1materiales convencionales y no convencionales

17
Materiales convencionales y no convencionales

Upload: jesus-monroy-orozco

Post on 20-Jul-2015

217 views

Category:

Education


1 download

TRANSCRIPT

Materiales

convencionales y

no convencionales

Indice

Maquinas no comvencionales

Maquinas comvencionales

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.