d-6277 mecanizado hileras

8/17/2019 D-6277 Mecanizado Hileras

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DELLITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

"ANALISIS COMPARATIVO TECNICO ECONOMIC0 EN LA MECA

c

NIeACION DE HILERAS DE TREFILACION POR PROCESOS NO

CONVENCIONALES"

TESIS DE GRAD0' il:/orECA

PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE:

INGENIERO MECANICO

PRESENTADA POR:

LUIS WILFRIDO CAIZA CHAGLIA

GUAYAQUIL - ECUADOR


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A G R A D E C I M I E N T O

AL ING. MANUEL HELGUERO G.

DIRECTOR DE TESIS, POR SU AYU

DA Y COLABORACION PARA LAREA

LIZACION DE ESTE TRABAJO.


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EDUARDO ORCES P.

DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR DE TESIS

DE INGENIERIA MECANICA

w m

ING. FREDDY CEVALLOS IGNACIO WIESNER

MIEMBRO DEL TRIBUNAL TRIBUNAL


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DECLARACION EXPRESA

"LA RESPONSABILIDAD POR LOS HECHOS, IDEAS

Y DOCTRINAS EXPUESTOS EN ESTA TESIS, MECO

RRESPONDEN EXCLUSIVAMENTE; Y, EL PATRIMO

NIO INTELECTUAL DE LA MISMA, A LA ESCUELA

SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL".

(REGLAMENTO DE EXAMENES Y TITUL~S PROFE-

SIONALES DE LA ESPOL).

LUIS WILFRIDO CAIZA CHAGLIA


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RESUMEN

El increment0 y la difusidn de la tecnica de obtencidn

de piezas mediante matrices, han sido cada vez mayores,

y su aplicacidn en campos tacnoldgicos de alta precision

y dureza ha exigido la adopci6n de nuevos mdtodos y pro

cedimientos de trabajo, que pueden garantizar una exac_

titud mayor de la quevenia

siendo obtenida siguiendo -

10s mdtodos constructivos convencionales.

Entre las nuevas te'cnicas aplicadas a la fabricacidn y

mecanizacidn de matrices que las podemos clasificar en

tre las no convencionales es-tan: el mecanizado por -

electro erosidn, mecanizado por ultra-sonido, mecaniza-

do quimico y el mecanizado electro-quimico, diendo a&

gunos de ellos ampliamente usados en la actualidad.

Por su forma y dimensiones, y por el trabajo a realizar

las hileras de trefilacidn deben

ser maquinadas dentro-

de limites de tolerancia muy pequefios y grandes durezas,

por lo que se hate necesario seleccionarun

proceso

de

mecanizacidn que permita ejecutarlo. Los procesos en

10s cuales vamos a maquinar las hileras son 10s siguie;

tes: El de rectificacidn por abrasivo comunmente utili

zado en esta industria; y el mecanizado por electro erg

si6n

que tratamos deintroducir

en esta industria, por


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INDICE GENERAL

RESUMEN-----------------------------------------~~

J--DICE GENERAL-----------------------------------

INDICE DE FIGURAS--------------------------------

INDICE DE T~LAS---------------------------------

INT'RODUCCION-------------------------------------

CAPITULO I i

HILERAS DE TREFILACION---------------------------

1.7. TIPOS DE MATERIALES PARA SU F@RICACION-----

1.2. DISEtiO Y CONSTRUCCION-----------------------

1.3. AC&=JADO SUPERFICIAL-------------------------

1.4. ‘-J’IEMpO DE V-J-DA

UTIL-----------------------~-

CAPITULO II

MECANIZADO POR .ELECTROEROSION---------------------

2.1.

2.2.

PRINCIPIO DEL PROCESO DE MECANIZADO---------

OPERACION DEL AVANCE SERVOCONTROLADO DE LA

HERRAMIENTA---------------------------------

2.3.

2.4.

VOLUMEiN DEL CRATER DE EROSION EN FUNCION DE

LA ENERG-J-- DE DESCUGA----------mm----------

ESTADO DE LA SUPERFICIE MECAiJIZADA----------

2.5. LIQUI DIELECT'RICO-------------------------

PAGS

VI

VII

XII

xv

17

19

19

26

32

33

34

36

47

47

50

54


8/165


9/165


10/165

XI

PAGS

APENDICES -----------------------------------------160

BIBLIOGRAFIA

--------------------------------------168


11/165

BNDICE DE FIGURAS

Ns

ESQUEMA DE UN PROCESO DE SINTERIZACION--- 27

HILERA PARA TREFILAR ALAMBRE------------- 28

HILERA DE CARBURO DE TUNGSTEN0 PARA ESTI-

MR

ALmBm------------------------s-m--

4

COMPONENTES BASICOS DE UNA MAQUINA DE E-

LECTROEROSION----------------------------

5 TENSION APLICADA EN FUNCION DE LA DISTAN-

6

7

8

9

-IO

11

12

CIA DE DESCARGA EN GAS YLIQUIDO---------

PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E

ROSIONADO-------------------------- ---m-v

PRINCIPiO

FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E

ROSIONADO--------------------------------

38


ROSIONADO---------------------------------


ROSIONADO--------------------------------


ROSIONADO----------------------~-~------

40

ESQUEMA DETRABAJO

DE MAQUINAELECTROERO-

SIONADORA--------------~------------------

SOPORTE HIDROS?'ATICO---------------------46

PAGS

37

35

37

38

39

39

43


12/165

XIII

73 RELACION ENTRE LA ENERGIA DE CARGA Y EL Vg

LUMEN DEL MATERIAL EXTRAIDO--------------- 4 8

14 RELACION ENTRE EL DIAMETRO DE PROFUNDIDAD-

DEL CRATER EN FUNCION DE LA ENERGTA DECAR-

GA ---------------------------------------- 4 9

RELACION ENTRE EL VOLUMEN DEL MATERIALA-

RRANCADO Y EL ESTADO DE LASUPERFICIE----- 51

16

VOLUMEN DEL MATERIAL ARRANCADO EN FUNCION-

DE LA SUPERFICIE DE ATAQUE---------------- 53

77 PORCENTAJE DEL DESGASTE DEL ELECTRODO-HE -

RRAMIENTA Y PIEZA EN FUNCION DE LA INTENSI

DAD DE CORRIENTE-------------------------- 55

18 CIRCULACION E INYECCION DEL LIQUIDo DIE -

LEC?‘RICO 59

19

CIRCULACION POR ASPERSION----------------- 59

20 CIRCULACION A CONTRACORRIENTE------------ 6 0

2-l DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL RECTIFICADO----- 73

22 FORMACION DE VIRUTA ARRANCADA POR UN GPANO

ABRASIVO----------------------------------” 7 4

23 MAQUINA DE ELECTROEROSION----------------- 91

2 4 MAQUINA DE RECTIFICAR HILERAS DECAREURODE

TUNGSTENO--------------------------------

91

25 MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTENO- 93

26 SUPERFICIE A OCUPAR EL CAMP0 DE EROSION--- 98

27 DIMENSIONES DEL ELECTRODO----------------- 109


13/165

XIV

PAGS

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

4-l

ELEMENTOS DE MANDO DEL GENERADOR---------- 116IMPLEMENTOS DE CONTROL DE MEDIDAS--------- 777

MAQUINA RECTIFICADORA DE HILERAS----------727

MAQUINA RECTIFICADORA DE AGUJAS----------- 122

MAQUINA PARA PULIDO MANUAL---------------- 123

PRE-PULIDO DEL ANGULO DE ENTRADA DE LA HI

LERA

--------------------------------------725

PRE-PULIDO DEL ANGULO DE SALIDA DE LA HILE

RA ---------------------------------------- 126

MECANIZACION DEL ELECTRODO EN EL TORNO----129

TOMA DE DIMENSIONES QUE DEBE TENER EL ELEG

TROD0-------------------------------------730

INSTRUMENT0 DE MEDICION DE DUREZA---------132

CONTROL DE MEDIDAS DE HILERAS RECTIFICADAS

POR ABRASION------------------------------ 743

INSTRUMENT0 DE MEDICION DEL ESTADO DELASU

PERFICIE---------------------------------- 745

MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTEN0

MECANIZADO POR ELECTROEROSION-------------152

MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTENO-

MECANIZADO POR ABRASION------------------- 753

‘ 8L10 lE


14/165


15/165

XVI

N-o-

13

14

15

RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACIONDEHI

LERAS POR ELECTROEROSION------------------741

RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACIONDEH~

LEmS POR ABRASION------------------------ 149

POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA

DE ELECT'ROEROSION-------------------------161

16 POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA

DE ELECTROEROSION-------------------------- 162

17

18

19

20


DE ELECT’ROEROSION163


DE ELEL?'ROEROSION------------------------- 164

NUMERO DE PASOS DE REDUCCIONES DE HILERAS-

DE REFERENCIA QUE UTILIZA SOLECSA---------16.5

DIAMETRO FINAL OBTENIDO CON SUS RESPECTIVAS

TOLERANCIAS DE HILERAS DE REFERENCIA QUE g

T1j-JZA SOLECSA---------------------------- 166

VALORES INDICATIVOS DE RUGOSIDAD PARA VA-21

PAGS

RIOS MECANIZADOS--------------------------167


16/165

INTRODUCCION

En la industria de trefilacidn de nuestro pais, existe

el problema de construccidn y rectificacidn de las rng

trices de trefilar, que son fabricadas de carburo de -

tungsteno. Estas una vez variado el didmetro de salida

por el trabajo realizado son abandonadas en algunos ca

SOS o trabajadas en un procesos de rectificacidn por me

dio de1 abrasivo, que indica el fabricante. Sucostode

importacidn es muy elevado.

Las hileras de trefilar que han sido trabajadas en la

reduccidn de1 d&metro de1 alambrdn, que es el element.0

que se utiliza para la fabricacidn de electrodes para -

soldadura en SOLECSA, al ser rectificadas con abrasivo

espoca

la eficiencia que demuestran, alpresentarsepz

blemas de didmetros no controlados tdcnicamente, o a la

forma ovalada con que sale el alambrdn de d&metro red2

cido el':cual tambien suele romperse.

Existe una maquina herramienta de1 tipo no convwncional,

coma es la maquina de electroerosi&, en la que debido-

a su forma de trabajar se pueden maquinar las hileras 0

riginales y aquellas que han perdido sus didmetros de-

trabajo pero que a& tienen vida fitil.

El presente trabajo estriba en recuperar lashileras que


17/165

18

han sido ya trabajadas y han perdido su didmetro origi-

nal desalida,

mecaniz&dolas

por electro erosi6n

yret

tificado por abrasivo, efectuar un estudio tecnico y e

con6mico

de ambos procesos para evidenciar la benevolen

cia de cada uno de ellos y recomendarel

de mayor efi -

ciencia.


18/165

CAPrTULO I

HILERAS DE TPEFILACION

Unaparteimportantede cualquiertrabajo demoldeo, eslama-

triz misma. EStees elcorazdndelaoperacidn, yaque defi

neeltamafioy formadelarticulomoldeado; sielproducto no

escorrecto elprimerlugarpara buscarla causa de la difi

cultad es la matriz.

EnlaS operacionesde estirado se fuerzaalmetalapasar a-

travdsdeunamatriz

ohilera, mediantelaaplicacidnde una

fuerzade traccidnalextremo delmaterialque yahapasado -

porlamatrizyapareceporlacaradesalida;

esdecirque se

lo forza apasarporlamatrizwtirando

de6111.

Ormalmente

esparte deproductosconsimetria

circular, aunquenoes con

dicidnnecesaria.

Lareduccidnde seccidndeunabarrao va

rilla,poroperacionessucesivasde

estirado, sellama estiI

radodeunabarra ovarilla, ydentro de estadenominacidnge

ndricasellamatrefilado

alproceso de fabricacidndelalam

breporestirado. Lasmatricesdeestirarsepuedenllamar

eraS

dados, especialmente enelcasode trefilado.,;'

k

1.10 TIPOS DE MATERTALES PAPA SU FABRICACION

Los carburos cementados usados para la fabricacidn

der-herramientas

y moldes de estirar, consisten de

carburos de tungsteno, titanio, molibdenoytantalio,

aglomerados en cobalto o niqueld&tiles. Loscarbu


19/165


20/165

Compresidn Estampado

Polvo

deOxid

d=oIvo d eDS Tungsten0 TungsZeno

Presi

nterizaCidn Tref i ledo del Alambre

ReduccidnMezclado

Sinterizacidn 1 En Calient

e 0 e n Frio 1

FIGURA N-O 7.- ESQUEMADEUNPROCESODESINTERIZACION


21/165


22/165


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24/165


25/165


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28

FIGURA N-O 2.-NUC‘LEO

DE CARBURO DE TUNGSTEN0

.DE HILERA PARA TRJZFILAR ALAMBRE


27/165


28/165


29/165

37

FIGURA

N-o 3HILERA DE C R URO DE TUNGSTEN0 PARA

ESTIRAR A L A M B R E


30/165


31/165

33

en frio empleando matrices con superficiespulimenta

das duras y lubricantes eficaces.

1.4:T'IEMPO DE VIDA UTIL

La vida de una hilera en particular se puede definir

coma el

n&nero total de horas de trabajo a una velo-

cidad constante dada requerida para que s e des ar r o

llen criterios de falla. Si la lubricaci6n es correc-

ta y se hate trabajar a la temperatura razonable, en

tonces la fatiga de1 metal se& la iinica causa pos&

ble de falla; la falla por fatiga se manifestara CO

mo agrietamiento o picaduras en la superficie de con

tacto de la hilera. Los diferentes acabados de la -

superficie, obtenidos por 10s distintos procedimien-

tos de mecanizado pueden afectar apreciablemente al

comportamiento en fatiga. En las superficies cuida-

dosamente pulidas en donde la rugosidad superficial-

es muy pequefia tend& una duraci6n media en fatiga-

mayor que una superficie pulimentada de mayor rugos&

dad-superficial.


32/165

CAPITULO N-o 2

MECANIZADO POR ELECTROEROSION

Se entiende por electroerosidn la eliminacidn de particu

las de materiales por la accidn de descargas electricas.

Para realizar este mecanizado, se provoca entre el elec_

strode-herramienta y el electrode-pieza, una sucesidn de

. descargas, con gran intensidad instantanea, que se prod;

ten en un liquid0 dieldctrico, que es frecuentemente u-

na mezcla de hidrocarburos.

Estas descargas se producen en diversos puntos de1 elec-

trodo-herramienta y se forma progresivamente un hueco en

el material que, se trabaja; este hueco tiene exactamente

la forma de1 electrode-herramienta.

El uso de descargas electricas para cortar impone muchos

requerimientos especiales, mostrados esquematicamente en

la figura N-o 4, no asociados normalmente con las maquinas

herramientas convencionales. El material que se trabaja

es 5~10 de 10s electrodes entre 10s cuales ocurren las -

descargas, chispas elgctricas, y debe ser de material 2

lectricamente conductive, El electrode-herramienta, tam

bidn debe ser hecho de material electricamente conducti-

vo; es localizado muy prdximo pero no en contact0 con la

pieza durante el torte.


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3 5

Cili n d r o

Trabajo

UCia

C o n t r o l

Rese

r vorio Di eldctr i co

e s Elect ronicos

Reservor io Fluido

Clidraulico

/

FIGURA N-o 4.- COMPONENTES BASICOS DE UN MAQUINA

DE ELECTROEROSION


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35/165

37

c

0

ul

c

2500

1500

150 250 350 pm

Dist ant ia

F7

UR 5. - TENSION APLICADA EN FUNCION DE LA DISTM

CIA DE DESCARGA


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38

i

Elecf rodo

- -

i

- - -- -

f L

-

-

FIGURA N-O 6

\

I

Ye

M 0- - -<1

- -

t

_

/

FIGW3A.S.~~ 6 y ATO ?.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SEPROD2

CE EL EROSIONADO


37/165

39

T 000 Oc

/

PI Qsma

FIGURA NO 8

12000°C

Crater F i nal

\

Ma te r i a l Expulsado

FIGURAS N-O 8. Y N-O 9.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODE

CE EL EROSIONADO


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40

Crat

e

J jy ~ca

FIGURA NO -lo.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL

EROSIONADO

\


39/165


40/165


41/165

4

1

a

:

u

l

n

h

0

L

v

I

I

’

‘

0 o

WY i

i


42/165

44

cape de1 pist6n.

Si en el ejemploprecedente,

ocurre un alejamiento

de1 electrodo en comparaci6n con la pieza,, la tez

sidn de trabajo sube provocando al mismo tiempo 2

na subida de la corriente que circula en la bobina.

Esta variacidn se transforma en unasubida

de1 cam

po magn&tico que permita a la valvula de escape ce

rrarse.

La cantidad de aceite que no puede fluir masporla

valvula de escape va ahora a la camara superiordel

cilindro y empuja al pistdn diferencial hacia aba-

jo,

es decir hate aproximar al electrode-herramien

ta hacia la pieza y por es-to hate dism:inuir la ten

si6n de trabajo.

El movimiento se acaba cuando el equilibrio es re

creado, o sea tensidn y corriente de equilibrio -

restablecidas, y el servo-mecanismo deja fluir la-

cantidad de aceite correspondientes a la cantidad-

faltante a la condicidn de equilibrio.

El movimiento vertical, desde abajo hacia arriba -

de1 pist6n es provocado en el modo contrario. La

valvula de escape se abre sobre la posicidn de equJ

libri\

dejando fluir la cantidad de aceite, que-

comprende elcaudal

de equilibrio quevienedesde-

el diafragma y la parte que queda y fluye desde la


43/165


44/165

46

1

J

- -

t

I

FIGURA NO 12 SOPOR HIDROSTATICO


45/165


46/165

48

mm ”

1

I d2

l o3

164

155

I ?

lo4

j3

l

6’ 10

E n e r g i a d e C a r g a Wi

FIGURA Ng 13.- RELACION ENTRE LA BNBREJ.IA DE CARGA Y

t

EL VOLUMEN DEL METAL EXTWIIDO


47/165

49

dh

crater

mhll

10

1

- 1

10

2

10

- 3

10

10

Energia

d ecarw

(Joules)

FIGURA N- O

14.

RELACION

ENTRE EL DIAMETRO Y PROFUNDIDAD

DEL CRATER EN FUNCION DE LA ENERGIA DE

CfkXiG


48/165

- profundidadde1

crater (h) y la energia de descarga

(Wi) empleada.

Para poder expresar analiticamente la energia de im

pulso (wi) se determinan 10s valores medios de la-

corriente Im y de la tensidn Urn, consider&doT

coma duracidn de1 impulso, i e in , el valor instan

tan&o de la corriente y de la tensidn de impulso ress

pectivamente:

i(t)dt

Tu(t)dt

La potencia mediade1

impulsose&:

T

u(t) i(t)dt

e.5)

La potencia media de1 circuit0 se&:

pm = l? ?z=

wimp x f

Donde f es la frecuencia de la corriente electrica.

2.4.

ESTADO DE LA SUPERFICIE MECANIZADA

En la figura IV9 15 es representada la curva caracte

ristica que indica la relacidn entre el volumen de1

material arr&ado en la unidad de tiempo(M,m mir

y el estado de la superficie expresada coma Rti.


49/165

M ’~hE c 1

super F i no fi no s e m i f i n o gruesovm

v 37

I-

w

a

v

min ‘p I‘I-

i

1

OS 0.5 1 5 10 20rm

Rugosi dad

FIGURA N-o 15 RELACION ENTRE EL VOLUMEN DEL MATERIAL

ARRANCADO Y EL ESTADO DE LA SUPERFICIE


50/165


51/165

53

mm’min

ZJ

5 1000f

0

L.

2

= 300

E

2

5

100

30

1

5

2

I I\ I u

/

I

100

300 500

700

Superf i tie de ataqus S

mn

FIGURA N-O 16 VOLUMEN DEL MATERIAL ARRANCADO EN FUNCION

DE LA SUPERFICIE DE ATAQUE


52/165


53/165

55

-De sgaste

o/o

I

\

Intensidad de

I,,egimenI,

de COrriente

Trabajo

FIGURA

N-o 17.- PORCENTAJE DEL DESGASTE DEL ELECTRODO HE

RRWIENTA Y PIEZA EN FUNCION DE LA INTEN

SIDAD DE CORRIENTE.


54/165


55/165

TABLA NO'3r b LIo rEq j

CARACTERISTICAS DE DIELECTRICOS

57

MECANIZADO DIELECTRIC0

MECANIZADODEL i KEROSENECARBURO DE TUNGSTEN0

.MECANIZADO DE PIEZAS KEROSENECON SUPERFICIES PULIDAS

MECANIZADO DE PIEZAS ACEITE DE VISCOSIDADSEMIPULIDAS (Ra 7,-l

2f5.6~111

12 cst

MECANIZADO DE ACEITE DE VISCOSIDADDESBASTE 12 + 20 cst

TEMPERA

TIPOS DE DIELECTRICOS VISCOSIDAD A20°C

TURA DEINFLAMA

cst E CION O??

BP Dielectrico 250

Castro1 409

Chevron EDM Liquid0 71

Esso Mentor 28/Sementor 43

Esso Lcctor 40

Esso Univol t 64

Aceite de sal mineral

MobilOil (aceite mobil)

Mobil Oil6

Petrdleo

Kerosene

6 1,48 120

64

1 s

135

5 7

1 46

116

714 ',6

124

6,8

I ,55 132

2,o 2 YO

156

5 8

1,48

132

990 I 75 178

JY, j 2,80

158

2 7 8

16 39

NOTA.-

Temperaturadeinflamacidnconrespectoalpunto de

inflamacionalaque arde elpetroleo cuando se expg

ne a unallama.


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57/165

59

FIGURA N-o 18.- CIRCULACION E INYECCION DEL LIQUID0 DIE

LECTRICO

-l--d

--

_ Elect-rode _-

t ler isn_~

-

0.

0.

FXGUFtA

NO

lg.-

CIRCULACION POR ASPERSION


58/165

60

FIGUFt NO 20 CIRCULACION A CONTRACORRIENTE


59/165


60/165

62

el carbdn depositado sobre la superficie de traba-

jo siendo calentada a tal punto que no ocurre desio

nizacidn de1 fluid0

electrico.

Sin desionizaci&t,

la corriente fluye a traves de1 mismo punto entre

el electrodo y la pieza caueando un excesivo reca

lentamiento.

Cuando se maquina carburo de tungsten0 congrafito,

es recomendable usar 10s de granos fino y de alta

densidad.

ELECTRODOS DE COBRE-GRAFITO.- Finas particulas de

grafito en aleaciones de cobre usualmente permiten

trabajar bien al maquinar 10s carburos de tungste

no en ambas operaciones de desbaste y acabado. El

cobre grafito debe ser clasificado en el rango c&

ro y son normaknente producidos en pequefias escalas

ELECTRODOS DE COBRE.- EL cobre trabaja biencomoun

material de electrode. El material es normalmente

cobre puro o un cobre electrolitico. Mientras el

cobre se maquina muy f&il, hay problemas en consL

deracidn a carga sobre un torno si operaciones de

rectificado son requeridas.

El cobre es mucho m&s usado para trabajos de prec&

sick,

debido a que tiene la capacidad de ser puli-

do a un fino acabado de superficie.


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62/165


63/165


64/165


65/165

TABLA N-o5

APLICABILIDAD DE VARIOS MATERIALES PAFU ELECTRODO-HERRAMIENTA

Materialde1 electrodo

Forma de1 electrodo

cost0 Maquina Metal a AplicacioUses n o

Rela- bilidad trabajar nes Recomen-

tivo dados

Grafito Bsrraq tuboq blo-

ques, varillas

Cobre-Tungsten0

Bronce

Cobre

Barras cortas a-lambres, varillas

Ejes, alambres,tubos, varillas

Ejes, alambreg,tu bos, varillas

Plata-

Tungsten0 Sinterizados

Tungsten0

Alambreg varillas

CarburodeTungsten0

Varillagsinteri-

eadas

Bajo

Medio

Bajo

Bajo

Alto

Medio

Alto

Excelente Aceros Herramien,

Regular

Bueno

Bueno

Regular

Mala

Mala

Todos

Todos

Todos

Todos

Metales

Refractsrios

Metales

Refracta

rios noferrosos

tas

Muescasdecarburos

Agujeros

Agujeros

Ranuraspequefias

0 agujeros

Agujeros

Agujeros

Carburos

Grandesareas

Alta pr=cisidn

Baja precisidn

Grandesareas

Agujeros

irregul=^

res

Agujerosirregula

res


66/165

T A B L A N O 5 (Continuaci6n)

APLICABILIDAD DE VARIOS MATERIALES PARA ELECTRODO-HERRAMIENTA

Material Forma de1 cost0 MaquinabL Metal a Aplicacio Usos no

de1 elec electrodo rela- lidad trabajar nes recomen-

trodo tivo dados

Acero; .

Aleacio

nes dezinc

Aluminio

Molibde

no

Niquel

Toda forma Bajo

Matrices Bajo

Formas forJadas

Bajo

Varillas, tU bos, ejos, glambres

Alto

Placas Alto

Excelente Aceros

Bueno Aceros

Bueno

Mala

Regular

Aceros

Refrac

tarios

Todos

Agujeros, Carburos matriz es

tampada -

Agujeros Agujerosen matr& en alea-ces ciones -

zinc-ten

Agujerosen mat@ces

Agujeros

Formasdeagujeroscomplica

dos


67/165

69

-\-Se&in se ha expuesto, la erosi6n normalme

sedfectfia con doselectrodes,

electrodoyhe

rramienta y electrodo pieza, siendo 10s rnz

terialesmas

usados el

grafico o elcobre

y

sus aleaciones, utilizadostanto

en la fase

de desbaste coma en la fase de acabado res_

pectivamente y su dimensionamiento vienen -

dadossegiin

las tablas de valores, ver ap&

dice,para material deelectrode.

ELECTRODOS DE DESBASTE.- En estecase

debe-

mos teneren cuenta siempre la superficie de

c.ontacto

entre el electrodo y la pieza a2

rosionar, que nos da& la escala de intensi

dadespara

asi

podercompletar

elprograma-

correspondiente. En10s

electrodes de desba.2

te,

las dimensiones pueden ser la medidano

minal antesde1

acabado, restando ladifera?

cia entre la medida nominal y la de1 elec -

trodo, (2 GAP + 2 Rt), seg6n indica la f&

mula (2.7) -

Medidadelelectroao=MedidaNominal-(2Gap+2rt)

Siempre teniendo en cuenta, minim0 desgasl

te y maxima capacidad de arranque de viruta

M (mm3/min)


68/165

70

B ECTRODOS DE ACABADO.- Para 4a.s dimensiones

hay\>que tener en cuenta la rugosidad (Ra) que

se desea obtener, asi tambien si la pieza va

a ser pulida o no pof teriormente,~~seg6n in

dica

laf6rmula

(2.8)

Con pulido posterior:

Mediaadelelectroao=MedidaNominal-(2Gap+2rt)

Sin pulido posterior:

Medidadelelectroao=MedidaNominal-2Gap

2.7 TIEMPO DE TRABAJO

Elcalculo

de tiempo de trabajo resulta de lasiguien

te expresidn:

T (min)=

g @Jo)

donde:

V=

representa el volumen de1 material evacuado.

M= representa la evacuacidn practica de1 material -

por unidad de tiempo.

Al efectuarse un trabajo en lamaquina

se establece-

la siguiente notacidn:

Td = +--


69/165

71

Para

desbaste:

Td=

Tiempo de desbaste.

Vd=

Volumen de material evacuado en el desbaste.

Md=

Evacuaci6n

prhtica

en desbastede1

material.

Tp =-+-

Para acabado:

Tp = Tiempo de acabado.

Vp=

Volumen de1 material evacuado en el acabado.

Mp = Evacuacidn prdctica en el acabado.

El tiempo total de mecanizado en lamgquina

vienere-

presentado por:

Tt = Td + Tp


70/165

CAPITULO N-o3

MECANIZADO POR ABRASION

La formacidn de la viruta enel

rectificado,laaccidn,

de arranque y de abrasidn, tiene lugar en condiciones -

muy distintas, tanto con respect0 al torneado y cepilla

do en 10s que la seccidn de viruta por lo menos teorica

mente esconstante,

coma con respect0 al fresadoqueah

presentando virutas de seccidn variable, coma en elret

tificado, utiliza sin embargo herramientas multicorte&

geometria bien definida.

En el rectificado la herramienta dispone de unacanti

-

dad indefinida de granos abrasivos distribuidas alazar,

pero por lo dem&s de forma tal que dan lugar a &gulos-

de desprendimientos negativos coma aparece en la figura

NC

21 y figura N-O 22.

No se puede establecer la hipdtesis de regimen estacio-

nario, sino que sedeben

preveer variaciones periddicas

de lasfuerzas

aplicadas debidastanto

a las variaciones

de las secciones de las virutas coma al distinto r&mere

de granos de abrasivos en contact0 con la pieza en car

da momento. En tales condiciones de formacibn, cada v&

ruta puede dar lugar a un&tgulo

de cizallamientova

riable desde el comienzo hasta el finalde1

torte

yacE


71/165

.

.

FIGURA NO 2 - l . - DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL RECTIFICADO

73


72/165

74

‘\ s 1

\

\

\

s

.

\

\

\

8

\

/

\

/

.

’

\

/

-

FIGURA NC 22.- FORMACION DE VIRUTA ARRANCADA POR UN

GRANO ABRASIVO; DONDE A ES LA VIRUTA

ARRANCADA, B ES LA SUPERFICIE DE LA

PIEZA, C ES EL GRANO ABRASIVO, ES

ANGULO DE DESPRENDIMIENTO.


73/165

75

ficientes de friccidn igualmente variables.

El angulo de cizallamientop

resulta pequeno:

La fuerza

F resultante da lugar; a la fuerza Ft, fuerza detorte,

y a la Fn, fuerza de repulsidn, a Fs y Fn, fuerzasde c&

zallamiento tangential y normal aFf

y Ffn, fuerzas de

rozamiento sobre la cara de torte y su normal correspo;

diente.

La energia requerida por10s

procesos

de abrasidnespor

lo menosdeun orden de magnitud superior a la necesaria

en operaciones de arranque de virutas en torno, fresadg

dora, y alcanzaaveces valores 20veces superiores. La

energia introducidaenel sistema, para operacionesde res

tificado, setransforma en calor hasta cercadel80 ; de=

te porcentajecercadel85

es cedidaala pieza que se-

rectificaatraves

de laspequefias

secciones de lasvir+

tas arrancadas; cercadelss es arrastrado por la viruta

y el restante 70% es disipado porlosgranos deabrasivos,

por el aglomerado de la muela y por las pequenas bolsas

deaire

que se forman en la superficie de la muela.

La cantidad de calor cedida a la pieza es la que Provo

ca10s

mayores

problemas, no solamente porque es la ma

yor partede1

calor producido, sino porque puede deter

minar, en el material que se mecaniza, quemaduras, grie

tas superficiales, tensiones residuales, modificaciones

de estructuras superfiales, y errores dimensionales.


74/165


75/165

77

mero 120 que tiene 120 x 120 agujeros por pulgada

cuadrada.

La tablaN-o

6 da la superficie de granos normales,

teniendo presente que 10s polvos m&s finos se ob -

tienen por decantacidn,

En resumen, las granulaciones m&s gruesas sirve pg

ra desbarbados y desbastes, ya que arrancan una ma

yor cantidad de material y para materiales m&blG

d&s;

las granulacionesfinas

para

10s acabadosyma

teriales duros.

La estructura de la muela corresponae a la dispos&

cidn o densidad de 10s granos de abrasivos enlama

sa de1 aglomerante: 4

ts O S pueden estar muy juntos

y dar lugar a una estructura cerraaaf o bien estar

relativamente separauos y formar una estructura2

bierta. Esta caracteristica de la muela, ligada a

la porosidad, debe ser bien considerada en la elec

cibn.

3.2. CARACTERISTICAS TECNICAS QUE DEBE CUMPLIRELABRASI

vo

El abrasivopara

cumplir

su

misidn

de torte debem-

tisfacer 10s siguientes requisitos:

M&s que cualquier otro &til, el abrasivo debe po-


76/165

78

TABLA N-o 6

TAMAfiO

DE GRANO DE LOS ABRASIVOS

Grano muy grueso N-o 8 lo 72

Grano grueso N-o 14 76 78 20 24

Grano medio N-o30 36 46 60

Grano fino N-o 70 80 90 700 128

Grano muy fino N-o750

780 220

Polvo

Decantado N-o 240 300 400 500

600


77/165

79

\

‘

_,

’

seer elevada dureza, ya que sirve para trabajar 10s

materialesmds

duros.

Los granos de abrasivodeben

resistir la accidn de

desgaste, ejercida sobre ellos por eJ roeamiento so

bre la pieza; en efecto, el grano que resultard re

dondeado en lugar de presentar aristas vivas, nopo

.

dra seguir cortando. La resistencia al desgaste de

pendede1

sistema de cristalizacidn que debe perm&

tir la fractura de1 grano o su desprendimiento', de

forma que se mantengan las aristas vivas.

Poseer tenacidad, esta caracteristica es necesaria

para impedir roturas de grano bajo la accidn de10s

choques.

Uniformidad de10s

granos es indispensabletanto

-

por lo que hate referencia a su estructura coma a -

sus dimensiones.

3.2.1. TIPOS DE ABRASIVOS MAS COMUNES

Entre10s

abrasivos m&s comunes tenemos:

El sesquidxidode aluminio, Alundum, que se ok

tiene de la bauxitaporun tratamiento enhor

no electricoalarco, alatemperaturacerca de

4ooo c.

Estasefundeydespuesalenfriarse

-

cristaliza enbloques, quea su vez son moli-


78/165

80

,//’

dos y reducidosapolvosogranos. El Alundum

tieneungrado de durezaenla escalade Mohs-

comprendido entreelcorinddn ye1 diamante.

Gaueralmente se emplea para mecanizar metaks

con carga de rotura superior a 10s 350 vmm2

El carburo de silicio que se obtiene, por -

tratamientos en hornos el&ctricos, a tempera

tura de unos 3000°C de arena meecladacon co

ke,

coma

consecuencia de este tratamiento se

forma una masa cristalina que despuds semug

ledando

lugar a10s

granos. La dureza de1

carburo de silicio es superior a la de1 Alun-

dum, prdxima a la de1 diamants, por ello el

empleo de este abrasivo se extiendetambien

a 10s materiales demucha

dureza ymenor

te-

nacidad, desde fundicjlones hasta carburos de

tungsteno. Se usa normalmente para materia

les frdgiles con carga de rotura inferior a

10s 3 5 0 N/mm2, coma bronce, platdn y alumi:;&

nio.

El diamante natural o sinterizado: el polvo

de diamante es utilizado con un ligante met&

lice,

se emplea en el rectificado fino, para

afilaryrepasarlas carasdelasmuelas abrasi-

vaq paracortarsustancias altamenteresiste=

tes, tales coma el vidrio, piedra, ceramica


79/165


80/165

82

sentarse notables concentraciones de tensioneswe

pueden comprometer la calidad de las superficies me

canizadaso

El calor desarrollado en el rectificado segh figu-

ra N-0 21 se forma en:

En el plano de cizallamiento (09)

Sobre lacara

de desprendimiento (OA)de1

granoa-

brasivo sobre la cual desliza la virutilla.

Sobre la superficie de incidencia (OC) de1 grano a-

brasivo que resbala contra la pieza, Esta filtima -

causa es particularmente importante porque proporcioo

na la mayor parte de calor alaPleza,

El desgaste de1 grano abrasivo modifica la longitud

de1 segment0 (OC) que aumenta,Para elevadas velo

cidades de la muela, pequefias distancias

entke

10s

granos abrasivos y baja velocidad de la pieza sepw-

de considerar la zona correspondiente al drea ae

-

contact0 (ED) coma fuente de calor continua,

3.4. DETERMIJJACION DE LAS CONDICIONES DE CORTE

Para la determinacidn de las condiciones de torte -

en el rectificaao hay que considerar el rendimiento

de1 mecanizado que se puede expresar por: Grado de

acabado superficial de la pieza mecanizada y tole -

rancias dimensionales, desgaste de granos abrasivos,

volumen dematerial

arrancado de la pieza.


81/165

83

El grado de acabado superficial es un par&metro im_

portante que valora la calidad de una operacidn de

rectificado, es por lo tanto fiti tener en cuenta -

con la mAxima consideracidn 10s par&metros quein-

fluyen

sobre la microgeometria de la superficie de

la pieza mecanizada,,

El desgaste de 10s granos abrasivos es un fenbmeno-

que se desarrolla de tres maneras: redondeado o g

planado

de 10s granos de abrasivos por rozamientos,

por reaccidn quimica y por fractura de 10s granos.

El aplanado por rozamiento es un fendmeno puramente

mecitnico.

Frotando

contra la pieza a mecanizar, el

grano abrasivo se desgasta. Es-to desde un punto de

vista de la geometria de1 filo de torte determina -

un &tgulo de incidencia nulo, por lo tanto un aumen

to de1 &ea de torte pieza-herramienta,

El aplanado por reaccidn quimica ejerce sobre el -

grano abrasivo un efectototalmente an&logo al descrk

to anteriormente pero que es debido a las altas tern

peraturas y presiones que seoriginan

en la zona de

torte,

La fractura de1 grano abrasivo se verifica cuando-

las fuerzas aplicadas a cada grano, por efecto de1

desgaste crece hasta alcanzar un cierto valor limi-


82/165

84

te. La fractura de1 grano abrasivo provoca la crea

cidn de nuevos filos cortantes.

El volumende1

material arrancado de la pieza es un

pa&metro que nosda

un indice de productividad en

el rectificado y puede ser relacionado con el des-

gaste de 10s granos abrasivos a traves de la rela -

cidn:

Siendo:

Vc = Volhen de1 metal arrancado de la pieza.

Vm=

Voliimen

de1

material, granos abrasivos, perdi-

dos por desgaste.

G=

Es el rendimiento volum6trico.

3.4.1.

PARAMETROSDECORTEPARATRABAJOSENRECTIFICACO

Lospardmetros

quedeben

ser determinados pa

ra disponer de un conjunto de condiciones de

torte id6neo para trabajos de rectificadoson:

velocidad detorte,

velocidad de avance peri

fdrico, velocidad de avance axial, profundi-

dad de pasada y creces de sobremetal.

La velocidadde cortedebealcanzarlosvalores

mdximos posiblescompatibles consuresistencia,

yaque es-t& sometidadurante surotacihaunaac


83/165


84/165

I

86

espesor de viruta arrancada por un grano a-

brasivo, de1 citado espesor dependen la fuer

za de torte y la potencia absovida, tambih

de la calidad de1 material que semecaniza.

Un aumento de la velocidad de avance perifh-

rice, provoca al aumentar la fuerza de torte

un mayor es f uer z o de t r abaj o de l a muel a yj

por lo tanto un mayor desgaste. El limite +J a

t

ferior de la velocidad de avance perifdrico-

hay que relacionarlo con el tiempo de mecan&

aado,

que debe ser mantenido en valores eco-

ndmicos, y con el peligro de alisado o embo_

tado de la muela, lo que se verifica con un

espesor demasiado pequefio de la viruta.

El movimiento de axial efectuado generalmen-

te por la pieza sirve para llevarle a la po

sicibn de contact0 con la muela a lo largock

toda su longitud. El valor de este avancede

pende de la altura de la muela adem&s de1 ma

terial a mecanizar, de las dimensiones de la

pi ez a y de l as c ondi c i ones de acabado que se

desea obtener.

La profundidad de material arrancado en cada

pasada, debe ser fijada teniendo en cuentala

influencia que ejerce s obr e 10s varios facto


85/165

87

res de torte. De todo ello resulta convening

te adoptar fuertes profundidades de pasadaen

10s

trabajos de desbaste compatibles con la

potencia disponible y con la duracidn de la

muela.

El sobremetal que se deja en una pieza, yarn2

canizada en otra mdquina, para

ser eliminado

por rectificado dependetanto

de lasdime&-

nes de la pieza coma de la potencia de larnd

quina.


86/165


87/165


88/165

4 . 2 .

4 . 3 .

Recorridode1

porta

agujas . . . . . . . . . . . . . . . .

Voltaje requerido para su funcionamiento,.

Potencia requierida......................

Dimensiones de la mesa . . . . . . . . . . . . . . ..e...

Peso net0.o...............................

Donde:

m = metros

cm=

centimetros

mm = milimetros

Kg = kilogramos

1 = litros

min = minutos

seg = segundos

Kw = kilowattios

Vol=

Voltios

PRM=

Revoluciones por minutos

PO

50 mm

220 Vd

0,4 Kwk/

5 7 6cm2

9 2 Kg

MICROESTRUCTURAS DE LAS HILERAS AMJXANIZARSE

Todas las hileras a mecanizarse son demarca

VERO-

LIT cuyosnficleos son de carburos de tungsteno. Co-

mo se muestra en la figura No 25.

MECANIZACION DE HILERAS DE TRFFILACION PORELECTROE

ROSION

Como se ha dicho anteriormente el ndcleo de la bile


89/165


90/165

FIGURA N-o 24,- MAQUINA DE RECTIFICAR HILER4S DE CARBg

RO DE TUI'JGSTEI'JO

x


91/165

Ii ICGu~ N O 25 MICROESTRUCTURA DEL CA~PTR~ DE TUNGSTENO

Aumento: 1,000 x

Ataque: KOH (10 solucidn aquosa) 2 partes,

K3 Fe (CN) 6 10 solucich aquosa

parte

Tiempo de ataque: 3 minutoso

Tama

de grano: Media ca WC - Co,


92/165


93/165

9.5

b. Con las medidas a las que se quieren llegarylas

,.towadas,

calculamos el dngulo de entrada, ela;

gulo de ataque y la superficie minima que debe 0

cupar elcampo

deerosi&.

c. Calculada la superficie minima determinamos el-

prograeade desbaste, en base a la rugosidad we

se desea obtener en la superficie se selecciona

el progrma de pulido, coma se vera m&s adelante.

d. En base a 10s programas de desbastes y de pulido

se determinan las dimensiones de 10s electrodes.

e. Se mecanizan10s

electrodes en torno universal-

con las medidas previamente determinadas.

f. Se mecaniza la hilera en la maquina de electroe-

rosidn, primeramente con el programa de desbaste

y una vez terminada esta operacidn se mecanizala

hilera con el programa de pulido.

Para determinar la superficie que va a ocupar e1c.e

po de erosidn, en la figura N-O 2 podemos ver que el

nticleo de la hilera en donde se produce la reducci&

de1

alambre es de seccidn c6nica y la superficie de

apoyo es de seccidn cilindrica.

Para

la parte c6nica truncada utilizamos las siguien

tes fdrmulas:


94/165

v

= hI(R1

2+R22+R,R2)

al,

-1 RI-R2=tg

h7

1

r

Donde:

S = superficie total de1 con0

R7

= radio mayor

R2

= radio menor

h.,

= altura de1 cone truncado

v = volumen de1 cone

o(: = semiAngulo de1 cone

Para la seccidn cilindrica


95/165

TR2 CR2 h3

w =

2

R2 h3

Donde:

T = superficie total de1 cilindro

w

= volumen de1 cilindro

h3

= longitud a altura de1 cilindro

R2

= radio de1 cilindro

Con estas fdrmulas, determinadas en el MANUAL DEL-

TALLER, procedemos a efectuar10s

c~lculos de las

diferentes areas.

Dividiendo en tres secciones, figura NQ 26, la hi12

ra que se encuentra en 2,8 mm de diametro y va a -

llevarse a un nuevo paso de trabajo de3,6

mm de&-

metro de salida, todos 10s datos obtenidos para es

ta hilera es-tan determinados en la tabla IV-o 7.


96/165

I

et-Wad

FIGURA N-O 26.-

SUPERFICIE

A OCUPAR EL CAMP0 DE EROSION


97/165

TABLA N-O 7

DATOS PARA HILERA QUE SE VA A LLEVAR A 3 6 mm DE DIAMETRO DE SALIDA

Seccidn 1 Seccidn 2 Seccicjn 3

rlzl

?lFn, (iii, (mm) (k,l

(iii) (k, (2) (ii,6

Entrada 8 o Y,o 9975 o

49 497

527 228 396 29

Salida 4 o

497

5 o

2,8 3 5

597

298 336 2 ~

Di = dihetro initial antes de mecanizar

Df = didmetro final a mecanizar


98/165

100

Calcu los :

Seccidn

1 Par-be de1 hgulo de entrada

Superficie initial, utilizando fdrmula (4.1)

Si =7T(y2+ (%))2+(9yo i4'O)

[.

2

+(5,0J2

I

Si=

60,87Tmm2

Superficie final1

Sf =y)2+ +q2+ g 4~o)

[

+92- 5.0 2

s f = 6g,287hhi2

Superficie neta a erosionar de seccidn 1

Sl = Sf-

Si

S-I

= (6g,c?.8 - 60,8)7i-

Sl = 8,45 7hm2

Volutnen initial, utilizando f6rmula (4.2)

Vi = 55,47Tmm3

Volumen final

Vf = T(g,o)

[

(Y) + yJ2+ y+q1

Vf = 67,377fmm3

Volumen neto a erosionar de seccich 1


99/165

101

VI

=

Vf-

Vi

VI

= (67937 - 55,4)77-3

.VI

= 11,97JTiixn3

Elsemi&gulo

de entrada lo detrerminamos utilizan

do f6rmula (4.3)

p=

26O

Seccidn 2 Parte de1 dngulo de la hilera

Superficieinitial

Si=77(% +

[

2

+(+ )

2

+ (430i2'8)(4’o;2’8)2+(5,7)2

Si=

24,4477mm2

Superficie final

Sf=lT

( q +(Jg) +(~.7;3,6)

[

(5,7)2

J

Sf =32,07

Zmm2

Superficie neta a erosionar de seccidn 2

S2 =

Sf-

Si

s2 = (32,07

- 24,44)Tmrn2

s2 = 7,63i7mm2

Volumen initial


100/165

702

Vi = 71 5,7), y 2+ y,2+

l 9,

vi = 16,64Tmtn3

Volumen final

vf = 24,0~mnm3

Volumen neto a erosionar de seccidn 2

V2 = Vf - Vi

v2 = 24,6p - 16,64)flrnm~

v2 = 8,04577mm3

Para la determinacidn de1 semi&gulo de la hilera,

llamado tambidn semizkgulo de ataque, utilizamos -

f6rmula (4.3)

.~oc= tg ‘ 4 7 - 3 5 597

Seccidn 3 parte cilindrica de la superficie de ape

YO.

Superficie initial, utilizando fo'rmula (4.4)

Ti = 9 52 Tm2


101/165

703

Superficie final

Tf = 2+) ?+2,0)

Superficie neta a erosionar de seccidn3

T=

Tf-

Ti

T = (13,12-

4,52) X-mm2

T = 3,67rmm2

Volumeninitial, utilizando fdrmula (4.5)

Wi = 77(vJ2* (2,0)

Wi=

3,9277mm3

Volumen final

Wf

=n(J+ 2*

(2,o)

wf =

6,125m1~11~

Volumen neto a erosionar de seccidn3

W

=

Wf -

Wi

Wf =(6,125 - 3,gz.j rmm3

Wf = 2,27Tmm3

De aqui que la superficie minima aocupar

el campo

de erosidn en la hilera serd:

S =Sj

+ S2 + T


102/165


103/165

r


104/165

TABLA N-0 9

DATOS PARA HILERA QUE SE VA A LLEVAR A 4016 mm DE DIAMETRO DE SALIDA

Seccidn 7 Se c c i d n 2 Se c c i d n 3

hl

h2

(nL, (zn) (fuz, (mm)' (E) (E, (mm) (zn) (zl, (mm)h3

Entrada 8,o Y,o Y,? 493 520 56 690 396 4~6 2,0

Salidad 520

596

493

3,4

4,~

6,0 396

4~6 2,0

I


105/165

707

sidn s = 61,1 mm2

Angulo de entrada -=26O

Angulo de la hilera=

6’

4.3.7.

DISEfiO

Y CONSTRUCCION DEL ELECTRODO

Habiendo determinado la superficie que va a

ocupar el campo de erosidn de las diferentes

hileras, 10s angulos de entrada y de ataque

y, la superficie de apoyo, con estos valo-

res construimos 10s electrodes.

En primer lugar el material a utilizar coma

electrodo herramienta, seg& tabla N-O 5, se

leccionamos el cobre tungsteno. Pero debi-

do a que no se pudo conseguir en el mercado

seleccionamoscoma

material el cobreseg&

la misma tabla.

Para

mecanizar10s

electrodes,

con el dato-

de superficie minima que debe ocupar elcam

po de erosidn encontrado, cuyo promedio es

de 60mm2,

vamos ala tabla NG76,de posicio-

nes y valores resultados, segiin ap&dice,pa_

ra electrodo de cobre. Puesto que en el p.c

riodo

de desbaste no interesa larugosidad-

sino la capacidad de erosidn por minuto, ve

locidad de erosidn, y un desgaste minim0 del


106/165

108

electrode,

con estos pa&metrosdeterminams

coma

programa

de1 generador de la mdquina-

de electro-erosidn el siguiente:

Corriente de impulso V

Tiempo de impulsos 10

Tiempo de pausa 4

Las dimensiones de1 electrodo de pulido van

en funcidn de la seleccidn de1 programa pa-

ra el pulido, y esta elecci6n depende de la

rugosidad que se desea obtener. Para el cg

so de hileras de trefilacidn esta rugosidad

debe ser entre 0,8 Y 890 m, que visto en

tabla NO 7.5, para electrodo de cobre, y pa

ra una rugosidad de 6 um nosdetermina el s&

guiente programa en el generador de la ma -

quina.

Corriente de impulsos II

Tiempo de impulsos 2

Tiempo de pausa 2

Pare las diferentes hileras las dimensiones

de 10s electrodes se&, seg&-x figura No 27y

seleccionando sin pulido posterior utiliza-

mos la f6rmula(2.9)

En figura Nr 27:


107/165

Y

.-.

. . --DFf----

FIGURA NO 27.- DIMENSIONES DEL ELECTRODO


108/165


109/165


110/165

DIMENSIONES DE ~~3s ELECTRODOS PARA HILEM DE 3,6 mm DE DIAMETRO DE SALIDA

Electrodo de desbaste 7,87 9,w

4,50 3,40’

5,0

5,7 2,0 26 6

Electrodo de piludo 7,97 9,66 4,66 3,56, 5,o 5,7 2~ 26 6


111/165

>


112/165

TABLA N-O 12

DIMENSIONES DE LOS ELECTRODOS PARA HILERA DE 4,16 mm DE DIAMETRO DE SALIDA

lectrode

de desbaste 7,87 91:5Q . 4 4,06 4,3 6,0 2,0 25 6

Electrodo de pulido ?,9? 9966 5,66 4J3 4,3 6,0 2,0 25 6


113/165

rosio'n

por minuto debe sermdxima

con un des

gastepequefio

de1

electrode. HabrA

ocasio -

nes que tengamos quesacrificar

eldesgaste-

de1 electrodo para aumentar la velocidad de

erosi6n y viceversa.

4.3.3. PROGRAMA DE DESBASTE

La programacich de1 generador para el desbas

te una vez determinada la superficie minima,

60mm2,

que debe ocupar el campo de erosidn

obtenemos

Corriente de impulsos V

Tiempo de impulso 10

Tiempo de pausa ,4

4.3.4. PROGRAMA DE PULIDO

La programacidnde1

generador para el pulido,

para una rugosidad de 6 urn nos da:

Corriente de impulsos II

Tiempo de impulso 2

Tiempo de pausa 2

4.3.4.1.

IMPLEMENT0 DE CONTROL DE MEDIDAS

Como implement0 de control de medi-

das la mdquina tiene un nonio y un


114/165


115/165

FIGURA

N-o290- IMPLEMENT0 DE CONTROL DE MEDIDAS


116/165

1 1 8

indicador de cardtula que mide la -

produndidad de erosidn.

Las medidas finales a las que se ..:

quieren llegar es-t en 10s electtzc

dos, que cuidadosamente fueronmed&

dos con un micrdmetro. Al poner en

contact0 electric0 el electrodoyla

pieza se fija la profundidad que se

desea ek6sionar. Al efectuarse la

profundidad deseada, la erosidn fi

nalizard.

4.3.5. EFECTO DE LA ACCION DEL TEMPORIZADOR

Este dispositivo sirve para ajustar el tiem-

po de erosionado con el objet0 de ret rar -

brevemente el electrodo de1 sitio de traba-

jo para poder extraer con mds facilidad la

ruta producida al erosionar uno de 10s tempo

rizadores, de 30 a 60 segundos, se ajusta pa

ra que el, electrodo trabaje dentro de este-

tiempo. El otro temporizador, de 0,3 a 6 se

gundos se ajusta para que el electrodo se re

tire de1 lugar de1 trabajo.

El ajuste de ambos elementos depende de1 tra

bajo a realizar. El de trabajo debe ser lo


117/165


118/165


119/165

12-l

FIGURA N-o jOo- MAQUINA RECTIFICADORA DE HILERAS


120/165

FIGURA N o 32,- MAQUINA


121/165

124

b. La hilera se coloca en maquina para pulido, y en

forma manual con aguja cdnica de 40° y carburo -

de boro de grano 400, se rectifica el dngulo de

entrada y el angulo de salida, coma se muestra-

en las figuras N-O 33 y NC 34.

c. Se limpian las hileras con gasolinaya queno debe

quedar nada de1 a br as i v o de carburo que pueda

producir rayaduras en el pulido posterior.

d. En la maquina de pulido se realiza un prepulido-

manual, en la parte de1 dngulo de reduccickdela

hilera, con pasta de diamante de rugosidad de 8

F

el cual es-t& mezclado con aceite.

e. En la maquina de pulido se termina de pulirelan

gulo de reduccidn de la hilera y la superficie -

de guia cilindrica con pasta de diamante de 4 J.U?I

de rugosidad.

4.4.1. DISEfiO Y CONSTRUCCION DE HERRAMIENTAS PARA -

RECTIFICADO POR ABRASION

Tomando en consideracidn que el angulo de la

hilera de trefilacidn es de 12O, se elabora

en la maquina rectificadora de aguja, una a

g uj a de 1 2O de mat er i a l ac er o- p l a t a . Se t o

ma esta aleacidn por cuanto presenta una sg

perficie de mayor resistencia al desgaste.


122/165

FIGURA N-o 33.-PRE-PULIDO DEL ANGULO DE EAJTRADA DE LA

HILER4


123/165

126

I‘

‘

I

J

FIGURA Iv9 34.-PRE-PULIDO DEL ANGULO DE SALIDA DE LA HI

LERA


124/165


125/165

128

la aguja igual a 7,7 cm/seg. en la maquina-

rectificadora de hileras Sean constantes.

Son factores variables a considerar enesta-

operacidn laconcentracidn

de1 abrasivo y la

habilidad de1 operario.

4.5.RESULTADOS

EN EL PROCESO DE ELECTROEROSION ENFUN-

CION DEL PROGRAMA DE PULIDO

Las dimensiones finales de las hileras mecanizadas-

porelectroerosi6n

est&

determinadas por las dime;

siones que se les da a 10s electrodes, que depende-

de la habilidad de1 operario, el cual es muy contra

lable, lo que no ocurre en el otro proceso.

En la figura NQ 35 se muestra la mecanizacidn de1 2

lectrodo en el torno.

En la figura NQ 36 se muestra la toma de dimensio -

nea que debe tener elelectrode.

Para efectos de medir dureza y rugosidad se partie-

ron por el centro de su eje tres hileras, las _res

tantes son trabajadas en la reduccidn de1 alambrdn.

4.5.7. CONTROL DIMENSIONAL

El control dimensional esta determinado wr

el indicador de caratula que mide la profun-

didad de erosidn. La superficie de apoyo y


126/165

29

FIGURll N-o 350- MECANIZACLfOi'J DEL ELECTRODO EN EL TORN0


127/165

FIGURA

o 36,-TOM DE DIMENSIONES QUE DEBE TENER EL ELEC

TROD0


128/165


129/165


130/165

733

Di&metro que se Dureza Rugosidad

obtiene (mm)RA

P

3954

89

6

4J

89

7

4915

89

6

Los valores de rugosidad fueron tomados en

palpador SIGMA que se encuentra en el labor5

torio de metrologia, estos valores no pueden

considerarse deltodo exact0 ya que 10 indica

do seria utilizar un rugosimetro, que no lo

posee el tallermecanico.

Sin embargo estos resultados pueden ser tom%

dos con bastante aproximacidn, tom&do encz

sideracidn que se va a obtener una rugosidad

de 6

r *

en base a programa de pulidoII-2-2,

en la superficie de1 nkleo de la hilera.

4.5.3. TIEMPO DE MECANIZADO

El tiempo total de mecanizacibn de lashile-

ras de trefilacihn estd determinado por:

Tme = T-t + Td + Tp (4.61

Donde:

Tme = tiempo total de mecanizado por electrg

erosidn (mm)


131/165


132/165

135

Td =+ &

Vd = 50,25 mm3; valor obtenido con las

medL

das de electrodo de desbaste y fdrmula

(4.2).

Md = 30 mm3/min; valorelegido

de capacidad

de erosidn para programa de desbaste.50,25 min3

Td =

30 mm3/min

Td=

7,2

min

El tiempo tedrico de pulido se&i:

vp =79,54 mm3; valor obtenido con las medi

das de electrodo de pulido yfdrmula

-

(4.2).

Md =Imm3/min; valor real de capacidad de

2

rosidn

para una rugosidad de 6 umen el

programa de pulido.

Tp = 19,54 mm3

7

mm3/min

Tp = 79,54

min

Se puede ver claramente que 10s valores de

tiempo tedrico de mecanieado en mdquina de

electroerosidn difieren de1 valor real obte

nido. Adelantando criterios de an&isis de

resultados, se debe indicar que 10s valores


133/165


134/165

737

Te =

tiempo de montar y de desmontar lapie

za y, regresar la herramienta al ini_

cio de la operacidn (min).

Tc = tiempo de camhios de herramientas de2

gastadas (min).

Nt

=

niknero

de herramientas usadas.

Nb=

n&nero de piezas producidas.

ct = costo de cada herramienta

TrabajarZas

hileras enel

minim0

costo es

lo que se busca, esta condicidn debe ir re

lacionada con el requerimiento de acabadog

perficial a obtener.

Para

determinar la depreciacidn decualquier

equip0 0 mdquina se sigue la secuencia si-

guiente:

a. Se considera lamdquina

oequip0

en base

a sus adios de uso y el increment0 de su

valor, en porcentaje, por razones infla-

cionarias.

b. Se divide el valor actual por el n&mero-

de adios de vidafiti

estimadade1

equip0

0 maquina.

c. El valor de la depreciacidn anual que se

obtiene lo dividimospara eln&mero

elng

mero de horas que corresponde al period0


135/165

138

efectivo de trabajo anual.

Para la determinacidn de1 costo total deme

canizado se considera ademas S/30,00

porho

ra,que es el valor de otcos gastos coma pug

den ser energia electrica, el use de1w-w

combustibles y lubricantes que comparten -

con otros equipos,

Para nuestro case:

Nb = 1

N-t

= 1

Tc = 0

Por lo que la f6rmula 4.7 queda:

(4.8)

C = M @I'm + Te) + Ct

Si

Tm + Te =T

donde

T = tiempo tornado en montar, desmontar yrns

quinar la pieza

la f6rmula 4.8

queda

c = MT + Ct (4.9)

Para

efectuar costo de mecanizado de hile -

ras de3,54

mm de didmetro de salida por 2

lectroerosidn,se efectiian'dos pasos:


136/165


137/165

1 4 0

maquina de electroerosidn,

M =

(150 + 84,21 +30) sucres/horas

M=

264,2 sucres/horas

Utilizando f6rmula 4.9 y el tiempo T.=92

minutos y, el costo de la herramienta Ct

de -,I85 sucres, el costo de mecanizado -

por electro-erosidn es:

ce = 264,2) sucres/horas horas + 185

sucres.

'e

= 590,l sucres

El costo total de rectificacibn se

C = (590 + 264,2) sucres

C = 824 sucres

Costo determinado en-e1 cual no se encuE

tra el costo de supervisidn de1 ingenie-

ro, 400 sucres/horas

Siguiendo igual procedimiento determinamos-

el costo total de mecanizado por electroerg

sidn de las demas hileras. Colocando en tg

bla N-o 73 10s resultados obtenidos en maqu&

nado de hileras por electroerosidn.

4.6.REsULTADOS EN EL PROCESO DE RECTIFICADO DE HILERAS

POR ABRASION.


138/165

0


139/165


140/165

FIGURA N” 38.- CONTROL DE MEDIDAS DE HILERAS RECTIFI

CADMS PORABRASION


141/165

144

4.6.2. DUREZA Y RUGOSIDAD

Para efectos de medir dureea y rugosidadque

se consigue en este proceso, rompemos tres-

hileras longitudinalmente, la dureza medida

en maquina WILSOSN con escala ROCWELL A,por

s er material duro y pequefio espesor el nii -

cleo de la hilera.

La dureza y rugosidad conseguidas en las h&

leras mecanizadas con abrasivo son:

Diametro que

se I obtiene

b-4

Rugosidad

(P)

Dureza

(ro,,

5935

690 89

496

4,o

89

3,6

’

iii,0 89

La rugosidad final obtenida depende delabrg

s i v o utilizado en mdqu i na de pul i r , par a es

ta parte de trabajo se utiliza pasta de di&

mante de 4 )1 , no se puede considerar exac-

t os l a rugosidad obtenida por c uant o f ue me

dida en palpador SIGMA, figura NG.39, queno

es instrument0 m&s adecuado para efectuar -

este tipo de mediciones.


142/165


143/165


144/165

148

t r a n s costos d e l a s em s hiler s Todos

10s resultados obtenidos al rectificar hile-

ras por proceso de abrasidn se encuentran ta

bulados en tabla NO 14.


145/165

TABLA No 14

RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACION DE HILERAS POR ABRASION

Didme t r o que Didmetro que Dureaa Rugosidad Tiempo de Costo de

se trabaja se obtiiene mecanizar mecanizar

b4

(=J

RA

Llm

(min) ( s uc r es )

2,8

396

238

3,55

3,8

4,55

398

4,6

4,62

5335

4,65

533

89

-w

89

89

4,o

410

690

65 757

62 750

61 747

59 742

769

67 760


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147/165


148/165

DO POR ELECTROEROSION,

K3

Fe (CN)(105

solucirjn

aquosa)


149/165

753

I.

FIGURA

N-o 47.- MIDdlO ESTRUCTURA DEL CARJ3URO DETUNGSTE

NO MECANIZADO POR ABRASION

Aumento: 1.000 x

Ataque: KOH (10% solucidn aquosa) 3 partes.

K3 Fe (CN)6(10' solucidn aquosa) I parte

Tiempo de ataque: 3 minutos

Tamafio de g r a np : medio W C - ce


150/165


151/165

155

-

De la fo'rmula que nos determinael

costo de mecanizado

C = MT + Ct

La variable que nos determina la economia en el trabajo

es el tiempo.

El tiempo de mecanizado por electroerosidn es mayor, ya

que este tiempo depende de la rugosidad a obtener y de

la capacidad de arranque de viruta, mientras que el tig

po de mecanizado por abrasidn es menor ya que mientras-

m&s

pasta de diamante se coloca en la parte atrabajar-

m&s

rapidamente se llega a las medidas indicadas.

El costo de mecanizado de la hilera por electroerosidn-

es mayor; ya que el costo total (M) maquina-hora de tra

bajo y el cost.0 de hora-hombre son mayores que 10s cos-

tos de maquina-hora de trabajo y el costo de hora-hombre

en mecanizado por abrasidn; que multiplicado por e1ti.e

po de trabajo ( T), el cual tambi& es mayor, m&s elcos

to de la herramienta (Ct), nos determina un costo prom=

dio de mecanizado porelectroerosi&

deS@~O,OO.

Mien

tras que el costo promedio de mecanizado por abrasidnes

de S/755,00.

En ambos cases la variable es el tiempo de trabajoenel

mecanizado, es asi que, podemos reducir el costo de me

canizado por electroerosidn, reduciendo el tiempo det%

bajo, es-to es aumentando la capacidad deerosi&,

per0


152/165

no se llega a la rugosidad deseada. Mientras que en me-

canizado por abrasidn podemos reducirel

tiempo aumentan

do la concentracidn de pasta de diamente y dando m s pr2

si6n a la aguja, aqui lo que hacemos es reducir el costo

MT, pero en cambio aumenta el costoCt

ya queeneste cog

to de herramienta va incluido la cantiaad porcentual, de

terminada por promedio estadistico,de1

costo de la Paz

ta de .diamente que eso si encarece el proceso.

Manteniendo constante la fuerza de estirado, la calidad

de1

material a trefilar y la velocidad de estirado,el

-

promedio de trabajo de la hilera nueva hasta que se eg

pieza a producir fallas es de 90 toneladas, mientras que

las hileras mecanizadas por electroerosidn el promedio

de trabajo es de80 toneladas que se puede mejorar con

un pulido de diamante en su rugosidad. En lashilerasme

canizadas porabrasibn,

el promedio de trabajo es de 65

toneladas. Se puede indicar que esto es debido a las to

lerancias dimensionales y a la rugosidad de la hilera.

Se debe dejar indicado que a10s

costos de mecanizacidn-

de las hileras aqui analizadas, se le debe agregar el va

lor en porcentaje, por razones inflacionarias y la util&

dad que se quiera recibir por el trabajo realizado


153/165

CONCLUSI ONES Y FBCOMEXDACI ONES

Una vez efectuados 10s analisis correspondientes podemos

dec i r

entonces que:

1

.-

2 .-

3 .-

4

.-

5

.-

En el proceso de mecanizado porabrasidn

se obtiene

una superficie lapeada o bru5ida a espejo.

La rugosidad final obtenida en la superficie de to

do eln&leo

de la hilera es m&s homogenea

por pro-

ceso de electro erosi& que por proceso de abrasi6n

y que se puede mejorar con un pulido posterior con

diamante.

La habilidad de1 ope r a r i o e s mu y ne c es a r i a en el me

canieado porabrasidn

ya que facilmente se pueden -

lo- medidas excedentes, por no existir un control

tecnico de medidas.

Las medidas finales de1 nficleo de la hilera en meca

nizaao por electroerosi6n

esta determinada por -

las medidas que se da al electrodo herramienta clue

deben calcularse en base a f6rmula y tablas.

En ninguno de10s

procedimientos ha variado la dure

za de1 ndcleo de la hilera, puesto que son carburos

estables fabricados a elevadas presiones.


154/165


155/165

de abrasick, por que ello firoducird mayor fuerza -

de estirado en el alambrdn, ya que la rugosidad no

es la requerida.

12.-

Aunque el costo de mecanizado por electro erosidn-

es mayor, no es mucha la diferencia deL costo de me

canizado por abrasidn, se recomienda este proceso-

de mecanizado por cuanto es tecnicamente m&s con-

fiable llegar a las medidas requeridas y produce -

en la hilera un mayor tiempo de trabajo hasta we

se produzcan fallas en el alambr6n.


156/165

A P E N D I C E S


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158/165


159/165


160/165


161/165

c

v

o

\

c

I

H


162/165

TABLA N-0 20

DIAMETRO FINAL OBTENIDO CON SUS RESPECTIVAS TOLERAN-

CIAS DE HILERAS DE REFERENCIA QUE UTILIZA SOLECs4

Diametro final Tolerancia

de salida. Min Max

3,968 3292

4,00

3 175

39 4

3 22

2 381

2132

2,42


163/165

TABLA N-o 27

VALORES INDICATIVOS DE RUGOSIDAD PARA VARIOS MECANIZADOS

MECANIZADOS

DO - LIMADO.

RECTIFICADO

LAMINACION EN

FORJA

MINADO-ESTIW

f TREFILADO EN F

Rugosidad menosf r e c ue n t e


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165/165

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