UNT VALLE

MECANIZADOS NO CONVENCIONALES

Diseño de sistemas de producción

ALUMNOS: Joselito Paredes Sanchez

Corte por plasmaEn los años 40 se introdujo el primer proceso con protección

gaseosa empleando un electrodo no consumible de wolframio y helio como gas protector, recibió el nombre de TIG (Tungsten Inert Gas).

En 1954, científicos descubren que al aumentar el flujo del gas y reducir la abertura de la boquilla utilizada en la soldadura TIG, se obtiene un chorro de plasma. Este chorro es capaz de cortar metales, lo que dio lugar al proceso de corte por plasma .

Proceso de mecanizado con plasmaEl corte por plasma se basa en elevar la temperatura del material a

cortar por encima de los 20.000 °C,y llevar el gas utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma.

El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y

por polaridad adquiere la propiedad de cortar.

Características del proceso

Corta cualquier material metálico conductor, acero estructural, inoxidables y metales no férricos.

Baja afectación térmica del material.Este proceso permite mecanizar a altas velocidades de corte y

produce menos tiempos muertos.Cortes de alta calidad y muy buen acabado.

Equipo necesarioUn generador de alta frecuencia alimentado por energía eléctrica,

gas para generar la llama de calentamiento, y que más tarde se ionizará (argón, hidrógeno, nitrógeno), un electrodo y portaelectrodo que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio o circonio.

Variables del proceso Las variables del proceso son:Gases empleados.El caudal y la presión de los mismos.Distancia boquilla pieza.Velocidad del corte.Energía empleada o intensidad del arco.

Gas-plasmaLos principales gases que se utilizan son, argón, nitrógeno y aire, o

mezcla de estos gases

Tipos de corte por plasma

Corte por plasma por aire:

El oxígeno del aire aumenta las velocidades de corte en un 25 por ciento.

Corte con inyección de agua:

Proceso que implicaba inyectar radialmente agua en la boquilla. El resultado final fue corte mejor y más rápido.

Ventajas y desventajas

Ventajas La cantidad de fuerza requerida para sostener la pieza de trabajo en

su lugar y desplazar el soplete (o viceversa) es muy inferior.

Permite mayores velocidades de corte.

Desventajas Peligros como son incendio, choque eléctrico, luz intensa, humo y

gases.

El equipo tiende a ser más costoso, requiere energía eléctrica.

Corte con chorro de agua

Es un proceso mediante el cual se consigue cortar cualquier material, haciendo impactar sobre éste un chorro de agua a gran velocidad que produce el acabado deseado.

Características del proceso

El dispositivo consiste en un chorro de agua a presión, cuyo diámetro de la boquilla oscila entre 0,08 mm a 0,45 mm de diámetro, por el cual, sale una mezcla de agua y abrasivo lanzado a una presión muy elevada, capaz de cortar cualquier tipo de material.

.La generación de partículas contaminantes es mínima, no aporta

oxidación superficial .el proceso de corte no afecta a los materiales porque no los

endurece ni deforma.

Equipo necesario PC, donde se realiza el diseño de la pieza. PC de taller, donde se ejecuta la orden de trabajo directamente sobre la

máquina de corte por agua.

Balsa de agua, lugar donde se realiza el trabajo de mecanizado.

Boquilla por la que sale el chorro de agua

Centro de refrigeración

Deposito abrasivos, es un deposito exterior desde el cual se añade el abrasivo al agua,

Depuradora de abrasivos, una vez el fluido de corte mecaniza la pieza y se deposita en la balsa, es necesario de una depuradora situada en la base de la balsa que separa el abrasivo del agua.

Materiales a los que se le aplicaEste sistema, sin añadirle abrasivo, permite trabajar sobre:

Caucho,Cartón,Papel,Goma,Espuma.Si al chorro de agua se le añade abrasivo es capaz de mecanizar:• VidrioCerámicaMármolTitanioGranitoAluminioAceroAcero de carbónAcero inoxidableAcero templadoLatónOtros materiales de espesores de un máximo de 200mm.

Ventajas y desventajasVentajas:Corte de excelente calidad.Universal, ya que la misma maquina puede cortar una enorme

variedad de materiales.Proceso sin aporte de calor.No genera contaminación ni gases.El mecanizado lo puede realizar el mismo ingeniero que ha

diseñado la pieza, ya que no requiere de trabajo manual bruto, simplemente programar la maquina, ubicar la pieza y recogerla una vez terminada.

 Desventajas:Comparación al corte por plasma es más lento.

Aplicaciones Industria aerospacial: Mecanizado de chapas de aleaciones de

aluminio de alta resistencia y aleaciones de titanio.

Industria automovilística: Corte de los paneles interiores de las puertas conformados por fibra de madera

Industria téxtil: Se utiliza para cortar moquetas, obteniéndose mejores resultados que en el corte por calor, y que en el corte por cizalla, sobre todo en series cortas.

Industria cerámica: Para el corte de materiales cerámicos donde el uso de herramientas de metal sufre un gran desgaste

Industria de mecanizado: Se utilizar para el mecanizado de piezas de todo tipo, desde arandelas, a laminas.

Industria del calzado: Se comienza a emplear para recortar tejidos, cueros y pieles.

ElectroerosiónEs un proceso de fabricación, también conocido como Mecanizado

por Descarga Eléctrica o EDM (Por su nombre en inglés, Electrical Discharge Machining).

El proceso de electroerosión consiste en la generación de un arco eléctrico entre una pieza y un electrodo en un medio dieléctrico para arrancar partículas de la pieza hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo.

Básicamente tiene dos variantes:

Proceso de electroerosión con electrodo de forma

Durante el proceso de electroerosión la pieza y el electrodo se sitúan muy cercanos entre si, dejando un hueco por el que circula un líquido dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad). Al aplicar una diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo eléctrico intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el dieléctrico se vaporiza.

El electrodo es comúnmente hecho de grafito, también el cobre es un material predilecto para la fabricación de electrodos precisos, por su característica conductividad.

Ventajas del proceso de electroerosión con electrodo de forma

Aplicable para materiales frágiles.Se puede trabajar cualquier material mientras sea conductorLas tolerancias que se pueden obtener son muy ajustadas, desde

±0,025 hasta ±0,127 mm.Es un proceso de fabricación único para lograr complejas

configuraciones que son imposibles de otra forma.

Proceso de electroerosión con hiloNacido en los años de la década de los 70, y por consiguiente, más

moderno que el anterior, que sustituye el electrodo por un hilo conductor.

Hilo conductorEl hilo metálico puede ser fabricado de latón o de zinc (y molibdeno,

en caso de máquinas de hilo recirculante). Generalmente el hilo se vende en rollos y por peso, más que por su

longitud.

Máquinas de electroerosión con hilo

A diferencia de las máquinas de electroerosión con electrodo de forma a las que la polaridad aplicada puede ser invertida, la polaridad en el proceso de electroerosión con hilo es constante, o sea que la "mesa" o marco donde las piezas son montadas para ser trabajadas es tierra; esto significa que es de polaridad negativa.

Ventajas del proceso de electroerosión con hilo

No precisa el mecanizado previo del electrodo.Es un proceso de alta precisión.Complejas formas pueden ser logradas.Resultados constantes.Se puede mecanizar materiales previamente templados.

Mecanizado con láser

El mecanizado con láser es un proceso especial o proceso no convencional de mecanizado que no genera viruta, en el que la eliminación del material se provoca por la fusión y vaporización del

mismo al concentrar en zonas localizadas elevadas temperaturas.

El uso de la tecnología láser en el mecanizado de materiales ha sido estudiado durante la última década y se presenta, a día de hoy, como una tecnología ampliamente insertada en el mundo industrial.

Características del proceso

Se basa en la generación de un haz láser de elevada potencia que es dirigido hasta a la pieza a mecanizar mediante un sistema de espejos de reflexión de alta precisión y una lente de enfoque convergente. En la zona de incidencia del rayo se consigue una elevada densidad de energía térmica concentrada que produce la volatilización del material.

se puede controlar desde los parámetros del haz de luz como velocidad y frecuencia, hasta los movimientos del mismo cabezal o pieza (según que desplacemos), mediante el control numérico (CNC).

Equipo necesarioUn equipo de rayos láser, dotado de una fuente de alimentación y de

un sistema de refrigeración.También es necesario acompañar el mecanizado mediante haz láser

con un flujo de gas que elimina el material sobrante y protege las lentes focalizadoras.

Procesos de mecanizado con láserTaladrado de agujerosPueden llegar hasta los 0,1 milímetros de diámetroCorte láserEl corte por láser es un mecanizado sin contacto del material y libre

de fuerzas que permite realizar cortes de cualquier geometría.Corte bidimensional (2D):Corte tridimensional (3D):Marcado por láserEste proceso se utiliza para marcar materiales como el metal,

plásticos y cuero mediante un sistema de rotulación láser. Soldadura láser utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar

el material o los materiales a unir..

Ventajas del mecanizado con láser

Este mecanizado es rápido y productivo.Las cortaduras por láser son de aplicación flexible. Los trabajos

grandes de corte se pueden realizar de forma fácil y rentablecorte con láser tanto piezas muy pequeñas como objetos de

grandes dimensiones.El mecanizado por láser es muy seguro, el material no necesita ser

fijado ni enderezado. Esta técnica es muy limpia, con ella se consiguen rebordes agudos

sin deshilachamientos.En el mecanizado por láser no hay contacto entre herramienta y

pieza.

MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES

Fuente de energía formada por electrones de alta energia que chocan con la superficie de la pieza y generan calor.

Se realizan cortes muy exactos para una amplia gama de metales.

AplicacionesCorte de alta precision.Todo tipo de material.Taladrados de orificios de alta relación

diámetro/profundidad (>100:1).Corte de ranuras muy delgadas (0.025mm).Cortes con tolerancias muy estrechas, sin fuerzas

de corte ni desgaste de herramienta.Micro mecanizado y corte de partes muy delgadas.

DESVENTAJASOperación en una cámara de vacío.Alta energía requerida.Equipos costosos.