MECANIZADO POR DEFORMACIÓN Y CORTE
Forjado
Extrusión
Estirado
Embutido
Laminado
Doblado
Este es un proceso continuo de compresión indirecta. Normalmente la única fuerza o esfuerzo aplicado es la presión radial de los rodillos laminadores. Esto deforma el metal y lo jala a través de la holgura de los rodillos.
Características •Proceso en frío y en caliente. •Poco o ningún desperdicio. •Cambios plásticos significativos. •Incrementa propiedades y resistencias.
Tipos básicos de laminado TIPO DE TRENES
• Laminado de perfiles • Laminado en plano
•Dos rodillos. •Rodillos reversibles.
•Cuatro rodillos.
PROCESO INDUSTRIAL
PROCESO INDUSTRIAL
PROCESO INDUSTRIAL
Defectos de laminado
• Proceso de formado que comprime el material entre dos dados (con inclinaciones diferentes), para que tome su forma. • Aplicación de la fuerza por impacto o presión gradual. – Marinete: por impacto. – Prensa de forja: presión gradual.
• Generalmente en caliente
Forja con martinete
Forja de herrero o con martillo
Forja de laminado
Tipos de forjado RECALCADO
• Forjado sin Rebaba – Complejidad del proceso: Vol. Mat = Vol. Cavidad – Operación de acuñado
• Dado impresor:
OPERACIONES PROCESO DE FORJADO Forjado Bolillas
Encabezado
Forjado con Rodillos
DEFECTOS
Proceso de compresión en el cual se transforma el metal de trabajo forzándolo a través de la abertura de un dado para que adopte la forma de su negativo en el interior del mismo. EXTRUSIÓN DIRECTA
Control del proceso en la entrada
Análisis proceso de extrusión
Presión Ideal
p Y f ln rx Presión Real E.I. Relación de Extrusión
rx
A0 Af
Deformación ideal
ln rx
Deformación real
x a b ln rx
p Yf x
Presión Real E.D.
2L p Yf x Do
EXTRUSIÓN INDIRECTA Carga, velocidad y Presión, control a la salida. Material sale a través del vástago apisonador
EXTRUSIÓN HIDROSTÁTICA Disminuye presión y fricción en la fase
inicial
mediante
fluidos
procedimientos especiales
y
EXTRUSIÓN POR IMPACTO
Golpea la parte de trabajo mas que aplicar una presión. Fabricación latas de aluminio
PLANCHADO Hace que las paredes de la sección cilíndrica (espesor) sean más uniformes
Productos obtenidos mediante extrusión •Trinquetes • Utensilios varios • Dispositivos para juguetes
•Cajas de batería • Dispositivos para frenado
Temperaturas de varios metales en la extrusión en caliente
DEFECTOS • Reventado • Tubificado •Agrietado superficial
Dados de extrusión
Elementos de plástico
Dados Metálicos
Proceso en el cual se reduce el diámetro de un alambre o metal mediante un proceso de aplicación de cargas tensiles.
Hilera
ESTIRADO / TREFILADO
DADOS DE ESTIRADO
Desgaste dados de estirado
Consiste en conseguir una pieza de forma, partiendo de una pieza plana. Es un proceso de deformación plástica. En todo proceso de doblado se debe tener en cuenta: propiedades mecánicas del material, elasticidad, resistencia, geometría (distribución de ángulos del sistema).
Operación de Doblado
1 e R 2 1 t
DOBLADO DE BORDES
Dado deslizante
OTRAS OPERACIONES DE DOBLADO • Formado de bridas
Doblez, engargolado y rebordeado
OTRAS OPERACIONES DE DOBLADO ESTAMPADO Crear identaciones costillas de refuerzo)
(venas,
DESPLEGADO Combinación de corte y doblado, o corte y formado, en un solo paso para separar parcialmente el metal de la lámina. Rejillas en las partes de metal para ventilación
OTRAS OPERACIONES DE DOBLADO
DOBLADO DE TUBOS (Rolado)
Proceso de dar a una chapa metálica la forma de un molde golpeándola con determinada fuerza o haciéndola pasar forzadamente a través de un dado
REEMBUTIDO
DEFECTOS Arrugamiento en la brida
Arrugamiento en la pared
Orejeado
Rayado superficial
Desgarrado
Cizallado
Aserrado
Cepillado Limado
Troquelado
PROCESOS DE CORTE
Fresado
Punzonado
Torneado
Taladrado
Las herramientas de corte por cizallado son aquellas que cortan los materiales sin desprender viruta de metal
El cizallado es un método apto también para chapa de alta resistencia. En general, cuanto mayor es la carga de rotura, mayor será la fuerza de corte exigida. También el desgaste de las herramientas de corte aumenta al aumentar la carga de rotura de la chapa
TIPOS DE CIZALLAS:
El troquelado es el proceso mediante una herramienta empleada (troquel) para dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío.
TIPOS DE TROQUELADOS
Punzonado
Acuñado
TIPOS DE TROQUELADOS TROQUEL CILÍNDRICO ROTATORIO: herramienta cilíndrico y la base opuesta está hecha con goma. Proceso con movimiento continuo ; presentando menor precisión. (incidencia oblicua de las cuchillas de corte) Proceso empleado en materiales de poca dureza superficial
El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial seguida de un cizallamiento y rotura del material.
El torneado: mecanizados realizados en los ejes de revolución u otros componentes que tengan mecanizados cilíndricos concéntricos o perpendiculares a un eje de rotación tanto exteriores como interiores.
Trabaja en los planos Z y X. Puede haber un tercer plano (charriot), para realizar conicidades
TORNEADO Variables a tener en cuenta
Velocidad de rotación
Profundidad de corte
Velocidad de avance
Tiempo de maquinado
El torneado: para mayor precisión en el acabado de las piezas, se escogen tornos CNC o que presenten combinación de múltiples herramientas.
TORNO CNC •
Operado por control numérico
• Excelente para fabricación de piezas de revolución •
Gran capacidad de producción y de precisión en el mecanizado
•
Ideal para trabajos en serie y mecanizado de piezas complejas
•
Controlado por software
Brochado (Mortajado)
Refrentado (Careado) Mandrinado
Torneado ahusado (cónico)
Moleteado
Torneado de contornos
Perfilado
OPERACIONES RELACIONADAS CON EL TORNEADO
Perforado
Torneado de formas
Ranurado
Repulsado
Roscado
Cilindrado Tronzado
Chaflanado (Avellanado)
TORNEADO AHUSADO
TORNEADO DE CONTORNOS
REPULSADO
TORNEADO DE FORMAS
CILINDRADO
CHAFLANADO
TRONZADO
ROSCADO
RANURADO
PERFORADO
PERFILADO MOLETEADO
MANDRINADO
REFRENTADO (Careado)
BROCHADO
BROCHADO
BROCHADO
TALADRADO Definición
Es una operación de maquinado que se usa para crear agujeros redondos en una parte de trabajo Variables a tener en cuenta
Velocidad de rotación
Avance
Tiempo de maquinado Agujero completo
Agujero ciego
Tolerancia de aproximación
TALADRADO
Taladros prensa
Taladro vertical
Taladro radial Diseñado para cortar agujeros en partes grandes
Taladro revólver de CNC
Taladro múltiple Consiste básicamente en una serie de dos a seis taladros verticales conectados en un arreglo en línea. Se pueden realizar operaciones de taladrado en serie.
Escariado (Rimado) Roscado interior
Trepanado
Barrenado
OPERACIONES RELACIONADAS CON EL TALADRADO
Abocardado
Avellanado (Chaflanado)
Refrentado
Centrado
AVELLANADO ABOCARDADO ESCARIADO
ROSCADO INTERIOR
CENTRADO
REFRENTADO
BARRENADO
TREPANADO
FRESADO Es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una parte de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes • Es un proceso de mecanizado en el cual se arrancan virutas mediante una herramienta circular de múltiples filos. • El movimiento principal de corte es circular y lo realiza la fresa al girar sobre su propio eje. • Los movimientos de avance, profundidad y aproximación, en principio, los realiza la pieza que se mecaniza
FRESADO Es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una parte de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes
Tipos de operaciones de fresado
Características generales •El eje de rotación de la herramienta cortante es perpendicular a la dirección de avance •Herramienta de corte: Fresa •Máquina usada en el proceso: fresadora •Forma geométrica creada: Plana
Periférico (cilíndrico)
Frontal
•
El eje de la herramienta es paralelo a la superficie que se está maquinando
• El eje de la fresa es perpendicular a la superficie de trabajo.
•
la operación se realiza por los bordes en la periferia exterior del cortador.
• el maquinado se ejecuta por los bordes o filos cortantes del extremo y la periferia de la fresa
FRESADO
Velocidad de corte
Avance
Remoción de material
Distancia de aproximación
Tiempo para fresar
LIJADORA BANDA 3x21”
Lijadora
• La cepilladora tiene cierta similitud con la limadora (sistema de corte).
Limadora
• En el cepillo, la herramienta (fija) realiza el corte al desplazarse la pieza por debajo de ella (movimiento rectilíneo). •En general, la limadora se utiliza para alisar y moldear superficies horizontales, verticales, curvas y angulares
Cepillo
• Es un proceso se corta una hendidura angosta dentro de la parte de trabajo por medio de una herramienta que tiene una serie de dientes estrechamente espaciados. • Proceso empleado para separa una parte de trabajo en dos piezas o para cortar un trozo no deseado de la pieza.
• En la mayoría de las operaciones de aserrado, el trabajo se mantiene estático y la hoja de la sierra se mueve respecto a el. •Hay varios tipos de aserrado (tipo mov de la sierra): segueta, sierra banda, caladora, sierra circular, tronzadora, ingleteadora
SEGUETA
• Involucra movimiento lineal de vaivén de la herramienta sobre el trabajo.
• Usado frecuentemente en operaciones de trozado. • El corte se realiza solamente en la carrera hacia adelante. • El corte es intermitente = es el menos eficiente de los procesos de aserrado
SIERRA CINTA
Caladora de banco
Caladora manual
• Involucra movimiento lineal continuo • El trabajo avanza dentro de la sierra cinta. • Se clasifican en verticales y horizontales. • Cortar trozos, realizar operaciones como calado y ranurado. • Se puede combinar con CNC, para realizar calado de piezas complejas
SIERRA CIRCULAR
Sierra circular
• Involucra movimiento continuo de la herramienta frente al trabajo • Se usa frecuentemente para cortar barras largas, tubos u otros a una L específica. • Acción de corte similar a una operación de fresado ranurado. • Sierra circular es más delgada y contiene mas dientes que una fresa ranuradora.
• La tronzadora conocida también como ingleteadora •Involucra movimiento continuo de la herramienta frente al trabajo. Proceso que puede ser manual o automatizado
• Se usa frecuentemente para cortar barras largas, listones, tubos u otros a una longitud específica.
• Acción de corte similar a un aserrado y/o corte con disco. • Proceso de corte que puede ser empleado tanto para metales como para maderas.
• La tronzadora conocida también como ingleteadora (cortadora en ángulos, ingletes) •Involucra movimiento continuo de la herramienta frente al trabajo. Proceso que puede ser manual o automatizado
• Se usa frecuentemente para cortar barras largas, listones, tubos u otros a una longitud específica.
• Acción de corte similar a un aserrado y/o corte con disco. • Proceso de corte que puede ser empleado tanto para metales como para maderas.
MAQUINADO LASER (LBM) El láser es un haz electromagnético, monocromático y de alta direccionalidad, capaz de concentrar una gran cantidad de energía en un pequeño punto. Presenta longitudes de onda UV, infrarroja o en la región visible
MAQUINADO LASER
Marcado: Es el caso en que el material cambia de color con la exposición a calor con la presencia de oxigeno, sin una ablación apreciable, es decir, el surco que se deja en la pieza es apenas inapreciable. Es utilizado para diseños decorativos.
Grabado en profundidad: Esta técnica consiste en una considerable ablación de material. El material se funde y es lanzado al exterior del surco que se crea. Es utilizada en impresión de diseños en espejo para moldes.
Características de los láseres TIPO
CO2
Eficiencia eléctrica (%)
> 10
Longitud de onda (nm)
10600
Potencia Continua (W)
Hasta 1000
Potencia Máxima (W)
10
Corte, taladrado, rayado, soldadura, tratamientos térmicos
Alineaciones y desplazamientos
He-Ne
< 0.1
633
0.002
10
Nd en vidrio
>1
1060
Hasta 1000
10
< 0.15
694
0.005
10
Rubí
Aplicaciones en Manufactura
Taladrado y soldadura Taladrado
MAQUINADO LASER
VENTAJAS SOBRE OTROS PROCESOS
Mejor aprovechamiento del material, debido a que la anchura del surco generado es mínima.
Las paredes de corte son perpendiculares a la pieza y paralelas entre sí. La pieza cortada no precisa ningún tratamiento ni limpieza posteriores. Se pueden realizar cortes en cualquier dirección. El proceso es altamente flexible y automatizado. No se precisan cambios de herramienta, lo que aumenta la flexibilidad y eficiencia de los equipos. Es un proceso rápido y silencioso.
CHORRO DE AGUA (WJM)
Chorro de agua Si bien suele ser más caro que otros sistemas, el corte por agua es de una gran eficiencia. El dispositivo consiste en un chorro de agua cuyo diámetro mide pocos milímetros a una presión que supera los 3950 atm, velocidad de 1000 m/s y mezcla el chorro con una arena abrasiva. El dispositivo se constituye por una especie de piscina cubierta de agua que actúa como contención del chorro. Se debe introducir en el ordenador el elemento que va a cortar, su espesor (hasta 15 cm) y la clase de material. El tiempo de corte puede ir de 15 minutos a más de 35 horas. El sistema permite realizar un corte basto o el más perfecto.
Chorro de agua Ventajas sobre otros sistemas El corte por chorro de agua presenta diferentes ventajas al ser comparado, por ejemplo, con el corte por láser. Entre ellas, están las siguientes:
No afecta ninguna zona de la pieza porque corta en frío. No presenta inconvenientes con materiales reflectivos.
Corta cualquier índice de espesor. Permite trabajar con varios objetos a la vez.
Chorro de agua Ventajas sobre otros sistemas También ofrece ventajas al ser comparado con los sistemas de plasma y oxicorte: A diferencia de estos dos sistemas no utiliza el calor. Eso asegura que no afecte en ningún momento a ninguna zona del material sobre el cual trabaja y, además, garantiza terminaciones correctas. Cuando se utiliza el chorro de agua con abrasivo se pueden cortar elementos de un mayor grosor.
Chorro de agua
Chorro de agua
VENTAJAS SOBRE OTROS PROCESOS
Implementación ultra rápida - desde la mesa de dibujo al corte Tiempo de ajuste corto - gracias a que las fuerzas tangenciales sólo aparecen en forma muy reducida, con frecuencia desaparece la fijación complicada del material Gran precisión – hace superfluo el corte posterior
Elevadas velocidades de corte No se precisa el reafilado de herramientas Seguro para operarios y medio ambiente – no se crean ni vapores, ni polvo de material; no se precisan refrigerantes caros
Chorro de agua
VENTAJAS SOBRE OTROS PROCESOS
Proceso de corte en frío – no crea zonas calientes en el material; sin problemas en relación a materiales duros y la tensión del material Producto final limpio - elimina la necesidad de procesos de retoque Cantos de corte sin rebabas – en la mayoría de aplicaciones no es necesaria la mecanización de los cantos de corte Juntas de corte estrechas Ideal para la elaboración rápida de prototipos y la producción flexible.
HIDROFORMADO El proceso de hidroformado consiste en la aplicación de una presión interna mediante un fluido, para transformar un tubo recto en un componente con una forma que incluya diversas protuberancias. La metodología del hidroformado consiste en colocar un tubo en un molde cerrado con la forma deseada; posteriormente al aplicar el fluido presurizado al interior del tubo, éste adopta la forma del molde
El hidroformado constituye un trabajo en frío mediante el cual se ocasiona una deformación permanente del material y consecuentemente un endurecimiento del mismo.
HIDROFORMADO
MAQUINADO ULTRASÓNICO (USM) • Elimina material de una pieza de trabajo en forma de virutas
• Método para maquinar materiales duros y quebradizos.
Abrasivos LOS MAS UTILIZADOS: • Oxido de aluminio • Carburo de silicio
• Carburo de boro La rapidez del maquinado depende del tamaño del grano y la velocidad.
PROCESO DE CORTE CON PLASMA Este proceso corta el metal mediante la aplicación de un arco eléctrico y un gas ionizado a alta temperatura, concentrado sobre un área muy pequeña, por lo cual puede operar a altas velocidades de corte
PROCESO DE CORTE CON PLASMA • El corte no depende de reacciones químicas, por lo que puede usarse para el corte de cualquier metal
• La temperatura generada llega a los 33315 °C la cual es 10 veces superior a la obtenida por la reacción del oxigeno y acetileno
• El equipo de plasma transforma la energía eléctrica en calor transportado por un gas
PROCESO DE CORTE CON PLASMA
Extrusión
Extrusiónsoplado
Termoformado
PROCESOS DE DEFORMACIÓN DE PLÁSTICOS Rotomoldeo
Inyección
Sopladoestirado
Soplado
Suministro de materia prima y aditivos de polímero. Salen de la matriz de extrusión en un estado blando
Qx=velocidad de flujo resultante (in3/s) Qb=flujo en contrapresión Qd=flujo de arrastre
D = diámetro del dado (in) N = vel rotación tornillo (rev/s) dc = prof canal del tornillo (in) A = ángulo de la paleta p = presión estática del cilindro (psi) η = viscosidad (lb*s / in2) L = longitud del tornillo (in)
DEFECTOS
EXTRUSIÓN-SOPLADO (EBM, Extrusion Blow Molding)
CALANDRADO
El calandrado hacer pasar un material sólido a presión entre rodillos de metal generalmente calientes que giran en sentidos opuestos. La finalidad puede ser obtener láminas de espesor controlado o bien modificar el aspecto superficial de la lámina.
• Proceso de los mas empleados en la fabricación del plástico. • Se pueden elaborar formas complejas
Máquina de moldeo por inyección
Ciclo típico de moldeo
RIM: Reaction Injection Molding = Moldeo por inyección activa
PLÁSTICOS Plásticos transformados por inyección • Termoplásticos: son los polímeros plásticos mas utilizados. Son reciclables. Presentan adecuada tenacidad • Termoestables: este tipo de plásticos no son reciclables.
VALORES TÍPICOS DE CONTRACCIÓN DE PLÁSTICOS SELECTOS Plástico
Contracción, in/in (mm/mm)
Termoplásticos
ABS
0.006
Nylon 6,6
0.020
Policarbonato
0.007
Polietileno
0.025
Poliestireno
0.004
Cloruro de polivinilo
0.005
Termofijos
Fenólicos
0.010
Dc = dimensión de la cavidad (in) Dp = dimensión de la parte moldeada (in) S = valor de contracción del polímero
• Proceso usado para hacer formas huecas tales como botellas, o sistemas de almacenamiento. • Se debe tener en cuenta la temperatura y presión de trabajo
Ampliamente utilizado para obtener artículos normalmente huecos.
Se utiliza más a menudo para la producción de pequeñas cantidades de artículos muy grandes. Utiliza
la
fuerza
centrífuga
generada en un molde giratorio para conformar la masa plástica
Ventajas del rotomoldeo Bajo coste en el utillaje. Proceso sin presión. Permite un rango de utilización muy amplio en cuanto a cadencia de fabricación. Se obtienen cuerpos con espesor de pared uniforme en comparación con otras tecnologías como soplado. Ofrece la posibilidad de obtener cuerpos huecos con formas muy complejas.
Ofrece la posibilidad de fabricar piezas en tamaños muy dispares, de pequeñas a muy grandes. Posibilidad de moldear varias piezas diferentes en una sola etapa de moldeo. Ofrece
la
posibilidad
de
utilizar
materiales
reciclables.
Termoplásticos Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios
Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa Forma mas tradicional Pmáx = 1 atm TERMOFORMADO AL VACÍO
Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios
Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa
Piezas pequeñas moldes múltiples (bandejas)
Conocido como soplado.
formado por
Su ventaja sobre el formado al vacío es que se pueden desarrollar presiones mas altas
Molde negativo
Presiones de trabajo de 3 – 4 atm
Molde positivo
TERMOFORMADO A PRESIÓN
Utiliza molde (positivo y negativo); aplicados contra una lamina de plástico caliente No se utiliza ni vacío ni presión de aire Ventaja: mayor control dimensional y la posibilidad de tallar la superficie de ambos lados de la pieza
TERMOFORMADO MECÁNICO
PULTRUSIÓN O EXTRUSIÓN ESTIRADA
Se utiliza para formar un producto de forma simple con sección transversal uniforme como formas redondas, rectangulares, tuberías, placas o laminas.
PULTRUSIÓN O EXTRUSIÓN ESTIRADA
Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas a partir de un diseño hecho por ordenador.
Las versiones comerciales construyen piezas a partir de los datos de un archivo CAD en formato .STL (monocromo) o .VRML (color). Ambas fabrican la pieza capa a capa.
Las impresoras en 3D permiten crear reproducciones de fósiles para exhibirlas en museos, como la de esta abeja descubierta en una muestra de ámbar de 100 millones de años de antigüedad
