cantidades de material de la super'icie+ .l proceso !M se e'ectQa mediante la disoluci*n química y el uso de reactivos o atacantes, como las soluciones Ccidas y alcalinas+ .l maquinado químico es el mCs antiguo de los procesos de maquinado avanzado y se utiliza en el gra"ado de piedras y metales, en re"a"eo y en la producci*n de ta"leros para circuitos impresos y dispositivos microelectr*nicos 8+8 2R.#-4 93IMI!4 .l ataque químico hQmedo tam"i(n conocido como 'resado químico es una t(cnica de remoci*n de material, la cual se 'undamenta en la eliminaci*n de material no deseado por ataque de una sustancia química activa, como puede ser una soluci*n acuosa Ccida o alcalina+ 0as partes que no se desee que sean atacadas han de ser protegidas con recu"rimientos aislantes+ Modi'icando dichos aislamientos entre ataques se pueden conseguir di'erentes geometrías, así como mayores pro'undidades si se hace en varios pasos+ 2I/3R# 81 .'ecto de apantallamientos sucesivos en 'resado químico+
23.5.1 https1HHes+Niipedia+orgHNiiH2resadoUqu !;#-micoOHmediaH2ile1#pantallamiento !4M.5#RI41 #F pintar primero las zonas indicadas de verde+ BF acar despu(s del tiempo necesario y volver a pintar las ro$as −
-.!RIP!I4
0a eliminaci*n de material puede llevarse a ca"o mediante la inmersi*n en la sustancia atacante, o "ien por simple proyecci*n de la misma+ .s un proceso adecuado para grandes super'icies, como recu"rimientos de ala, ya que el ataque se produce en 'unci*n del tiempo, independientemente de la eLtensi*n de la pieza+ i "ien las velocidades de mecanizado que se consiguen no son muy elevadas, se cuenta con la 16
venta$a de poder atacar toda la pieza de una vez+ Por esta raz*n se tardaría el mismo tiempo en mecanizar una pieza pequeña, como un circuito impreso, que una grande como podría ser un panel de sat(lite+ .l tiempo que la pieza estC sumergida en la soluci*n corrosivaes, por tanto, el 'actor a controlar puesto que de (l depende la cantidad de material eliminado+ e o"serva sin em"argo que la actividad de dicha sustancia va disminuyendo con'orme avanza el tiempo, lo cual se trata de paliar en parte mediante la agitaci*n de la misma con el 'in de renovar la sustancia activa en las zonas de ataque+ #demCs, para conseguir una me$or evacuaci*n de los residuos de material eliminado se suelen disponer las piezas en posici*n vertical, ya que por gravedad se depositarCn dichos restos en el 'ondo de la cu"eta de inmersi*n+ −
PR4!.4 2I/3R# :1 Proceso de 'resado quimico
23.5.1 http1HHNNN+ehu+eusHmanu'acturingHdocenciaH<8@Uca+pd' !4M.5#RI41 Industria aeronCutica para remover eLceso de material en 'usela$e −
M#5.RI#0.
Para atacar acero con este proceso se utilizan los Ccidos, como el clorhídrico E&!lF o el nítrico E&4;F, mientras que para aleaciones ligeras se emplean las "ases, como puede ser la sosa Ea4&F o la potasa E%4&F+ .n el caso del titanio se trata de sumergir la pieza en una mezcla de Ccido nítrico'luorhídrico en presencia de un tensoactivo a unos
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2454 81 2resado quimico
23.5.1 https1HHes+Niipedia+orgHNiiH2resadoUqu!;#-micoOHmediaH !4M.5#RI41 2resado químico en cloruro '(rrico para producci*n casera de circuitos impresos+ −
P#R#M.5R4
•
Velocidad de ataque de unos GXG:mmHminuto E8:mmHhoraF+
•
#ca"ado super'icial Ra:8= Zm+
•
•
−
0a precisi*n o"tenida no es muy elevada, del orden de GX8 mm, de"ido a que se trata de disminuir el espesor de una gran super'icie mCs que de un mecanizado de precisi*n+ 0as piezas su'ren de un ataque lateral, aunque (ste no es muy acusado, con un 'actor de ataque -Ha[8+ .l límite para que no se produzca un so"revuelo del "orde estC alrededor de ; o
V.5#7# •
•
-isminuci*n uni'orme, en tiempo Ese produce poco a pocoF y espacio, del espesor+ Por tanto no produce distorsiones en paredes de secci*n delgada+ -isminuci*n progresiva del ataque químico+ .sto puede considerarse una venta$a en caso de que la pieza se de$e por descuido en el "año, puesto que llegarC un momento en el que la soluci*n se pasive y no se perderC todo el material+
18
•
e pueden conseguir diversas geometrías en el espesor cam"iando los recu"rimientos entre emersi*n e inmersi*n en el "año corrosivo+
.l tiempo de mecanizado no depende de la super'icie de la pieza a mecanizar , sino Qnicamente de la pro'undidad deseada+ I!4V.I.5. •
•
•
•
.spesores limitados1 hasta =mm en 5itanio y 8:mm en #luminio+ 0a precisi*n del proceso es "a$a, ya que no es una de las 'inalidades de este proceso+ 0os de'ectos super'iciales pueden verse reproducidos so"re la super'icie aca"ada+
−
0os cortes angulosos nunca se podrCn producir con radio nulo, contarCn con un radio de acuerdo, y los "ordes de corte resultarCn a'ilados+ #P0I!#!I4.
•
Reducci*n de espesor en piezas ya mecanizadas previamente+
•
Me$ora de aca"ado super'icial+
•
•
.n piezas 'undidas, para la eliminaci*n de irregularidades e imper'ecciones en la super'icie+
.n 'undiciones de #luminio, para la me$ora de la calidad super'icial y el control dimensional+ !ircuitos impresos, sistemas microelectromecCnicos EM.MF, paneles de sat(lites, recu"rimientos de ala, etc •
2I/3R# ;1 #plicaciones de 'resado químico en la industria aeronCutica
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocH8@=<
!4M.5#RI41 aF ecci*n de panel de cu"ierta de misil contorneado mediante 'resado químico para me$orar la relaci*n rigidez a peso de la parte+E"FReducci*n de peso en vehículos para lanzamiento al espacio mediante 'resado químico de las placas de aleaci*n de aluminio+ .stos paneles se 'resan químicamente despu(s de que se les ha dado 'orma mediante un proceso como 'ormado por rodillos o por ensanchado+ .l diseño de los patrones de las nervaduras maquinadas químicamente se puede modi'icar con 'acilidad a un costo mínimo+ 8+:
5R493.0#-4 93IMI!4
.l troquelado químico es similar al de los metales laminado al cizallar la secci*n del laminado, sin em"argo la di'erencia es que en este caso el material retirado de la pieza de tra"a$o es disuelto químicamente, las aplicaciones comunes es el troquelado sin de$ar re"a"a en las tar$etas para circuitos impresos, ta"leros decorativos y estampados en lCminas muy delgadas así como la producci*n de 'ormas comple$as y pequeñas+ 2454 :1 5roquelado químico
23.5.1 http1HHslideplayer+esHslideHD:8A8=8H !4M.5#RI41 Partes o"tenidas con troquelado químico Ese nota detalle 'inoF 8+;
5R493.0#-4 245493IMI!4
.l troquelado 'otoquímico Etam"i(n llamado 'otoataqueF es una modi'icaci*n del 'resado químico+ .l material se retira Epor lo general de una delgada lCminaF mediante t(cnicas 'otogrC'icas+ e pueden troquelar 'ormas comple$as y sinre"a"as so"re metales hasta de G+GG:= mm EG+GGG8 pulgadaF de espesor+ .ste proceso, al que algunas veces se le denomina maquinado 'otoquímico, tam"i(n se utiliza para ataque de super'icies+ .l procedimiento para el troquelado 'otoquímico consiste en los siguientes pasos1 8F e prepara el diseño de la parte a troquelar con una ampli'icaci*n hasta de 8GG +-espu(s se produce un negativo 'otogrC'ico y se reduce al tamaño de la parte terminada+ #l negativo reducido del diseño se le llama "oceto + .l di"u$o original EagrandadoF permite que los errores inherentes al diseño se reduzcan en la medida de la reducci*n Ehasta de 8GGF para o"tener la imagen de'initiva del "oceto+
20
:F 0a lCmina en "ruto se recu"re con un material 'otosensi"le E'otorresistenteF mediante inmersi*n, rociado, vaciado centrí'ugo o recu"rimiento con rodillos y se seca en un horno+ !on 'recuencia, a este recu"rimiento se le llama la emulsi*n ;F .l negativo se coloca so"re la pieza recu"ierta y se eLpone a la luz ultravioleta, que endurece las Creas eLpuestas+
23.5.1 http1HHmaterias+'i+u"a+arH@:G
.l mane$o de los reactivos químicos requiere precauciones y consideraciones especiales de seguridad para proteger a los tra"a$adores contra la eLposici*n a los productos químicos líquidos y volCtiles+ #demCs, la disposici*n de los su"productos químicos de este proceso es una desventa$a importante, aunque algunos de ellos pueden reciclarse+
:+ M#93I#-4 .0.!5R493IMI!4 .l maquinado electroquímico, di'iere de otras t(cnicas de tra"a$os de metales, en que tanto la energía el(ctrica como la química son los 'ilos cortantes de la herramienta aplicados directamente en el maquinado de los metales+ .n este proceso, la energía el(ctrica se usa para o"tener una reacci*n química la cual disuelve el metal de la pieza de tra"a$o dentro de una soluci*n electrolítica+ 0a remoci*n del metal se logra por medio del principio de electrolisis descrito por Michael 2araday hacen mCs de 8=G años+ 0as leyes de 2araday son mCs conocidas por su aplicaci*n en electrodeposici*n+ 0as leyes de 2araday esta"lecen "Csicamente que la cantidad de metal removido es directamente proporcional a la corriente que circula\+ BCsicamente en el proceso electroquímico la herramienta EcCtodoF es colocada muy cerca de la pieza ECnodoF+ 0a distancia entre am"as es muy pequeña, entre G,GG8 a G,G8G pulgadas+ 3n volta$e "a$o y una gran densidad de corriente continua, circula entre ellas a trav(s de una soluci*n conductora electrolítica+ .sta soluci*n es "om"eada a trav(s del huelgo entre pieza y herramienta a presiones a menudo tan altas como ;GG psi+ .sta soluci*n electrolítica es mantenida generalmente a una temperatura entre 8GG y 8:GW2+ 0a corriente que circula a trav(s del electrolito de"e tener un rango de variaci*n grande EmCquinas que usan hasta :G+GGG #mperes y mCs son "astante comunesF+!omo esta corriente pasa de la pieza de tra"a$o a la herramienta, las partículas metClicas que se encuentran en la super'icie de la pieza EionesF H son o"ligadas a ir en la soluci*n de"ido a una reacci*n electroquímica+ .stas partículas son entonces arrastradas por el 'lu$o de electrolito 'uera de la cu"a −
.93IP4
3n sistema típico de proceso electroquímico, como el diagramado en la H 2igura =, puede comprenderse me$or cuando se divide el proceso en sus varios elementos y se estudian por separado+ 0os componentes del sistema son1
22
8F :F ;F
MCquina+ .lectrolito 2uente de alimentaci*n+ .lectrodo o herramienta+ Pieza en ela"oraci*n+ istema de circulaci*n del electrolito+ #parato para la remoci*n de los sedimentos
2I/3R# =1 istema de proceso electroquímico
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocH8
•
−
23
.l principio "Csico es similar al de maquinado electroquímico+ e di'erencia solamente en que la pieza y la herramienta mantienen una posici*n 'i$a una respecto de la otra 3n pequeño radio de acuerdo queda en el lugar donde se encontra"a la re"a"a+ 0a herramienta es posicionada cerca de la "ase de la re"a"a+ .s necesario que la orientaci*n de la re"a"a permita la colocaci*n de la herramienta, de no ser así de"erC ser convenientemente orientada+ .s un m(todo muy competitivo para este tipo de tra"a$o
2I/3R# ?1 istema de des"ardado electroquímico
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocH8
.93IP4
.s esencialmente similar al del maquinado electroquímico, tal es así que se puede usar el mismo equipamiento, sin em"argo si la Qnica operaci*n electroquímica 'uese el des"a"ado el equipo puede ser sensi"lemente reducido+ :+: R.!5I2I!#-4 .0.!5R493IMI!4 PR4!.4 −
.s escencia8mente similar al maquinado e8ectroquímico, pero la aplicaci*n es di'erente+ #sí como en el maquinado e8ectroquímico la herramienta nunca toca la pieza, en el recti'icado e8ectroquímico la rueda toca la pieza+ 5anto la muela como la pieza estCn conectadas a una 'uente de corriente .l e8ectro8ito es rociado delante de la muela, cerca de la pieza de manera que la ru(dalo arrastra a la zona de corte+ 0a mayor parte Eel DG aproLimadamenteF del metal removido es por acci*ne8ectroquímica, el resto es eLtraído por la acci*n a"rasiva de la muela, lo que implica que la presi*n so"re la pieza es mucho menor que en los m(todos convencionales de recti'icado+ #demCs se elimina 24
el 'recuente recti'icado de la piedra+ .l recti'icado electroquímico es mucho mCs conveniente y rCpido que el convencional+ 0a cantidad de metal removido depende de la corriente y del e8ectro8ito ap8icado, independientemente de la dureza del materia8+0a ausencia de altas temperaturas y de grandes presiones de contacto, hacen de este m(todo el ideal para recti'icar piezas 'rCgiles que de"en ser maquinadas li"res de es'uerzos mecCnicos y de calentamientos+ .l e8ectro8ito puede ser una soluci*n de cloruro de sodio o de nitratos de sodio en agua+ .sta es pre'erida en los casos en que recti'icadoras convencionales han sido adaptadas al proceso e8ectroquímico+ .s evidente que la muela de"e ser capaz de conducir la electricidad+ 2I/3R# @1 istema de recti'icado electroquimico
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocH8
PRI!IP#0. !#R#!5.R5I!#+
Venta$as1 •
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0a cantidad de metal removido por unidad de tiempo, no depende de las propiedades 'ísicas del metal+ .l mecanizado se realiza li"re de tensiones mecCnicas+ o eListen altas temperaturas, el proceso se lleva a ca"o entre 8GG y 8=G]2+ o se producen re"a"as+
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0a terminaci*n super'icial es lo su'icientemente "uena para la mayoría de las aplicaciones+ 0a terminaci*n super'icial puede ser controlada mediante una elecci*n apropiada de la soluci*n electrolítica+ .l desgaste de la herramienta es casi nulo+ .l proceso es 'Ccilmente automatiza"le+ 0a tolerancia, precisi*n y repeti"ilidad, son su'icientes para la mayoría de lasaplicaciones+ o se produce 'ragilizaci*n del metal por el hidrogeno presente como en otras t(cnicas no convencionales+
0as principales desventa$as son1 • • • •
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.l diseño y construcci*n de la herramienta puede ser complicado y algo costoso e consume una gran cantidad de energía el(ctrica;+ o se pueden o"tener Cngulos vivos in'eriores 0a coneLi*n el(ctrica de la pieza en ela"oraci*n de"e hacerse cuidadosamente, por las grandes corrientes que circulan+ 0a remoci*n e hidrogeno y la presencia de vapores corrosivos requieren equipamiento adicional+ iempre de"en ser lavadas las piezas o"tenidas para inhi"ir la posterior corrosi*n por el electrolito+
.sta enumeraci*n de características incluye solo las mCs signi'icativas, tanto en venta$as como en desventa$as+ ;+ M#93I#-4 P4R -.!#R/# .0.!5RI!# 0a electroerosi*n es un proceso de 'a"ricaci*n tam"i(n conocido como mecanizado por descarga el(ctrica o .-M Epor su nom"re en ingl(s, electrical discharge machiningF+ .l proceso de electroerosi*n consiste en la generaci*n de un arco el(ctrico entre una pieza y un electrodo en un medio diel(ctrico para arrancar partículas de la pieza hasta conseguir reproducir en ella las 'ormas del electrodo+ #m"os, pieza y electrodo, de"en ser conductores, para que pueda esta"lecerse el arco el(ctrico que provoque el arranque de material+ BCsicamente tiene dos variantes1 −
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;+8
.l proceso que utiliza el electrodo de 'orma, conocido como ram .-M, donde el t(rmino ram quiere decir en ingl(s ^ariete_ y es ilustrativo del ^choque_ del electrodo contra la pieza o viceversa Epieza contra el electrodoF+ 0a que utiliza el electrodo de hilo metClico o alam"re 'ino, S.-M Edonde las siglas descri"en en ingl(s Nire electrical discharge machiningF, PR4!.4 93. 35I0I># .0 .0.!5R4-4 -. 24RM#
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-urante el proceso de electroerosi*n la pieza y el electrodo se sitQan muy cercanos entre si, de$ando un hueco que oscila entre G,G8 y G,G= mm, por el que circula un líquido diel(ctrico Enormalmente aceite de "a$a conductividadF+ #l aplicar una di'erencia de tensi*n continua y pulsante entre am"os, se crea un campo el(ctrico intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el diel(ctrico se vaporiza+ #l desaparecer el aislamiento del diel(ctrico salta la chispa, incrementCndose la temperatura hasta los :G GGG W!, vaporizCndose una pequeña cantidad de material de la pieza y el electrodo 'ormando una "ur"u$a que hace de puente entre am"as+ #l anularse el pulso de la 'uente el(ctrica, el puente se rompe separando las partículas del metal en 'orma gaseosa de la super'icie original+ .stos residuos se solidi'ican al contacto con el diel(ctrico y son 'inalmente arrastrados por la corriente $unto con las partículas del electrodo+ -ependiendo de la mCquina y a$ustes en el proceso, es posi"le que el ciclo completo se repita miles de veces por segundo+ 5am"i(n es posi"le cam"iar la polaridad entre el electrodo y la pieza+ .l resultado deseado del proceso es la erosi*n uni'orme de la pieza, reproduciendo las 'ormas del electrodo+ .n el proceso el electrodo se desgasta, por eso es necesario desplazarlo hacia la pieza para mantener el hueco constante+ .n caso que el desgaste sea severo, el electrodo es reemplazado+ i se quiere un aca"ado preciso Etolerancia de 'orma `G,G= mm es preciso la utilizaci*n de dos electrodosF+ 2I/3R# A1 Maquinado por descarga el(ctrica E.-MF
23.5.1 http1HHmaterias+'i+u"a+arH@:G
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Venta$as del proceso de electroerosi*n con electrodo de 'orma1 #l no generar 'uerzas de corte como en los procesos de mecanizado, el torneado y el taladrado, resulta aplica"le para materiales 'rCgiles+ e pueden producir agu$eros muy inclinados en super'icies curvas sin pro"lemas de deslizamiento+ #sí como de elevada relaci*n de aspecto Ecociente entre la longitud y el diCmetroF, es decir, con pequeño diCmetro y gran pro'undidad imposi"les con un taladro convencional+ #l ser un proceso esencialmente t(rmico, se puede tra"a$ar cualquier material mientras sea conductor 0as tolerancias que se pueden o"tener son muy a$ustadas, desde G,G:= hasta G,8:@ mm+ .s un proceso de 'a"ricaci*n Qnico para lograr comple$as con'iguraciones que son imposi"les de otra 'orma+ #horran en ocasiones la realizaci*n de un aca"ado rugoso en la pieza por medio de ataques de Ccido, pasCndose a denominar b#ca"ado de .lectroerosi*nb+ o es un aca"ado quizCs tan per'ecto como el que se o"tendría con el ataque de Ccido pero por costes y plazos resulta satis'actorio en la industria I!4V.I.5. . .0 PR4!.4 -. .0.!5R4.R4I !4 .0.!5R4-4 -. 24RM# 5ras el proceso suele quedar una capa super'icial de metal 'undido, 'rCgil y de eLtremada dureza, que de"e eliminarse en aquellas piezas que requieran resistencia a la 'atiga+ 5iene mCs resistencia a la 'atiga una pieza aca"ada por arranque de viruta E'resadora, torno, plani'icadora+++F que una pieza aca"ada por penetraci*n el(ctrica Eelectroerosi*nF+ .l gra'ito es un material 'rCgil, por lo que la manipulaci*n de los electrodos de"e ser muy cuidadosa+ 0os electrodos, generalmente, requieren ser manu'acturados, por e$emplo, mecanizados en una 'resadora que sirva para tra"a$ar gra'ito+ 0a rugosidad que de$a en la super'icie puede ser muy elevada en 'unci*n del tipo de aplicaci*n y la reducci*n de (sta utilizando intensidades menores requiere mucho tiempo y en ocasiones se pueden producir de'ectos indeseados como 'ormaci*n de car"onillas o manchas+ .l aca"ado super'icial rugoso no es per'ecto resultando mCs rugoso so"re las caras planas que so"re las paredes verticales por e'ecto de las chispas esporCdicas que se producen al evacuar los restos de material+ #P0I!#!I4. -.0 PR4!.4 -. .0.!5R4.R4I !4 .0.!5R4-4 -. 24RM#
# modo de e$emplo se puede citar el agu$ereado de las "oquillas de los inyectores en la industria automotriz, así como en la 'a"ricaci*n de moldes y matrices para procesos de moldeo o de'ormaci*n plCstica 2454 ;1 #plicaciones de electroerosi*n con electrodo de 'orma 28
23.5.1 http1HHNNN+ehu+eusHmanu'acturingHdocenciaH<8@Uca+pd' !4M.5#RI41 Molde de inyecci*n EizquierdaF y electrodo de gra'ito EderechaF para su 'a"ricaci*n mediante electroerosi*n
;+:
PR4!.4 -. .0.!5R4.R4I4 !4 &I04
.s un desarrollo del proceso anteriormente descrito, nacido en los años de la d(cada de 8D@G, y por consiguiente, mCs moderno que el anterior, que sustituye el electrodo por un hilo conductor) ademCs, este proceso tiene me$or movilidad+ 0as tasas de arranque de material con hilo rondan los ;=G cm ;Hh+ 0a calidad, material y diCmetro del hilo, en con$unci*n al volta$e y ampera$e aplicado, son 'actores que in'luyen directamente la velocidad con que una pieza pueda ser tra"a$ada+ 5am"i(n, el grosor y material de la pieza dictan a$ustes para el cumplimiento del corte+ .l aca"ado deseado en el proceso tam"i(n es un 'actor de consideraci*n que a'ecta el tiempo de ciclo de manu'actura, pues el aca"ado que este proceso de$a en la pieza puede ser me$orado cuanto mCs pases semirepetitivos de corte so"re la misma super'icie son e$ecutados+ 2I/3R# D1 Proceso de electroerosi*n con hilo
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23.5.1 http1HHmaterias+'i+u"a+arH@:G
&I04 !4-3!54R
.l hilo metClico puede ser 'a"ricado de lat*n o de zinc Ey moli"deno, en caso de mCquinas de hilo recirculanteF+ .n prCcticas de protecci*n al medio am"iente, despu(s del uso y descarte del hilo empleado y sus residuos, el material del hilo, ya sea en 'orma de hilo o (ste pulverizado, es acumulado separadamente con el 'in de ser reciclado+ .Listen varios diCmetros en el mercado, incluyendo G,G8G\ EG,:=mmF y G,G8:\ EG,;GmmF+ /eneralmente el hilo se vende en rollos y por peso, mCs que por su longitud+ 0a tensi*n del hilo es importante para producir un corte e'ectivo, y por consiguiente una me$or parte) la so"retensi*n del hilo resulta en que este se rompa cuando no sea deseado+ Mas la ruptura del hilo es comQn durante el proceso, y tam"i(n es necesaria+ .n unos talleres, los encendedores comunes se utilizan como una 'orma prCctica de cortar el hilo+ −
M93I# -. .0.!5R4.R4I !4 &I04
# di'erencia de las mCquinas de electroerosi*n con electrodo de 'orma a las que la polaridad aplicada puede ser invertida, la polaridad en el proceso de electroerosi*n con hilo es constante, o sea que la bmesab o marco donde las piezas son montadas para ser tra"a$adas es tierra) esto signi'ica que es de polaridad negativa+ .l hilo, por consiguiente, es el componente mecCnico al que la carga positiva es dirigida+
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5odas las mCquinas reci"en un hilo a modo que (ste se tensione en 'orma vertical EaLial b>bF, para producir cortes y movimientos en aLiales b6b e bYb+ Mas en su mayoría, las mCquinas de electroerosi*n con hilo tienen la capacidad de mover sus componentes para a$ustar el hilo vertical y producir un Cngulo limitado de corte EaLiales b3b y bVbF+ 0as mCquinas modernas de alam"re .-M Ecentros de maquinado .-M con alam"re de corte de e$es mQltiplesF son capaces de producir 'ormas tridimensionales y estCn equipadas con características como1 •
!ontroles computarizados para controlar la trayectoria de corte del alam"reE'ig+ :@+8;"F y su Cngulo respecto del plano de la pieza de tra"a$o+
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!a"ezales mQltiples para cortar dos partes al mismo tiempo+
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!aracterísticas como controles para evitar el rompimiento del alam"re+
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!aracterísticas de autoenhe"rado automCtico en caso de ruptura del alam"re+
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.strategias de maquinado programado para optimizar la operaci*n+
-os mCquinas de dos e$es, controladas por computadora, pueden producir 'ormas cilíndricas de manera similar a las operaciones de torneado o recti'icado cilíndrico+ Mu chas mCquinas modernas de .-M con alam"re permiten controlar el avance y los eLtremos de recuperaci*n del alam"re para que se desplacen en 'orma independiente en dos direcciones principales, por lo que se pueden producir partes cilíndricas+ −
!4R5. I5.R4 Y .65.R4
.n el corte interno, el hilo su$eto por sus eLtremos comenzando por un agu$ero previamente taladrado y mediante un movimiento de vaiv(n, como el de una sierra, va socavando la pieza hasta o"tener la geometría deseada+ .n el corte eLterno, el hilo puede empezar el movimiento desde el eLterior del perímetro de la pieza hasta enta"lar el arco) continQa su movimiento hasta que consigue la peri'eria deseada+ −
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V.5#7# -.0 PR4!.4 -. .0.!5R4.R4I !4 &I04 o precisa el mecanizado previo del electrodo+
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.s un proceso de alta precisi*n+
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!omple$as 'ormas pueden ser logradas+
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Resultados constantes+
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-ependiendo de la capacidad de la mCquina, el tra"a$o con alam"re puede incluir angularidad varia"le controlada o geometría independiente Ecuarto e$eF+ 2I/3R# 8G1 .lectroerosi*n con hilo
23.5.1 http1HHmaterias+'i+u"a+arH@:G
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23.5.1 https1HHes+Niipedia+orgHNiiHMecanizadoUconUl!;#8ser !4M.5#RI41 .n este caso, la energía proveniente de una 'uente lCser se concentra so"re la super'icie 'undiendo y evaporando de 'orma controlada la pieza+ 0os parCmetros relevantes son la re'lectividad y la conductividad t(rmica de la pieza, así como sus calores especí'icos y latentes de 'usi*n y evaporaci*n+ −
PR4!.4
.l lCser re'uerza la luz mediante a"sorci*n e irradiaci*n de energía+ e dirige energía a una "arra de cristal Ecuerpo del lCserF o a una mezcla de gas especial Egas del lCserF+ .sta energía se produce a trav(s de la luz E lCmparas de rayos o diodo lCser F, o mediante una descarga el(ctrica+ -e esta 'orma, la "arra de cristal o el gas, anteriormente activado por el lCser, son dirigidos entre dos espe$os, produciendo un resonador de luz+ .ste 'en*meno proporciona al haz lCser una direcci*n determinada+ 3na proporci*n de la luz del lCser pasa por un espe$o parcialmente traslQcido y se queda a disposici*n de la mecanizaci*n del material+ .l haz lCser erosiona el material en varias capas, o"teniendo de este modo, la geometría y pro'undidad requeridas+ 0a alta densidad de energía y la alta temperatura del rayo en el punto de en'oque o punto 'ocal, permiten que se produzca la eliminaci*n, haciendo que el material se 'usione y se vaporice, siendo casi siempre necesaria la protecci*n de la zona de mecanizado con un gas inerte de aporte+ 2I/3R# 881 Proceso de mecanizado con lCser+
23.5.1 https1HHes+Niipedia+orgHNiiHMecanizadoUconUl !;#8serOHmediaH2ile1ProcesoUdeUmecanizadoUconUlaser !4M.5#RI41 .l maquinado con rayo lCser se usa para taladrar y cortar metales, materiales no metClicos, cerCmica y materiales compuestos y pueden cortar placas hasta de ;: mm+ 5am"i(n se usan para soldar, para hacer tratamientos t(rmicos localizados y para marcar partes
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.93IP4 .!.#RI4
4"viamente, es necesario un equipo de rayos lCser, dotado de una 'uente de alimentaci*n y de un sistema de re'rigeraci*n+ 0os lCseres empleados ha"itualmente son el de !4:, entre los gaseosos Egas lCserF, y el lCser dY#/ ElCser de neodimio con un cristal de granate EmineralF de ytrio y aluminio de cuerpo 'i$o "om"eado por diodosF, entre los de estado s*lido+ .stos permiten una potencia media de lCser de 8GG vatios, siendo los picos de potencia de :G ilovatios+ 5am"i(n es necesario acompañar el mecanizado mediante haz lCser con un 'lu$o de gas que elimina el material so"rante y protege las lentes 'ocalizadoras+ ormalmente este gas suele ser aire, para materiales no metClicos, ya que no eListe peligro de oLidaci*n+ Para materiales metClicos se suelen emplear gases inertes como por e$emplo el arg*n+ 2I/3R# 8:1 .squema de un equipo de mecanizaci*n lCser+
23.5.1 https1HHes+Niipedia+orgHNiiHMecanizadoUconUl!;#8serOHmedia −
#P0I!#!I4.
.l mecanizado por lCser posi"ilita el mecanizado de 'iguras y piezas de pequeñas dimensiones, permitiendo o"tener esquinas vivas y agu$eros de pequeño diCmetro, es decir, 'ormas geom(tricas comple$as que no son posi"le o es muy caro o"tener por procesos convencionales+ Permite la creaci*n de cavidades para aplicaciones tan diversas como moldes t(cnicos de precisi*n, t(cnica m(dica, electr*nica, moldes de semiconductores, microtecnología, construcci*n de prototipos, moldes de microinyecci*n, micropostizos para la matricería, gra"ados super'iciales y pro'undos y sustituir operaciones de electroerosi*n en casos concretos+ #lgunas aplicaciones típicas del taladrado lCser son la per'oraci*n del papel del 'iltro de los cigarrillos, la per'oraci*n 34
de cañerías de goma para irrigaci*n, la per'oraci*n de tetinas de "i"er*n y de cat(teres cardiovasculares+ V.5#7# -.0 M.!#I>#-4 !4 0.R .ste mecanizado es rCpido y productivo+ 0as cortaduras por lCser son de aplicaci*n 'leLi"le+ 0os tra"a$os grandes de corte se pueden realizar de 'orma 'Ccil y renta"le, como producciones en masa+ on adecuadas para el corte con lCser tanto piezas muy pequeñas como o"$etos de grandes dimensiones+ .l mecanizado por lCser es muy seguro, el material no necesita ser 'i$ado ni enderezado+ 0os usuarios no entran nunca en contacto con piezas m*viles o a"iertas de mCquinas+ .l corte por lCser es especialmente sencillo, los principiantes en este proceso pueden conseguir un corte per'ecto+ .sta t(cnica es muy limpia, con ella se consiguen re"ordes agudos sin deshilachamientos+ .n el mecanizado por lCser no hay contacto entre herramienta y pieza, así se evita que se produzcan 'allos, roturas y desgastes+ !on este proceso se pueden o"tener paredes verticales y aca"ados de esquinas vivas+ =+ M#93I#-4 P4R &#> -. .0.!5R4. − • •
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.n el procesado t(rmico el haz se utiliza para eliminar material en el punto deseado mediante la 'usi*n y vaporizaci*n o para producir un cam"io en las propiedades del material en 'unci*n de la temperatura alcanzada+ 0a energía cin(tica del haz convertida en calor cuando choca contra la super'icie de la materia solida se utiliza tanto para la eliminaci*n del material como para inducir t(rmicamente cam"ios químicos o estructurales+ 0a per'oraci*n por haz de electrones se "asa 'undamentalmente en el e'ecto t(rmico que provoca un haz de electrones de lata energía al incidir so"re el material 2454 =1 Maquinado por haz de electrones
23.5.1 http1HHuprr+edu+mLH3nidad:GV+pd' 35
!4M.5#RI41 0a 'uente de energía estC 'ormada por electrones de alta energía que chocan con la super'icie de la pieza y generan calor+ e usan volta$es del orden de los 8GGV para llevar a los electrones a velocidades de casi el AG de la velocidad de la luz y se en'ocan a trav(s de un lente magn(tico so"re la super'icie de tra"a$o −
!#R#!5.RI5I!# -.0 PR4!.4
0a característica principal del proceso es la alta densidad de energía de la 'uente de calor+ • • • • • • −
/enera rayos 6 oldadura casi uni'orme y limpia !antidad reducida de calor transmitida a la pieza oldaduras pro'undas y cordones estrechos .l coste de los equipos es elevado 0as velocidades de soldadura son muy elevadas PR4!.4
.l proceso de haz de electrones se e'ectQa en una cCmara de vacio+ .ncima de dicha cCmara se encuentra una pistola de electrones+ 0as piezas a soldar se colocan en un manipulador motorizado dentro de la cCmara de vacio produciendo así soldaduras aLiales o lineales+ 0a pistola de haz de electrones consta de un catodo y un anodo entre los que se genera una di'erencia de potencial y se introduce al paso de corriente+ -e"a$o del anodo, hay una lente magn(tica para de'inir el haz de electrones hacia la zona de soldadura+ 2I/3R# 8;1 Proceso de haz de electrones
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocH8@=<
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!4M.5#RI41 .squema del proceso de maquinado por haz de electrones+ # di'erencia del 0BM, este proceso requiere vacío, por lo que el tamaño de la pieza de tra"a$o se limita al tamaño de la cCmara de vacío − • • • • • • •
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V.5#7# 0as propiedades del material son de gran calidad .l am"iente al vacio permite eliminar impurezas Permite la 'usi*n y com"inaciones de metales distintos 0os costos de energía y mantenimiento son renta"les Rapidez para la 'a"ricaci*n de piezas .l desplazamiento del haz de electrones se consigue sin partes m*viles 0a tecnología del haz de electrones no tiene pro"lemas de re'leLi*n en el material 'undido 4tras venta$as son la de poder cortar placas hasta de 8= cm con "uena reproducti"ilidad y mCs rCpido que con procesos de electroerosi*n e tra"a$a con temperaturas que pueden llegar hasta los 8GGGG]c y gracias a las altas velocidades de operaci*n, el aca"ado super'icial es muy "ueno #P0I!#!I4. #eroespacialEcomponentes de reactores, piezas de estructuras, piezas de transmisi*n, sensoresF /eneraci*n de energía .spacioE tanques de titanio, sensoresF istema de vacio Medico #utomotriz piezas de transmisi*n, engrana$es, piezas de tur"ocompresoresF
?+ M#93I#-4 P4R !&4RR4 -. #/3# .l maquinado con chorro de agua o 'luido es un proceso que utiliza una corriente de agua de alta velocidad como agente de corte+ .stos chorros tienen aproLimadamente un diCmetro de +:= mm y operan a velocidades de ;?GGG a =
PR4!.4
.n este m(todo se utiliza la 'uerza de"ida al cam"io de la cantidad de movimiento del chorro en operaciones de corte y des"ar"ado+ .lchorro 'unciona como una sierra y corta una ranura angosta en la pieza+ e pueden cortar materiales como madera, telas, ladrillos, cuero y papel de hasta := mm de espesor+ e usa para cortar ta"leros deinstrumentaci*n en autom*viles, y algunas
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lCminas de carrocería+ .s una operaci*n e'iciente y limpia, y por eso se utiliza en la industria dealimentos para cortar productos alimenticios+ .ste procedimiento muestra numerosas venta$as+ .s adecuado para materiales 'leLi"les Eya que no se producen 'leLionesF y las re"a"asproducidas son muy pequeñas+ 0a pieza se humedece muy poco y puede iniciarse el corte en cualquier lugar sin necesidad de un huecopretaladrado+ Por Qltimo, no produce calor, y es un proceso seguro para el am"iente Eaunque es muy ruidosoF+ i al chorro de agua se le agregan partículas a"rasivas, se puede aumentar nota"lemente la velocidad de remoci*n del material+Recordemos que un a"rasivo es una partícula dura, pequeña y no metClica que tiene aristas agudas y 'orma irregular+ .ste procedimientoes adecuado en especial con los materiales sensi"les al calor que no se pueden maquinar con procesos que involucren generaci*n de calor 2I/3R# 8<1 Proceso de mecanizado por chorro de agua
23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocumentH8@;8G?D
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23.5.1 https1HHes+scri"d+comHdocumentH8@;8G?D
V.04!I-#- -. #V#!.
0a velocidad de avance del corte se re'iere a la velocidad a la que se mueve la "oquilla a lo largo de la trayectoria de corte+ 0a velocidad de avance típica varía desde 8: inHmin E=mmHsegF hasta 8:GG inHmin E=GGmmHsegF, dependiendo del material de tra"a$o y su grosor+ Por lo general, el S7! se hace en 'orma automCtica usando un control num(rico computarizado o ro"ots industriales para manipulaci*n de la unidad de "oquilla a lo largo de la trayectoria deseada 5#B0# 81 Velocidades de corte en mmHmin
23.5.1 http1HHuprr+edu+mLH3nidad:GV+pd' !4M.5#RI41 0as velocidades de corte mostradas en esta ta"la se re'ieren aun corte con los siguientes parCmetros1 presi*n de agua?GGG "ar, com"inaci*n 8=H<, caudal del agua<+D: IHmin, caudal del a"rasivo =@G gHmin −
V.5#7#
0os cortes se pueden iniciar en cualquier lugar, sin necesidad de ori'icios taladrados previamente • •
• • •
+o se produce calor+ o ocurre la de'leLi*n del resto de la pieza de tra"a$o, por lo que el proceso es adecuado para materiales 'leLi"les+ 0a pieza de tra"a$o s*lo se mo$a ligeramente+ 0as re"a"as producidas son mínimas+ .s un proceso de manu'actura am"ientalmente seguro
@+ M#93I#-4 P4R !&4RR4 #BR#IV4
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.ste maquinado es un proceso mecCnico para el corte de materiales duros y que"radizos+ .sto es similar a una rC'aga de arena, utilizando pequeñas partículas de a"rasivo muy 'inas y control de cierre a "a$a velocidad+ Por medio el aire se llevan partículas a"rasivas que chocan en la pieza a velocidades alrededor de DGG a 8AGGG mHmin+ e utilizan para el corte, polvos de *Lido de aluminio o car"uro de silicio mientras que los polvos ligeros como la dolomita o "icar"onato de sodio se usan para limpieza, gra"ado o pulido+ 0os polvos no son recirculados a causa de posi"le contaminaci*n lo cual es apto a la o"strucci*n del sistema+ .ste maquinado, corta materiales 'rCgiles sin dañarlos+ 4tros usos incluyen vidrio escarchado, remoci*n de *Lidos en super'icies metClicas, re"a"eado, gra"ado de modelos, taladrado y corte de secciones 'inas de metal, corte y moldeo de materiales cristalinos+ .ste no es adecuado para el corte de materiales "landos porque las partículas a"rasivas tienden a em"utirse+ !omparado con procesos convencionales, la relaci*n de remoci*n de material es lenta+ −
PR4!.4 2I/3R# 8=1 Proceso maquinado chorro a"razivo
23.5.1 https1HHtodoingenieriaindustrial+'iles+Nordpress+comH:G8:HGAHa8+png !4M.5#RI41 .ntre los materiales a"rasivos comunes estCn el *Lido de aluminio, el di*Lido de silicio y el granate Eun mineral de silicatoF) los tamaños del esmeril varían entre ?G y 8:G+ 0as partículas a"rasivas se agregan a la corriente de agua a aproLimadamente G+= l"Hmin E+:; %gHminF+ e apunta un chorro de alta velocidad de aire seco Eo nitr*genoF con partículas a"rasivas a la super'icie de la pieza+ .l choque genera una 'uerza concentrada apta para cortar materiales metClicos y no metClicos, para des"ar"ar o eliminar esquirlas, o para limpiar una pieza con super'icie irregular+
40
.l m(todo de maquinado con chorro a"rasivo tiende a redondear las aristas agudas en esquinas+ 4tra desventa$a que presenta es el riesgo causado por las partículas a"rasivas suspendidas en el aire+
A+ 5.!404/# -. 0# &.RR#MI.5# -. !4R5. VI-# -. 0# &.RR#MI.5# −
&ay tres posi"les 'allas en una herramienta de corte en maquinado1 •
•
•
−
2alla por 'ractura1.ste modo ocurre cuando la 'uerza de corte se hace eLcesiva en la punta de la herramienta, causando una 'alla repentina por 'ractura+ 2alla por temperatura1 .sta 'alla ocurre cuando la temperatura de corte es demasiado alta para el material de la herramienta, causando a"landamiento en la punta, de'ormacion plastica y perdida de 'ilo en el "orde+ -esgaste gradual14casiona perdida de la 'orma de la herramienta, reduccion en la e'iciencia del corte, desgaste acelerado con'orme la herramienta se deteriora demasiado y por ultimo 'alla 'inal de la herramienta en una manera similar a la 'alla por temperatura+ -./#5. -. 0# &.RR#MI.5#
0os mecanismo que generan desgaste a nivel de las inter'ases herramientaviruta y herramientatra"a$o en el maquinado pueden resumirse como sigue1 • • • • •
#"rasion #dhesion -i'usion Reacciones quimicas -e'ormacion plastica
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0a mayoria de estos mecanismos de desgaste se aceleran a velocidades de corte y temperatura mas altas+ .specialmente sensi"les a la temperatura elevada son la di'usion y la reaccion quimica 2I/3R# 8?1 -esgaste de la herramienta
23.5.) https1HHprezi+comH?g$Ly?mmaycHtecnologiadelasherramientasdecorteH !4M.5#RI41 -iagrama de una herramienta desgastada que muestra los lugares principales y los tipos de desgaste que ocurren -./#5. -. 0# &.RR#MI.5# . 23!I -.0 5I.MP4 5#B0# :1 -./#5. -. 0# &.RR#MI.5# . 23!I -.0 5I.MP4
23.5.1
'ile1HHH-1H:G:G:G&erramientas:Gde:G!orte:GE:F+pd'
-./#5. -. 0# &.RR#MI.5# . 23!I -.0 5I.MP4 P#R# -I5I5# V.04!I-#-. -. !4R5. 5#B0# ;1 -esgaste de la herramienta en 'unci*n del tiempo para distintas velocidades de corte
42
23.5.1 'ile1HHH-1H:G:G:G&erramientas:Gde:G!orte:GE:F+pd' VI-# -. 0# &.RR#MI.5# V V.04!I-#- -. !4R5.
23.5.1 'ile1HHH-1H:G:G:G&erramientas:Gde:G!orte:GE:F+pd' −
.!3#!I4 -. 5#Y04R
0a ecuaci*n de 5aylor para la vida de una herramienta es1 V5n! -onde1 Vvelocidad de corte 5Vida de la herramienta y ! son parCmetros cuyos valores dependen del avance, de la pro'undidad de corte+ .l valor de n es una constante relativa para un material de herramienta determinado, mientras que ! depende mCs del material de la herramienta, material de tra"a$o y de las condiciones de corte
43
−
M#5.RI#0. P#R# &.RR#MI.5#
e puede usar los tres modos de 'alla de la herramienta para identi'icar algunas de las propiedades que de"en poseer los materiales1 • • •
5enacidad -ureza en caliente Resistencia al desgaste
0os materiales de las herramientas de corte logran la com"inacion de propiedades en varios grados 8+ #ceros de alta velocidad y sus predecesores,aceros simples al car"ono y de "a$a aleacion :+ 2undicion de aleaciones de co"alto ;+ !ar"uros cementados, cermets y car"uros recu"iertos <+ !eramicas =+ -iamantes sinteticos y nitroruro de "oro cu"ico #demas de comparar las propiedades de los materiales, es util compararlos en terminos de los parametros n y ! en la ecuacion de 5aylor para la vida de las herramientas+ 0a invencion de nuevos materiales para herramientas de corte ha incrementado en general los valores de estos dos parametros 5#B0# <1 Propiedades de los materiales
23.5.1 https1HHprezi+comH?g$Ly?mmaycHtecnologiadelasherramientasdecorteH −
#!.R4 -. #05# V.04!I-#- Y 3 PR.-.!.4R.
0os aceros de alta velocidad E&, por sus siglas en inglesF son aceros de herramineta altamente aleados,capaces de mantener su dureza a elevadas temperaturas me$or que los aceros de "a$a aleacion y alto contenido de car"ono+ u "uena dureza en caliente permite el uso de estas herramientas a velocidades de corte mas altas
44
−
#0.#!I4. !4 23-I!I4 -. !4B#054
.stas herramientas se hacen a la 'orma deseada a traves de 'unsicion de moldes de gra'ito y despues se esmerilan para darles el tamaño y a'ilado 'inal+la resitencia al desgaste es me$or que la del acero de lata velocidad+ 0a tenacidad de las herramientas de 'undicion de co"alto es me$or que la de los car"uros+ 0a dureza en caliente se situa tam"ien entre los dos materiales −
!#RB3R4 !.M.5#-4, !.RM.5 Y !#RB3R4 R.!3BI.R54
0os cermets son compuestos de materiales ceramicos y metalicos+0os car"uros cementados son una clase de materiales duros para herramienta 'ormulados ocn car"ono al tunsgteno fS!\ y manu'acurados con tecnicas de metalurgia de polvo en las que se utiliza el co"alto E!oF −
!.R#MI!4
.n la actualidad las herramientas de corte a "ase de materiales ceramicos estan compuestos principalmente de oLido de aluminioE #l:G;F+ 0as herramientas de corte de oLido de aluminio tienen mas (Lito en el torneado a altas velocidades de 'undiciones de hierro y acero+ -ichas herramientas se pueden usar para operaciones de aca"ado en el torno en aceros endurecidos donde las velocidades de corte son altas y tanto el avance como la pro'undidad de corte son "a$os y se emplean instalaciones rigidas de tra"a$o −
-I#M#5. I5.5I!4 Y I5R4R3R4 -. B4R4 !3BI!4
.l diamante es el material mas duro que se conoce+ !omo la alta dureza en una de las propiedades desea"les de las herramientas de corte, es natural que se piense en los diamantes para aplicaciones de esmerilado y maquinado+ 0as aplicaciones de las herramientas de corte de diamante incluyen el maquinado a alta velocidad de metales no 'errosos y a"rasivos no metalicos como 'i"ras de vidrio,gra'ito y madera+ −
!42I/3R#!I4 /.4M.5RI!# -. 0# &.RR#MI.5#
0a herramienta de corte de"e tener una 'orma apropiada para las aplicaciones de maquinado+ e puede dividir en dos categorias1 -e una punta y de "ordes o multiples 'ilos cortantes+ 0as herramientas de "ordes o multiples 'ilos cortantes se usan en taladro,rimado,roscado,'resado,escariado y aserrado+ 2I/3R# 8@1 /eometría de una herramienta de punta sencilla
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23.5.1 https1HHprezi+comH?g$Ly?mmaycHtecnologiadelasherramientasdecorteH
2I/3R# 8A1 con'iguraci*n geom(trica de una punta
23.5.1 https1HHprezi+comH?g$Ly?mmaycHtecnologiadelasherramientasdecorteH !4M.5#RI41 dos m(todos para romper la viruta en las herramientas de una punta #F tipo muesca BF tipo o"strucci*n −
203I-4 P#R# !4R5.
3n 'luido para corte es un liquido o gas que se aplica directamente a la operaci*n de maquinado para me$orar el desmpeño del corte+0os dos pro"lemas principales que atienden los 'luidos para corte son1 • •
0a generaci*n de calor en las zonas de corte y 'riccion 2riccion en las inter'aces herramientaviruta y herramientatra"a$o
23!I4. -. 203I-4 P#R# !4R5.1 -e acuerdo con los dos principales pro"lemas de los 'luidos para corte, hay dos categorías generales1
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• •
Re'rigerantes 0u"ricantes
24RM30#!I4 93IMI!# -. 04 203I-4 P#R# !4R5.1 &ay tres categorías "Csicas de 'luidos para corte de acuerdo con su 'ormulaci*n química • • • •
#ceites para corte #ceites emulsi'icados #ceites semiquimicos 2luidos quimicos
#.64 .!44MI# -. 04 PR4!.4 -. M#93I#-4 #V#>#-4 0os procesos de maquinado avanzado tienen aplicaciones Qnicas y son muy Qtiles para materiales di'íciles de maquinar y para partes con per'iles comple$os, internos y eLternos+ 0os volQmenes de producci*n econ*micos de un proceso particular dependen de los costos del herramental y del equipo, los costos de operaci*n, la velocidad requerida de remoci*n de material y el nivel de cali'icaci*n del operador, así como de las operaciones secundarias y de aca"ado que puedan necesitarse posteriormente+ .n el maquinado químico Eque es un proceso lentoF, 'actores importantes son el costo de los reactivos, en mascarantes y la disposici*n de los mismos E$unto con el costo de limpieza de las partesF+ .n el maquinado por descarga el(ctrica, los costos de los electrodos y la necesidad de reemplazarlos peri*dicamente pueden ser signi'icativos+ .n estos procesos, la velocidad de remoci*n de material y la capacidad de producci*n pueden variar de manera signi'icativa, como se puede ver en la ta"la :@+8+ .l costo del herramental y del equipo tam"i(n varía en 'orma considera"le, así como la ha"ilidad del operador+ .l alto capital de inversi*n de las mCquinas Ecomo en el maquinado el(ctrico y de haces de alta energía, en particular cuando se equipan controles ro"*ticosFtiene que $usti'icarse en t(rminos de los volQmenes de producci*n y de la via"ilidad de manu'acturar la misma parte por otros medios, en caso de que sea posi"le+ M#32#!53R# 5.5 0os ataques y paros cardiacos, así como otras en'ermedades cardiovasculares, co"ran una vida cada ;; segundos s*lo en .stados 3nidos+ 0a mayoría se atri"uyen a algQn padecimiento de la arteria coronaria, en cuya pared se acumula gradualmente grasa
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EcolesterolF que hace que se estreche o "loquee+ .sta condici*n reduce el 'lu$o sanguíneo al mQsculo del coraz*n y 'inalmente lleva a un ataque o paro cardiaco u otra en'ermedad cardiovascular+ 3no de los m(todos mCs populares hoy en día para mantener a"iertas las arterias "loqueadas consiste en implantar un fstent\ dentro de ellas+ .l M305I0I% 5.5R# consta de un tu"o diminuto de malla que se dilata utilizando un cat(ter de dilataci*n de glo"o y se implanta dentro de una arteria coronaria "loqueada o parcialmente "loqueada+ 3n fstent\ sirve como marco o soporte mecCnico para mantener a"ierta la arteria+ 4'rece al paciente un m(todo mínimamente invasivo para tratar la en'ermedad cardiaca coronaria, cuya alternativa es, por lo general, una cirugía de desviaci*n Ef"ypass\F a coraz*n a"ierto, un procedimiento con mayor riesgo, dolor, tiempo de reha"ilitaci*n y costo para el paciente
6III+
/04#RI4
A*&o #e )+"-": .l
arco generado en el proceso de corte por plasma se denomina arco trans'erido+ !omo su propio nom"re lo indica, el arco se genera en una zona y es trans'erido a otra 3n ba"rasivob es una sustancia que tiene como 'inalidad actuar so"re otros materiales con di'erentes clases de es'uerzo mecCnico triturado, EmoliendaF, corte, pulido+ .s de elevada dureza y se emplea en todo tipo de procesos, industriales y artesanales+ A4*"i$o:
e denomina diel(ctrico a un material con una "a$a conductividad el(ctrica E jj 8F) es decir, un aislante, el cual tiene la propiedad de 'ormar dipolos el(ctricos en su interior "a$o la acci*n de un campo el(ctrico+ #sí, todos los materiales diel(ctricos son aislantes pero no todos los materiales aislantes son diel(ctricos Die+5&,*i&o:
E+e&,*o#o: 3n electrodo es un conductor el(ctrico utilizado para hacer contacto
con una parte no metClica de un circuito, por e$emplo un semiconductor, un electrolito, el vacío Een una vClvula termoi*nicaF, un gas Een una lCmpara de ne*nF, etc E+e&,*o+i,o: 3n
electrolito o electr*lito es cualquier sustancia que contiene en su composici*n iones li"res, que hacen que se comporte como un conductor el(ctrico+ 3na 'otorresistencia es un componente electr*nico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente+ Puede tam"i(n ser llamado 'otorresistor, 'otoconductor, c(lula 'otoel(ctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, 0-R, se originan de su nom"re en ingl(s lightdependent resistor+ Fo,o**ei,en,e:
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.l ataque químico hQmedo tam"i(n conocido como 'resado químico es una t(cnica de remoci*n de material, la cual se 'undamenta en la eliminaci*n de material no deseado por ataque de una sustancia química activa, como puede ser una soluci*n acuosa Ccida o alcalina+ F*e"#o !i-i&o:
L7e*: 3n
lCser Edel ingl(s lJightK aJmpli'icationK J"yK sJtimulatedK eJmissionK Jo'K rJadiationK) ampli'icaci*n de luz por emisi*n estimulada de radiaci*nF es un dispositivo que utiliza un e'ecto de la mecCnica cuCntica, la emisi*n inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente E+e&,*one: .l
electr*n Edel griego clCsico ἤk letron Cm"arF, comQnmente representado por el sím"olo1 e, es una partícula su"at*mica con una carga el(ctrica elemental negativa e denomina troquelaci*n a la operaci*n mecCnica que se utiliza para realizar agu$eros en chapas de metal, lCminas de plCstico, papel o cart*n+ Para realizar esta tarea, se utilizan desde simples mecanismos de accionamiento manual hasta so'isticadas prensas mecCnicas de gran potencia T*o!e+"#o:
6IV+ −
−
−
!4!03I4. e desarroll* una investigaci*n completa de los procesos de mecanizado avanzado e conoci* los distintos equipos y sus respectivas herramients en el procesos realizado Identi'icamos los nuevos avances desarrollado y a su aplicaci*n en las distintas industrias
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6V+ −
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−
R.!4M.-#!I4. Realizar la respectiva investigaci*n dependiendo del material que se vaya a utilizar o de los equipos que son necesarios pata el desarrollo de cada uno de los procesos ha realizarse Veri'icar el tipo de equipo que se tiene en el momento de desarrollarse el in'orme Para esto es muy importante la conectividad de"ido a que puede desarrollarse una 'orma mas rCpido el proceso
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6VI+
BIBI4/R#2I#
J8K
#+Rivas+ E8DD;F+ UPC + Recuperado el :< de 7unio de :G8?, de http1HHupcommons+upc+eduH"itstreamHhandleH:GDDH?;=DH#rticleG="+pd'
J:K
#seland, R+ R+ E:G88F+ Ciencia e ingeniería de materiales . MeLico1 !engage learnig+
J;K
Documents+ E;G de 7unio de :G8=F+ Recuperado
J
Ingeniria, 3+ + EA de 4ctu"re de :G8GF+ SlideShare+ Recuperado el :< de 7unio de :G8?, de http1HHes+slideshare+netH:=?yarotiHmonogra'ialana'inalLd
J=K
0avado, 2+ 0+ ED de Marzo de :G8;F+ Scribd + Recuperado el :< de 7unio de :G8?, de https1HHes+scri"d+comHdocH8:D;A<=ADHII0aindustriateLtilysucontrolde calidad
J?K
0ocuCn, 2+ E:G8;F+ La industria textil y su control de calidad.
J@K
Perrault, #+ /+ E8A=?F+ Tratado de lanas. Madrid1 Manuel Minesa+
JAK
Rodriguez, I+ E8: de Mayo de :G8;F+ Prezi+ Recuperado el :< de 7unio de :G8?, de https1HHprezi+comHUvnt$rUqt'tHlanaacidosyalcalisH
JDK
Ruiz, l+ ED de oviem"re de :G8
el :< de 7unio de :G8?, de http1HHdocuments+mLHdocumentsHcar"onizaciondelana+html
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