mecanizxado quimico

Departamento de Ingeniería MecánicaIngeniaritza Mekanikoa Saila

ÓAMPLIACIÓN DE MECANIZADO NO CONVENCIONAL

1. Ampliación de mecanizado por laser

2. Ampliación de mecanizado electrolítico

3. Ampliación de mecanizado químico

4. Otros procesos no convencionales de mecanizado

5. Generalidades sobre mecanizado no convencional

BIBLIOGRAFIA1. Fundamentals of Modern Manufacturing. M. P. Groover. Prentice Hall, 19962. Metals Handbook, 9th edition, Vol. 16, Machining. ASM International, 1989

Técnicas Avanzadas de Mecanizado y Medida (Ingeniería Industrial / Ingeniería de Fabricación)


MECANIZADO POR LASER

Luz laser : Herramienta de mecanizado

onen

tes

• Numerosas longitudes de

or: C

ompo

longitudes de onda

• Incoherente

• Radiación en

Gen

erad

oRadiación en todas direcciones

• Monocromática

• Coherente• Coherente

• Unidireccional

• Fácil de transportar



MECANIZADO POR LASER

Capacidades y limitaciones• Agujeros de 0 025 mm deAgujeros de 0,025 mm de

diámetro

• Daño térmico poco profundo

• Cortar: e < 20 mmCortar: e < 20 mm

• Todos los materiales (absorción)

• Peligro / luz invisible de alta energía: cubrir el rayoenergía: cubrir el rayo

• Bajo rendimiento energético (~10%): refrigeración, funcionamiento a impulsos, desajustes



LASERES PARA MECANIZADO

• De estado sólido: Granate de ytrio y • De CO2 Trumpf Lasery yaluminio, dopado con iterbio: Yb-YAG

- 1,06 m (infrarrojo)- 20 w a 16 Kw

- 10,6 m (infrarrojo)- Hasta 200 Kw- Refrigeración

Trumpf LaserRofin LaserIPG PhotonicsEwag Laser

- Refrigeración- De disco- De fibra

Refrigeración- Slab- Ventilación forzada

g



FACTORES IMPORTANTES EN EL MECANIZADO POR LASER

• Focalización:Focalización: - lentes de vidrio para YAG - especiales para CO2 (selenuro de zinc/arsenuro de

galio)galio)

• Chorro coaxial de gas: - Arrastre de viruta y refrigeración

P t ió A N H- Protección: Ar, N, He- Oxidación, aporte de calor: aire, CO2, O2

• Calidad del rayo (TEM…)y ( )

• Absorción:- Pieza: índice de refracción, rugosidad,

recubrimiento temperatura superficialrecubrimiento, temperatura superficial- Laser: longitud de onda, polarización, longitud del

foco, calidad del rayo, intensidad luminosa- Pieza-Laser: ángulo de incidencia


Pieza Laser: ángulo de incidencia



Calidad del rayo Diámetro y profundidad del focoCalidad del rayoTraverse Electric Mode (TEM)

Diámetro y profundidad del foco

TEM 00

TEM 01TEM 01

Multimodo




Beam Quality Factor, M2 02wBPP


Coherent inc.Beam Parameter Product, BPP BPP


ÁMÁQUINAS PARA EL MECANIZADO POR LASER

Transporte del rayoCO2 : Espejos de cobre y de cobre-oro y

conductos extensibles de protecciónYAG : Fibra óptica

S id d!


¡Seguridad!


MECANIZADO QUÍMICO1. Variantes del proceso y aplicaciones (i-v)

2. Agentes químicos y velocidades de mecanizado

3. Integridad superficial (i-ii)

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MECANIZADO QUÍMICO Variantes del proceso y aplicaciones i

SEGÚN EL ENMASCARADO1. Recortar y despegar

SEGÚN EL TIPO DE PIEZA Y OPERACIÓN1. Fresado químico

MECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones i

1. Recortar y despegar2. Con red y pantalla3. Fotoquímico

1. Fresado químico2. Punzonado químico3. Grabado químico4. Mecanizado fotoquímico4. Mecanizado fotoquímico

RECORTAR Y DESPEGAR (“CUT AND PEEL”)

1. Recubrimiento de toda la superficie• Inmersión, pintado, rociado

2 Endurecimiento Piezas grandes lotes pequeños


2. Endurecimiento3. Recortar y despegar manualmente (plantillas)

Piezas grandes, lotes pequeños

Tolerancias > 0,125 mm


MECANIZADO QUÍMICO Variantes del proceso y aplicaciones iiMECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones ii

Paneles de aviones: oquedades para reducción de peso

FRESADO QUÍMICOq p p

Daño superficial muy pequeñoEnmascarado: recortar y despegar



MECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones iii

CON PANTALLA (“SCREEN RESIST”)1. Pantalla: Red de acero inoxidable o seda + patrón no-pieza2. Recubrimiento por pintado3 Separación de la pantalla3. Separación de la pantalla4. EndurecimientoTamaños de pieza y lote mediosTolerancias: ±0,075 mm

GRABADO QUÍMICOEn relieve y en bajorelieveSin daño superficialSin daño superficialRellenado: recubrimiento de resalte de la zona atacada



MECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones iv

PUNZONADO QUÍMICO

MECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones iv

• Corte de chapas muy delgadas(0,025 a 1 mm)

• Geometrías muy complejas

Enmascarado• Método de red y patrón• Piezas muy pequeñas y/o

• Sin rebabas• Dificultad de coincidencia de

ambas caras

Piezas muy pequeñas y/o geometrías complejas: método fotográfico

Tolerancias: 0,0025 mm en espesores de 0 025 mm


• Materiales frágiles o endurecidos espesores de 0,025 mm (método fotográfico)


MECANIZADO QUÍMICO Variantes del proceso y aplicaciones v

MECANIZADO FOTOQUÍMICO

MECANIZADO QUÍMICO. Variantes del proceso y aplicaciones v

Dibujo ampliado de la pieza

Fotografías del dibujo-pza

http://conardcorp.com/favicon.icoThe CONARD Corp.



MECANIZADO QUÍMICO A t í i l id d d i dMECANIZADO QUÍMICO. Agentes químicos y velocidades de mecanizado

Selección del agenteMaterial de pieza• Material de pieza

• Profundidad de ataque (0,01-12 mm)

• Caudal de viruta• Acabado superficial• Material de máscara

u


dduFe


ÍMECANIZADO QUÍMICO. Integridad superficial i



ÍMECANIZADO QUÍMICO. Integridad superficial ii



ÍMECANIZADO ELECTROQUÍMICO

CIZ

Velocidad de avance

ACI

AZV w

f

IRE Ley de Ohm:CIQw

Caudal de virutaLeyes de Faraday

y

Con g : holgurar : resistividad

Qw

C : caudal específico de viruta

• peso atómico

g

A

AgrR

grCEV f

peso atómico• valencia• densidad

I : intensidad de corriente A

Fl j g : 0,075-0,75 mm

g

E - cortocircuitos

I : intensidad de corriente

Rendimiento del 90 al 100%

Flujo• viruta• calor

hid ó Velocidad Fuerza

g , ,control importante


• hidrógeno


ÍMECANIZADO ELECTROQUÍMICO

Propiedades relativas de materiales para herramienta (electrodo)



ÍRECTIFICADO ELECTROQUÍMICO

ECG Electrochemical grinding

Herramienta: muela de aglomerante conductor• Aglomerante metálico: diamante• Resina con partículas metálicas: óxido de aluminioResina con partículas metálicas: óxido de aluminio

Los granos activos…• Definen la holgura• Eliminan sales metálicasEliminan sales metálicas

Caudal de viruta: 95% electrolisis, 5% rectificado

Ventajas y Aplicaciones

Bajo desgaste de muela, pocos reavivados

Sin fuerzas de corte ni temperaturas importantesSin fuerzas de corte ni temperaturas importantes

Rectificado de piezas delicadas o frágiles

• Tubos de pared estrecha (ej.: agujas hipodérmicas)

Afil d d h i t d t l d


• Afilado de herramientas de metal duro


ÍECD Electrochemical deburring

Geometría de la herramienta

REBABADO ELECTROQUÍMICO

focalización de la disolución anódica

Operación rápida



MECANIZADO POR HAZ DE ELECTRONES

EBM Electron beam machining

Velocidad: ¾ luz

Foco de 0,025 mm

E i / li i l lé l d l iEn vacio / colisiones con las moléculas del aire

Alta precisión, micromecanizado

• Agujeros de

• Ranuras de 0,025 mm

0,05 mmL > 100

Ranuras de 0,025 mm

• Corte de piezas de espesor, 0,25 a 6 mm

Sin fuerzas de corte ni desgaste de hta.

Elevado consumo, equipo costoso



CORTE POR PLASMA

PAC Plasma arc cuttingg

Corte por arco eléctrico

10.000 a 14.000ºC

Boquilla refrigerada por agua

Corte de espesores metálicos de hasta 150 mm

Gas (plasma): Nitrógeno, Argon-hidrógeno, mezclas

Gas secundario: confinar el arco y arrastrar metal fundido

Materiales (conductores):Materiales (conductores):

• Aceros comunes, acero inoxidable, aluminio

Alta productividad, pobre acabado y elevado daño superficial

Operación manual o bajo C.N.



MECANIZADO POR CHORRO ABRASIVO

AJM Abrasive jet machining

Operación manual

Aplicaciones:

• Operaciones de acabado: desbarbado limpieza pulido• Operaciones de acabado: desbarbado, limpieza, pulido

• Corte de piezas planas y delgadas…

de materiales duros y frágiles (vidrio, silicio, mica, cerámicas)cerámicas)

Gas: aire seco, nitrógeno, dióxido de carbono, helio

Abrasivo:Boquillas: 0,0751 mm

Presión: 0,21,4 MPa

Abrasivo:

• Óxido de aluminio: aluminio, latón

• Carburo de silicio: acero inoxidable, cerámicas

Velocidad: 2,55 m/s• Bolitas de vidrio: operaciones de pulido

• Tamaño de grano: 15 a 40 m y uniforme

No reciclable


No reciclable


OFC Oxifuel cutting

OXICORTE

g

Combustión + Oxidación

Materiales ferrosos y no ferrosos

No ferrosos

• Mayor importancia de la combustión

• Uso de fundentesUso de fundentes

Combustibles: acetileno y otros

Operaciones manuales de mínima precisión: reparaciones, corte de chatarra, etc.

Operaciones a máquina y por C.N.: corte de chapas



MECANIZADO NO CONVENCIONAL. GENERALIDADES• Caudales de viruta bajos y energías específicas elevadas• Gran número de procesos muy diferentes entre síGran número de procesos muy diferentes entre sí



MECANIZADO NO CONVENCIONAL.APLICACIONESMétodos convencionales no viables o no económicos

Necesidad de mecani arNecesidad de mecanizar...· geometrías difíciles· nuevos materiales· sin daño superficial (algunos procesos) sin daño superficial (algunos procesos)

Geometrías difíciles

ECM EDMMicromecanizado: WEDM, PCM, LBM, EBM

a) Agujeros de diámetro inferior a 0,125 mm

EBM, LBM

ECM, EDM

ECM, EDM WEDM, LBM

b) Agujeros profundos

c) Agujeros no redondos

d) Cortes de ranurasd) Cortes de ranurasestrechas y/o complejas

e) Cajeras poco profundas y detalles superficiales


f) Moldes y matrices USM, CHM EDM, ECM


MECANIZADO NO CONVENCIONAL Y MATERIALES DE PIEZA


mecanizxado quimico

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