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carmeloTexto escrito a mquina2

carmeloNota adhesivaMECANIZADO ULTRASNICO.Es til en el mecanizado preciso de materiales duros y quebradizos, por la accin abrasiva de los granos de lodo que circula entre la herramienta que vibra a frecuencias ultrasncia y la pieza. La herramienta avanza dentro de la pieza formado la cavidad segn la forma de sta. Las frecuencias mas utilizadas estn entre 20 a 40 KHz.Est compuesto por: 1) Transductor: encargado de convertir una forma de energa elctrica a mecnica. De su longitud y tipo de material fabricado depende la amplitud de la frecuencia que es de hasta 0,025 mm en la prctica. Su accin se basa en el principio de conservacin del momento, siendo la velocidad y amplitud de la vibracin alta en materiales de baja densidad. Pueden ser: a) Piezoelctricos: utilizan cristales como el cuarzo que entran en resonancia cuando su longitud es igual a la mitad de la longitud de onda del sonido en el cristal, siendo de 110 mm para una frecuencia de 20 KHz. Tambien se utilizan cermicas policristalinas como el titanato de bario con una construccin tipo sndwich y longitudes de 75 a 100 mm. Son capaces de convertir energa con 96% de eficiencia y b) Magnetoestrictivo fabricados con materiales ferromagnticos como el nquel y aleaciones de nquel, en forma de lminas para evitar las prdidas por corrientes parsitas (Eddy), con eficiencias de 20 a 35% por lo que se requiere su enfriamiento con agua. 2) Transformador y Portaherramienta: La funcin del transformador incrementa la amplitud de la vibracin, su longitud es la mitad de la longitud de onda del sonido en su material, la reduccin de su rea causa la amplificacin de la vibracin, la cual se incrementa en relacin inversa a la razn entre el rea superior e inferior, pudiendo llegar hasta 600% con la forma adecuada. Un incremento similar se puede obtener con el portaherramienta obtenindose finalmente en la cara de la herramienta una amplitud de 0,013 a 0,1 mm. 3) Herramientas: se utilizan materiales relativamente dctiles como acero inoxidable, latn y acero medio, soldada al portaherramienta para reducir los problemas de fatiga. 4) Lodo abrasivo: compuesta de partculas abrasivas mezcladas con agua o aceite en una concentracin de 30 a 60 % en peso. Los abrasivos utilizados son carburo de boro, carburo de silicio y xido de aluminio. El tamao del grano es igual a la amplitud de la vibracin que se utiliza. APLICACIONES: Cavidades en la mayora de materiales conductores, no conductores, metlicos, cermicos o compuestos, siendo ms efectivo en aquellos con dureza superior a 50 HRC. Remociones bajas menores a 1,5 cm3/min. Se pueden taladrar agujeros de 0,076 mm hasta 75 mm. Se puede profundizar 50 mm, pero en la prctica son menores a 5 mm. Las tolerancias son de 0,25 mm y normalmente se obtienen acabados de 0,25 micras.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO POR CHORRO DE AGUA.GENERALIDADES: El material es removida por la erosin del chorro de agua a alta velocidad que pasa por una boquilla de pequeo dimetro. Se usa en perforado y corte de materiales en forma de lmina. El equipo consta de una unidad de bombeo y un intensificador, capaz de desarrollar presiones hasta 400 MPa, un sistema diseado para conducir el agua hasta la boquilla y la zona de trabajo, y un sistema de posicionamiento que mueve la boquilla o la pieza para producir la accin cortante. La boquilla contiene un pequeo inserto de zafiro de pequeo dimetro para resistir el desgaste, tambin se han obtenido buenos resultados con carburo de tungsteno, con dimetros de 0,07 a 0,5 mm con una duracin tpica entre 250 y 500 hrs. La distancia entre la boquilla y la pieza est en el rango de 3 a 25 mm. El desplazamiento relativo entre la pieza y la boquilla se puede realizar manualmente o a travs de un control numrico. Se utiliza generalmente en materiales no metlicos suaves como cartn, madera, cuero y espuma a altas remociones sin causar dao trmico. Si se le introduce abrasivo a la corriente de agua se pueden mecanizar materiales duros y se conoce como mecanizado por chorro de agua abrasivo, siendo utilizados granos de silicio, carburo de silicio y granate.APLICACIONES: Para cortar Plstico ABS de 2,2 mm de espesor y madera de 3,2 mm de espesor la velocidad es de 1 m/min; para goma espuma de 76 mm de espesor se utiliza 300 m/min. El ensanchamiento de la ranura del chorro de agua es de 0,28 mm mayor del dimetro de la boquilla. No es necesario agujero previo para el corte. El acabado superficial es bueno, sin dao trmino ni rebabas. La tolerancia est en funcin del tipo de material, el espesor estando dentro de 0,1 a 0,2 mm. Con la introduccin de abrasivos mejora considerablemente el proceso pudiendo ampliar el rango de materiales, virtualmente se pueden cortar todos los materiales independientemente de su dureza, reflectividad y conductividad. Se puede cortar espesores de hasta 100 mm. Aluminio de 25 mm de espesor y Acero de 20 mm de espesor a una velocidad de 51 mm/min, Vidrio de 10 mm de espesor a una velocidad de 915 mm/min. El ensanchamiento de la ranura est entre 1,5 y 2,3 mm y no presentan daos trmicos o mecnicos. Se pueden cortar materiales quebradizos como el grafito, acrlico y vidrio silicio, dejando los filos libres de fisuras. Materiales porosos como el concreto se pueden cortar hasta espesores de 300 mm. Se puede cortar materiales laminados y compuestos de fibra curada.



carmeloNota adhesivaINTRODUCCIONLa introduccin de nuevos materiales de ingeniera con propiedades de dureza, alta resistencia y resistentes a las temperaturas requiere el desarrollo de nuevos procesos de mecanizado que no pueden ejecutarse por los procesos convencionales a excepcin del rectificado.Los principales motivos del uso de los procesos no convencionales son: Maquinabilidad de la pieza de trabajo, complejidad de la forma, integridad superficial (grietas y esfuerzos residuales), precisin, miniaturizacin e integracin a los sistemas de manufactura.RANGO DE LOS PROCESOS NO CONVENCIONALES.Los principales procesos no convencionales son: 1) accin mecnica, mecanizado ultrasnico (USM), mquina chorro de agua (WJM) y mquina chorro abrasivo (AJM); 2) procesos termo-elctrico, mecanizado por electro descarga (EDM), mecanizado laser (LBM), mecanizado por haz de electrones y mecanizado por plasma (PBM); 3) qumicos, mecanizado qumico (CHM) y mecanizado electroqumico (ECM).



carmeloNota adhesivaMECANIZADO CHORRO ABRASIVOGENERALIDADES: Remueve el material por medio de la accin erosiva de un gas cargado de abrasivo a alta velocidad, que pasa por una pequea boquilla a una presin de hasta 0,7 MPa y velocidades de hasta 300 m/s. Es efectivo en materiales duros y quebradizos como vidrio, silicio, tungsteno y cermicos. El gas unido con el abrasivo es mezclado en una cmara convergente divergente en la boquilla, que es de zafiro o carburo de tungsteno con una vida til de 30 horas. Los dimetros de la boquilla son de 0,12 a 1,25 mm. Los abrasivos ms utilizados son oxido de aluminio, carburo de silicio y bicarbonato de sodio con partculas que varan entre 10 a 50 micras.APLICACIONES. Se usa en cortes intrincados, taladrados, pulido, grabado de piezas delicadas que no se pueden someter a fuerzas altas. El gas utilizado no permite que la pieza sufra daos trmicos. Cuando no se utiliza en procesos de corte o taladrado la remocin es de tan solo 0,015 cm3/min. Se pueden producir sacados de 0,12 a 0,25 mm de ancho. Para procesos de corte y taladrado est restringido para hojas de metal y secciones delgadas de cermica o vidrio. Se mantienen tolerancias de 0,12 mm, conjuntamente con rugosidades de 0,25 a 1,25 micras. Se utiliza en el grabado de vidrios de automviles, agujeros intrincados en componentes electrnicos como trayectorias de resistencia en aisladores y caminos en semiconductores.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO QUIMICOUna solucin fuerte cida o base es utilizada para disolver materiales selectivamente, resultando en una remocin de material controlada. Un recubrimiento resistente qumicamente conocida como mscara es selectivamente aplicado a la pieza para proteger las superficies que no van a ser mecanizadas. El mecanizado qumico se puede dividir en fresado qumico y vaciado qumico. En el fresado qumico la erosin se utiliza para producir cavidades y canales en grandes superficies de la pieza, para reduccin de peso por ejemplo. En el vaciado qumico, se realizan ranuras y agujeros pasantes en lminas delgadas. Los cinco pasos del mecanizado qumico son: 1) limpieza, 2) Enmascarado, 3) Ataque qumico, 4) remover la mscara y 5) acabado. Se utilizan tres procesos bsicos mara el enmascarado:1) Cortar y desprender: si el trazado se realiza manualmente se puede alcanzar precisiones de 0,13 a 0,75 mm.2) Pantalla resistente: la mscara es aplicada por medio de la impresin, es rpida y econmica, se mantienen tolerancias de 0,05 mm a 0,18 mm, las profundidades estn restringidas a 1,5mm debido al espesor del recubrimiento, 3) fotorresistente, es ampliamente usado y se menciona muchas veces como mecanizado fotoqumico. Se pueden producir formas detalladas finamente e intrincadas usando un material resistente activado por la luz, la pieza es cubierta con el material fotorresistente y la transparencia en mantenida contra la pieza, mientras se expone a la luz ultravioleta, la luz activa el material fotorresistente en aquellas reas correspondientes a las porciones transparentes del negativo, las reas opacas del negativo son disueltas durante el proceso de ataque.se pueden producir tolerancias de 0,025 a 0,005 mm, no pudiendo ser menores al espesor de la pieza. ATAQUE: Los qumicos utilizados para disolver, se seleccionan dependiendo del material de la pieza, la mscara, la profundidad del ataque, el acabado superficial , la velocidad de remocin, la condicin de tratamiento trmico del material, el dao potencial al material y las propiedades metalrgicas requeridas y las consideraciones econmicas. APLICACIONES: Aligerar el peso de las alas de los aviones y miembros estructurales con el mtodo de cortar y desprender. El vaciado qumico usando fotorresistente o pantalla resistente para producir formas delicadas en materiales delgados sin rebabas, duros y quebradizos. El mecanizado fotoqumico se utiliza en la produccin de circuitos impresos.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO ELECTROQUIMICOLa accin electroltica es utilizada para disolver el material de la pieza. Una modificacin del proceso es el rectificado ellectroltico. La pieza que debe ser conductora de electricidad es colocada en un tanque sobre la mesa de la mquina y conectada al polo positivo del suministro DC de bajo voltaje y alta corriente. El electrodo tiene la forma de la cavidad deseada y es conectada al terminal negativo. El electrolito fluye a travs de la separacin de la herramienta y la pieza y es recirculado bien sea por dentro o por fuera de la herramienta. La accin de la corriente a travs del electrolito es disolver el metal en el nodo que en este caso es la pieza. La resistencia elctrica es ms baja ( y desde luego la corriente es ms alta) donde la separacin entre la pieza y la herramienta es mas cercana, siendo la disolucin del metal ms rpida en esta zona, y el avance se realiza gradualmente. No existe contacto mecnico entre la pieza y la herramienta. Como no existe desgaste en la herramienta puede producir gran cantidad de piezas. El electrolito es el medio para producir la electrlisis y es el medio para remover el calor generado en la zona de trabajo producto del alto flujo de corriente entre los electrodos y el electrolito. El electrolito ms usado es salmuera y otras soluciones salinas, por lo que las superficies expuestas de la mquina deben ser de acero inoxidable, plstico o recubiertas con pintura anticorrosiva. HERRAMIENTAS: Latn, cobre, acero inoxidable y titanio.APLICACIONES: Agujeros pasantes de cualquier seccin, cavidades de cualquier forma, formas externas complejas.PARMETROS: Volumen de metal removido electrolticamente por unidad de tiempo, corriente, equivalente electroqumico del material de trabajo, densidad del material, eficiencia de la corriente, velocidad de avance de la herramienta, rea expuesta a la superficie expuesta a la electrlisis, densidad de la corriente.Metales cobalto, hierro, nquel, molibdeno, cromo, y tungsteno, tienen una relacin de equivalente electroqumico a la densidad de 32,5 a 37,4 p m3/As. La eficiencia de la corriente de 0,75 a 0,9, dando una relacin de equivalente electroqumico de 27,3 p m3/As. Densidad de corriente normalmente utilizada de 1,5 MA/m2 pudiendo llegar a 4,5 MA/m2.Remocin de material Aluminio, Titanio, Nquel, Cobalto: 1,9 cm3/min, Hierro: 2,1 cm3/min.Separacin entre la herramienta y la pieza directamente proporcional al voltaje de suministro (5 a 20V) e inversamente proporcional a la velocidad de avance.SUPERFICIE OBTENIDA: Sin dao trmico.



carmeloNota adhesivaRECTIFICADO ELECTROQUMICO:Electrodo rueda de diamante con aglutinante metlico. La relacin de remocin es la suma del efecto mecnico (10%) y electroltico (90%).Densidades de corriente hasta 1 MA/m2.Se obtienen rugosidades de 0,1 micras en rectificado de insertos de carburo.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO POR ELECTRODESCARGA.Pieza sumergida en un dielctrico por lo menos 50 mm por encima de sta. La distancia entre el electrodo y la pieza de 25 a 50 micras. La chispa genera una temperatura de 12000C en su vecindad, en ciclo de hasta 100.000 por segundo. MATERIALES DE LA HERRAMIENTA Y DESGASTE: Deben ser conductores elctricos, baja relacin de desgaste, fcil de mecanizar, dar buen acabado a la pieza.La relacin de desgaste entre herramienta de latn y pieza de acero endurecido es de 1; latn-latn 0,5, latn-carburo de tungsteno 3, con la combinacin adecuada se pueden obtener valores de 0,1.El volumen de material removido por descarga decrece rpidamente al incrementarse el punto de fusin se incrementa. Se obtienen altas relaciones de material removida en relacin al volumen de de desgaste de la herramienta al tener altos puntos de fusin del material de la herramienta relativos al punto de fusin del material de la pieza. Los materiales ms usados como electrodos son grafito, cobre, hierro y tungsteno.FLUIDO DIELECTRICO: Debe ser no conductor hasta que se alcance el valor del voltaje de ruptura y luego rpidamente volver a ser no conductor, calor latente de vaporizacin alto, baja viscosidad y propiedades refrigerantes. Generalmente parafina o aceite para transformadores. Se suministra a travs del electrodo y debe ser filtrado antes de ser recirculado.PARMETROS DEL PROCESO: Los parmetros elctricos influyen en el metal removido, acabado superficial y precisin. Al incrementar la corriente y el voltaje se aumenta la rugosidad. La frecuencia para desbaste es de 180 Hz, en acabado varios cientos de KHz. Metal removido de 0,01 a 0,1 cm3/hr. Separacin tpica del electrodo y la pieza de 12 a 50 micras. En cavidades se produce conicidad en las paredes pudindose evitar corrigiendo la forma del electrodo. La superficie obtenidad tiene colo mate, con crteres esfricos, acabado no direccional facilitando la lubricacin de las superficies, con acabados iguales o menores a 0,25 micras. Se obtiene una superficie externa de metal fundido y resolidificado dura y brillante con una dureza superior a 65 HRC y un espesor de 2,5 a 50 micras, que debe ser removido por otros mtodos si se requiere alta resistencia a la fatiga.APLICACIONES: Cualquier material conductor independiente de su dureza. Sacados, agujeros irregulares y cavidades. Fabricacin de herramientas para moldes de forja, extrusin y moldes. Los electrodos se fabrican en mquinas CNC. Agujeros de 0,3 mm en profundidades de 20 mm, pudiendo llegar a relaciones de 100:1.Agujeros de las boquillas de los inyectores.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO POR ELECTRODESCARGA CON ALAMBRE. (wire-EDM)Puede ser usado en el corte de formas complejas en 2D y 3D. El alambre es guiado por guas de diamante o zafiro, mantenindose recto por alta tensin. El suministro de corriente es igual que en el EDM, lmites de corriente hasta 20 A, siendo lo normal 10 A o menos. Las frecuencias son mayores pudiendo llegar hasta 1MHz. La pieza se mueve mediante un CNC. Se utiliza un control adaptativo para evitar el contacto entre el alambre y la pieza. Se utiliza agua desionizada como dielctrico, por ser de baja viscosidad, sin riesgo de incendio, y altas razones de enfriamiento y remocin de material. Se utilizan comnmente alambres de cobre y latn para dimetros de 0,15-0,30 mm y acero-molibdeno para dimetros de 0,03 0,15 mm. La separacin entre el alambre y la pieza es de 25 a 50 micras, por lo que se obtiene un dimetro ms grande (kerf) en menos de 0,1 mm. Se utiliza en moldes de estampado, extrusin, compactacin de polvos, plantillas y calibres de forma. Se pueden realizar cortes difciles en materiales duros sin necesidad de utilizar rectificadoras costosas o electrodos de forma caros para EDM. Remociones lineales de 38 a 115 mm/hr para espesores de 25 mm de acero(no depende del espesor).Las mquinas de wire-EDM estn diseadas para operar varios das sin atencin por parte de operarios. Se obtienen tolerancias de 0,007 mm. Radios internos limitados por el dimetro del alambre y externos desde 0,038 mm.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO POR HAZ DE LASER. Usado para cortar, perforar, sacados y grabados en la mayora de los materiales. La alta concentracin de luz produce densidades de energa hasta 106 W/m2 y lasers menores a 100 W son capaces de fundir o vaporizar gran cantidad de materiales. Se puede cortar y taladrar sin aplicarle fuerza a la pieza y con una pequea zona afectada de calor.TIPOS DE LASERS: Rub, Nd:vidrio(50W) , Nd:YAG(600W), Alexandrita (100W) y CO2 (25000W).PERFORADO DE PERCUSIN DE AGUJEROS PEQUEOS: Son agujeros cnicos y aproximadamente redondos, pero altamente repetibles. El dimetro mximo es de 1,3 mm y los tiempos puede variar entre 1ms a 2 s. OPERACIONES DE CORTE: Los pulsos son muy rpidos y se introduce a travs del cabezal de corte un chorro de gas (Oxgeno, argn o aire). Existe una velocidad mxima de corte recomendada para el mecanizado con lser y depende de la potencia del laser y del espesor del material. Son equipadas con Control Numrico para el movimiento relativo de la pieza respecto al cabezal, capaces de realizar formas complejas y agujeros con alta precisin y altas velocidades de corte, sin requerir herramental complejo. La sobredimensin obtenida del ancho (kerf) es de 0,64 mm en espesores delgados de material. Si el corte no comienza en una esquina de la lmina se debe considerar el tiempo del corte de una agujero de inicio.APLICACIONES: Taladrado de agujeros de dimetros pequeos en materiales termoresistentes en cualquier ngulo respecto a la superficie de la pieza. Corte con piezas de formas complejas y materiales planos. Corte de hojas de sierra circulares de acero rpido.



carmeloNota adhesivaMECANIZADO POR BOMBARDEO DE ELECTRONESUn haz de electrones concentrado a alta velocidad (75% velocidad de la luz) golpea la pieza y funde el material que se encuentra en una cmara de alto vacio (menos 0,00001 mm de Hg). El haz es concentrado por medio de lentes magneticos y produce densidades de energa por el orden de 100.000.000 W/cm2. Se utiliza un solo pulso para la produccin de un agujero nico, pueden realizarse hasta 100 pulsos por segundo y se puede mover el haz para realizar agujeros de cualquier forma. Los efectos trmicos no exceden de 0,025 mm de profundidad. Se pueden lograr razones de agujeros de hasta 15:1 por la alta densidad de potencia del haz, por ejemplo se consiguen agujeros de 0,1 a 1,4 mm de dimetro en lminas de 10 mm de espesor. Se pueden procesar materiales duros y frgiles, puesto que no se aplican fuerzas. Se pueden perforar agujeros sobre superficies desde 20 y 1000 agujeros por cm2. Se utiliza en el taladrado de 4000 agujeros de 0,9 mm de dimetro en 60 mm con un espesor de pared de 1,1 mm en cmaras de combustin de motores de turbina de acero Cn Nc Co Mo W. El equipo es muy costoso y el tiempo de mecanizado piso-piso es alto debido al trabajo en vacio.



carmeloNota adhesivaCORTE POR PLASMA.Se utiliza en el corte de materiales conductores gruesos, un chorro de plasma a alta temperatura interacta con la pieza y lo funde. El gas (aire o nitrgeno) es calentado hasta 33.000 C y sale por la boquilla a presiones de hasta 1,4 MPa. El gas secundario ayuda a mantener un chorro delgado y limpia el metal fundido. Se puede utilizar agua para obtener cortes de mejor calidad, mayor duracin de la boquilla y menor zona afectada por calor.APLICACIONES: Se pueden cortar espesores hasta 200 mm, siendo en la prctica entre 3 a 75 mm. Velocidades de corte en acero inoxidable de 75 mm de espesor de 380 mm/min a 800 A y de 130 mm de espesor de 150 mm/min a 1000 A. Tolerancias de 0,8 mm en espesores hasta 25 mm y 0,3 mm para espesores mayores. La zona afectada por calor puede variar entre 0,7 a 5 mm de espesor. Si el corte no comienza en una esquina de la lmina se debe considerar el tiempo del corte de una agujero de inicio. La mayora de aplicaciones se encuentran en la fabricacin de metales y lminas. Se pueden cortar perfiles complejos con el uso de controles numricos y seguidores de lneas pticos.



carmeloNota adhesivaCOMPARACIN DEL DESEMPEO DE LOS PROCESOS DE CORTE.Es importante comparar los diferentes procesos en base a la rugosidad y las tolerancias obtenidas. Tambin es importante comparar en base a la remocin de material y la energa especfica de corte. En general los procesos convencionales tienen una mayor remocin de material, menores energas especficas de corte y menores costos de capital que los procesos no convencionales, siendo stos la nica alternativa en algunos materiales endurecidos particulares y de formas complejas.

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