Procesos no convencionales
Los difere diferente ntess proces procesos os de mecan mecaniza izado do no tradic tradicion ional al no involu involucra crann solame solamente nte herramientas de punto a punto o multipunto, sino que involucran fuentes de energía química, eléctrica y de haces de alta potencia. Las propiedades mecánicas del material no tienen ahora tanta importancia como sus propiedades físicas, químicas y eléctricas. La necesi necesidad dad de encont encontrar rar nue nueva vass formas formas de mecan mecaniza izado, do, reduci reduciend endoo los costos costos involucra involucrados, dos, adecuánd adecuándose ose al desarrollo desarrollo de nuev nuevos os materiales materiales sigue impulsand impulsandoo la investigación en esta área, que ya ha creado múltiples sistemas que son cada vez más usados en la industria moderna. Estos sistemas se han creado en interrelación con tecn tecnol olog ogía íass de cont contro roll comp computa utaci cion onal al y roo roots ts,, me!o me!ora rand ndoo cont contin inua uame mente nte la productividad. Los procesos no convencionales de mecanizado dan respuesta a los nuevos prolemas planteados en el mecanizado de materiales de a!a maquinailidad y especificaciones especificaciones e"tremas de forma, tolerancias y acaados. #aracterísticas comunes Elev Elevad adoo cons consum umoo de ener energí gíaa para para arra arranc ncar ar una una cier cierta ta cant cantid idad ad de material. $asas de arranque %mm&'min( a!as. )osi )osiilid ilidad ad de gen genera erarr geo geomet metría ríass comple comple!as !as,, con tolera toleranc ncias ias muy a!ustadas y acaados superficiales e"celentes. )rocesos de mayor interés industrial • • • • • •
Electroerosión %E*+(. +ecanizado por ultrasonidos %-+(. +ecanizado por chorro de agua %/+(. +ecanizado por chorro de agua arasivo %0/+(. %0/+(. +ecanizado electroquímico %E#+(. +ecanizado químico %#+(.
Electroerosión (EDM)
La electroerosión es un proceso un proceso de faricación f aricación tamién tamién conocido como mecanizado por descarga eléctrica o E*+ %por su nomre en inglés, electrical discharge machining(. El proceso de electroerosión consiste en la generación de un arco eléctrico entre eléctrico entre una pieza y un electrodo electrodo en en un medio dieléctrico dieléctrico para para arrancar partículas arrancar partículas de de la pieza hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo. 0mos, pieza y electrodo, deen ser conductores, conductores, para que pueda estalecerse el arco eléctrico que provoque el arranque de material.
1ásicamente tiene dos variantes2 3. El proceso que utiliza el electrodo de forma, conocido como ram E*+, donde el término ram quiere decir en inglés 4ariete5 y es ilustrativo del 4choque5 del electrodo contra la pieza o viceversa %pieza contra el electrodo(. 6. La que utiliza el electrodo de hilo metálico o alamre fino, E*+ %donde las siglas descrien en inglés 7ire electrical discharge machining(, )roceso de arranque térmico2 el calor que funde el material es generado por descargas eléctricas controladas entre la herramienta %electrodo( y la pieza. 0mos deen ser conductores. 8enta!as • • • • •
)roceso muy popular y conocido. 9ndependiente de la dureza del material. )osiilidad de geometrías muy comple!as. Elevada precisión. E"celente rugosidad.
0plicaciones • • • •
Estampas de for!a. +oldes de inyección. Elementos de troqueles. :tiles y herramientas en general.
Ilustración 1: Electroerosión
Electroerosión por penetración %sedm( n electrodo ;graa< su forma en la superficie de la pieza. = +aterial de electrodo2 grafito o core. Líquido dieléctrico para las descargas2 aceite. #orte por electroerosión por hilo %7edm( n hilo chispea contra la pieza siguiendo una trayectoria programada en el #ontrol >umérico. +aterial de hilo2 latón. Líquido dieléctrico para las descargas2 agua desionizada.
Ilustración 2: Esquema del proceso de corte por electroerosión por hilo (derecha). Corte de un álabe para la industria aeronáutica (izquierda)
Mecanizado por Ultrasonidos (USM)
El mecanizado ultrasónico %ltrasonic +achining( %-+( es un proceso de índole mecánica en el que se remueve material de la pieza de!ando una forma específica en ella. )ara ello la herramienta vira a 6? @Az y gira a unos B @rpm, todo ello en acompaCado por un líquido arasivo que además sirve para refrigerar la pieza, los materiales normalmente usados son el 0cero, acero ino", y molideno, etc. La forma de la herramienta es importante para que no reco!a energía, la punta nunca toca la pieza que suele ser de materiales dúctiles, el material arasivo %contenido en una pasta( es el que realmente se come el material, normalmente las partículas de arasivo suelen ser duras, como por e!emplo diamante, nitruro cúico de oro, caruro de oro, caruro de silicio y ó"ido de aluminio, de esto el más usado es el caruro de oro. El equipo puede ser usado en distintas variantes, ya sea en un torno para me!orar la versatilidad de la máquina. La potencia de estos equipos oscila entre los 6?? y los 6D?? , la potencia influye en el material removido. La fuente de viración convierte potencia de a!a frecuencia %? Az( en potencia de alta frecuencia %6? FAz(. Las partes más importantes del transductor son un electromagneto y una pila de placas de níquel. En este proceso se otiene en la pieza una forma inversa a la de la herramienta y con una medida el dole del tamaCo del gránulo del arasivo mayor que las dimensiones de la herramienta. 9nteracción entre una herramienta %sonotrodo( que vira a frecuencias muy elevadas %en el rango de ultrasonidos, 6?FAz( y una pasta de agua y arasivo. 0plicaciones2
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+ateriales landos y duros metálicos, cerámicos o compuestos.
de
todo
tipo, metálicos,
no
)roducir hoyos, huecos y formas irregulares limitado solo por las formas disponiles para las herramientas. La razón de profundidad=diámetro es a!a, generalmente de &23. *ependiendo del arasivo se pueden procesar materiales como el caruro de tungsteno, cerámicas de alta densidad, duros compuestos sinterizados, piedras preciosas, minerales, etc..
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0gu!eros y cavidades de forma en materiales frágiles.
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Gperaciones de pulido.
8enta!as >o se producen alteraciones térmicas ni químicas de la superficie de la pieza. = )roceso independiente de la conductividad de la pieza. 0)L9#0#9G>E- = =
Ilustración 3: ecanizado por ultrasonidos
Corte por chorro de agua (WJM)
El corte por chorro de agua es un proceso de índole mecánica, mediante el cual se consigue cortar cualquier material, haciendo impactar sore éste un chorro de agua a gran velocidad que produce el acaado deseado. Es un proceso revolucionario que hoy en día es de má"ima utilidad y comienza a ser un recurso haitual a la hora de mecanizar piezas, es astante simple pero a la vez muy comple!o. Hesulta una herramienta muy versátil y cuya aplicación es e"tensile a prácticamente todos los traa!os industriales. 0l ser un procedimiento de corte en frío resulta especialmente interesante, ya que esta demandado en todas las aplicaciones en las que el material no se pueda ver afectado por el calor. E"isten numerosas venta!as que hacen de éste un producto destacado en el mundo industrial, respecto a otros métodos más limitados. #orte de materiales dúctiles no metálicos utilizando un fino chorro de agua a alta presión %D??+)a( y alta velocidad %I??m's(.
Ilustración !: "ia#rama de una máquina de corte por chorro de a#ua. 1. $lta presión de a#ua % 2. En&oque % 3. Cámara de mezcla % !. 'apa % . alpicaduras % *. +ieza de traba,o % -. +ieza de red permanente % . $#ua % /. +arte de la pieza de traba,o cortada % 10. oquilla % 11. $rena abrasia
8enta!as >o se producen alteraciones térmicas ni químicas en la pieza. )roceso ecológico, adecuado para alimentos. 0plicaciones #orte de materiales dúctiles no metálicos2 o )lásticos. o $e"tiles y cuero. o #artón. o )lacas de circuitos impresos. o 0limentos %congelados, pizzas, etc.(.
o
Ilustración : Corte por 4 de tapicer5a para la industria del automóil
Corte por chorro de agua abrasivo (WJM)
Los procedimientos de corte arasivo se emplean para materiales más duros como metales, vidrio, minerales, hormigón, productos cerámicos, aluminio o sílice. En aplicaciones en los que el corte de agua pura choca contra sus límites de prestaciones, se emplea el corte arasivo. En el proceso de corte arasivo se adicionan agentes arasivos al chorro de agua %como partículas finas(. $ras la adición del arasivo, el agua, aire y arasivo se mezclan entre sí en cámaras de mezcla y aandonan la toera de focalización, centrados y con la má"ima velocidad. *e este modo se genera un chorro de agua con un elevado contenido de energía, que tamién secciona materiales de grandes espesores y diferente composición, como p.e!. metales, productos cerámicos, minerales o hasta cristales lindados, o ien aplica orificios'aerturas en estos. -istema de corte que utiliza un fino chorro de agua a alta presión %hasta ??+)a( y alta velocidad %I??m's( cominado con partículas arasivas. 8enta!as •
>o se producen alteraciones térmicas ni químicas en la pieza.
0plicaciones • • • •
#orte de metales, composites, vidrio, etc. en espesor hasta 6??mm. $aladrado de materiales duros. +ecanizado de cavidades. Limpieza de piezas en general.
Ilustración *: oquilla para $4
Ilustración -: Corte por $4 de chapa de titanio de espesor 10mm
Mecanizado electro!u"#ico (ECM)
El mecanizado electroquímico es un proceso en el que el material se elimina por disolución anódica del mismo en una corriente rápida de electrolito. -e trata ásicamente de un proceso desgalvanoplástico en el que la herramienta es el cátodo y la pieza es el ánodo, por lo que amos han de ser conductores eléctricas, encargándose el electrolito de arrastrar los lodos hasta un filtro de decantación. 0rranque de material mediante efecto electrolítico. -e hace pasar a través de un electrolito líquido una elevada intensidad de corriente continua %hasta D?.??? 0( a a!o volta!e %menos de 6? 8( entre un electrodo de forma y la pieza. La tecnología y las máquinas son caras y muy comple!as.
8enta!as >o se producen alteraciones térmicas en la pieza. )osiilidad de geometrías muy comple!as. $olerancias muy a!ustadas.
0plicaciones +ecanizado de materiales conductores muy difíciles de mecanizar por otros medios %industria aeronáutica(.
Ilustración : 6epresentación esquemática del proceso EC
Mecanizado !u"#ico (CM)
El mecanizado químico es un proceso no tradicional en el cual ocurre una remoción de materiales mediante el contacto consustancias de ataque químico fuerte. Las aplicaciones dentro el proceso industrial empezó poco después de la segunda guerra mundial en la industria de las aeronaves. El uso de materiales químicos para remover secciones no deseadas de traa!o se aplican en varias formas y se han desarrollado términos distintos para diferenciar las aplicaciones. 0rranque de material por contacto de la pieza a mecanizar con un potente agente químico %por e!emplo, ácido sulfúrico(. 8enta!as >o se producen alteraciones térmicas en la pieza. +ateriales muy difíciles de mecanizar por otros medios. 0plicaciones 9ndustria aeronáutica. 9nstrumentos quirúrgicos. +icrocomponentes.
Ilustración / ecanizado qu5mico
$ibliogra%"a • • • •
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