1materiales convencionales y no convencionales
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MAQUINAS NO CONVENCIONALES Y SUS APLICACIONES (M.N.C.N)
LA NECESIDAD DE FABRICAR PIEZAS DE METALES EXTREMADAMENTE DUROS, CON ALTA
RESISTENCIA MECÁNICA Y ESTABILIDAD A TEMPERATURAS ELEVADAS, HA ORIGINADO
NUEVOS Y DIFÍCILES PROBLEMAS PARA LA REMOCIÓN DE METAL. ASIMISMO, EL
DESARROLLO DE ALEACIONES MÁS TENACES HACE EVIDENTE QUE LOS MÉTODOS
TRADICIONALES DE MAQUINADO SON DE BAJA EFICIENCIA PARA SU MANUFACTURA.
LOS PROCEDIMIENTOS NO CONVENCIONALES DE MAQUINADO, COMO SE VERÁ,
UTILIZAN ALTAS TEMPERATURAS PARA FUNDIR O EVAPORAR EL MATERIAL DE LA PIEZA;
ESTA ENERGÍA CALORÍFICA PROVIENE DE UNA DESCARGA ELÉCTRICA.
ALGUNOS DE LOS MÉTODOS DESARROLLADOS RECIENTEMENTE: PARA MAQUINAR
FORMAS COMPLEJAS EN ACEROS Y ALEACIONES TENACES SON MAQUINADO POR
DESCARGA ELÉCTRICA, CORTE POR DESCARGA ELÉCTRICA CON ALAMBRE,
RECTIFICADO ELECTROLÍTICO, MAQUINADO CON RAYO LÁSER, MAQUINADO CON RAYO
ELECTRÓNICO Y MAQUINADO CON ARCO DE PLASMA. EL CORTE CON ESTOS MÉTODOS
ES MUY PRECISO, POR LO CUAL, MUCHAS DE LAS PIEZAS QUE SE PRODUCEN CON
ELLOS SON UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA AEROESPACIAL
EL MAQUINADO, POR DESCARGA ELÉCTRICA DEL MÁS ANTIGUO DE LOS M.N.C.M., SE
OCUPÓ POR PRIMERA VEZ EN LA PRODUCCIÓN DE PIEZAS DURANTE LA SEGUNDA
GUERRA MUNDIAL; SU EMPLEO SE HA PROLIFERADO TANTO QUE ACTUALMENTE
MUCHOS LO CONSIDERAN UN MÉTODO CONVENCIONAL, ASIMISMO, AL INTEGRARSE
CON LA COMPUTADORA DE CONTROL NUMÉRICO PARA REGULAR LAS DESCARGAS, SE
HA COLOCADO A LA CABEZA COMERCIAL DE LOS M.N.C.M.
LOS MÉTODOS DE RAYO LÁSER, RAYO ELECTRÓNICO Y ARCO DE PLASMA CAPITALIZAN
LA FACILIDAD Y VERSATILIDAD QUE PROPORCIONA EL USO DE LA ELECTRICIDAD PARA
CONTROLAR LA REMOCIÓN DEL METAL.
Maquinado por Descarga Eléctrica (M.D.E.)
A este proceso se le ha llamado electroerosión o maquinado por descarga eléctrica debido a que depende de un flujo
periódico de descargas eléctricas entre dos conductores de electricidad, ambos sumergidos en un dieléctrico.
Los componentes básicos de un sistema de electroerosión son: un electrodo, un dieléctrico líquido, una pieza de
trabajo y una fuente de potencia.
El proceso puede efectuarse en dos formas una, cuando la alimentación del electrodo, durante el maquinado, se
controla por un servomecanismo que lo mueve en dirección vertical; en este caso, la mesa está colocada en una
posición fija, y solo tendrá 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 electroerosión con discos
giratorios de grafito.
En la erosión con chispa eléctrica, la herramienta y la pieza se conectan
A un generador de continua y se aproximan entre sí lo suficiente para que salten chispas eléctricas entre los dos
materiales eléctricamente conductores. Estas chispas producen, por medio de formación de aglomeraciones fusión y
vaporización, unas pequeñas depresiones en forma de cráter, tanto en la pieza como en la herramienta.
Para que la descarga eléctrica de cada chispa se produzca en un espacio limitado, se expulsen las partículas
arrancadas del material y para lograr la necesaria refrigeración del material y de la herramienta, se desarrolla todo el
proceso dentro de un líquido no conductor, el dieléctrico. Los líquidos apropiados son el petróleo, el aceite de
transformadores o el agua desionizada. El proceso de erosión se desarrolla simultáneamente en la pieza y en la
herramienta. Utilizando para ésta determinados materiales, como el cobre, grafito, aleaciones de cobre y cinc (latón)
o de tungsteno y cobre, la proporción de erosión puede modificarse hasta un 99,5% en la pieza y un 0,5% en la
herramienta. Modificando la energía eléctrica aportada se regula la cantidad de erosión, el tiempo activo y la calidad
de la superficie a las condiciones deseadas. Mayor aportación de energía da descargas mayores que actúan con más
violencia y con mayor erosión, cráteres más grandes y, por tanto, una superficie más irregulares en la pieza
(desbaste). Una menor aportación de energía produce los efectos contrarios
EROSIÓN ELECTROQUIMICA
La erosión del material se efectúa en una célula electrolítica que consta de dos electrodos metálicos y un
electrolito. El electrolito es un líquido buen conductor de la electricidad como, por ejemplo, una solución de sal
común (NaCI+ H20), o una solución de nitrato sódico (NaNO3 + H20) que baña 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 ánodo y el otro electrodo, por ejemplo cobre, sea el cátodo o negativo.
Al pasar la corriente eléctrica por el líquido conductor, el ánodo positivo reacciona con los iones negativos del
electrolito. Se forman sales metálicas que se disuelven en el electrolito. El ánodo se disuelve.
Se conocen muchos procedimientos electroquímicos, como el torneado EQ, el rectificado EQ, el desbarbado
EQ, el bruñido EQ, el lapeadoEQ, l taladrado EQ, etc. que a veces se aplican en compañía de arranque de
viruta, especialmente cuando la delgadez de paredes de la pieza no soportaría el arranque mecánico de viruta,
o cuando hay que evitar tensiones internas en las capas exteriores. Además de estos procedimientos tiene
gran importancia la embutición EQ. Una instalación de embutición EQ está formada por la máquina
propiamente dicha con el dispositivo de embutir, el generador con su dispositivo de mando y la alimentación y
preparación del electrolito.
Máquina. Soporta la pieza anódica sujeta a una mesa en cruz. En el cabezal de la máquina, con movimiento
vertical (s = 0,1 a 20 mm/min) se encuentra sujeta la herramienta catódica. La máquina ha de ser muy robusta
porque se producen esfuerzos muy grandes.
Dispositivo de embutición. Forma un espacio cerrado alrededor de la pieza y de la herramienta: por este
espacio circula el electrolito a la presión de 5 a 50 bar.
Generador. Suministra la corriente continúa de 20 a 30 voltios. Además, la parte eléctrica de la instalación
incluye los dispositivos de mando y regulación para la tensión, la intensidad, la desconexión por cortocircuitos,
el funcionamiento de la máquina y la alimentación de electrolito.
Alimentación y regeneración del electrolito. Incluye: regulación de la temperatura, de la presión y del valor del
pH (concentración de iones hidrógeno) y la eliminación del material producido por la erosión de la pieza.
RAYOS LASER Y MAQUINADO LASER
LASER es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation (Amplificación de la luz mediante
estimulación de emisión de radiación). Al estimular
eléctricamente los átomos de ciertos materiales, como
algunos cristales y ciertos gases, los electrones de estos
átomos se desplazan temporalmente a niveles electrónicos
de mayor energía dentro de la estructura atómica. Cuando
los electrones regresan a sus niveles estables, se liberan
fotones de energía luminosa. Esta energía luminosa puede
intensificarse y enfocarse en un haz coherente y luego
utilizarse en muchas aplicaciones de manufactura,
medicina, de medición y otras. Las aplicaciones de los
rayos láser en procesos de manufactura se hallan muy
difundidas. La energía del rayo láser tiene muchos usos
distintos al de herramienta cortante.
Máquinas herramientas convencionales
Entra la enorme gama de máquinas de las que se sirve el hombre para facilitar y hacer más cómodo su trabajo, hay unas cuantas a las que se les puede considerar como las madres de todos las demás: Son las llamadas máquinas-herramientas.
Todas ellas tienen en común la utilización de una herramienta de corte específica. Su trabajo consiste en dar forma a cualquier pieza o componente de máquina basándose en la técnica de arranque de viruta, troquelado o otros procedimientos especiales como son los electroerosión, láser, etc...
A este grupo de máquinas pertenecen los tornos, fresadoras, limadoras, taladradoras, mandrinadoras, prensas, etc... todas ellas imprescindibles para la fabricación de otras máquinas.
Torno.
El torno, la máquina giratoria más común y más antigua, sujeta una pieza de metal o de madera y la hace girar mientras un útil de corte da forma al objeto. El útil puede moverse paralela o perpendicularmente a la dirección de giro, para obtener piezas con partes cilíndricas o cónicas, o para cortar acanaladuras. Empleando útiles especiales un torno puede utilizarse también para obtener superficies lisas, como las producidas por una fresadora, o para taladrar orificios en la pieza.
Prensas.
Las prensas dan forma a las piezas sin eliminar material, o sea, sin producir viruta. Una prensa consta de un marco que sostiene una bancada fija, un pistón, una fuente de energía y un mecanismo que mueve el pistón en paralelo o en ángulo recto con respecto a la bancada. Las prensas cuentan con troqueles y punzones que permiten deformar, perforar y cizallar las piezas. Estas máquinas pueden producir piezas a gran velocidad porque el tiempo que requiere cada proceso es sólo el tiempo de desplazamiento del pistón.
taladro
El taladrado es la operación de mecanizado, destinada a producir agujeros
cilíndricos, pasantes o ciegos, generalmente en medio del material, la
operación del taladrado puede llevarse a cabo, igualmente en tornos,
fresadoras o mandriladoras. La herramienta utilizada, llamada broca o
taladro, presenta, generalmente, dos líneas de corte en hélice. Esta
herramienta se fija en el husillo de la taladradora de manera que su eje
coincida exactamente con el eje de rotación del propio husillo. Arrastrado
por esté, el útil gira sobre si mismo alrededor de su eje
longitudinal(movimiento de corte)y avanza axialmente dentro de la pieza a
taladrar (movimiento de avance). La velocidad de la rotación de la broca
debe ser tal que la velocidad lineal del punto de la arista más alejado del eje
sea compatible con la velocidad de corte del material mecanizado. El
taladrado de orificios de gran diámetro se realiza, casi siempre, en varias
operaciones, utilizando brocas de creciente diámetro. En efecto, cuanto
mayor es el diámetro de una broca, más importante es el núcleo central y
más difícil se hace para ella el penetrar en la materia sin el recurso de los
agujeros intermedios. La operación de taladrado va siempre acompañada
de gran desprendimiento de calor, por lo que se impone una abundante
lubricación con una mezcla de agua y aceite soluble (taladrina). Algunas
brocas, especialmente las utilizadas en taladrados profundos, son huecas,
lo que permite hacer llegar el aceite soluble, a presión, a la zona de corte.
Limadora.
Máquina-herramienta acepilladora, en la cual el movimiento de corte se obtiene por
desplazamiento del útil.
Una limadora está compuesta de una bancada, que sostiene una mesa portapiezasmóvil en un
plano vertical, posee un movimiento alternativo perpendicular a dicho plano por medio de un biela
de corredera movida por un volante de manivela.
La limadora permite cepillar una superficie horizontal o vertical e incluso, inclinando el cabezal
portaherramientas, una superficie oblicua. Es posible asimismo, combinando los dos
movimientos de avance de la mesa y del útil, acepillar superficies cilíndricas.
Mandriladora.
Máquina-herramienta para el mecanizado, mediante el arranque
de viruta de la pared o el borde de un agujero ya perforado.
Una mandriladora está compuesta especialmente por una
herramienta giratoria y una mesa sobre la cual se fija la pieza que
debe ser mecanizada; estos dos elementos pueden desplazarse el
uno con respecto al otro, sea para realizar los ajustes previos, sea
para el mecanizado propiamente dicho. Según las máquinas, su
eje de trabajo es horizontal o vertical.
Fresadora.
En las fresadoras, la pieza entra en contacto con un dispositivo circular que
cuenta con varios puntos de corte. La pieza se sujeta a un soporte que controla
el avance de la pieza contra el útil de corte. El soporte puede avanzar en tres
direcciones: longitudinal, horizontal y vertical. En algunos casos también puede
girar. Las fresadoras son las máquinas herramientas más versátiles. Permiten
obtener superficies curvadas con un alto grado de precisión y un acabado
excelente. Los distintos tipos de útiles de corte permiten obtener ángulos,
ranuras, engranajes o muescas.
Cepilladora.
Esta es la mayor de las máquinas herramientas de vaivén. Al
contrario que en las perfiladoras, donde el útil se mueve sobre una
pieza fija, la cepilladora mueve la pieza sobre un útil fijo. Después
de cada vaivén, la pieza se mueve lateralmente para utilizar otra
parte de la herramienta. Al igual que la perfiladora, la cepilladora
permite hacer cortes verticales, horizontales o diagonales.
También puede utilizar varios útiles a la vez para hacer varios
cortes simultáneos.
Sierras.
Las sierras mecánicas más utilizadas pueden clasificarse
en tres categorías, según el tipo de movimiento que se
utiliza para realizar el corte: de vaivén, circulares o de
banda. Las sierras suelen tener un banco o marco, un
tornillo para sujetar la pieza, un mecanismo de avance y
una hoja de corte.
Rectificadora
Máquina-herramienta provista de una muela para efectuar trabajo de
rectificado de piezas.
Una rectificadora está formada por una estructura rígida provista, por una
parte de una mesa por la que se fija la pieza que se debe rectificar, o la muela
reguladora, caso de una rectificadora sin puntos y por otra, la broca de la
muela rectificadora. Un mecanismo de mando hidráulico efectúa el movimiento
de avance del mecanismo, es decir, la translación alternativa de la pieza en
relación con la muela, y el movimiento de penetración, perpendicular al
anterior. Rectificadora
Cepillo.
Los cepillos de codo son también conocidos como máquinas mortajadoras
horizontales, pueden trabajar piezas de hasta 800mm de longitud y generan
acabados de desbaste (V) o de afinado (V V ).
La cepilladora para metales se creó con la finalidad de remover metal para
producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la
pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la
mesa. Las cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o
carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la
profundidad del corte y avance se dan por medio de la mesa de trabajo.
Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del
torno. Ésta herramienta se fija a un portaútilies o poste, fijado a su vez a una
corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén,
empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera
de la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de
regreso, la herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la
mesa y la pieza avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es
decir, un arete (carro) impulsa la herramienta de corte en ambas
direcciones en un plano horizontal, con un movimiento alterno. Éste
movimiento rectilíneo alternativo comprende una carrera activa de ida,
durante la cual tiene lugar el arranque de viruta, la carrera de retorno pasiva
en vacío.