Universidad Don Bosco Vicerrectoría de Estudios de Postgrado Maestría en Manufactura Integrada por Computadora

Transcripción

1 Universidad Don Bosco Vicerrectoría de Estudios de Postgrado Maestría en Manufactura Integrada por Computadora Fabricación Asistida por Computadora Mg Edwin Rosales WJM y AWJM (Corte por chorro de agua y Corte por chorro de agua abrasivo) Presenta Sergio Miguel García Pérez Antiguo Cuscatlán, 19 de Julio de 2014

2 HISTORIA. Década de los 50. El Dr. Norman Franz, un ingeniero forestal que buscaba nuevas formas de aserrar árboles y transformarlos en maderos, se convierte en la primera persona en estudiar la ultra alta presión (UHP) como una herramienta de corte. Dejando caer grandes pesos sobre columnas de agua para forzar el agua a través de un orificio muy pequeño, el Dr. Franz obtiene chorros breves a muy altas presiones, que son lo suficientemente potentes como para cortar madera y otros materiales El Dr. Mohamed Hashish inventa el proceso de agregar materiales abrasivos a un chorro de agua estándar. Después de probar varias opciones, se decidió por el granate, una sustancia que se utiliza habitualmente en el papel de lija. El chorro de agua abrasivo UHP (a ultra alta presión) ahora puede cortar prácticamente cualquier material duro.

3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. En su nivel más básico, el agua fluye desde una bomba a través de cañerías y sale por un cabezal de corte. Es simple de explicar, operar y mantener. El proceso, sin embargo, incorpora tecnología de materiales y diseño sumamente complejos. Generar y controlar agua a presiones de 87,000 psi requiere aplicar ciencia y tecnología que no se enseñan en las universidades. Con estas presiones, una leve fuga puede provocar daño permanente por erosión en los componentes si el diseño no es el adecuado.

4 Esencialmente hay dos tipos de corte por chorro de agua: Chorro de agua Chorro de agua abrasivo Un chorro de agua pura se utiliza para cortar materiales blandos y en el transcurso de 2 minutos, el mismo chorro de agua se puede convertir en un chorro de agua abrasivo para cortar materiales duros. Con cualquiera de los dos tipos, primero se debe presurizar el agua.

5 El corte por chorro de agua pura es el método original de corte por agua. Las primeras aplicaciones comerciales se desarrollaron entre principios y mediados de la década de 1970, con el corte de cartón corrugado. Los mayores usos del corte por chorro de agua pura son los pañales descartables, el papel tisú y los interiores de automóviles.

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20 CAMPOS DE APLICACIÓN. En el corte con agua pura el agua es la herramienta de corte. Mediante este proceso se corta sobre todo material blando, por ejemplo productos de papel, material de sellado, plástico, espuma, textiles o alimentos. El corte con agua pura presenta una precisión extraordinaria. El grosor del chorro de agua puede ser inferior a 0.1 milímetros, lo que permite cortar contornos finos, ángulos afilados y radios estrechos.

21 Una máquina cortadora por chorro de agua también puede procesar materiales duros, como metales, minerales, vidrio o cerámica. Para ello es preciso añadir un medio de corte (abrasivo) al chorro de agua, como por ejemplo arena de granate. En este proceso el abrasivo es la herramienta de corte. El chorro de agua sirve para acelerar las partículas de abrasivo. El corte por chorro de agua con abrasivo es comparable con un micromecanizado.

22 Aplicación versátil para todos los sectores. Una máquina cortadora por chorro de agua es capaz de cortar cualquier material más blando que el medio de corte, incluyendo vidrio blindado y mármol. El proceso también es flexible en cuanto al grosor del material: se pueden cortar desde láminas de plástico de 0.01 milímetros de espesor hasta placas de titanio de 20 centímetros de grosor. Gracias a esta versatilidad, el usuario puede producir prácticamente todo tipo de piezas: desde las piezas más pequeñas de la mecánica de precisión hasta piezas de 16 metros de largo de estructuras de acero. Aviación, construcción de aeronaves y vehículos, construcción de instalaciones, industria alimentaria, industria del vidrio o tecnología médica: en todos estos sectores se emplean piezas cortadas por chorro de agua.

23 INVESTIGACIONES RECIENTES. (1) Diseño de una máquina de corte por chorro de agua con abrasivo (Bone González, Universitat Jaume) (2) Investigación del proceso de corte por chorro de agua y su aplicación en micromecánica (G Gallegos, Unam) (3) Mesa de corte por chorro de agua a control numérico (Doñate Alfaro) (4) Corte por chorro de agua con abrasivos aplicados a la manufactura de probetas planas (DM Kramer, Argentina)

24 Irónicamente, la aplicación de corte de madera que fuera objeto de las primeras investigaciones del Dr. Franz es hoy apenas un uso menor de la tecnología de chorro de agua UHP. Los chorros de agua se utilizan para cortar todo tipo de materiales, desde aluminio para barcos hasta materiales compuestos para artículos deportivos, pasando por telas y plásticos utilizados en interiores de automóviles e incluso granito para encimeras de cocinas. Las aplicaciones de limpieza industrial incluyen cascos de barcos, tanques de almacenamiento de petróleo, carreteras, motores a chorro e incluso transportadores de vehículos automotores.

25 Bibliografía. Tesis para obtener el grado de Maestro en Ingeniería de Manufactura (Inga Brenda Carolina Pérez Millán), Instituto Politécnico Nacional