MAQUINAS NO CONVENCIONALES Y SUS APLICACIONES (M.N.C.N)

La necesidad de fabricar piezas de metales extremadamente duros, con alta resistencia mecnica y estabilidad a temperaturas elevadas, ha originado nuevos y difciles problemas para la remocin de metal. Asimismo, el desarrollo de aleaciones ms tenaces hace evidente que los mtodos tradicionales de maquinado son de baja eficiencia para su manufactura.Los procedimientos no convencionales de maquinado, como se ver, utilizan altas temperaturas para fundir o evaporar el material de la pieza; esta energa calorfica proviene de una descarga elctrica.Algunos de los mtodos desarrollados recientemente: para maquinar formas complejas en aceros y aleaciones tenaces son maquinado por descarga elctrica, corte por descarga elctrica con alambre, rectificado electroltico, maquinado con rayo lser, maquinado con rayo electrnico y maquinado con arco de plasma. El corte con estos mtodos es muy preciso, por lo cual, muchas de las piezas que se producen con ellos son utilizadas en la Industria aeroespacialEl maquinado, por descarga elctrica del ms antiguo de los M.N.C.M., se ocup por primera vez en la produccin de piezas durante la Segunda Guerra Mundial; su empleo se ha proliferado tanto que actualmente muchos lo consideran un mtodo convencional, asimismo, al integrarse con la computadora de control numrico para regular las descargas, se ha colocado a la cabeza comercial de los M.N.C.M.Los mtodos de rayo lser, rayo electrnico y arco de plasma capitalizan la facilidad y versatilidad que proporciona el uso de la electricidad para controlar la remocin del metal.

Maquinado por Descarga Elctrica (M.D.E.)A este proceso se le ha llamado electroerosin o maquinado por descarga elctrica debido a que depende de un flujo peridico de descargas elctricas entre dos conductores de electricidad, ambos sumergidos en un dielctrico.Los componentes bsicos de un sistema de electroerosin son: un electrodo, un dielctrico lquido, una pieza de trabajo y una fuente de potencia.El proceso puede efectuarse en dos formas una, cuando la alimentacin del electrodo, durante el maquinado, se controla por un servomecanismo que lo mueve en direccin vertical; en este caso, la mesa est colocada en una posicin fija, y solo tendr movimiento antes de iniciar el proceso a fin de centrar la pieza, Un segunda forma es aplicar el movimiento del servomecanismo a la mesa de trabajo para moverla longitudinalmente, mientras el electrodo permanece fijo. Un ejemplo de esta segunda forma es el de las rectificadoras por electroerosin con discos giratorios de grafito.En la erosin con chispa elctrica, la herramienta y la pieza se conectanA un generador de continua y se aproximan entre s lo suficiente para que salten chispas elctricas entre los dos materiales elctricamente conductores. Estas chispas producen, por medio de formacin de aglomeraciones fusin y vaporizacin, unas pequeas depresiones en forma de crter, tanto en la pieza como en la herramienta.Para que la descarga elctrica de cada chispa se produzca en un espacio limitado, se expulsen las partculas arrancadas del material y para lograr la necesaria refrigeracin del material y de la herramienta, se desarrolla todo el proceso dentro de un lquido no conductor, el dielctrico. Los lquidos apropiados son el petrleo, el aceite de transformadores o el agua desionizada. El proceso de erosin se desarrolla simultneamente en la pieza y en la herramienta. Utilizando para sta determinados materiales, como el cobre, grafito, aleaciones de cobre y cinc (latn) o de tungsteno y cobre, la proporcin de erosin puede modificarse hasta un 99,5% en la pieza y un 0,5% en la herramienta. Modificando la energa elctrica aportada se regula la cantidad de erosin, el tiempo activo y la calidad de la superficie a las condiciones deseadas. Mayor aportacin de energa da descargas mayores que actan con ms violencia y con mayor erosin, crteres ms grandes y, por tanto, una superficie ms irregulares en la pieza (desbaste). Una menor aportacin de energa produce los efectos contrarios (alisado).

FIGURA 37 MUESTRA LAS PARTES DE LA ELECTROEROSIN

Mquinas de electroerosin para taladrar y fresarEstructura: bastidor de la mquina con mesa mvil en cruz como porta piezas. En la parte superior del bastidor va el cabezal de la mquina, que puede regularse verticalmente, como portaherramientas. Las mquinas modernas llevan un control numrico con el que pueden accionarse segn el programa los movimientos a lo largo de los ejes X, Y, Z.

El taladrado por electroerosin Es un procedimiento sencillo en el que el electrodo, en forma de varilla o de alambre, penetra perpendicularmente en la pieza. De esta manera pueden practicarse orificios de cualquier forma. Si al electrodo de varilla se le da un movimiento excntrico alrededor de su eje vertical, pueden practicarse con el orificios de diversos tamaos. Si se reduce la excentricidad de manera continua manteniendo el avance en direccin vertical, se obtiene un taladro de forma cnica.

La embuticin por electroerosin Se utiliza preferentemente para fabricar estampas de forja, moldes de acero para mquinas de moldeo por inyeccin para metales no frreos y para plsticos. Tambin en este caso se puede trabajar con un material ya bonificado o templado. Los electrodos de grafito o metlicos se fabrican por procedimientos usuales como colada, prensado, arranque de virutas a mano o a mquina, etc.

Corte por electroerosin.Se utiliza tambin en construccin de herramientas para fabricar matrices y estampas de formas complicadas. El electrodo de alambre continuo, de menos de 1 mm de dimetro (o menor, hasta 0,2 mm) permite cortes de la forma deseada y de cantos suficientemente vivos. Por medio de la mesa en cruz de la mquina, que puede moverse manualmente o por mando de computadora con la pieza sujetada, puden cortarse todas las formas imaginables, regulares o irregulares. La precisin de la forma y la exactitud de la posicin dependen, como siempre, de la calidad de la mquina.

EROSIN ELECTROQUIMICALa erosin del material se efecta en una clula electroltica que consta de dos electrodos metlicos y un electrolito. El electrolito es un lquido buen conductor de la electricidad como, por ejemplo, una solucin de sal comn (NaCI + H20), o una solucin de nitrato sdico (NaNO3 + H20) que baa a ambos electrodos.Se aplica una corriente continua de modo que la pieza que se ha de erosionar, por ejemplo Fe, haga de electrodo positivo o nodo y el otro electrodo, por ejemplo cobre, sea el ctodo o negativo.Al pasar la corriente elctrica por el lquido conductor, el nodo positivo reacciona con los iones negativos del electrolito. Se forman sales metlicas que se disuelven en el electrolito. El nodo se disuelve.Se conocen muchos procedimientos electroqumicos, como el torneado EQ, el rectificado EQ, el desbarbado EQ, el bruido EQ, el lapeado EQ, l taladrado EQ, etc. que a veces se aplican en compaa de arranque de viruta, especialmente cuando la delgadez de paredes de la pieza no soportara el arranque mecnico de viruta, o cuando hay que evitar tensiones internas en las capas exteriores. Adems de estos procedimientos tiene gran importancia la embuticin EQ. Una instalacin de embuticin EQ est formada por la mquina propiamente dicha con el dispositivo de embutir, el generador con su dispositivo de mando y la alimentacin y preparacin del electrolito.Mquina. Soporta la pieza andica sujeta a una mesa en cruz. En el cabezal de la mquina, con movimiento vertical (s = 0,1 a 20 mm/min) se encuentra sujeta la herramienta catdica. La mquina ha de ser muy robusta porque se producen esfuerzos muy grandes.Dispositivo de embuticin. Forma un espacio cerrado alrededor de la pieza y de la herramienta: por este espacio circula el electrolito a la presin de 5 a 50 bar.Generador. Suministra la corriente contina de 20 a 30 voltios. Adems, la parte elctrica de la instalacin incluye los dispositivos de mando y regulacin para la tensin, la intensidad, la desconexin por cortocircuitos, el funcionamiento de la mquina y la alimentacin de electrolito.Alimentacin y regeneracin del electrolito. Incluye: regulacin de la temperatura, de la presin y del valor del pH (concentracin de iones hidrgeno) y la eliminacin del material producido por la erosin de la pieza.AplicacionesEste procedimiento, que es muy caro, slo puede aplicarse en aquellos casos en que se exijan condiciones especiales que resultan de la forma de la pieza, de exigencias particulares respecto del estado final de los materiales y las caractersticas de la superficie que no se puedan cumplir con otros procedimientos. Ejemplos de aplicacin:Rotores de turbina a partir de la pieza maciza, Anillos de molde para briquetas, Levas, prtesis de acero para caderas, etc.

EROSIN TRMICAErosin trmica es la separacin de partculas por la accin del calor, mediante un medio como el gas, la chispa elctrica, el arco voltaico, rayos luminosos, rayos lser o rayos ionicos etc. Aplicacin: Moldeo de materiales extremadamente duros, generacin de aperturas microscpicamente pequeas en microelectrnica, etc.

EROSIN TRMICA POR GASEn la separacin por erosin trmica (denominada tambin en la prctica oxicorte), el material se erosiona por medio de una llama de gas y oxgeno. Es condicin necesaria que el material se inflame y arda a una temperatura inferior a la de su punto de fusin. (Obsrvense las chispas que saltan del acero en la fragua - esto es arder.). Esta condicin la cumple el acero que contenga hasta un 1., 6% de C; en efecto, su temperatura de fusin es de unos 1 500C, superior a la del xido, que es de 1 35C. Por esta razn, slo se funde el xido que es expulsado de la ranura de fusin.Como la temperatura de ignicin del acero aumenta al aumentar su contenido de carbono y, por otra parte, disminuye la temperatura de fusin, no se cumplen ya en la prctica las condiciones para la combustin del material cuando el contenido carbono excede del 1,6%.Soplete cortadorEst formado, en principio, por la tobera calefactora y la tobera de corte. En general estn colocadas en anillo. Con un carro-gua, en los cortes circulares con dispositivo centrador se consigue un corte uniforme con distancia invariable de la tobera a la pieza a cortar. Tambin se utilizan mquinas de cortar que pueden incluso trabajar con mando electrnico de acuerdo con planos y negativos fotogrficos.Trabajos de corteLa distancia de las toberas a la pieza ha de graduarse de modo que el cono de la llama no alcance a la pieza. Cuando la zona de corte llega al amarillo se abre la vlvula del oxgeno de corte y en ese momento comienza el corte propiamente dicho.La velocidad de corte, la distancia de las toberas el tamao de las toberas de corte y caldeo y la presin del oxgeno se elegirn de acuerdo con el espesor de la pieza. La sobrepresion del gas combustible debe ser de 0,1 a 0,4 bar, la del oxgeno, para chapas de espesor inferior a 100 mm, ser de 3 a 7 bar. Cuando el corte se haga bajo el agua, en la zona de la llama deber haber una presin suficiente para la expulsin del agua.AplicacionesEn la construccin de depsitos: cordones en V y doble V. En las construcciones metlicas: corte de las vigas con sopletes manuales, En la construccin mecnica predomina el corte de mquinas. En construccin naval: preferentemente se utiliza el corte programado. En la industria chatarrera: normalmente se aplican los sopletes manuales. En el montaje de tuberas: corte de tubos para derivaciones.

RAYOS LASER Y MAQUINADO LASERLASER es un acrnimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificacin de la luz mediante estimulacin de emisin de radiacin). Al estimular elctricamente los tomos de ciertos materiales, como algunos cristales y ciertos gases, los electrones de estos tomos se desplazan temporalmente a niveles electrnicos de mayor energa dentro de la estructura atmica. Cuando los electrones regresan a sus niveles estables, se liberan fotones de energa luminosa. Esta energa luminosa puede intensificarse y enfocarse en un haz coherente y luego utilizarse en muchas aplicaciones de manufactura, medicina, de medicin y otras. Las aplicaciones de los rayos lser en procesos de manufactura se hallan muy difundidas. La energa del rayo lser tiene muchos usos distintos al de herramienta cortante.

Maquinado lserEn el maquinado mediante rayo lser, la luz del rayo es la herramienta de corte. Cuando el proceso lser se conjunta con posicionamiento de mquina herramienta con control numrico por computadora y presentacin digital de datos en un monitor de rayos catdicos, se dispone de un sistema extremadamente verstil con muchas posibilidades.Las aplicaciones del maquinado lser incluyen el corte de placas para formas como hojas de sierra, el ranurado de tubera de acero inoxidable y sistemas de marcado. Los rayos lser tambin se aplican con mucha efectividad en los procesos de soldadura.

Maquinado ultrasnicoEl maquinado ultrasnico es similar a los procesos abrasivos como el de chorro de arena. Se usa sonido de alta frecuencia como la fuerza que impulsa las partculas de abrasivo contra la pieza de trabajo. Entre las ventajas de este proceso se incluyen la capacidad para maquinar material muy duro con poca distorsi6n. Se puede obtener buenos acabados superficiales y maquinar rasgos de muchas formas diferentes en la pieza.

Maquinado Por HidrachorroEn este proceso, la herramienta cortante es un chorro de agua a presin extremadaraente alta. Se usan presiones de varios millares de libras por pulgada cuadrada para bombear agua a travs de una pequea tobera, dirigiendo as un chorro angosto a la pieza de trabajo. La eficiencia del proceso aumenta si se aade un material abrasivo al agua. As, con la unin de las fuerzas de presin y abrasin mecnica se llevan a cabo las tareas de corte y maquinado. El proceso se puede utilizar en materiales metlicos duros, sin embargo, hay limitaciones para el espesor de los materiales que se maquinan. En la industria textil, el proceso se ha aplicado eficientemente al corte de telas.

Maquinado Por Haz De ElectronesEl maquinado por haz de electrones se relaciona en algunos aspectos, con la electroerosin y con la soldadura por haz de electrones. Sin embargo, en el proceso de electroerosin una rfaga de electrones (un arco) es la que incide sobre la pieza de trabajo, mientras que en el proceso de maquinado por haz de electrones se utiliza un haz continuo de stos. El material de la pieza de trabajo se calienta y vaporiza debido al haz intenso de electrones. El proceso, al igual que la soldadura con haz de electrones, debe efectuarse en una cmara de vaco y se debe colocar barreras apropiadas para proteger al personal contra los rayos X

Tecnologa Del PlasmaEn los aos recientes ha adquirido gran inters y ha tenido un gran avance la tecnologa del plasma. El plasma se crea haciendo pasar un gas a travs de un arco elctrico. El arco ioniza al gas y se produce una temperatura extremadamente alta. Las temperaturas de los arcos de plasma pueden exceder los 22 000 C (40 000 F) temperatura mayor que la que se puede obtener con cualquier otro proceso Los arcos de plasma tienen una multitud de usos, no slo en el maquinado, sino en otras aplicaciones como la fusi6n de minerales y en operaciones de recuperacin de desechos metlicos. Se investigan actualmente las aplicaciones de los plasmas de alta temperatura en la incineracin de desechos industriales.El proceso tiene utilidad en el corte, soldadura y maquinado de metales no ferrosos y acero inoxidable. El maquinado con soplete de plasma es extremadamente rpido y produce acabados de superficie suaves y dimensiones muy precisas.