Disseny Assistit per Ordinador

PROCESSOS DE FABRICACIÓ Melisa Abad Reis

2

Tecnologies de tall

Aquest procés consisteix en eliminar trossos de material a una xapa mitjançant cops de punxó,

aquest serà accionat per una premsa.

· Tall per làser: Aquest procés consisteix en fer incidir un raig làser d’elevada potència

sobre el material a tallar. Procés útil per a tallar làmines planes de diferents tipus de materials

d’entre els que esmento a continuació: metacrilat, fusta, paper, metall, plàstic, vidre, cuir o

pedra.

· Tall per control numèric: El control numèric es un conjunt d’elements que permeten

automatitzar el moviment dels eixos i altres funcions. Te com avantatge la automatització de

moviments que pot realitzar una maquina aconseguint així millorar la precisió i la velocitat del

moviment, com també el poc treball que requereix. En aquest cas en concret, en parlem de

maquines de tall, poden ser maquines que tallen mitjançant làser, un raig d’aigua o mitjançant

punxons.

· “Punzonado”: Operació mecànica que consisteix en separar o seccionar una peça

metàl·lica plana amb una forma predeterminada mitjançant un dispositiu mecànic format per

un punxó i una matriu. L’aplicació de la força sobre el punxó obliga a aquest penetrar sobre la

peça metàl·lica creant una deformació, seguidament d’un cisallament i la ruptura del material.

Les avantatges del punxonat es que es més econòmica la realització de peces per aquest

procés que pel procés de mecanitzat que veurem més endavant i també que pot ser una

operació prèvia per a la realització d’una peça final.

· Cisallament: Procés de tall per a lamines i plaques que produeix un tall mitjançant

una fulla que produeix la fractura del material. Aquest procés es troba limitat a l’espessor que

pugui tallar la maquina i la duresa del material i per a realitzar tall de línies rectes. Aquest

procés també es pot aplicar a tubs, barres i filferros com a preparació per a processos

posteriors.

· Oxitall: Aquest mètode produeix el tall en el material mitjançant la oxidació, el

cremat de l’acer i la fusió. Es un mètode de tall útil per a peces de ferro fos i plaques d’acer.

3

Tecnologies de mecanitzat

La mecanització es un procés de fabricació que es composa per un conjunt d’operacions de

conformació de peces mitjançant l’eliminació de material. A grans trets es poden dividir en tres

tipus de mecanitzat:

· Mecanitzat per arrencada de ferritja: El material es tallat amb una eina que consta

de una o varies fulles que van separen la ferritja a mesura que es van passant per la peça.

Aquest mètode es realitza en processos de desbast i acabat. Eines de mecanitzat més

conegudes: Serrat, llimat, trepat, roscat, tornejat, fresat, brotxatge i el “mortajado”.

· Mecanitzat per abrasió: El material es va eliminant mitjançant el desgast de la peça

en petites quantitats, desprèn petites partícules del material. L’eina que realitza l’abrasió pot

ser una mola abrasiva o un fil conductor que produeix un arc elèctric entre ell i la peça que va

arrancant les partícules. En trobem dos tipus; el rectificat i l’electroerosió.

L’avantatge d’aquest mecanitzat es que es poden aconseguir acabat superficials molt bons

però en temps molt prolongats.

· Mecanitzat sense arrancada de ferritja: El material es mecanitzat mitjançant

diferents tipus de processos que no generen ferritja. Aquest processos poden ser els següents:

Sinteritzat, laminació, estampat, trefilat, fosa, extrusió, doblegat o embotit.

Altres processos de mecanitzat: Ultrasons, el mecanitzat electroquímic i el “roller burnishing”.

· Mecanitzat per ultrasons: El material s’elimina mitjançant una eina abrasiva

rotatòria, com un diamant, en la qual es combinen girs i vibracions axials. Aquest mètode es

molt útil per a mecanitzar materials amb propietats superiors com l’alta duresa, la gran

resistència mecànica al desgast, la baixa densitat i la resistència a la abrasió a altes

temperatures.

Els avantatges del mecanitzat es que pot treballar amb una gran varietat de materials, entre

ells els metalls i que pot realitzar formes amb característiques geomètriques especials com les

rosques de cargols, vores rectes i superfícies amb bons acabats superficials. Per una altra part

en trobem algunes desavantatges com son el malbaratament del material i el temps de

consum.

4

Tecnologies de Rapid prototyping

Procés utilitzat per fabricar articles de plàstic, metall o ceràmica. Les principals tecnologies de

prototipatge ràpid son les següents:

· Estereolitografia “SLA”: Procés que solidifica capes de polímers líquids sensibles a la

llum ultraviolada mitjançant la tecnologia làser.

· Sinterització selectiva per làser “SLS”: Es deposita una capa de pols en un recipient

que s’ha escalfat a una temperatura lleugerament inferior al punt de fusió de la pols. A

continuació un làser sinteritza la pols en els punts seleccionats.

· Fabricació per tall i laminat - “LOM”: Un full de paper inoculat es posiciona

automàticament sobre una plataforma i es premsa amb un corró calent que l’adhereix a la falla

precedent.

· Modelat per deposició fosa - “FDM”: Un tub petit es mou en el pla XY horitzontal

deposita un fi de material a 1ºC per sota del seu punt de fusió. En aquesta el fil solidifica

immediatament sobre la capa precedent.

· Impressió 3D - “3DP”: Tecnologia de fabricació additiva, aquest procés s’inicia a partir

d’un disseny virtual a partir d’un software de disseny assistit per ordinador. L’equip

d’impressió 3D llegeix les dades del dibuix CAD i aplica capes successives de material líquid, en

pols o en lamines. Fabricant el model físic a partir d’una sèrie de seccions transversals.

5

Tecnologies d’enduriment

Es tracta d’un tractament que permet incrementar la duresa d’una material o una peça.

Aquests mecanismes introduiran dislocacions o defectes a la estructura cristal·lina, que

actuaran com a barreres per als desplaçaments. Existeixen diferents tècniques per a la

realització d’aquest mètode:

· Enduriment per deformació: Aconseguir augmentar la duresa del material mitjançant

una deformació plàstica a nivell macroscòpic que té l’efecte d’incrementar la densitat de

dislocacions del material.

· Enduriment per precipitació: Aconsegueix augmentar la resistència de moltes

aliatges d’alumini i altres metalls mitjançant la creació d’una dispersió densa i fina de

partícules precipitades en una matriu de metall deformable. Les partícules precipitades actuen

com obstacles del moviment de les dislocacions reforçant l’aliatge tractat tèrmicament.

· Enduriment per límit de gra: Les fronteres o els límits dels grans son barreres que

dificulten el moviment de les dislocacions del metall.

· Enduriment per solució solida: Aquest mètode aconsegueix augmentar la duresa de

la peça a partir d’afegir impureses al material. Aquestes impureses distorsionen l’estructura

cristal·lina on s’allotgen degut a que tenen diferents mides al dels àtoms originals. Aquest tipus

d’enduriment millora la resistència a la termofluencia.

Aquesta tecnologia s’aplica principalment a materials metàl·lics.

6

Tecnologies de recobriment

Tècniques destinades a evitar la erosió superficial dels materials i per a millorar algunes de les

propietat de la superfície de la peça a tractar, així com, l’adhesió, resistència a la corrosió,

resistència a rallades, resistència al desgast. Aquests recobriments es realitzen mitjançant

processos en formes de liquides, gasos o sòlids.

· Recobriment ceràmic: Deposició per espurna anòdica, té lloc en el elèctrode positiu

d’una cèl·lula electroquímica, per ruptura dielèctrica de una capa de barrera anòdica. Les

capes de recobriment depositades son poroses i fortament adherents. Es un bon procés per

aconseguir la resistència a la corrosió en metalls, pantalles aïllats del calor per sistemes

avançats d’energia, realitzar recobriments que proporcionen una alta resistència dielèctrica.

· Anoditzat: Tractament de superfície que produeix una capa d’òxid d’alumini sobre la

superfície del alumini base mitjançant un procés electrolític que consisteix en produir la

circulació de la corrent continua a través d’un electrolític de base acida. Amb aquest procés

s’aconsegueix augmentar la capa d’òxid natural obtenint així una gran protecció contra la

corrosió i l’abrasió. Aquest procés proporciona un material idoni per a peces que es veuen

sotmeses a dures condicions climàtiques.

· Decapat: Tractament superficial que s’utilitza per a eliminar impureses de peces

metàl·liques, s’utilitza l’atac químic d’un àcid per a obtenir l’eliminació de tot l’òxid present. Es

un sistema recomanat per peces petites.

· Cromat: Deposició d’una capa fina de crom metàl·lic sobre altres objectes metàl·lics o

de material plàstic. Protegeix els materials de la corrosió i millora l’aspecte de la peça

metàl·lica.

· Esmaltat i Pintat: Protegeix les superfícies i evita la oxidació immediata. També dona

un aspecte uniforme al acabat de la peça.

· Galvanitzat: Recobriment de zinc que dona un acabat estètic i evita la oxidació del

material.

· Envernissat: Utilitzat per a protegir fustes d’algunes condicions ambientals i per a

donar un acabat brillant.

7

Tecnologies de conformat

Es realitza la forma mitjançant la deformació del material amb l’aplicació de forma i una

matriu. En els processos de conformat les eines, exerceixen esforços sobre la peça de treball

que les obliga a prendre la forma de la geometria donada. Les característiques seran diferents

segons com s’hagi tractat el material, treballant en calent o en fred. Amb el treball en fred

s’aplica un major esforç que la resistència de cedència original del metall produint així una

deformació. D’aquesta forma es pot aconseguir una millor precisió, major duresa de les parts i

millors acabats superficials tot i que requereix un major esforç. Per una altre part tenim el

treball en calent que es defineix com la deformació plàstica del material metàl·lic a una

temperatura major que la de recristal·lització. Els avantatges del treball en calent es que amb

aquest es poden obtenir deformacions plàstiques casi il·limitades, també es adequat per a

modelar parts grans, degut a que el metall te una baixa resistència de cedencia i una alta

ductilitat.

· Cisellat: Operació de tall de lamines que consisteix en disminuir la lamina a una mida

menor. Per a realitzar aquest procés el metall es troba sotmès a dos voreres tallants.

· Encunyat: Es tallen lamines sotmeses a esforços tallants, desenvolupats entre un

punxó i una matriu, es diferencia del cisellat ja que aquest últim nomes disminueix la mida de

la lamina sense donar-li forma.

· Doblat: Deformació de lamines al voltant d’un angle determinats. Les fibres externes

del material es troben e tensió, mentre que els interiors estan a compressió. Aquest procés no

produeix canvis significatius en l’espessor de la lamina metàl·lica.

8

· Embotit: Es col·loca la lamina de metall sobre un dau i després pressionant-lo cap a

una cavitat amb la ajuda d’un punxó que te la forma desitjada dona forma a la lamina. Com

mes complicades siguin les formes que es volen aconseguir i mes profundes siguin, més etapes

requerirà el procés.

· Laminat: Procés que redueix l’espessor d’una peça llarga mitjançant forces de

compressió exercides per un joc de corrons, que giren estrenyent la peça entre ells.

· Forjat: Consisteix en l’aplicació d’esforços de compressió que excedeixen la

resistència de fluència del metall. Es comprimeix el material entre dos dau per a que aquest

obtingui la forma desitjada. Es un procés que es realitza en calent normalment, però també es

pot realitzar en fred, aconseguint així una major resistència del component.

· Extrusió: Procés per compressió en el qual el metall de treball es forçat a fluir a traves

de l’obertura d’un dau per a donar-li forma a la seva secció transversal. Hi ha dos tipus

d’extrusió:

Extrusió directa: Es deposita en un recipient un lingot que serà comprimir per

un pistó. Al ser comprimir el material es forçarà a fluir per l’altre extrem adoptant la forma que

tingui la geometria del dau.

Extrusió indirecta: La realitza un dau impressor que es troba muntat

directament sobre l’èmbol. La pressió exercida per l’èmbol s’aplica en sentit contrari al flux del

material.