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El proceso de fabricación son actividades íntimamente relacionas unas con otras con la finalidad de crear un bien o servicio, a través de distintos materiales.
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PROCESOS DE FABRICACIÓNIntroducción a los procesos de fabricaciónEl objetivo final de la fabricación mecánica es la transformación de una materia prima
en un producto acabado cumpliendo los requerimientos de calidad y precio necesarios.
Para ello disponemos de diversas tecnologías en función de los materiales a
transformar, los requerimientos del producto, el volumen de piezas a fabricar, etc.
Tipos de conformado
Moldeo
Corte y/o deformación
Unión de elementos
Arranque de viruta
2. Conformado por moldeoSe funde el metal y se vierte en un molde que reproduce (a la inversa) la forma de la
pieza que se quiere conseguir.
A continuación se enfría y al solidificar, se abre o rompe el molde y, tras limpiar y
eliminar el sobrante, obtenemos la pieza deseada.
3. Conformado por deformación y/o corte
3.1. IntroducciónEn este grupo se incluyen varios procedimientos diferentes. Los dividiremos en tres
grupos:
Deformación en caliente
Deformación en frío
Corte y punzonado
3.2. Deformación en calientea) Laminación
Un lingote caliente (normalmente de acero) pasa entre dos o más rodillos para reducir su espesor o para dar al perfil la forma deseada.
Bobinas de fleje obtenidas por laminación
b) ForjaSe da forma al metal caliente mediante golpes. La imagen de abajo representa la
forma manual de forja, pero a nivel industrial, una prensa conforma el material en un
molde para lograr la forma deseada.
Las piezas obtenidas mediante forja tienen mejores propiedades mecánicas respecto a
otros procesos.
Eliminación de defectos internos: los poros generados en la solidificación del
acero desaparecen, con lo que el material es más homogéneo.
Reducción del tamaño del grano: debido a la temperatura de trabajo y la
velocidad de deformación.
Desarrollo y orientación de la fibra: al conformar el material en caliente, se
modifica la fibra. La mayor parte de la nueva fibra se orienta en la dirección de la
forja. Un producto forjado tiene mejores propiedades mecánicas ya que la fibra
está intacta y orientada en la dirección de la forja y no cortada como sucede al
mecanizar.
--------Sin fibra (fundición) ------------------- Fibras cortadas ------------------ Fibras sin
discontinuidades
El producto obtenido no tiene gran precisión (± 1 mm). Por tanto luego precisará
de operaciones de acabado.
Necesidad de series largas.
Ejemplos de piezas obtenidas por forja
c) ExtrusiónSe hace pasar, mediante presión, el material precalentado por un orificio de una forma
determinada. De esta forma se consigue un producto con una sección igual a la del
orificio, y es posible obtener formas muy complejas. La temperatura de calentamiento
del material oscila entre los 1200-1300 ºC en el caso de los aceros, 350-500 ºC en el
caso del aluminio
Por ejemplo para obtener tubo de cobre sin soldadura.
También es muy empleado para obtener perfiles complejos en aluminio. Es el sistema
más rápido y barato para obtener dichos perfiles.
Por otra parte, en las piezas fabricadas por extrusión, se consiguen características
mecánicas similares a la forja, con mejores precisiones y muy buena calidad
superficial.
3.3. Deformación en fríoa) Laminación en fríoEs un proceso similar al de laminación en caliente: nos ahorramos el calentamiento del
material, pero ello conlleva que la capacidad de deformación es mucho menor.
Sin embargo se consiguen mejores acabados tanto en calidad superficial como en
dimensiones.
Por ello está limitado a deformaciones pequeñas o a materiales blandos.
b) Estampación en fríoSe introduce chapa entre dos matrices y se deforma mediante golpe de prensa, en uno
o varios pasos progresivamente. De esta forma se fabrican por ejemplo gran parte de
los componentes metálicos de la carrocería del coche.
También cabezas de tornillos y clavos o monedas, son ejemplos de piezas realizadas
por estampación en frío.
En la estampación en frío, las características mecánicas del producto son buenas,
como en la estampación en caliente o forja, pero con una mayor precisión y calidad
superficial.
c) Extrusión en fríoSe utiliza el mismo procedimiento que para la extrusión en caliente. Al igual que en
otros procedimientos, en frío estamos limitados en la deformación a conseguir, por lo
que se emplea en materiales dúctiles (plomo, estaño, aluminio, cobre, ...), pero mejora
la precisión y la calidad superficial.
d) Doblado y curvadoPlanchas, tubos o alambres son deformados entre un punzón y una matriz. Si el radio
de curvatura de la deformación es pequeño, se llama plegado, y si es grande curvado.
plegado curvado
Por este procedimiento se pueden fabricar carenados de máquinas, muelles, etc ….
e) EmbuticiónEl objetivo de este procedimiento es conseguir piezas con una forma similar a la de
una matriz definida. Para ello se coloca una plancha de material sobre una matriz y
mediante el golpe del punzón o por medio de presión, se consigue la forma deseada
f) TrefiladoConsiste en disminuir de forma progresiva la sección de un alambre o varilla
(normalmente de menos de 6 mm de diámetro) haciéndolo pasar mediante tracción
por un orificio con la sección deseada.
3.4. Corte y punzonadoSe eliminan trozos de material a una chapa o fleje por medio de golpes de punzón, el
cual es accionado por una prensa. Existen máquinas de control numérico dotadas de
series de punzones para programar el corte deseado, o bien se emplean troqueles con
la forma deseada que montados en la prensa apropiada realizan el corte.
4. Elementos de unión4.1. IntroducciónEste procedimiento es complementario con otros para obtener elementos complejos
(máquinas, mecanismos, etc). Los dividiremos en:
Uniones fijas
Uniones desmontables
4.2. Uniones fijasa) Remaches
Un remache es una pequeña barra cilíndrica con una cabeza en un extremo, que se introduce en
un orificio practicado a las piezas a unir, y al que mediante golpe o deformación se le practica otra
cabeza en el lado opuesto dejando aprisionados los dos componentes.
Se emplea en estructuras metálicas, aeronáutica, ..
b) Uniones forzadas
Son las conseguidas por la dilatación – contracción que sufre el material ante un
cambio de temperatura, lo cual es aprovechado para ensamblar una pieza a otra y que
queden rígidamente unidas (rodamientos, herramientas, …).
c) SoldaduraEs el proceso de unión de piezas bien mediante presión, mediante calor, o mediante la
combinación de los dos, con o sin aportación de material.
Hay diversos tipos de soldadura dependiendo del procedimiento empleado, los
materiales a unir, del uso al que va destinado la pieza a unir, etc. Algunos son:
oxiacetilénica, TIG, MIG, MAG, aluminotérmica. Su aplicación está introducida en
muchos campos: carrocería del automóvil, estructuras metálicas, electrónica (circuitos
impresos), tuberías, …
4.3. Uniones desmontablesa) Tornillo-tuerca
Son los sistemas de unión más extendidos en todo tipo de construcciones mecánicas y
mecanismos. Hay gran diversidad de formas, tamaños y variedades en función de la aplicación.
-- Hexagonal ------------- Cilindro ranurado ------------------ Circular --------------------------
Allen -------
--Circular ranurado ----- Avellanado ranurado---------------- Phillips --------------------
Cónico abombado---
---Hexagonal ------------- Cuadrada ------------ Mariposa -------------- Almenada ----------
Autoblocante ---
Tornillo-tuerca Tornillo de unión
Tornillo prisionero Montaje con espárrago
Perno de unión Rosca chapa
b) PasadoresSon elementos de forma cilíndrica o cónica, utilizados para fijar o posicionar con precisión piezas
diferentes, a través de un orificio común, pero sin soportar grandes esfuerzos en dicha unión.
Es una unión mecánica fácilmente desmontable y con gran variedad de tipos y tamaños estándar.
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
Pasador cilíndrico
Pasador cónico
Pasador elástico
Pasador de aletas
c) ChavetasSon piezas de sección rectangular o cuadrada que se insertan entre dos elementos
que deben ser solidarios entre sí. El hueco que se mecaniza en las piezas acopladas
para insertar las chavetas se llama chavetero. La chaveta tiene que estar muy bien
ajustada y carecer de juego que pudiese desgastarla o romperla por cizallamiento.
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
Chaveta transversal
Chaveta longitudinal
d) LengüetasCumplen la misma función que las chavetas pero en este caso sólo ajusta
lateralmente, permite juego axial.
e) Ejes nervadosSe utiliza cuando se trata de transmitir grandes esfuerzos. Es como si dispusiéramos
de múltiples chavetas.
f) GuíasSu objetivo es permitir el desplazamiento en una dirección de una pieza respecto a
otra fija.
--Rectangular --------------- En T -------------------- En cola de milano --------- Prismática
------------------- En V----------------
5. Conformación por mecanizado5.1. IntroducciónMediante este procedimiento se da forma con una herramienta a un material de partida
mediante el arranque de trozos de material o virutas. Puede ser un procedimiento
complementario a los anteriores, en los que se conforma el material, pero se utiliza el
mecanizado para conseguir calidades superficiales mejores o medidas con mayor
precisión.
Distinguiremos tres grandes grupos de mecanizados: por arranque de viruta, por
abrasión y por procedimientos especiales.
Mecanizado por arranque de viruta
Mecanizado por abrasión
Mecanizado por procedimientos especiales
5.2. Mecanizado por arranque de viruta5.2.1. Qué es el mecanizado por arranque de virutaEn el mecanizado por arranque de viruta se eliminan trozos de material mediante
herramientas con filos perfectamente definidos. Los más habituales son:
Serrado
Limado
Taladrado
Roscado
Torneado
Fresado
Brochado
Mortajado
5.2.2. Serrado¿Qué es el serrado?
Puede ser un proceso manual o realizado mediante máquina herramienta, pero el
principio es el mismo: deslizar una hoja de sierra hacia adelante y hacia abajo para
realizar el corte del material.
5.2.3. Limado¿Qué es el limado?
Es un proceso manual, la forma más antigua de sacar viruta. Tiene poca capacidad de
arranque y se utiliza para ajustes, por lo que se precisa de una mano de obra bastante
especializada. Hay diferentes tipos de limas dependiendo del tamaño de los dientes y
de la sección de la lima.
TIPO SECCIÓN TRANSVERSAL
plana
cuadrada
triangular
circular
cuchillo
5.2.4. Taladrado¿Qué es el taladrado?
Es la operación consistente en realizar agujeros circulares en una pieza. Para ello se
monta en la máquina de taladrar una herramienta llamada broca, que gira para
penetrar eliminando virutas del material a taladrar.
Algunos tipos de taladros:
Taladro de mano
Taladro de sobremesa
Taladro de columna
Taladro radial
5.2.5. Roscado¿Qué es el roscado?
El roscado puede realizarse manualmente o con máquina herramienta. Si se hace
manualmente podremos realizar una rosca dentro de un agujero (rosca hembra), para
lo que utilizaremos una herramienta llamada macho de roscar. Para realizar una rosca
exterior o rosca macho, se utiliza una herramienta llamada terraja.
Tanto una como otra consiste en girar una herramienta de corte introduciéndola en un agujero
previo (macho) o girándola en torno a una varilla (terraja) sirviéndose de un utensilio para girarlas
con facilidad llamado volvedor.
Roscado con macho
Roscado con terraja
Como hemos dicho también puede roscarse en máquinas como taladros o fresadoras
o en máquinas especialmente adaptadas a la realización de roscas (roscadoras),
acoplando la herramienta de corte a dicha máquina.
5.2.6. TorneadoEs un procedimiento para crear superficies de revolución por arranque de viruta.
Llamamos superficies de revolución a aquellas en las que si hacemos un corte por un
plano perpendicular a su eje, la sección es circular. La máquina que se utiliza para el
torneado se denomina torno.
En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio y la herramienta lineal.El tipo de piezas que podemos realizar combinando estos tres movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio y la herramienta lineal.El tipo de piezas que podemos realizar combinando estos tres movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.
La pieza a mecanizar irá amarrada mediante un sistema de fijación (plato de garras,
pinza, plato liso, …) y tendrá movimiento rotatorio y la herramienta de corte irá fijada a
un soporte o torreta y se desplazará en las dos direcciones indicadas para proceder al
arranque de material.
Además el movimiento de los ejes del torno puede ser totalmente manual o
semiautomático, o puede estar gobernado por un CNC.
Siguiendo estos principios existen diferentes tipos de tornos, que a su vez pueden ir
provistos de diferentes accesorios. Veremos los más frecuentes.
Torno paralelo o torno horizontal
Torno frontal (o torno al aire): se emplea para la
fabricación de piezas cortas y de gran diámetro.
Torno vertical: su eje principal es vertical respecto al suelo. Se usa para la fabricación de piezas pesadas.
Tornos empleados en la industria del decoletaje como los mutihusillos para la realización de varias piezas a la vez
Ejemplos de piezas obtenidas por torneado:
Siguiendo estos principios existen diferentes tipos de tornos, que a su vez pueden ir
provistos de diferentes accesorios. Veremos los más frecuentes.
5.2.7. Fresado¿Qué es el fresado?
Es un procedimiento consistente en el corte del material con una herramienta rotativa
que puede tener uno o varios filos. Dicho corte de material se realiza combinando el
giro de la herramienta con el desplazamiento, bien sea de la misma herramienta o de
la pieza a trabajar. Dependerá del diseño de la máquina que lo que se desplace sea la
herramienta, la mesa, o combine el desplazamiento de ambos. Dicho desplazamiento
será en cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la
mesa, a la cual va fijada la pieza que se mecaniza.
La máquina que se utiliza se llama fresadora, con sus múltiples opciones y variantes.Al disponer de un movimiento más, las piezas que se realizan en fresadora son mucho más variadas y pueden ser de mayor complejidad respecto a las del torno.
Una fresadora es por tanto una máquina dotada de una herramienta de corte fijada al
cabezal y provista de movimiento lineal en tres direcciones (X – Y – Z). La pieza irá
fijada a la mesa por el procedimiento de fijación que se elija, y el desplazamiento en
estas 3 direcciones es lo que se denomina los ejes de la máquina (de ahí fresadora de
3 ejes).
Cuando una fresadora de control numérico dispone de cambio automático de
herramientas, se llama centro de mecanizado.
Ejemplos de piezas realizadas en la fresadora:
Las fresadoras se pueden clasificar de diferentes formas: según la configuración de
sus diferentes partes móviles, según su número de ejes, según la orientación del
cabezal principal (donde va fijada la herramienta de corte), ....
Dependiendo de la configuración de sus partes móviles hablaríamos de fresadoras de
mesa fija y columna móvil, de bancada fija y mesa móvil, fresadora puente o pórtico,
etc.
Dependiendo del número de ejes, opcionalmente puede tener 4, 5 o en casos muy
especiales más ejes. Normalmente los ejes adicionales son ejes rotativos.
En función de que dicho eje rote respecto al eje X, Y o Z, se denomina eje A, B o C (o bien U, V, W).La foto de la derecha corresponde a una máquina de 5 ejes con mesa giratoria, aunque igualmente puede ser la mesa fija y dotar al cabezal de articulaciones para inclinarlo (rotarlo).
Dependiendo de la orientación del cabezal principal tendríamos una fresadora vertical
u horizontal.
Estos son otros tipos de fresadoras:
Fresadora puente
Fresadora vertical
Fresadora horizontal
5.2.8. Brochado¿Qué es el brochado?
El brochado consiste en pasar una herramienta rectilínea de filos múltiples, llamada
brocha, sobre la superficie a tallar en la pieza, ya sea exterior o interior, para darle una
forma determinada. El brochado se realiza normalmente de una sola pasada mediante
el avance continuo de la brocha, la cual retrocede a su punto de partida después de
completar su recorrido.
La brocha trabaja por arranque progresivo de material mediante el escalonamiento
racional de los dientes, determinado por la forma cónica de la herramienta. La forma
de la herramienta permite obtener formas que por otro procedimiento serían muy
costosas o imposibles.
Ejemplos de formas interiores obtenidas por brochado Diferentes brochas
El movimiento de corte (C) lo produce la brocha al avanzar, mientra la pieza está fija;
la profundidad de pasada (P) la proporciona la propia herramienta.
Esto sería un esquema del funcionamiento de la brochadora.
La brochadora es una máquina relativamente moderna y se emplea en series largas
ya que la brocha es una herramienta cara.
Ejemplos de piezas con operaciones de brochado.
Brochado interior
Brochado exterior
Herramientas de mano
5.2.9. MortajadoLa mortajadora, también llamada limadora vertical, es una máquina cuya herramienta,
dotada de movimiento rectilíneo y alternativo vertical, arranca viruta al moverse sobre
piezas fijadas sobre la mesa de la máquina.
Las mortajadoras, y en general todas las máquinas herramientas de movimiento
alternativo, tienen poco rendimiento. También cabría añadir que los trabajos propios
de la mortajadora pueden realizarse, en piezas pequeñas, en otras máquinas como la
fresadora y debido a ello esta máquina no ha adquirido el desarrollo y perfección de la
mayoría de las máquinas herramientas.
Las mortajadoras se crearon principalmente para la ejecución de ranuras, generalmente chaveteros, en poleas, volantes, etc., pero también se emplean para contornear matrices, levas, placas, para tallar engranajes, etc.
5.3. Mecanizado por abrasión5.3.1. Qué es el mecanizado por abrasiónEn este tipo de mecanizados la eliminación de material la realiza una herramienta sin
un filo definido, que desprende pequeñas partículas de material. Dicha herramienta
puede ser una muela abrasiva o un hilo conductor que produce un arco eléctrico entre
él y la pieza arrancando dichas partículas.
Rectificado
Electroerosión
5.3.2. RectificadoEn el rectificado la herramienta es un disco rotativo (muela), que gira a gran velocidad
de corte, y formado por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un
aglutinante. Los filos de la herramienta son los granos de abrasivo, por lo que no
tenemos filos definidos. Dicha herramienta “raya” o desgasta la superficie de la pieza,
por lo que las pasadas son de pequeño espesor.
Sus principales ventajas respecto a otros procedimientos son la gran precisión, la elevada calidad
superficial de las superficies obtenidas, y que por este procedimiento es posible mecanizar
materiales muy duros. Por el contrario los tiempos productivos son muy prolongados.
Dependiendo del tipo de pieza a rectificar podemos tener los siguientes tipos de rectificadora:Rectificadora cilíndrica
En la rectificadora cilíndrica, la superficie a rectificar es una superficie de revolución
(como en el torno). Una rectificadora cilíndrica puede ser de exteriores, de interiores, o
estar equipada para hacer ambos tipos de rectificados.
La muela se desplaza alternativamente por la superficie a rectificar en la dirección DL y progresivamente va penetrando en la dirección P hasta obtener la medida deseada. Tanto muela como pieza están dotados de movimiento giratorio.
El principio es el mismo que en los exteriores, pero la muela está preparada para introducirse en interiores de piezas.
Rectificadora tangencial o plana
En la rectificadora tangencial o plana, la superficie a rectificar es una cara plana. De
esta forma se consiguen grandes calidades y muy buenas planitudes, además de
precisión en las medidas. La mesa de la máquina está dotada de una base magnética
para la sujección de la pieza.
Por lo general el desplazamiento longitudinal y transversal lo tiene la mesa.La mesa se desplaza alternativamente de forma longitudinal (DL) rectificando una franja, para a continuación desplazarse en la dirección transversal (DT).Por lo general el desplazamiento longitudinal y transversal lo tiene la mesa.La mesa se desplaza alternativamente de
forma longitudinal (DL) rectificando una franja, para a continuación desplazarse en la dirección transversal (DT).
Ese desplazamiento DT será de una distancia no mayor al ancho de la muela para
repetir las pasadas longitudinales hasta abarcar toda la superficie a rectificar.
Mediante la penetración de la muela en la dirección P se repiten los pasos anteriores
hasta alcanzar la medida deseada.
Rectificadora sin centros
En lugar de fijar la pieza cilíndrica entre centros o en un cabezal, constan de dos muelas móviles, (operadora y conductora). Además tienen una regla de apoyo para la pieza a rectificar.
La rectificadora sin centros es una máquina que puede automatizarse sin demasiados
problemas, dotándola de cargador de piezas y un sistema de evacuación, por lo que
se suele usar para conseguir grandes productividades. Su empleo es común cuando
una pieza es demasiado corta para sujetarse entre centros, o es necesario rectificar
toda su longitud.
Una variante de los rectificados es la posibilidad de tallar un perfil en la muela
mediante una herramienta de diamante para obtener rectificados de perfiles especiales
(roscas, engranajes, rodillos de laminación, ...)
Ese desplazamiento DT será de una distancia no mayor al ancho de la muela para
repetir las pasadas longitudinales hasta abarcar toda la superficie a rectificar.
5.3.3. ElectroerosiónSe conoce como electroerosión al procedimiento por el cual se arrancan partículas de
material mediante sucesivas descargas eléctricas, como resultado del arco eléctrico
que se produce entre un electrodo (que sería la herramienta) y la pieza. La condición
es que el material a mecanizar sea conductor.
Una ventaja es la posibilidad de trabajar materiales muy duros porque no hay contacto
de la herramienta (electrodo) con la pieza. Se pueden conseguir tolerancias bastante
estrechas y acabados superficiales finos. Por contra, no es un proceso tan rápido
como otras formas de arranque de viruta, por lo que su empleo queda reservado bien
para mecanizar materiales muy duros o bien para conseguir formas que de otra forma
serían muy difíciles o imposibles de conseguir (normalmente cavidades). Dependiendo
de que dicha cavidad sea pasante (de lado a lado de la pieza) o ciega, existe la
electroerosión por hilo o por penetración.
Electroerosión por hilo Electroerosión por penetración
En el caso de la electroerosión por hilo, el electrodo es un hilo de latón o zinc enrollado
en una bobina, y en el de la penetración es un electrodo de cobre o grafito que
previamente se ha mecanizado.
Independientemente de usar un método u otro, el principio es el mismo: la pieza está
fijada dentro de una cubeta que se rellena de un líquido aislante (dieléctrico). De esta
forma, al aplicar tensión, se crean infinidad de arcos eléctricos entre electrodo y pieza
(chispa). En dichos arcos eléctricos se produce una gran elevación de la temperatura
que funde el material de la pieza arrancando partículas de la misma.
Electroerosión por penetración
Electroerosión por hilo
Ejemplos de piezas mecanizadas por electroerosión:
5.4. Mecanizado por procedimientos especiales5.4.1. Qué es el mecanizado por procedimientos especialesIncluimos en este grupo a los mecanizados que por el desarrollo reciente de la
tecnología, o por ser operaciones muy especiales que no se ven habitualmente en la
mayoría de las piezas, merecen una pequeña mención a parte.
Corte / mecanizado por láser
Corte por chorro de agua
Corte por plasma
Mecanizado por ultrasonidos
Lapeado
Bruñido
5.4.2. Corte / mecanizado por láserEsta tecnología se basa en la generación de un rayo láser de alta potencia que es
dirigido contra la pieza mediante un sistema de espejos de alta precisión. La energía
térmica generada por la radiación es suficiente para volatilizar el metal de una forma
controlada y precisa. Esto hace que sea una alternativa a diferentes procesos de
fabricación, algunos de los cuales se han mencionado aquí, como el corte de planchas
de material, el taladrado de agujeros muy pequeños, la soldadura y el marcado de
piezas. También se está aplicando al mecanizado de figuras mediante la erosión del
material por capas para obtener la geometría y profundidad deseada. En este caso su
aplicación suele ser en piezas pequeñas.
Una ventaja es la posibilidad de mecanizar casi todo tipo de materiales al margen de
su dureza (aceros, cerámicas, metal duro, etc.). Además, el calentamiento de la pieza
de trabajo se localiza solamente en las proximidades del corte, con lo que el resto no
sufre ninguna alteración.
El corte por láser deja las superficies con un acabado muy fino y produce una abertura
estrecha similar a la que se produce en electroerosión por hilo.
Máquina de corte láser y representación esquemática de la misma
5.4.3. Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua ha sido una de las áreas de fabricación con un mayor
crecimiento en los últimos años. Compite con el láser. Presurizada a unos niveles muy
altos, y canalizada a través de orificios muy pequeños, el agua corta de una forma muy
precisa casi todos los materiales.
La bomba de ultra alta presión es el corazón del sistema de corte, y se ha conseguido
comprimir el agua por encima de 4100 bar. Cuanto más elevada es la presión, mejores
son los acabados que se consiguen, y mayor la velocidad de corte.
El haz de agua es capaz de cortar una gran variedad de materiales: materiales
blandos como las gomas, espumas, compuestos para las juntas de automoción, fibras,
plásticos, piedra e incluso alimentos. Para materiales férricos entre 16 y 20 mm el
láser es más rápido que el chorro de agua, pero tiene el inconveniente del trabajo en
caliente. Una de las ventajas del corte por agua es que es un proceso de corte en frío.
En general, las máquinas de chorro de agua son menos costosas y son superiores a
las máquinas convencionales de corte de metal.
Una variante a esto es mezclar en el agua partículas de material abrasivo para ayudar
en el corte en el caso de materiales duros.
5.4.4. Corte por plasmaEl fundamento del corte por plasma se basa en elevar la temperatura del material a
cortar de una forma muy localizada y por encima de los 30.000 ºC, llevando el material
hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en el que los electrones se
disocian del átomo.
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 del gas empleado, que adquiere la propiedad de cortar.
La ventaja principal de este sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones
debido a la concentración calorífica en la zona de corte.
El equipo necesario para aportar esta energía consiste en un generador de alta
frecuencia alimentado de energía eléctrica, gas para generar la llama de calentamiento
(argón, hidrógeno, nitrógeno), y un porta electrodos, que en función del gas puede ser
de tungsteno, hafnio o circonio.
5.4.5. Mecanizado por ultrasonidosEl desarrollo de industrias como la médica, óptica, aeronáutica, con materiales de
propiedades superiores como alta dureza, gran resistencia mecánica al desgaste, baja
densidad y resistencia a la abrasión a altas temperatura, ha introducido la necesidad
de su procesado. Sin embargo, el alto coste de mecanizado dificulta su introducción
comercial. Son materiales duros y frágiles como las cerámicas técnicas, metales
duros, vidrios, silicio, etc. Una opción para el mecanizado de dichos materiales es el
mecanizado por ultrasonidos rotatorios (RUM).
Se trata de un avance tecnológico del clásico fresado, basado en la eliminación de
material con una herramienta abrasiva (normalmente de diamante) rotatoria en la que
combinamos giro y vibración en dirección axial. El término “ultrasonidos” es debido a
que la vibración se produce a una frecuencia próxima a los 20kHz (vibra unas 20.000
veces por segundo), frecuencia que está en el rango de los ultrasonidos. Se emplean
regímenes de giro de entre 1000 y 6000rpm, y la vibración axial tiene unas pocas µm
de amplitud (1-35µm).
5.4.6. LapeadoEstas dos últimas operaciones están dentro de lo que se llaman superacabados. El
lapeado es una operación de superacabado con abrasivo mediante la que se consigue
una exactitud dimensional extrema y un acabado superficial muy fino (Ra < 0,16 µm).
El lapeado se realiza “frotando” la superficia a terminar con una placa y una fina capa
de partículas abrasivas suspendidas (disueltas) en un líquido viscoso (aceite soluble,
aceite mineral o grasa). Como la eliminación de material es muy pequeña, los trabajos
que han de ser lapeados deben terminarse previamente a medidas muy cercanas a las
finales (entre 0.020 y 0.005 mm).
La lapeadora consta de una mesa rotativa llamada placa de lapear, que es la que se
encarga de “frotar” la pasta abrasiva sobre las piezas. Dicha placa puede ser de
diferentes materiales en función de la calidad a conseguir: hierro, cobre, cerámica,
estaño o estaño/plomo y TiN dependiendo de que se quiera una calidad más basta o
más fina.
Sobre dicha mesa y dentro de unos anillos se sitúan las piezas que se sujetan
haciendo una ligera presión con un disco superior o por su propio peso.
Aunque es un proceso abrasivo, difiere del rectificado porque emplea abrasivo “suelto”
(en suspensión en un aceite) en lugar de abrasivo aglomerado como en las muelas.
Esquema de una lapeadora:
Lapeadora industrial
5.4.7. BruñidoEl bruñido se asocia a superficies de revolución, sobre todo interiores, aunque puede
ser exterior. Las características finales de la superficie bruñida son similares a las del
lapeado: gran precisión y rugosidad superficial muy buena, además de características
geométricas de redondez excelentes.
La figura superior representa una herramienta de bruñir interiores. Mediante un
sistema extensible la herramienta abrasiva se abre y apoya sobre la superficie del
agujero procediendo a la eliminación del material. Lo que se hace es reducir o
deformar las crestas que quedan en el material tras el mecanizado.
El bruñido pueden realizarlo también unos rodillos, que mediante presión hacen fluir la
superficie del material (deforman la rugosidad “aplastando” las asperezas). Hoy en día
el proceso se ha flexibilizado mediante herramientas que se pueden acoplar a la
torreta de una máquina de CNC.
Bruñido exterior:
Bruñido interior:
Bibliografía
https://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/procesos-de-fabricacion/
http://www.imh.eus/es/comunicacion/dokumentazio-irekia/manuales/introduccion-a-los-procesos-de-fabricacion/referencemanual-all-pages
