Maquinado electroqumico

MAQUINADO NO TRADICIONAL

INTRODUCCIONLos procesos de maquinado descritos generalmente quitan materia formando virutas, o por abrasin o microdespastillado. Sin embargo, hay casos en que estos procesos no son satisfactorios o ni siquiera posibles. Grande cantidades de energa se gastan para producir piezas con gran cantidad de material que debe ser removido y descartado. Gran parte de la energa de mecanizado termina en forma de calor no deseable que a menudo produce problemas de distorsin y agrietamiento de la superficieLas fuerzas de corte requieren grandes esfuerzos en la pieza de trabajo que tambin puede provocar distorsin. Distorsin no deseada, la tensin residual y rebabas causada por el proceso de mecanizado que a menudo requieren un procesamiento adicional

Las fuerzas de corte requieren grandes esfuerzos en la pieza de trabajo que tambin puede provocar distorsin. Distorsin no deseada, la tensin residual y rebabas causada por el proceso de mecanizado que a menudo requieren un procesamiento adicionalAlgunas geometras son demasiado delicadas para la mquina, mientras que otros son demasiado complejos.

MECANIZADO NO TRADICINALES Mecanizado ultrasnico (USM) Mecanizado chorro de agua y abrasivo- Mecanizado qumico Mecanizado electroqumico (ECM) Mecanizado de elctrica (EDM) Mecanizado de Alta Energa-BeamMecanizado por rayo lser (LBM)Mecanizado por haz de electrones (EBM)

TRADICIONAL VS NO TRADICIONAL La fuente primaria de energaTradicional: mecnica. No tradicional: elctrico, qumico, ptico Mtodo principal de eliminacin de material Tradicional: esquila-No tradicional: no utiliza esquila(por ejemplo, utiliza corte por chorro de agua con erosin abrasiva)

2D cutting processGrinding

Por qu mecanizado no tradicional?Situaciones en las que los procesos de mecanizado tradicionales son insatisfactorios o poco econmicos:

Material de la pieza es demasiado duro, fuerte o dura. La pieza de trabajo es demasiado flexible para resistir las fuerzas de corte o demasiado difcil para sujetar.La forma de la pieza es muy compleja, con perfiles internos o externos o pequeos agujeros.Cuando los requisitos de acabado de la superficie y las tolerancias son muy altos. Aumento de la temperatura o de las tensiones residuales son indeseables o inaceptable.

La Electroerosin es un mtodo de arranque de material que se realiza por medio de descargas elctricas controladas que saltan, en un medio dielctrico, entre un electrodo y una pieza.

MECANIZADO POR ELECTROEROSION

VentajasAl no generarse fuerzas de corte como en los procesos de mecanizado resulta aplicable para materiales frgiles.se puede trabajar cualquier material mientras sea conductorLas tolerancias que se pueden obtener son muy ajustadas, desde 0,025 hasta 0,127 mm.DesventajasSuele quedar una capa superficial de metal fundido, frgil y de extremada dureza, que debe eliminarse en aquellas piezas que requieran resistencia a la fatiga.

ELECTROEROSION

Aplicaciones Elaboracin de tneles formadores, boquillas y calibradores para la industria plstica de la extrusin.Elaboracin de punzones y matrices para moldes y troquelesTallado de formas especiales en buriles de acero rpido y tungsteno para la obtencin de herramientas de corte.Velocidad de corteEs programable hasta 240 mm/min

Primera maquina de electroerosin creada en Espaa en 1956

Maquinado de Corte por rayo LaserParmetros fsicos importantes en LBM ReflectividadLa conductividad trmica de la superficie de la pieza El calor latente y calor especfico de fusin y evaporacin. Cuanto ms baja estas cantidades, ms eficiente ser el proceso. La profundidad de corte t: t = P / vd ; P es la potencia de entrada, v es la velocidad de corte, y d es el dimetro del haz de lser.

CLASIFICACION DE LOS LASER

VENTAJAS DEL CORTE POR RAYO LASERGran versatilidad en la definicin del contorno que se desea cortar. Podemos definir cualquier forma y complejidad en el corte final con una gran precisin en los detalles. Repetitividad garantizada en las diferentes series de fabricacin. La potencia del lser se puede regular automticamente durante el mecanizado, de forma que el corte de ngulos y pequeos contornos sea de la mxima calidad. La precisin del corte y la ausencia de contacto mecnico con la pieza reducen significativamente la aparicin de distorsiones e impurezas. Desaparecen las rebabas y se evitan trabajos posteriores de limpieza. Las paredes de corte son paralelas entre s y perpendiculares a la pieza, no redondeadas, como sucede con otras tcnicas de corte. Se aprovecha mejor el material gracias al mnimo grosor del surco producido por el lser.

CARACTERISTICAS DES LOS TIPOS DE LASERES MAS COMUNES EN LA INDUSTRIAMaterialNd-YAGCO2TipoEstado solidoGasComposicin0,1% Nd en un granate de itrio aluminioCO2+He+N2 (3:8:4)Longitud de onda (m)1,06410,6Eficiencia2%10 - 15%Tipo de rayoPulsos o constantePulsos o constanteTamao del punto (mm)0,0150,075

Cuadro comparativo entre los laser nd-YAG Y CO2

APLICACIONES EN LA INDUSTRIAAplicacinTipo de laserGrades agujerosRub, Nd-YAGPequeos agujerosNd-YAG, CO2TaladradoRub, Nd-YAGCortes profundosCO2Cortes de laminas metlicasNd-YAGCostes delgados de plsticosCO2

Maquinado de corte por plasmaste es un proceso de remocin de material en el que ste se retira mediante el direccionamiento de un chorro de gas ionizado de alta temperatura sobre la superficie de trabajo. El chorro de plasma a alta temperatura funde el material de la pieza de trabajo.

Gases utilizados

NITRGENO: gas no inflamable e inerte, que permite su uso como gas de corte por plasma, su excelente pureza permite cortes de excelente calidad.AIRE: gas de uso universal utilizado en el corte por plasma, el oxgeno del aire proporciona energa adicional para el corte.ARGN: gas utilizado como gas de corte especialmente en aluminio.MEZCLAS: proporcionan proteccin en el corte por plasma.

Caractersticas del corte

Chapas hasta de 40 mm de espesor.La ranura de corte es de 2 a 4 mm de ancho.Tiende a dejar cantos oblicuos El haz es normalmente de 5 mm aproximadamenteLa velocidad de corte es elevadaEste proceso puede cortar cualquier metal elctricamente conductivo, y siempre y cuando el espesor y forma permita que el chorro de plasma atraviese por completo el metal. El corte de plasma por oxgeno es aplicado a aceros al carbn y a aceros inoxidables con espesores hasta de 45mm.Por su alta velocidad es considerado uno de los mas productivos de los cortes.La zona afectada por el calor es mayor que la de corte por lser y menor que la del oxicorte.

Ventajas

Puede trabajarse con una o ms torchas. Corta todo material que sea elctricamente conductor. Ideal para el corte de aceros altamente aleados y aluminio aleado de medio o alto espesor. Muy apropiado para el corte de aceros dulces de hasta 30 mm. de espesor. Muy bajo aporte trmico durante el corte. Alta velocidad de corte, en algunos casos hasta 10 veces la del oxicorte.Cortes limpios sin necesidad de tratamientos posteriores. Fcil de automatizar

DesventajasOcurre una alteracin metalrgica en la superficieSe presenta oxidacin y formacin de escamas, por lo que se requiere proteccinProduce superficies cnicasEs necesario protegerse contra el ruidoNecesita proteccin visualCosto del quipo alto

Aplicaciones

Cortar aceros aleados, aceros inoxidables, aluminio y sus aleacionesCortar hierro fundido, magnesio , titanio, cobre, nquel y aleaciones de cobre y nquelCorte de perfilesTorneado, fresado y cepillado de desbaste

Mecanizado por chorro de agua

El corte con chorro de agua (en ingls WJC, Water Jet Cutting) usa una corriente fina de agua a alta presin y velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte

Esquema del proceso de maquinado por chorro de agua

Ventajas

No se origina una zona afectada trmicamente Puede cortar cualquier material con amplio rango de espesores (de 1/16" a 6" de grueso) No requiere operaciones secundarias Kerf reducido (0,5 1 mm) Fuerza de corte pequea (1,4 2,3 kg) Proceso limpio, sin gases Puede realizar agujeros para iniciar corte Proceso seguro (baja compresibilidad del agua) Corta formas y geometras de gran detalle

Problemas de corteTal vez uno de los problemas con los procesos de corte por agua es que a medida que avanza el chorro, este se flexiona o electa haca atrs y hace que la parte superior de la pieza se corte antes que la inferior, figura 3.4. Si se hace un corte recto no hay problema, pero si es necesario cortar esquinas interiores tendramos que avanzar el corte para poder cortar la parte inferior y superior, lo que al final nos puede dar un mal acabado y en algunas aplicaciones se tendra que rechazar el producto.

Velocidades de corte

Parametros del procesoDistancia de separacin: Es la distancia entre la boquilla y la superficie de trabajo, por lo general se requiere que la distancia sea mnima para reducir la dispersin del chorro de fluido antes de que golpee la pieza, lo normal de esta es 3.2mmDimetro de abertura de la boquilla: El tamao del orificio afecta la precisin del corte; la abertura ms pequea se emplea para corte finos sobre materiales delgados, para cortar materiales gruesos se requieren fluidos ms densos y mayores presiones

Presin del agua: Las presiones que se pueden alcanzar en este proceso es 400Mpa

Velocidad de avance: Se refiere a la velocidad a la cual se mueve la boquilla a lo largo de la trayectoria de corte, esta velocidad vara entre 5mm/s hasta 500mm/s, dependiendo del material de trabajo y su grosor.

Qu mecanizado escoger?

Espesores posibles de corte

Costos y velocidades de corteEn este ejemplo utilizamos una pieza de acero inoxidable cuadrada que mide 300mm en cada uno de sus lados lo cual dara 1200mm en medida lineal para facilitar el clculo y un espesor de 12mm.