Unidad 12: Mecanizados no convencionales

Transcripción

1 Departamento de Ingeniería Mecánica Tecnología Mecánica I Unidad 12: Mecanizados no convencionales Ing. Guillermo Orlando Castro 1

2 TEMARIO - Electroerosión (EDM): Principios de proceso. Circuitos elementales. Descripción del equipo por penetración. Parámetros de trabajo: volumen aportado, corriente de trabajo, gap, desgaste del electrodo. Templado superficial, microfisuras. Materiales para electrodos. Funciones del dieléctrico. Electroerosión por hilo: equipo utilizado. - Mecanizado Electroquímico (ECM): principio de funcionamiento. Esquema del equipo utilizado. Utilización. - Mecanizado por Ultrasonido: principio de funcionamiento. Esquema del equipo utilizado. Utilización. - Mecanizado por Rayo láser: principio de funcionamiento. Esquema del equipo utilizado. Utilización. - Mecanizado por Plasma: principio de funcionamiento. Esquema del equipo utilizado. Utilización. - Mecanizado por Haz de electrones: principio de funcionamiento. Esquema del equipo utilizado. Utilización. - Mecanizado por Chorro de Agua: principio de funcionamiento. Esquema 2 del equipo utilizado. Utilización.

3 MECANIZADOS NO CONVENCIONALES Los procesos de mecanizado tradicional vistos anteriormente actúan sobre el material por remoción de viruta, abrasión o micro virutas. Estos procesos no son adecuados para todo tipo de situaciones. En general se recurre a los procesos no tradicionales cuando: El material es muy duro, más de 400 HB. La pieza es demasiado flexible, delicada o difícil de sujetar. La forma de la pieza es complicada. Se requieren tolerancias y acabados superficiales especiales. Se quiere minimizar el efecto térmico sobre la pieza. 3

4 MECANIZADOS NO CONVENCIONALES Los diferentes procesos de mecanizado no tradicional no involucran solamente herramientas de punto a punto o multipunto, sino que involucran fuentes de energía química, eléctrica y de haces de alta potencia. Las propiedades mecánicas del material no tienen ahora tanta importancia como sus propiedades físicas, químicas y eléctricas. La necesidad de encontrar nuevas formas de mecanizado, reduciendo los costos involucrados, adecuándose al desarrollo de nuevos materiales sigue impulsando la investigación en esta área, que ya ha creado múltiples sistemas que son cada vez más usados en la industria moderna. Estos sistemas se han creado en interrelación con tecnologías de control computacional y robots, mejorando continuamente la productividad. 4

5 MECANIZADOS NO CONVENCIONALES 5

6 ELECTROEROSION (EDM) La electroerosión es un proceso de fabricación no tradicional, también conocido como Mecanizado por Descarga Eléctrica (EDM), por su acrónimo en inglés Electric Discharge Machining. El proceso de electro erosión consiste en la generación de un arco eléctrico entre una pieza y un electrodo en un medio dieléctrico, para arrancar partículas de la pieza hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo. Ambos, pieza y electrodo, deben ser conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico que provoque el arranque de material. 6

7 ELECTROEROSION (EDM) Por más que en la comparación con los métodos tradicionales de arranque de viruta el EDM aparezca como un proceso de mecanizado no convencional, hace tiempo ya que rompió con esa etiqueta. Su amplia introducción en los talleres ha ido acompañada de los grandes avances experimentados en los últimos años: velocidad de trabajo, tamaño de las piezas, ángulo de corte, costo, precisión, trabajo desatendido, etc., representan los pilares fundamentales en los que se sustenta el éxito de la electroerosión, tanto de hilo como por penetración. De hecho, actualmente representa el cuarto método más utilizado, sólo superado por el fresado, el torneado y el rectificado. 7

8 ELECTROEROSION (EDM) 8

12 ELECTROEROSION (EDM) El mecanizado por electroerosión es un proceso de corte no convencional; es decir, no corta la pieza por métodos mecánicos sino por un efecto erosivo termoeléctrico. Básicamente, la eliminación de material se realiza mediante constantes y rápidos pulsos eléctricos, generados miles de veces por segundo desde una fuente de potencia hasta un electrodo, que forman gran cantidad de chispas a elevadas temperaturas. La electroerosión es la técnica utilizada por la industria para poder mecanizar con gran precisión todo tipo de materiales que sean conductores (metales, aleaciones, grafito, cerámicas, etc.) independientemente de cual sea su dureza. 12

13 ELECTROEROSION (EDM): PRINCIPIO FISICO Al estar ambos electrodos en un medio dieléctrico o aislante la tensión que se aplique a ambos ha de ser suficiente como para llegar a crear un campo eléctrico mayor que la rigidez dieléctrica del líquido. 13

14 ELECTROEROSION (EDM): PRINCIPIO FISICO Bajo la acción de este campo eléctrico, iones libres positivos y electrones se encontrarán acelerados creando un canal de descarga que se vuelve conductor, y es precisamente en este punto donde salta la chispa. Ello provoca colisiones entre los iones (+) y los electrones (-). Se forma entonces un canal de plasma. 14

15 ELECTROEROSION (EDM): PRINCIPIO FISICO Bajo el efecto de los choques se crean altas temperaturas en ambos polos y alrededor del canal de plasma se forma una bola de gas que empieza a crecer. Por otro lado las altas temperaturas que se han dado en los dos polos, van fundiendo y vaporizando parte del material de la pieza, mientras que el electrodo apenas si se desgasta muy ligeramente. 15

16 ELECTROEROSION (EDM): PRINCIPIO FISICO En esta situación (bola de gas grande y material fundido en ambos polos), se corta la corriente eléctrica. El canal de plasma se derrumba y la chispa desaparece. El líquido dieléctrico entonces rompe la bola de gas haciéndola implosionar (explotar hacia adentro). Ello hace que se creen fuerzas que hacen salir el material fundido formando dos cráteres en las superficies. El material fundido se solidifica y es arrastrado en forma de bolas por el líquido dieléctrico, constituyendo lo que se puede llamar "viruta del proceso de electroerosión". 16

17 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS Existen dos clases diferentes de procesos: electroerosión por penetración (SEDM) y electroerosión de corte por hilo (WEDM). En la electroerosión por penetración se reproduce (copia) en la pieza la forma de la herramienta utilizada (que se denomina electrodo de forma), mientras que en el proceso de electroerosión de corte por hilo, el cable o hilo conductor, normalmente de latón o molibdeno, se utiliza como electrodo para cortar un perfil en el metal. Cabe definir la facultad de copiado como la capacidad de reproducción de la forma de la cara del electrodo sobre la cara de la pieza. 17

18 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS En ambos casos, la corriente genera una diferencia de potencial entre el electrodo y la pieza, normalmente entre 80 y 270 voltios, y del orden de 50 a 106 amperios/cm2. El electrodo o hilo, controlado por un sistema de servomotores, se acerca a la pieza a mecanizar, y las dos partes están inmersas en un fluido dieléctrico, con el fin de controlar la resistencia a la descarga eléctrica en la zona de corte. Este líquido puede ser aceite, si se trata de erosión por penetración o agua desionizada si es por hilo. 18

19 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS 19

20 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS Cuando el electrodo está a centésimas de milímetros de la pieza, la potencia es capaz de superar la rigidez dieléctrica del medio aislante, causando la aceleración extrema de los electrones y positrones, lo cual crea un canal de plasma. Las partículas aceleradas, chocan contra los materiales tanto del electrodo como de la pieza, la temperatura crece a valores de fusión (entre ºC y ºC) y así, se funden y vaporizan ciertas y localizadas secciones del metal. Posteriormente, se genera una implosión y la materia fundida, en forma de partículas carbonizadas, es enfriada por el medio dieléctrico y proyectada fuera del área de corte en la pausa de cada pulso. 20

21 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS Las sucesivas descargas a través de toda la superficie del electrodo siempre se producen en los puntos situados a la menor distancia. De esta manera, la superficie de la pieza de trabajo va adquiriendo la forma que tenga el electrodo. A medida que el proceso continúa y el electrodo va avanzando automáticamente para mantener constante la distancia con la pieza de trabajo, se genera la cavidad o el corte como una réplica del electrodo. El ciclo del proceso puede repetirse hasta veces por segundo y en general, la electroerosión puede compararse a lo que sucede cuando un rayo, en mitad de una tormenta, golpea el suelo con toda su fuerza. 21

22 ELECTROEROSION (EDM): MODELOS En suma, el proceso genera altos niveles de temperatura, superiores a la resistencia del material. En consecuencia, el corte es indiferente de la dureza mecánica de las piezas. Esto permite el mecanizado de alta precisión de todo tipo de materiales conductores de la electricidad, como metales, aleaciones metálicas y grafito, entre otros, sin importar su grado de dureza. En la electroerosión la dureza de la pieza es indiferente: el método no corta, sino que vaporiza materiales con dureza por encima de 38 Ra. Incluye acero endurecido, cementado y aleaciones con carbono y tungsteno, además de materiales especiales, como hastelloy, stellite, nitralloy, waspaloy y nimonic, todas ellas súper aleaciones. 22

23 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) 23

31 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) El proceso de electroerosión por penetración (SEDM Sink Electrical Discharge Machining) comienza con la fabricación del electrodo, trabajo que no es habitual en los métodos convencionales de arranque de viruta. Es necesario disponer de electrodos preformados, por lo que un factor clave es el diseño de los mismos. Generalmente están hechos de cobre o grafito. El más común es el electrodo de cobre, que genera muy buen acabado superficial a corrientes bajas y buena remoción de material a corrientes altas. El segundo material más utilizado es el grafito, dependiendo su calidad, puede utilizarse para desbaste y acabados. 31

32 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Entre más fino sea el grano del grafito, mejor será el acabado superficial. Para procesos de desbaste se suele trabajar con grano de 0,20 mm, mientras que en procesos de acabado el tamaño es del orden de 0,013 mm. La principal ventaja de este material es su facilidad de mecanizado para formas complejas. Para las herramientas en grafito la máxima corriente que soporta es de 15A/cm2, mientras que para las de cobre no es recomendado pasar de 10A/cm2. En teoría, cualquier material conductor de la electricidad puede usarse como electrodo. 32

33 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Durante el proceso de electroerosión, la pieza y el electrodo se sitúan muy próximos, dejando un hueco que oscila entre 0,01 y 0,05 mm, por el que circula un líquido dieléctrico. Al aplicar una diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo eléctrico intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el dieléctrico se vaporiza. Al desaparecer el aislamiento del dieléctrico salta la chispa, incrementándose la temperatura hasta los ºC, vaporizándose una pequeña cantidad de material de la pieza y el electrodo formando una burbuja que hace de puente entre ambas. 33

34 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Al anularse el pulso de la fuente eléctrica, el puente se rompe separando las partículas del metal en forma gaseosa de la superficie original. Estos residuos se solidifican al contacto con el dieléctrico y son finalmente arrastrados por la corriente junto con las partículas del electrodo. Dependiendo de la máquina y ajustes en el proceso, es posible que el ciclo completo se repita miles de veces por segundo. También es posible cambiar la polaridad entre el electrodo y la pieza. 34

35 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) El resultado deseado del proceso es la erosión uniforme de la pieza, reproduciendo las formas del electrodo. En el proceso, el electrodo se desgasta, por eso es necesario desplazarlo hacia la pieza para mantener el hueco constante. En caso que el desgaste sea severo, el electrodo es reemplazado. Las tasas de arranque de material con electrodo de forma son del orden de 2 cm3/h. El electrodo es comúnmente hecho de grafito, pues este, por tener una elevada temperatura de vaporización, es más resistente al desgaste. 35

36 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Puede ser trabajado en una fresadora específica con el fin de crear ya sea un electrodo macho o un electrodo hembra, lo que significa que el electrodo tendrá la forma opuesta a la forma deseada y resultante en la pieza de trabajo. Es buena práctica tener un electrodo de erosión en bruto y uno que consuma en forma fina y final. Esto puede ser determinado por las dimensiones y características de la pieza a ser lograda. Los electrodos pueden ser manufacturados de manera que múltiples formas pertenezcan al mismo pedazo de grafito. 36

37 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) También el cobre es un material predilecto para la fabricación de electrodos precisos, por su característica conductividad, aunque por ser un metal suave su desgaste es más rápido. El electrodo de cobre es ideal para la elaboración de hoyos o agujeros redondos y profundos. Comúnmente estos electrodos se encuentran de diámetros con tamaños milimétricos en incrementos de medio milímetro y longitudes variadas. Este proceso en particular es muy utilizado para antes del proceso de electroerosión con hilo, para producir el agujero inicial donde pase el hilo a través de un grosor de material que es inconveniente al taladro convencional. 37

38 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) El fluido dieléctrico es un medio líquido que varía según las características del proceso: en el corte con hilo de latón comúnmente es agua desionizada (agua mezclada con un aceite soluble de tipo orgánico). Para el mecanizado con hilo de molibdeno al igual que para el de penetración, se usa aceite dieléctrico derivado del petróleo, querosene o hidrocarburo activado de elaboración sintética. Comúnmente se emplean aceites minerales con punto de inflamación entre 120 y 150 ºC, con elevada viscosidad; petróleos con punto de inflamación comprendido entre 70 y 80 ºC y viscosidad media. 38

39 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) El fluido dieléctrico tiene un papel fundamental en el proceso: crea el medio ideal para el canal conductor, controla la potencia de la abertura de la descarga y actúa a la vez como aislante y refrigerante. Además, por acción de una bomba auxiliar, está en continuo movimiento, lo que sirve para barrer a través de un desagüe, las partículas erosionadas y preservar la limpieza del espacio entre la herramienta y la pieza. 39

40 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Ventajas - Al no generar fuerzas de corte como en los procesos de mecanizado, el torneado y el taladrado, resulta aplicable para materiales frágiles. - Se pueden producir agujeros muy inclinados en superficies curvas sin problemas de deslizamiento, así como de elevada relación de aspecto (cociente entre la longitud y el diámetro); es decir, con pequeño diámetro y gran profundidad, imposibles con un taladro convencional. - Al ser un proceso esencialmente térmico, se puede trabajar cualquier material mientras sea conductor. 40

41 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Ventajas - Las tolerancias que se pueden obtener son muy ajustadas, desde ±0,025 hasta ±0,127 mm. - Es un proceso de fabricación único para lograr complejas configuraciones que son imposibles de otra forma. - Ahorran en ocasiones la realización de un acabado rugoso en la pieza por medio de ataques de ácido, pasándose a denominar acabado de electroerosión". No es un acabado quizás tan perfecto como el que se obtendría con el ataque de ácido pero por costes y plazos resulta satisfactorio en la mayoría de las ocasiones. 41

42 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Inconvenientes - Tras el proceso suele quedar una capa superficial de metal fundido, frágil y de extremada dureza, que debe eliminarse en aquellas piezas que requieran resistencia a la fatiga. - El grafito es un material frágil, por lo que la manipulación de los electrodos debe ser muy cuidadosa. - Los electrodos casi siempre requieren ser manufacturados: por ejemplo, mecanizados en una fresadora que para trabajar grafito. 42

43 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Inconvenientes - La rugosidad que deja en la superficie puede ser muy elevada en función del tipo de aplicación, y la reducción de ésta utilizando intensidades menores requiere mucho tiempo, y en ocasiones se pueden producir defectos indeseados como formación de carbonillas o manchas. - El acabado superficial rugoso no es perfecto, resultando más rugoso sobre las caras planas que sobre las paredes verticales por efecto de las chispas esporádicas que se producen al evacuar los restos de material. 43

44 ELECTROEROSION POR PENETRACION (SEDM) Sectores de aplicación Los principales usuarios de las máquinas de electroerosión son matriceros y moldistas, para procesos de deformación plástica e inyección. Los sectores a los que se destinan sus trabajos principalmente son el sector automotriz, línea blanca, línea marrón, aeronáutico y aeroespacial, electrónico y juguetería. 44

46 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) En la electroerosión por hilo se utiliza un hilo metálico (electrodo) para cortar un contorno programado en una pieza. 46

47 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) 47

48 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) 48

49 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) Electrodos para corte de hilo 49

50 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) En la electroerosión por hilo, WEDM (Wire Electrical Discharge Machining), el electrodo está constituido por un carrete de hilo de latón, latón-zinc o molibdeno. Las electroerosionadoras de latón cuentan con generadores más potentes y servomotores más precisos, que las de molibdeno, lo cual permite aplicar mayor potencia al hilo. Como resultado, el latón se desgasta con cada pulso, se desecha e inmediatamente se renueva, permaneciendo siempre el mismo diámetro de corte, lo que mejora la precisión y la calidad superficial de la pieza trabajada. 50

51 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) En el sistema con molibdeno, el hilo reutilizado es enrollado y desenrollado de manera continua, haciendo varias pasadas con el mismo hilo. En promedio, por cada 10 horas de corte se reduce 10 % el diámetro del hilo, y esto se convierte en un problema para trabajos largos, pues a medida que el electrodo pierde espesor se reduce la precisión y calidad del corte. Igualmente, estas máquinas utilizan un sistema de poleas y guías para mover el hilo, por lo que aumenta la vibración mecánica y disminuye la precisión. La calidad superficial se ve afectada por el uso de aceites o petróleo como medio dieléctrico, ya que estos son menos eficientes a la hora de limpiar que el agua desionizada. 51

52 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) El electro erosionado con latón es capaz de remover material pasando una vez por la pieza, y no se reutiliza; por este motivo puede alcanzar mayores precisiones y velocidades. Así mismo, la precisión y calidad superficial aumentan a menor diámetro del hilo empleado. El diámetro del hilo en las máquinas de latón suele oscilar entre 0.1mm, 0.25mm y 0.3mm, y para las maquinas de molibdeno varia de 0.18mm y 0.2mm. Actualmente el mercado ofrece equipos de hilo de latón que pueden emplear diámetros más delgados y que incluso cambian automáticamente el hilo a utilizar en un corte, usando el hilo más grueso para desbaste y el más delgado para acabado. Así mismo, utilizan agua desionizada como 52 medio dieléctrico y el resultado es un corte limpio.

53 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) En la técnica con hilo de molibdeno, la velocidad es de hasta 100 mm2/min y su menor rugosidad esta entre los 2 y 2.5 Ra. Por su parte en el corte con latón, se pueden alcanzar velocidades de 270 a 300 mm2/min y un mínimo de rugosidad de entre 0.15 a 0.2 Ra. Esto indica que el más deficiente de los acabados realizados por latón, con una velocidad de corte cinco veces superior, es mejor que cualquier corte de una maquina de molibdeno. Los filtros son los encargados de retener las partículas erosionadas y limpiar el fluido dieléctrico. Están hechos de papel y varían dependiendo del tamiz que tengan. La mayoría de filtros debe cambiarse cada tres meses. 53

54 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) En un principio, la aplicación de la electroerosión por hilo se limitaba a la fabricación de matrices y punzones, por lo que la altura de estas piezas no rebasaba los 100 mm. Al mismo tiempo que moldistas y otros talleres de mecánica general comenzaron a descubrir las ventajas de la electroerosión, los constructores comenzaron a aumentar el tamaño de las máquinas y, por tanto, sus capacidades máximas. Así, aumentaron las dimensiones de todos los ejes, sobre todo en el Z, debiéndose en buena parte este dimensionamiento a las nuevas configuraciones mecánicas. 54

55 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) Dado que los primeros modelos de máquinas de hilo estaban orientados a la fabricación de matrices, el ángulo máximo era de un grado para una altura entre 110 y 125 mm. Con el fin de satisfacer las crecientes necesidades de la industria de los moldes y de piezas en general, el ángulo fue aumentando hasta hacer posible alcanzar hoy ángulos de 30 grados en alturas de 400 mm., lo que abre nuevas aplicaciones a la electroerosión por hilo. 55

56 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) La evolución tecnológica de la electroerosión por hilo ha ido acompañada por una sustancial rebaja en los precios de las máquinas, que hoy son hasta un 75 por ciento más baratas (con ajuste de la inflación) que los primeros modelos. Varias razones explican este abaratamiento. Por una parte, la tendencia seguida por la industria electrónica (más prestaciones a menor precio) empujó a la reducción del costo de las partes electrónicas. Por otra, el espectacular aumento en la venta de máquinas posibilitó a los fabricantes las economías de escala. Junto a todo esto, los nuevos diseños mecánicos contribuían a obtener mayores precisiones a menor costo. 56

57 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) La precisión máxima ha pasado de los 25 µm en los primeros modelos a tan sólo 1 µm en los actuales. Varios factores han hecho esto posible: la aparición de máquinas que aseguraban que el corte siguiera una geometría programada con gran precisión; las reglas de vidrio, que garantizaban una precisión continua con independencia del número de horas de trabajo y las variaciones de temperatura; la termo estabilización de las columnas de la máquina mediante un dieléctrico refrigerado, con el fin de garantizar la perpendicularidad del hilo. Todas estas innovaciones hacen que, siendo las máquinas actuales un 75 más económicas que las primeras, su productividad se haya triplicado e incluso cuadruplicado. 57

58 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) La baja velocidad de corte era la razón por la que las primeras máquinas de hilo podían trabajar desatendidas un buen número de horas. Pero el constante aumento de la velocidad exigía la introducción de nuevas prestaciones, como por ejemplo los sistemas de enhebrado automático. Dichos sistemas permiten, entre otras posibilidades, mecanizar sin presencia del operario orificios en matrices o incluso piezas completas. Los primeros sistemas, surgidos hace unos 20 años, tenían un ciclo de 120 segundos y no eran totalmente fiables; mientras que los más recientes, además de más simples, reducen el ciclo a tan sólo 28 segundos, siendo más fiables incluso mecanizando orificios con un diámetro 0,05 mm. mayor que el del propio hilo. 58

59 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) Por otra parte, la posibilidad de automatizar la carga de las piezas ha contribuido también notablemente a aumentar las horas de operación desatendida. Llegados a este punto, conviene recordar que la eficaz utilización de un sistema de estas características requiere una estudiada programación y planificación en el taller, de forma que las piezas y los programas estén disponibles en cada momento. Es gracias a estos sistemas automatizados como muchos talleres pueden electro erosionar durante más de 100 horas semanales en una misma máquina. 59

60 ELECTROEROSION POR HILO (WEDM) Dado que actualmente los operarios calificados en electroerosión brillan por su escasez, la mayor facilidad de manejo de las máquinas ha permitido reducir los costos de operación y destinar menos operarios a más máquinas, incluso en el turno de día. Existen en el mercado nuevos sistemas de control adaptativo que ajustan automáticamente la presión de flujo del dieléctrico, la frecuencia y la tensión del hilo. Esta automatización elimina la necesidad de tener a un operario dedicado al ajuste de dichas variables cuando se necesita cortar secciones de espesores variables. 60

61 ELECTROEROSION: OTROS METODOS DERIVADOS - Mecanizado por micro electroerosión (MEDM) - Taladrado por electroerosión - Fresado por electroerosión - Rectificado por electroerosión con hilo (WEDG) 61

62 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Los primeros equipos de electroerosión se diseñaron para realizar las cavidades o formas en matrices, en los cuáles se mecaniza con un electrodo (macho) por separado dos o más partes del molde (hembra). Estas primeras máquinas se denominaron de matriz de penetración o de pistón. Actualmente, las máquinas cuentan con portaelectrodos que pueden moverse y girar en trayectoria circular sobre su propio eje y paralelamente a la superficie de la pieza de trabajo. Un ejemplo claro, es la utilización de un electrodo con cabeza en forma de L, el cual, una vez que se ha introducido a una profundidad determinada, se le puede hacer girar sobre su eje produciendo mecanizados interiores de formas complejas. La orbitación del electrodo consigue hacer un arranque de material en el fondo de agujero. 62

63 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Hoy los equipos, tanto de hilo como de penetración, son completamente automáticos. Las electroerosionadoras cuentan con un sistema CNC, conectado con la máquina a través de una red de datos. En la computadora el usuario carga los parámetros de corte previamente, y puede alejarse y dejar sin vigilancia el corte durante un fin de semana completo. En las electroerosionadoras modernas las dimensiones máximas de la pieza de trabajo para el corte con hilo se acercan a mm en Y, mm en Z y sin límite en X. 63

64 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Para el electroerosionado por penetración, las piezas de trabajo son de máximo mm en Y, 500 mm en Z y mm en X, el ángulo máximo de inclinación es ±45 grados y la máxima combinación ángulo/altura es 30 grados, con 450 mm de altura. Así mismo, cuentan con grandes tanques de trabajo, que garantizan amplios recorridos en los ejes X-Y-Z (4.000, 2.000, mm, respectivamente), una capacidad de carga de hasta kilogramos y alcanzan velocidades de remoción de material de hasta 500mm2/min. 64

65 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS La precisión de una máquina es de ± mm. para electroerosionadoras de hilo y ± mm. para las de penetración, mientras el acabado superficial es aproximadamente de 0,5 y 2 Ra (rugosidad superficial promedio) para hilo y para penetración. Vale anotar que, los resultados son tan buenos o mejores que el acabado por rectificado. Básicamente las electroerosionadoras están compuestas por: 65

66 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Columna armazón vertical, dónde se encuentra el generador de potencia, una de las partes más importantes del equipo de electroerosión. El generador de potencia está compuesto, comúnmente, por un circuito, sistema de encendido y apagado transistorizado de alta frecuencia, un equipo de protección eléctrica (resistencia) y un estabilizador oscilante. El generador es el encargado de crear el diferencial eléctrico entre el electrodo y la pieza, a través de una descarga en forma de pulsos, la duración de cada pulso es muy rápida, ya que pueden producirse del orden de hasta varias decenas de miles de pulsos en un segundo. 66

67 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Cabezal en él están los servomotores o los motores de paso, según el equipo, y son aquellos que ejecutan los movimientos de corte sobre cinco ejes coordinados. Además, sostiene el porta-electrodo en la máquina de penetración y en el caso del electro erosionado con hilo, cuenta con sistema de rodillos y boquillas por donde pasa el alambre, y se encarga también de tensionar el hilo. Mesa de fijación de la pieza está inmersa dentro del tanque de trabajo y es dónde se fija el material a mecanizar. En el corte por penetración, el fluido dieléctrico siempre cubre la pieza, mientras que en la máquina por hilo, puede o no estar sumergida totalmente y en ambos casos hay presencia permanente de chorros de fluido dieléctrico. 67

68 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Bancada es la parte inferior del equipo donde está montada la máquina, allí se encuentran las guías de los ejes X y Y, reguladas por servomotores. Control numérico una sofisticada red de transmisión de datos se conecta con la computadora, la cual transmite a través de una interfase el programa de corte, previamente elaborado. Las máquinas actuales cuentan con un puerto serial que sirve para que le sean instaladas memorias externas y así ampliar la capacidad interna del equipo. 68

69 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Sistema hidráulico de lubricación, desionizado y refrigeración todas las máquinas cuentan con un sistema cíclico de refrigeración, lubricación y aislante eléctrico, que se encarga de impulsar y hacer circular el fluido dieléctrico, con la ayuda de bombas hidráulicas, desde un tanque de enfriamiento hasta el tanque de trabajo, para después ser filtrado y nuevamente reciclado. El sistema de refrigeración mantiene el fluido a una temperatura constante de 20 ºC. 69

70 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Componentes de una máquina electroerosión 70

71 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquina de electroerosión por penetración 71

76 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquina de electroerosión por penetración de gran tamaño 76

77 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquinas de taladrado por electroerosión 77

78 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquina de electroerosión por penetración CNC 78

79 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquina de electroerosión por hilo 79

80 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquinas de electroerosión por hilo 80

81 ELECTROEROSION: MAQUINAS Y EQUIPOS Maquina de electroerosión por hilo 81

82 ELECTROEROSION: RECOMENDACIONES Una evacuación o limpieza inadecuada de las partículas carbonizadas de la erosión, impide el buen funcionamiento de la máquina y disminuye la velocidad de remoción de material; estas partículas obstruyen el canal conductor y pueden generar interrupciones en la descarga. Inclusive cuando un carbón no es removido adecuadamente, puede hacer un hueco de su tamaño en la pieza de trabajo o en el electrodo y por ende, disminuir la vida útil del electrodo o dañar la pieza a trabajar. Este fenómeno se puede evitar con buen lavado, un aceite de buena calidad y en otros casos, solamente incrementando el tiempo de pausa del pulso eléctrico. 82

83 ELECTROEROSION: RECOMENDACIONES Para lograr un excelente acabado superficial, es importante elegir el refrigerante adecuado. Generalmente, el más utilizado por economía es el petróleo; sin embargo, no se recomienda para la mayoría de trabajos, pues éste debería usarse sólo en desbastes de media potencia y acabado fino. Para mecanizar piezas pequeñas no influye mucho el tipo de aceite, pero para mecanizar piezas grandes lo mejor es usar aceites sintéticos. En la electroerosión de súper acabado o acabado espejo, se recomienda emplear aceite sintético y para obtener un mejor rendimiento se pueden usar aditivos lubricantes también de aceite del tipo bioeléctrico, lo cual aumenta la velocidad de remoción y facilita el buen acabado. 83

84 ELECTROEROSION: RECOMENDACIONES La limpieza del fluido dieléctrico debe ser vigilada periódicamente y cuándo sea necesario cambiar los filtros de papel. Es importante desarmar el porta-electrodos para limpiarlo y de igual forma hacerlo con el sistema de rodillos y boquillas en las máquinas de hilo, de ello depende la vida útil de los equipos, la cual es superior a diez años. 84

85 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) El ECM (Electro Chemical Machinig) es una tecnología importante para mecanizar materiales difíciles de conformar y para crear contornos complicados. Debido a las ventajas de esta técnica, los campos principales de aplicación son la industria aeroespacial, la industria del moldeado y las operaciones de acabado superficial. Durante el mecanizado electroquímico el arranque de material es debido a un proceso de disolución gracias al cual, en la pieza, no se genera ningún tipo de estrés residual, la temperatura a la que se trabaja es inferior a 100K y la herramienta (contra electrodo) no sufre desgaste. 85

86 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) El proceso ECM permite la eliminación de rebabas y micro rebabas generadas por torneado, roscado, rectificado, etc. Ofrece a su vez la posibilidad de realizar radios en intersecciones o cualquier otra zona interna de la pieza, trabajando de modo preciso, con unas tolerancias mínimas y sin crear rebabas secundarias. El proceso de ECM se realiza mediante una corriente eléctrica que circula desde la pieza (ánodo) hacia la herramienta (cátodo) a través de una solución electrolítica (NaCl o NaNO3). Gracias a esta corriente eléctrica se consigue eliminar el material sobrante por disolución molecular del mismo, y las partículas de material disuelto son posteriormente filtradas para conservar las características del electrolito. 86

87 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) En caso de una pieza de hierro, la reacción se describe del siguiente modo: Gracias al control existente sobre la intensidad de corriente usada y el tiempo de proceso, se ajusta la cantidad de material a eliminar en función de los requerimientos del cliente. 87

88 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) 88

89 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Es necesario resaltar que el grado de arranque de material no depende de las propiedades mecánicas de la misma sino que depende principalmente de la composición química. Las características del mecanizado electroquímico hacen posible que el arranque de materia sea a nivel de tamaño micro, pudiéndose aplicar de manera efectiva para mecanizar micro detalles. Esta técnica puede aplicarse para producir diferentes geometrías en superficies de metales y aleaciones en un rango de 1 a 100 µm. La selección adecuada de parámetros y el uso de cátodos precisos hacen posible mecanizar superficies tanto internas como externas con tolerancias de hasta ±1 µm. 89

90 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Para el proceso es necesario un utillaje consistente en dos placas de material aislante. Normalmente las piezas son colocadas en la placa inferior que se encuentra en contacto con el polo positivo del circuito, mientras que la placa superior aloja los cátodos (polo negativo). Este utillaje es diseñado para cubrir todas las exigencias del cliente, existiendo un gran abanico de opciones en el diseño y construcción del mismo. Estos utillajes permiten trabajar varias piezas al mismo tiempo, siendo el único límite, las dimensiones de las piezas y el tiempo necesario para la carga y descarga. 90

91 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Una vez colocadas las piezas en la máquina e iniciado el ciclo, la placa superior desciende hasta colocar los cátodos en la posición de trabajo, se hace pasar el electrolito por la zona a desbarbar o mecanizar y comienza a circular la corriente eléctrica. Las piezas pueden ser introducidas y retiradas de la máquina de modo automático gracias a la posibilidad de robotizar el proceso, permitiendo así reducir los tiempos de carga y descarga. Otras posibles configuraciones son las máquinas de doble estación, que permiten suministrar corriente a dos utillajes simultáneamente, y las máquinas Tandem que permiten usar dos utillajes de modo alterno. 91

92 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Gracias a esta configuración es posible procesar un grupo de piezas en un utillaje mientras se realiza la carga y descarga del otro utillaje, logrando de este modo un alto ritmo de producción. Este sistema además de realizar mecanizados y radios en lugares de difícil acceso con formas complejas, permite eliminar el rebabado manual, tedioso y no garantizado. A diferencia de otros procesos como el granallado o el vibrado, el desbarbado electroquímico evita los daños superficiales de las zonas delicadas de las piezas como roscas externas o paredes finas, ya que el proceso se realiza sin ningún tipo de acción mecánica, evitando que las piezas entren en contacto entre sí, o con algún otro tipo de material que las pudiese dañar. 92

93 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) El proceso electroquímico es el aliado perfecto para mecanizados complejos y para desbarbar piezas en series medias o largas, gracias a un reducido tiempo de proceso (normalmente de 5 a 20 s.) y de preparación de máquina (de 15 a 20 minutos). En su conjunto, las máquinas electroquímicas son fáciles de usar y programar, además pueden ser utilizados como sistemas independientes o integrados en la línea de producción. Ofrecen una gran variedad de configuraciones dependiendo de las necesidades especificas de cada cliente en términos de volumen de producción, tipo de material, y dimensiones de las piezas. 93

94 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Por otra parte las máquinas electroquímicas no precisan complejas instalaciones gracias a la simplicidad de los suministros necesarios. La máquina es alimentada mediante una conexión a la red eléctrica de 380V, y el suministro del electrolito se realiza desde un deposito acoplado a la máquina. A excepción de los hidróxidos provenientes de la disolución del material, el proceso de mecanizado y desbarbado electrolítico no genera ningún tipo de residuos. 94

95 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Los campos de aplicación más frecuentes del proceso electrolítico son sistemas de frenos ABS, ruedas dentadas, componentes para sistemas de inyección diesel, cuerpos de válvulas, cajas de dirección, componentes neumáticos e hidráulicos, etc., y es aplicable a todos los materiales conductores como acero, aluminio, metales no ferrosos, y otros. 95

96 MECANIZADO ELECTROQUIMICO (ECM) Aplicaciones del mecanizado electroquímico 96

97 RECTIFICADO ELECTROQUIMICO (ECG) La técnica ECG (Electro Chemical Grinding) combina el mecanizado electroquímico (ECM) con el rectificado normal. La piedra rectificadora es un cátodo giratorio embebido en partículas abrasivas, que tienen las funciones de servir como aislantes entre la piedra y la pieza y de quitar mecánicamente los productos de la electrólisis del área de trabajo. Ya que sólo alrededor del 5% de la remoción es por acción del abrasivo (el resto es por el electrolito), el desgaste de la piedra es muy bajo. Como ventaja principal, el proceso presenta mayor rapidez de remoción que en el rectificado convencional, con una duración de herramienta mucho más grande, inclusive para materiales con elevada dureza. 97

98 RECTIFICADO ELECTROQUIMICO (ECG) 98

99 FRESADO QUIMICO (CM) El fresado químico (CM Chemical Milling) es un proceso no convencional, que consiste en la eliminación por disolución selectiva y controlada de una aleación metálica, por medio de agentes químicos adecuados (soluciones acuosas ácidas ó básicas), para fabricar piezas con formas, dimensiones y pesos adecuados. La eliminación del metal se consigue por inmersión en la solución de ataque ó por proyección de la misma sobre la superficie del componente, el cual puede previamente haber sido recubierto con una máscara protectora resistente a la solución de ataque, sobre la que se ha realizado un trazado y un pelado de las superficies que se desea atacar. 99

100 FRESADO QUIMICO (CM) 100

101 FRESADO QUIMICO (CM) De una manera sencilla, el proceso de fresado químico se puede resumir en las siguientes operaciones: 1.- Desengrase 2.- Chorreado 3.- Aplicación de la máscara 4.- Trazado manual ó con láser 5.- Pelado de la máscara 6.- Ataque de la solución 101

102 FRESADO QUIMICO (CM) En el caso del titanio, se trata de sumergir la pieza en una mezcla de ácido nítrico - fluorhídrico en presencia de un tensoactivo a unos 400 ºC de temperatura. La pieza perderá masa a unos 0,02 mm/minuto, y las partes que no se desee atacar se pueden recubrir con neoprene o copolímero de isobutileno - isopropileno. Las ventajas de este proceso son la posibilidad de fresado de una superficie ó varias a la vez, fresado de contornos complejos, texturas de acabado superficial muy finas, y ausencia de distorsiones en paredes de sección delgada. 102

103 FRESADO QUIMICO (CM) Las limitaciones más importantes son: - Todos los defectos ó irregularidades superficiales son reproducidas durante el fresado químico. - En los cortes en ángulo, éste nunca se produce con radio cero. - Los bordes de corte resultan afilados y cortantes - El límite de profundidad de corte para que no se produzca un sobrevuelo del borde está alrededor de 3 4 milímetros. 103

104 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) El USM (Ultra Sonic Machining), también conocido como rectificado por impacto ultrasónico, es un método en el que se emplea una herramienta y abrasivos sueltos. Se hace vibrar la herramienta a una frecuencia ultrasónica y ésta arrastra a los abrasivos generando una rotura frágil en la superficie de la pieza. La forma y dimensiones de la pieza están en función de la herramienta. Como el arranque del material está basado en la rotura frágil, este método es adecuado para mecanizar materiales tan frágiles como el vidrio, los materiales cerámicos, el silicio ó el grafito, y prácticamente cualquier material duro. 104

105 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) El término ultrasonidos es debido a que la vibración se produce a una frecuencia próxima a los 20kHz (vibra unas veces por segundo), frecuencia que está en el rango de los ultrasonidos. 105

106 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) El proceso del mecanizado por ultrasonidos rotatorio (RUM - Rotary Ultrasonic Machining) es un avance tecnológico del clásico mecanizado por ultrasonidos USM. Se basa en la eliminación de material mediante la combinación de giro y vibración ultrasónica en dirección axial de una herramienta, generalmente de diamante que, a su vez, se alimenta con una corriente interna - externa de fluido de corte. Esta herramienta vibra unas veces por segundo gracias a un piezoeléctrico incorporado en el cabezal. El ámbito de aplicación del RUM está dirigido fundamentalmente al mecanizado de materiales duros y frágiles como las cerámicas técnicas, los vidrios, metales endurecidos, silicio, piedras preciosas, etc. 106

107 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) 107

108 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) La separación continua entre herramienta y pieza gracias a esa vibración ultrasónica hace que, en comparación con los métodos tradicionales, las fuerzas de corte se reduzcan y que la generación de calor sea menor. Esto se traduce en una protección de la herramienta y de la pieza aumentando la productividad en hasta 5 veces la de dichos procesos convencionales, y la obtención de unos acabados superficiales incluso menores que 0,2mm. Así mismo, la presencia de una serie de algoritmos de control inteligentes ayudan a optimizar por completo el proceso de corte, así el ADR monitoriza el par (se protege la herramienta) y el ACC controla la fuerza en dirección axial mediante señales acústicas (se protege el piezoeléctrico). 108

109 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) Aplicaciones del RUM - Industria del automóvil: discos de freno, toberas de inyección, insertos de moldes de inyección, en materiales como Nitruro de Silicio, Alúmina, metal duro, acero templado (55HRc) - Industria de los semiconductores: plaquitas (Wafer), elementos de refrigeración en materiales como Silicio, Cuarzo, Hialino. - Industria óptica: lentes cóncavas y convexas, espejos en materiales como Zafiro, Silicio, Zerodur y vidrios varios. - Industria médica: articulaciones, coronas dentales en materiales cerámicos varios como Zirconio, Alúmina. - Varios: guías antidesgaste, pirometría, boquillas de soldadura, aisladores térmicos, materiales cerámicos. 109

110 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) Todas estas aplicaciones tienen un elemento en común: las superiores propiedades de alta dureza, resistencia mecánica al desgaste, baja densidad, resistencia a la abrasión a altas temperatura, capacidades ópticas, etc. Mediante RUM se pueden mecanizar geometrías que difícilmente podrían conseguirse con otros procesos de fabricación como por ejemplo agujeros de Ø 0.5 y 10mm de profundidad en Silicio, roscado interior en metal duro calidad H6, etc. El mecanizado por ultrasonidos rotatorio aparece como una clara solución para el procesado óptimo de materiales avanzados como cerámicas, metales endurecidos y vidrios. 110

111 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) Aplicaciones del mecanizado por ultrasonido 111

112 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) Dado que los procesos abrasivos como el rectificado procesan este tipo de materiales, se deben subrayar los avances que supone la tecnología RUM: - Reducción de los esfuerzos de corte, de la carga térmica a la pieza y con ello el desgaste de la herramienta debido al menor tiempo de contacto de cada grano abrasivo con el material de pieza, inherente al movimiento ultrasónico. - La superposición de movimientos, rotación y giro, hace que se obtengan mayores tasas de arranque que en el caso de los procesos convencionales como el rectificado (hasta 5 veces mayores). - Gran acabado superficial, debido a las menores fuerzas del proceso, pudiéndose obtener superficies con rugosidades menores que 0.2 µm Ra hasta suprimir el pulido. 112

113 MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM) - El movimiento ultrasónico junto con el refrigerante interno y externo hace que la herramienta experimente un proceso de autolimpieza, evitando así el fenómeno de embotamiento y facilitando el regenerado de la misma. - El proceso produce una capa superficial de tensiones residuales de compresión, por lo que se aumenta la vida a fatiga. - Se pueden tratar materiales duros y frágiles llevando a cabo pequeñas operaciones de corte, desde 0.5mm así como diversas operaciones en una sola máquina, como taladrado y fresado, agujeros de gran profundidad, contorneados, ranurados, planeados o superficies complejas. 113

114 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) La tecnología del LBM (Laser Beam Machining) se basa en la generación de un rayo láser de alta potencia que es dirigido contra la pieza mediante un sistema de espejos de alta precisión. En la zona de incidencia del rayo se consigue una elevada densidad de potencia que produce la volatilización del material. El rayo láser erosiona el material en múltiples capas obteniendo, de este modo, la geometría y profundidad requerida. El mecanizado por láser es un proceso no convencional que permite obtener mecanizados de formas complejas y de pequeño tamaño. 114

115 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) 115

116 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) El láser es una fuente de luz coherente de alta energía cuyo significado es Amplificación de Luz por Emisión de Radiación Estimulada, que en inglés forman las siglas LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). El sistema láser principalmente consta de tres componentes: - Un medio activo, que en nuestro caso es un cristal de Nd:YAG. - Un medio de excitación, que en nuestro caso es una lámpara. - La óptica del resonador. 116

117 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) El sistema láser consta de una lámpara de 6000 W que irradia una luz que tiene como propiedades que es divergente, multicolor e incoherente. Dicha luz excita el medio activo (cristal de Nd:YAG) produciendo un haz láser que, en comparación con la bombilla, tiene propiedades direccionales, monocromáticas y coherentes, siendo su longitud de onda l=1.064 micras, y una potencia media de 100W. 117

118 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) Este haz láser es reflejado al 100% por un espejo, y sólo parcialmente por otro espejo. El haz láser que no es reflejado es el que se utiliza para procesar el material. El haz láser esencialmente paralelo es fácil de transportar a largas distancias para llevarlo al sitio donde se necesita. En el área de procesado, el haz láser enfocado en un punto pequeño está provisto de la energía necesaria para calentar, fundir o hasta evaporar metales. 118

121 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) La gran ventaja de esta tecnología es la posibilidad de mecanizar casi todo tipo de materiales independientemente de su dureza o maquinabilidad, desde aceros, aleaciones termo resistentes, cerámicas hasta metal duro, silicio, etc. El láser en estado sólido se encuentra compuesto por un cristal de Nd:YAG, que permite una potencia media de láser de 100 W, siendo los picos de potencia de 20 Kw. La alta densidad de energía del haz láser en el punto de enfoque permite que se produzca el proceso de ablación, haciendo que el material se vaporice. El diámetro del haz en el punto de enfoque puede ser de 30 mm. o de 100 mm. 121

122 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) Si a la tecnología del láser le añadimos la tecnología de fabricación a alta velocidad, se dispone de un equipamiento más completo que permite el mecanizado de moldes que presenten detalles complejos y precisos, a la vez que se pueden obtener paredes verticales y acabados de esquinas vivas. Una de las grandes ventajas de esta tecnología es que al ser una fuente de energía la que incide sobre el material, no se producen desgastes, roturas ni colisiones de la herramienta de corte, lo que supone una gran ventaja al proceso de arranque de viruta tradicional. 122

123 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) El uso de la tecnología láser (LBM) en el mecanizado de materiales para la fabricación de micro productos ha sido estudiada durante la última década, y se presenta, a día de hoy, como una tecnología ampliamente insertada en el mundo industrial. La aplicación de la tecnología láser a procesos de micro fabricación se encuentra en una zona de precisión intermedia, que la convierte en una tecnología de elevada demanda en función del volumen de componentes para cuya fabricación será previsiblemente aplicada. 123

124 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) Las herramientas basadas en el empleo del láser proporcionan alternativas de fabricación particularmente interesantes a escala microscópica. En particular, la posibilidad de utilizar el láser como herramienta de precisión ofrece una alternativa ventajosa en la realización de procesos de micro fabricación tales como corte, soldadura, taladrado, marcado, ablación y conformado, procesos por otra parte tradicionales entre las aplicaciones industriales de los láseres de potencia. 124

125 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) La precisión en el dominio micrométrico debe ir acompañada de unas reducidas cargas térmicas y mecánicas, con relación a los procesos tradicionales de fabricación de componentes de igual tipo a mayor escala. La micro fabricación con láser representa, por tanto, un desafío para los ingenieros mecánicos, los especialistas en tecnología láser y los expertos en ciencia e ingeniería de materiales. Los materiales que más se emplean en la producción de micro productos son metales, cerámicas, vidrio, polímeros y semiconductores, siendo posible su mecanizado mediante una o varias tecnologías láser diferentes. 125

126 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) Aplicaciones - Mecanizado de figuras y piezas de pequeñas dimensiones, permitiendo obtener esquinas vivas y agujeros de pequeño diámetro; es decir, formas geométricas que no es posible o es muy costoso obtener mediante procesos convencionales. - Creación de cavidades para aplicaciones tan diversas como moldes técnicos de precisión, técnica médica, electrónica y moldes de semiconductores, micro tecnología, construcción de prototipos. - Creación de cavidades para moldes de microinyección, micro postizos para la matricería, grabados superficiales y profundos, y sustituir operaciones de electroerosión en casos concretos. 126

127 MECANIZADO POR HAZ DE RAYO LASER (LBM) Aplicaciones del mecanizado por rayo láser 127

128 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) El fundamento del corte por plasma (PBM Plasma Beam Machining) se basa en elevar la temperatura del material a cortar de una forma muy localizada y por encima de los ºC, llevando el material hasta el cuarto estado de la materia (el plasma), estado en el que los electrones se disocian del átomo. El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere la propiedad de cortar. 128

129 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) Aplicaciones del mecanizado por haz de plasma 129

130 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) 130

131 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) La ventaja principal de este sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones, debido a la compactación calorífica de la zona de corte. También es valorable la economía de los gases aplicables, ya que a priori es viable cualquiera, si bien es cierto que no debe de atacar al electrodo ni a la pieza. El equipo necesario para aportar esta energía consiste en un generador de alta frecuencia alimentado de energía eléctrica, gas para generar la llama de calentamiento (argón, hidrógeno, nitrógeno), y un porta electrodos, que dependiendo del gas puede ser de tungsteno, hafnio o circonio. 131

132 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) El vaporizado de plasma es una tecnología de partículas adaptado para la deposición rápida de una capa gruesa (>30 mm). En cuanto a su mayor aplicación a la hora de fabricar micro-componentes a futuro, se puede destacar la producción por lotes de sensores de gas de estado sólido. Sin embargo, a día de hoy, resulta ser una tecnología no demasiado empleada. Por la vertiente eléctrica del equipo, la normas de seguridad aplicables son las correspondientes a esta maquinaria, considerando adicionalmente los gases que puedan desprenderse en el proceso por suciedad de la pieza. 132

133 MECANIZADO POR HAZ DE PLASMA (PBM) Aplicaciones El acero al C, acero inoxidable, y aluminio puede ser cortado por arriba de mm. de ancho y el largo es casi ilimitado. El resonador láser esta especialmente diseñado y montado, y se mueve con la maquina en dirección longitudinal, mientras que en la dirección transversa un sencillo flying optic guía el láser a la pieza de trabajo. Este diseño elimina divergencias en la viga a lo largo del eje longitudinal, asegurando la intensidad del láser, y la calidad del corte constantemente se recuerda. 133

134 MECANIZADO POR HAZ DE ELECTRONES (EBM) La eliminación de material mediante haz de electrones (EBM Electron Beam Machining) es otra de las tecnologías en auge. En lugar de hacer saltar arcos eléctricos, este método emplea un haz focalizado de alta velocidad de electrones, el cual funde y vaporiza el material. La tecnología EBM se emplea para la escritura sobre una célula electro sensible o para crear variaciones superficiales del material. Las técnicas básicas están muy desarrolladas para la producción de máscaras de los circuitos integrados y especialmente para la fabricación de estructuras superficiales, como la óptica binaria. El diámetro transversal típico del haz de electrones está comprendido entre 10 y 200 mm. para el punto de focalización sobre la pieza. 134

135 MECANIZADO POR HAZ DE ELECTRONES (EBM) 135

136 MECANIZADO POR HAZ DE ELECTRONES (EBM) 136

137 MECANIZADO POR HAZ DE IONES FOCALIZADOS (FIB) Algunos autores clasifican la tecnología FIB (Focused Ion Beam) como una tecnología puramente mecánica, en la cual la punta de la broca se reemplaza por un haz de iones altamente energéticos. Se emplea una fuente líquida de iones metálicos, por ejemplo galio, obteniendo diámetros de haz por debajo de la micra en la zona focalizada. El mecanizado por haz de iones focalizados es una tecnología idónea para el mecanizado de estructuras de dimensiones muy reducidas, detalles muy finos e incluso estructuras en 3D, gracias al diámetro de haz de nm. Los iones son dirigidos y focalizados desde una fuente de plasma sobre la superficie donde se elimina el materia. 137

138 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) El agua, a pesar de transmitir una gran sensación de tranquilidad, se puede utilizar para generar una fuerza muy elevada. Hoy por hoy es una herramienta industrial totalmente innovadora. Presurizada a unos niveles muy altos, y canalizada a través de orificios muy pequeños, el agua corta de una forma muy precisa casi todos los materiales. El corte con agua (AWM Abrasive Waterjet Cutting) es el proceso de mecanizado de mayor crecimiento en los últimos 5 años. 138

139 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) 139

142 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Tipos de bombas La bomba de ultra alta presión es el corazón del sistema de corte. En el caso de las bombas tipo intensificador, la presión se genera mediante un multiplicador de presión en un cilindro hidráulico de doble efecto, el cual trabaja con 210 bares de presión de aceite, y transmite el movimiento a los pistones de agua, que teniendo una relación de superficies de aproximadamente 1 a 20, comprimen el agua por encima de 4100 bar. A esta presión el agua se comprime a un 13%. 142

143 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Bomba intensificadora de agua A. Acumulador de agua B. Intensificador de ultra-alta-presión de agua C. Filtro de agua D. Purificador de aceite E. Motor F. Bomba de aceite G. Refrigerador de aceite 143

144 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Tipos de bombas Otro bomba tipo intensificador genera la presión a través de una bomba de aceite. Esta presión es enviada a un intensificador (multiplicador de presión) que transforma, por efecto Pascal, la presión de aceite en presión de agua. En este tipo de bombas se conseguido superar la barrera de los bares. de presión. Cuanto más elevada es la presión, mejores son los acabados que se consiguen, y mayor velocidad de corte. 144

145 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Tipos de bombas Las bombas de accionamiento directo, de reducido tamaño, son capaces de elevar la presión del agua a unos niveles que estaban muy por encima de lo que se estaba acostumbrado con este tipo de bombas. Esto se consiguió utilizando materiales tecnológicamente muy avanzados. Estas bombas son una segunda alternativa en bomba de alta presión, ya que se pueden alcanzar presiones de bar con una eficiencia del entorno del 95%. Esto las convierte en unas bombas de bajo consumo y menor costo de mantenimiento; es decir, bajo costo de operación. 145

146 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) La formación del haz de agua en el cabezal de corte La estabilidad de haz de agua se garantiza con un atenuador de presión integrado en un sistema de tubería de alta presión. Dentro de este sistema se incluyen también tuberías flexibles de alta presión que conducen el agua hasta la misma cabeza de corte. En dicha cabeza un taladro muy pequeño en una piedra de rubí transforma la presión del agua en velocidad. El tamaño de este taladro es aproximadamente el de un pelo humano, y el haz de agua alcanza a través suyo una velocidad de 3 mach. 146

147 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Este haz de agua es capaz de cortar una gran variedad de materiales. Los materiales blandos como las gomas, espumas, compuestos para las juntas de automoción, fibras de pañales e incluso los alimentos, se pueden cortar solamente con agua a alta presión. En este caso solo se utiliza la energía cinética del agua para producir el corte. Si además se le añade granate como elemento abrasivo al haz de agua, se pueden cortar todo tipo de materiales duros tales como metales, piel natural, mármol, cristal, o materiales reforzados con fibras. En este proceso, el agua acelera las partículas del abrasivo para producir el corte dejando un aspecto satinado en su perfil. 147

148 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Una vez generada la presión por la bomba, la misma es transmitida a través de los conductos de alta presión hasta la cabeza de corte. En este punto, la energía de presión se transforma en energía cinética al atravesar un orificio de un tamaño aproximado de 0,3 mm. El chorro generado, que viaja a tres veces la velocidad del sonido, pasa a través de la cámara de mezcla, en la que se produce el efecto venturi para absorber el abrasivo y mezclarlo con el haz de agua. A partir de este punto, el chorro de agua y abrasivo pasa a través del tubo de mezcla, y acaba impactando contra el material a cortar. 148

149 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) El principio de los procesos de corte con agua pura (AWM), y de corte con agua y abrasivo (AWJM) es el mismo. La única diferencia, es que en este último se añade abrasivo en la parte inferior, para acelerar sus partículas contra el material. En este caso es necesario hacer llegar el abrasivo hasta el cabezal. Esto se consigue a través de diferentes sistemas: el más avanzado consiste en una tolva del entorno de los 200 Kg. de capacidad en la que se deposita el abrasivo. Esta está comunicada con un depósito presurizado, que es el responsable de enviar el abrasivo hasta la cabeza de corte. En ese punto se encuentra un dosificador de abrasivo que garantiza el aporte óptimo por unidad de tiempo al cabezal. 149

150 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Proceso AWJM Corte con agua y abrasivo 150

151 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Una herramienta muy útil para el cabezal de corte, es lo que se denomina "sistema de asistencia de vacío en perforación Paser 3". Este sistema permite asegurar un proceso de perforación seguro y consistente, incluso en materiales muy frágiles como el cristal, la piedra o la cerámica. Así se evita la necesidad de pretaladrar mecánicamente las piezas. 151

152 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Corte de distintos materiales Partiendo de una energía fija en la boquilla de corte, la velocidad y la calidad de corte en los materiales son función de su índice de maquinabilidad, y del espesor que se pretenda cortar. Por lo tanto, cuanto menor es el índice de maquinabilidad, más lento se hace el corte, y cuanto mayor espesor también se reduce la velocidad de corte. La posibilidad de cortar materiales es espectacular. Casi todos los materiales de la naturaleza pueden ser cortados con esta tecnología, tanto con agua como con agua con abrasivo. 152

153 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Aunque los espesores de corte más comunes en esta tecnología oscilan entre los 0,5 mm. y los 120 mm. para materiales duros, en ocasiones los usuarios de corte con agua y abrasivo llegan a cortar hasta 350 mm. de materiales como el acero inoxidable. En el corte de espesores reducidos, esta tecnología permite la colocación de varias capas una encima de otra para cortarlas a la vez, manteniendo las calidades de corte con cierta homogeneidad, y aumentando así en gran medida la productividad del proceso. 153

154 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) A pesar de que esta tecnología puede cortar todo tipo de materiales, hay algunos que por sus características intrínsecas son especialmente agradecidos a este tipo de corte. Por ejemplo el aluminio, acero inoxidable, latón, cobre, piedra, cerámica, entre otros. La principal característica de esta técnica es que estamos ante un corte frío que no deforma el material, en el que las zonas de corte no quedan térmicamente afectadas. Esto permite obtener piezas terminadas, con muy buen nivel de acabado, y facilita enormemente la realización de operaciones de mecanizado posteriores si fuera necesario. 154

155 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) En el 90% de los casos las piezas cortadas por agua pueden tomarse como piezas terminadas. Cortando a menor velocidad, es posible obtener una pieza totalmente terminada que no requiere mecanizado posterior. Es posible también aumentar la velocidad a cambio de obtener un peor acabado. Para corte de vidrio y materiales frágiles se dispone de un sistema denominado asistencia de vacío en perforación", que evita que el material se rompa cuando el agua impacta sobre el mismo, pues tiene tendencia a romperse. Con un proceso en el que se hace circular el abrasivo dentro de la cabeza de corte antes de que pase el agua, se consigue que el agua llegue con abrasivo, por lo tanto erosiona el material y no deteriora la perforación. 155

156 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Aplicaciones de mecanizado por chorro de agua 156

157 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM). Secuencia del proceso de corte del soporte para el alternador de una moto marca Harley-Davidson A. Boceto provisto por el cliente con el dibujo de la parte B. Plantilla de cartón con la silueta de la pieza C. Escaneado y vectorizado del modelo D. Digitalización en software CAD E. Se importa el archivo al software de mecanizado CNC, iniciándose el proceso AWM F. Corte del prototipo en material blando G. Comparación del prototipo rápido con la plantilla del cliente H. Pieza original de acero cortada por waterjet. I. Soporte torneado y cromado, instalado en el alternador de la moto. 157

159 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Ejemplos de mecanizado por chorro de agua 159

160 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Cabeza de corte de tres dimensiones El corte de materiales en tres dimensiones se consigue con máquinas de cinco ejes, (x, y, z y dos más) para la cabeza de corte. De esta forma permiten al cabezal inclinarse y acceder a cualquier posición. Lo más interesante de este sistema es que mantiene el punto focal siempre en el mismo sitio, y puede así ejecutar cualquier movimiento con estos dos ejes manteniendo siempre el cabezal fijo. Con esto se mejora la velocidad y el acabado de la pieza. 160

161 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Cabeza de corte de tres dimensiones Estas máquinas tienen aplicaciones especialmente en el mundo del automóvil y en el aeroespacial, y los materiales que se cortan con este sistema son el titanio, aluminio y fibras de carbono, entre otros. También tiene aplicaciones en el corte de papel y en el corte de juntas, donde se utiliza una máquina con 5 cabezales de corte. 161

162 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA: MAQUINAS CNC-Router Waterjet A. Tanque para almacenamiento de agua D. Depósito de material abrasivo B. Bomba intensificadora de agua E. Accesorio suministrador de abrasivo C. Equipo desionizador de agua F. Mesa de corte G. Controlador CNC 162

163 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA: MAQUINAS 163

164 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA: MAQUINAS 164

165 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) El futuro de la tecnología de corte con chorro de agua El futuro del corte con agua se encamina bajo dos aspectos fundamentales. Quienes están familiarizados con los métodos de corte tradicionales sostienen que el corte de agua es un corte poco preciso y que deja conicidad en la superficie de corte. Además se le adjudica el defecto de la lentitud en el corte en comparación con otros métodos. El análisis de estos factores ha llevado a buscar los aspectos tecnológicos que permitan rebatir y mejorar esas situaciones. Gran parte de ello ya está conseguido, habiéndose aportado soluciones radicales a esos problemas. 165

166 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Por ejemplo, con el corte dinámico, se obtiene la capacidad de producir totalmente piezas acabadas sin ningún tipo de conicidad en la superficie de corte, además de conseguir una precisión muchísimo mayor de la que hasta ahora se podía alcanzar con las máquinas convencionales. En el futuro se podrán producir piezas en el entorno de las centésimas de mm. en ausencia de cono y, si por otro lado la precisión obtenida en la actualidad fuera suficiente, se podría cortar de 2 a 3 veces más deprisa que hasta ahora. Con esta tecnología se ganará bien en calidad o precisión, bien en velocidad de proceso. 166

167 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Durante más de 20 años los sistemas de corte con agua han probado su amplio espectro de aplicaciones. Sin embargo, hasta este momento siempre ha existido un límite insuperable: cuanto más rápida fuera la velocidad de corte más se retrazaba el haz y, por tanto, se hacían patentes más defectos en la superficie de corte. En su recorrido de arriba abajo, el haz se abre de forma cónica o en forma de V, y en las esquinas de las piezas este retraso del haz puede significar un daño importante a su geometría. La tecnología de corte dinámico con agua resuelve estos problemas de conicidad y tolerancia de la pieza. Ahora se pueden cortar con mucha mejor calidad y mucho más deprisa. 167

168 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) La clave de este nuevo proceso es un conjunto de complicados modelos matemáticos, distintas variables con la deflexión del haz de luz, y la relación entre su punto de entrada y de salida. Para trabajar con esta tecnología basta con que el operador introduzca el tipo de material, su espesor y la calidad deseada en el corte. Un sistema cinemático muy avanzado gestiona el camino optimo de corte calculado por los modelos matemáticos. La conicidad queda virtualmente eliminada; incluso a alta velocidad se pueden conseguir esquinas y arcos perfectos. 168

169 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) El corte comparativo de piezas idénticas muestra cómo, con la tecnología de corte dinámico, la tolerancia y conicidad de las piezas es inmensamente menor, siendo los tiempos de ciclo idénticos. Si, por el contrario, se mantiene una tolerancia y calidad equivalente, el corte dinámico reduce drásticamente el tiempo de ciclo. Velocidad y precisión al mismo tiempo: ahora es posible conseguir ambas para cualquier figura en cualquier material y espesor. El otro aspecto importante de futuro es la presión de corte, en tanto y en cuanto, la mayor energía disponible para el corte contribuirá al aumento en la velocidad del mismo. 169

170 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Hoy en día ya están disponibles equipos que operan a bar, y en poco tiempo se dispondrá de equipos que proporcionarán de manera continuada y con cierta confianza bar. Por tanto, la energía va ser muchísimo mayor y se podrán cortar bien materiales de espesor mucho mayor, o bien materiales con muchísimo menos aporte de abrasivo que, en definitiva, es lo que dificulta esta tecnología o la hace costosa. 170

171 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Actualmente, a 6000 bar se pueden cortar planchas finas de metal sin abrasivo con sólo la energía desarrollada por el agua. Estas son las dos facetas que realmente marcan el futuro inmediato de la tecnología de corte de agua y las que, de alguna manera, abren una competencia directa con los métodos tradicionales térmicos como pueden ser el láser, el plasma de alta definición, el oxicorte e incluso, en el área de precisión, con la electro-erosión por hilo. 171

172 MECANIZADO POR CHORRO DE AGUA (AWM) Características más destacadas y diferenciadoras - Al no ser un método de tipo térmico no produce deformaciones, no altera las propiedades del material y por tanto no necesita operaciones de acabado posterior, por lo que a un relativo bajo coste se obtiene una buena calidad de acabado. - Puede cortar todo tipo de materiales y espesores (flexibilidad del proceso). - El aprovechamiento de material y la productividad que ocasiona. - No es contaminante: respetuoso con el medio ambiente. - Amplia capacidad de desarrollo futuro 172

173 MECANIZADO POR CHORRO DE ABRASIVOS (AJM) El mecanizado por chorro abrasivo (AJM Abrasive Jet Machining) es una operación de acabado en la que se elimina material merced a la acción abrasiva de un chorro de gas (aire, nitrógeno ó anhídrico carbónico) cargado de partículas de polvo abrasivo fino (carburo de Si, óxido de Al, vidrio). El proceso consiste en apuntar un chorro de alta velocidad del gas elegido con partículas abrasivas a la superficie de la pieza. El choque genera una fuerza concentrada apta para cortar ó erosionar materiales metálicos y no metálicos, para desbarbar o eliminar esquirlas, o para limpiar una pieza con superficie irregular. 173

174 MECANIZADO POR CHORRO DE ABRASIVOS (AJM) 174

175 MECANIZADO POR CHORRO DE ABRASIVOS (AJM) Se trata de un proceso manual en el que la velocidad del chorro es del orden de 300 m/s. Permite desbarbar, pulir, atacar, gramilar, ranurar, estriar, y tallar formas ó abrir orificios. Su mejor resultado se da con materiales térmicamente sensibles, frágiles, delgados ó duros. El método de maquinado con chorro abrasivo tiende a redondear las aristas agudas en esquinas. Otra desventaja que presenta es el riesgo causado por las partículas abrasivas suspendidas en el aire. Por este procedimiento se graba el número de matrícula en los cristales de los automóviles para evitar su robo y posterior manipulación. También se utiliza en la industria electrónica para tallar semiconductores. 175

176 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) El proceso AFM (Abrasive Flow Machining) se utiliza para mejorar considerablemente la calidad del acabado superficial de las matrices de extrusión. En este proceso, las capas que durante el proceso EDM resultan afectadas por el proceso térmico se eliminan, se minimiza la aspereza superficial y todos los tipos de geometrías se pulen hasta un acabado de espejo en cuestión de minutos. Al mismo tiempo, se logra una calidad de mecanizado constante, con unas tolerancias muy ajustadas. Con este proceso se logra un ahorro de hasta el 75 por ciento con respecto al pulido manual, además de una superficie perfecta. 176

177 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) El proceso de mecanizado por flujo de pasta abrasiva es la solución ideal para la limpieza de los canales de flujo estrechos e inaccesibles de las herramientas. Antes, esta excelente calidad superficial era inalcanzable. Es frecuente que se pidan acabados superficiales de Ra 0,1 µm. Estos acabados se logran con una mínima eliminación de restos, porque la viscosidad de la pasta, un polímero que contiene una suspensión de partículas abrasivas, se adapta a las fuerzas de corte efectivas. El material se elimina en la dirección de flujo del material de la pieza de trabajo, lo que permite que se ajusten los parámetros del proceso de forma óptima para el proceso de extrusión. 177

178 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Dentro del proceso AFM, lo más importante es el polímero abrasivo o pasta, que cambia de viscosidad aparente cuando se aplica presión. A medida que la pasta avanza por encima o a través de una ruta de flujo restringida, sus moléculas se interconectan, y transforman la pasta de un fluido viscoso en un sólido elástico, e incluso quebradizo. Dado que la pasta casi se adhiere únicamente a sí misma, se desliza con suavidad por bordes y superficies, como una masilla abrasiva, que tiene unos resultados similares a los de un papel de lija desplazable 3D. La acción abrasiva es máxima en los pasos más estrechos con una máxima resistencia al flujo. 178

179 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Propiedades de la pasta Vida útil la pasta sirve de matriz para la suspensión homogénea de las partículas abrasivas. Calidad de pulido constante la eliminación de restos se puede controlar combinando la presión, la velocidad del flujo y el volumen del flujo. Posibilidades en aplicaciones universales se han desarrollado más de 200 fórmulas de pastas para procesar diversos materiales de trabajo y lograr un acondicionamiento preciso de la superficie y los bordes. 179

180 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Los abrasivos de las pastas AFM suelen ser el carburo de silicio y abrasivos de diamante. Los tamaños de las partículas van de las 5 a las micras (malla a 8). El AFM mejora las superficies y los bordes creados por diversos métodos de fabricación, incluidas las superficies sometidas a EDM, fundición, forjado, taladrado, fresado y torneado. 180

181 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Aplicación del mecanizado por flujo de pasta abrasiva 181

182 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Aplicaciones del AFM 182

183 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) 183

184 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) El proceso AFM no solo es adecuado para el procesamiento de nuevas matrices, sino que se puede aplicar también a la limpieza y reparación de matrices usadas. Las superficies funcionales que ya no cumplan los estándares de calidad requeridos debido al desgaste o a algún daño, se pueden volver a pulir de forma rápida y económica con este proceso. Las matrices suelen ser muy caras y con el AFM se logra prolongar considerablemente su vida útil. 184

185 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) El proceso AFM no se limita a las aplicaciones de la industria de moldes y matrices, sino que también se usa en el acabado superficial de componentes complejos, como los componentes de la industria de la automoción o aeroespacial, o en ámbitos como las tecnologías hidráulicas y médicas. El procesamiento AFM se usa para el acabado de algunos de los componentes más importantes fabricados por el ser humano para las industrias de automoción, álabes de turbinas aeroespaciales, turbinas de gas, procesamiento de alimentos, farmacéutica, moldes y matrices, sistemas hidráulicos e ingeniería general. 185

186 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) Características del proceso Desbarbado, formación de radios y pulido de gran precisión Adecuado incluso en las zonas de difícil alcance Mejor integridad y acabado superficial Mejores ciclos de vida útil y menor índice de desgaste Eliminación de las capas de refundido térmico y defectos superficiales Un control preciso de los procesos y una excelente repetitividad Aplicable a piezas únicas y pequeños lotes, así como a grandes producciones 186

187 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) AFM Flujo Monodireccional AFM Flujo Bidireccional 187

188 MECANIZADO POR FLUJO DE PASTA ABRASIVA (AFM) AFM Multiflujo AFM Flujo Orbital 188