CONFORMADO Y MECANIZADO AVANZADO DE PIEZAS LICEO INDUSTRIAL VICENTE PEREZ ROSALES MECANICA INDUSTRIAL 2013 CONFORMADO Y MECANIZADO AVANZADO DE PIEZAS

MODULO CONFORMADO Y MECANIZADO AVANZADO DE PIEZAS NIVEL 3 APRENDIZAJES ESPERADOS El alumno deberá ser capaz de reconocer el proceso por el que fue fabricada una pieza o teniendo un plano determinar por que proceso se puede fabricar mas eficientemente.

PROCESOS DE MECANIZADO Los procesos de mecanizado tienen por finalidad convertir un material en una pieza tecnológica de uso industrial. Para lograrlo existen entre otros los siguientes procesos: con arranque de virutas (torno, fresa, limadora, taladro,…) por medios eléctricos (electro erosión) por acción térmica (láser, plasma) por deformación plástica (laminado, embutido, estampado, trefilado, extrusión, forja,…) por pulvimetalurgia por punzonado y corte. Por moldeo En este módulo veremos principalmente los procesos especiales, excepto el de arranque de virutas, ya que este se desarrolla en extenso en el modulo de Torno y taladrado.

ELECTROEROSION Electro erosión Proceso de fabricación que 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. Proceso. Durante el proceso de electro erosión, 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 no haber aislamiento, salta la chispa, aumentando la temperatura hasta 20000 °C, vaporizándose una pequeña cantidad de material de la pieza y el electrodo, formándose un puente entre ambos. Al anularse el pulso de la fuente, el puente se rompe separando las partículas de metal en forma gaseosa de la superficie original. Estos residuos se solidifican al contacto con el dieléctrico y son arrastrados por este, junto con las partículas de electrodo. El ciclo completo se repite miles de veces por segundo. El resultado es la erosión uniforme de la pieza reproduciendo la forma del electrodo. Debido al desgaste del electrodo se debe mantener la distancia constante entre material y electrodo. Los materiales mas empleados para la fabricación de los electrodos son el cobre y el grafito.

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO El proceso permite trabajar cualquier material conductor

CORTE POR LASER Aspectos físicos del Láser El acrónimo L.A.S.E.R. proviene de los términos Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Este tipo de luz está compuesta por fotones que viajan en el espacio en la misma dirección, con idéntica longitud de onda (luz monocromática) y están en fase entre sí. En general la emisión de radiación lumínica es un fenómeno que consiste en la excitación de una molécula o átomo haciéndolo subir a un nivel cuántico superior de energía, mediante un estímulo externo (campo eléctrico, magnético, reacción química). La molécula en cuestión tiende a volver a su estado de equilibrio después de retirado el estímulo, emitiendo una cantidad de energía electromagnética con una longitud de onda dada por la diferencia de energía entre el estado excitado y el fundamental.

CORTE POR ARCO DE PLASMA Plasma Arc Machining (PAM) Por plasma se entiende el gas que ha sido calentado a una temperatura lo suficientemente alta como para ionizarse parcialmente y por ende conducir electricidad. La temperatura del plasma puede llegar a unos 27.800 °C, aprovechándose de diversas formas para el maquinado de metales conductores. Básicamente se genera un chorro de plasma, comprimiendo un arco eléctrico a través de una tobera de pequeña sección transversal (ver figura 3.3.2.1.). Durante la compresión la temperatura y el voltaje aumentan en forma considerable. Al abandonar la tobera, el arco se convierte en un chorro columnar de plasma de alta velocidad, a una alta temperatura.

CORTE POR CHORRO DE AGUA El corte por chorro de agua a alta presión es una útil alternativa a los procesos de corte térmico tradicionales. Añadiendo materiales abrasivos en el chorro de agua se pueden cortar una gran variedad de materiales metálicos (Acero al carbono, inoxidable, titanio, aluminio, etc.) y no metálicos (Piedra, cristal, cerámica, compuestos, plásticos, etc.) de grandes espesores con unos contornos excelentes. El corte por chorro de agua a alta presión (aprox. 4000 bar ) es una útil alternativa a los procesos de corte térmico tradicionales. Añadiendo materiales abrasivos en el chorro de agua se pueden cortar una gran variedad de materiales metálicos (Acero al carbono, inoxidable, titanio, aluminio, etc.) y no metálicos (Piedra, cristal, cerámica, compuestos, plásticos, etc.) de grandes espesores con unos contornos excelentes. . Mediante los ejes servocontrolados, puede desarrollar velocidades de corte con abrasivo desde 2,5 hasta 25.000 mm/min. , y con corte puro, hasta de 50.000 mm/min Chorro de agua. Mediante los ejes servocontrolados, puede desarrollar velocidades de corte con abrasivo desde 2,5 hasta 25.000 mm/min. ,y con corte puro, hasta de 50.000 mm/min

DEFORMACION PLASTICA La conformación por deformación plástica aprovecha la capacidad de deformación de los metales para provocar en ellos desplazamientos de masa, más o menos acusados, según las características del metal y la temperatura de aplicación del proceso. Como consecuencia de ello se produce también la alteración de la estructura interna del metal y la modificación de sus propiedades mecánicas. Existen muchos procesos que aprovechan la capacidad de los metales para deformarse en forma permanente bajo la acción de una fuerza externa, entre ellos estan: Laminado Embutido Trefilado Extrusión Forja

LAMINADO El proceso de laminado en consiste en deformar plásticamente un material pasándolo entre rodillos que van reduciendo progresivamente su espesor o variando la forma del mismo. Dicho proceso puede ser en frío o en caliente

Laminado como parte de la colada continua

EMBUTIDO El embutido profundo consiste en forzar por medio de un punzón, a que una chapa de material entre en una matriz para que tome la forma correspondiente a punzón y matriz conservando la forma después que deja de actuar la fuerza aplicada. Puede hacerse en frío o en caliente En una o varias etapas, las que dependerán principalmente de las características del material de la chapa, cuando el embutido es poco profundo se le llama estampado.

TREFILADO Proceso de Trefilación: Permite reducir el diámetro, sin generación de virutas, de la mayoría de los materiales metálicos de forma alargada y sección simétrica cuya fabricación se haya originado en procesos de laminación. Por medio de tracción éste es obligado a atravesar una matriz llamada Hilera, perforada y con entrada de forma cónica. Se produce una reducción de área entre la sección de material que entra y el que sale de aquélla, resultando un ordenamiento cristalino longitudinal, que mejora la resistencia a la tracción entre 20 y 40% en los aceros de bajo contenido de carbono, porcentaje que depende de la magnitud de dicha reducción de área.

FORJA Es un procedimiento de conformación por deformación plástica en el que, además de los esfuerzos exteriores, se emplea energía térmica; es decir, es un procedimiento de trabajo en caliente. La acción combinada de energía mecánica y calorífica provoca cambios muy acusados de sección y crea una macro- estructura fibrosa. La forja puede ser libre o con estampa. La primera no impone ninguna forma específica a la herramienta; la segunda requiere la construcción de una estampa que reproduce la forma y dimensiones de la pieza a forjar.

PUNZONADO Y CORTE PUNZONADO Y CORTE DE LA CHAPA El punzonado es una operación mecánica con la cual mediante herramientas especiales aptas para el corte, se consigue separar una parte metálica de otra obteniéndose una figura determinada. La diferencia entre punzonado y corte es que en el primero el material desprendido no se utiliza y en el segundo pasa a ser la pieza terminada La relación entre espesor S de la chapa y el diámetro D del punzón resulta a S/D para la chapa de hierro y punzón de acero, con valor de 1,2 máximo. Por lo tanto la chapa de hierro, para ser cortada debe tener un espesor menor o igual al diámetro del punzón (D).

EXTRUSION. La masa dúctil fluye a través de un orificio por medio de un impacto o una fuerte compresión, ocasionada por un émbolo o punzón, para deformar una pieza de sección constante, hueca o no, y cuya longitud depende básicamente de la aportación del material efectuada. Se obtiene perfiles o tubos de sección perfectamente uniforme y excelente acabado. La extrusión puede hacerse en caliente o en frío. Extrusión en caliente. El material se encuentra a una temperatura entre la de fusión y la de cristalización, se comprime fuertemente contra una matriz de forma, fluyendo a través de ella, adquiriendo la forma de la sección recta del orificio de la matriz. Se realiza en prensas generalmente horizontales, accionadas hidráulicamente. La potencia de extruir llega a ser de unos 12.000 Tm. Extrusión en frió. Se obliga a una porción del material, colocada en el fondo de la matriz, a deformarse plásticamente, extendiéndose entre las paredes de esta y las del punzón que la comprime. El material debe ser muy dúctil y depresiones de actuación muy elevadas, generalmente aplicadas por impacto, ya que el calor generado favorece la afluencia. Como se efectúa a temperatura inferior a la de recristalizacón, el metal adquiere acritud, tanto más acusada cuanto mayor sea la deformación sufrida, traduciéndose en un incremento de dureza y resistencia a la tracción, mientras disminuyen otras propiedades

EXTRUSION.

SINTERIZADO Se da el nombre de sinterización o pulvimetalurgia, a una técnica específica, que partiendo de polvos metálicos que son prensados en moldes y calentados a temperaturas inferiores al punto de fusión del metal, obtiene diferentes piezas en la forma especificada. Comprende: 1. Obtención del polvo. 2. Técnica de prensado de moldeo. 3. Técnica de sinterización. Como materiales para la elaboración de piezas sinterizadas son aptos polvos de hierro y de metales no férricos con la limitación de metales que formen óxidos de difícil reducción, los cuales se pueden sinterizar sólo bajo condiciones especiales. Por otra parte, también son sinterizados mezclas de metales y materiales no metálicos o mezclas de hierro con otros metales. Los materiales en polvo han de cumplir ciertas exigencias relativas a su pureza, constitución, volumen aparente, etc.

FUNDICIÓN El moldeado o fundición es un procedimiento basado en la fusión de los metales y sus aleaciones. Consiste en la preparación de un molde o hueco, con arena, metal u otros materiales, que reproduce la forma de la pieza. El proceso depende del tipo de material, tamaño de la pieza y complejidad de la forma, existiendo varios métodos, entre otros: Moldeado en arena. Moldeado con machos. Moldeado en coquilla Fundición a presión Colada continua.

SOLDADURA TIG La soldadura TIG, es un proceso en el que se utiliza un electrodo de tungsteno, no consumible. El electrodo, el arco y el área que rodea al baño de fusión, están protegidos de la atmósfera por un gas inerte. Si es necesario aportar material de relleno, debe de hacerse desde un lado del baño de fusión. La soldadura TIG, proporciona unas soldaduras excepcionalmente limpias y de gran calidad, debido a que no produce escoria. De este modo, se elimina la posibilidad de inclusiones en el metal depositado y no necesita limpieza final. La soldadura TIG puede ser utilizada para soldar casi todo tipo de metales y puede hacerse tanto de forma manual como automática. La soldadura TIG, se utiliza principalmente para soldar aluminio, y aceros inoxidables, donde lo más importante es una buena calidad de soldadura. Principalmente, es utilizada en unión de juntas de alta calidad en centrales nucleares, químicas, construcción aeronáutica e industrias de alimentación, en centrales nucleares, químicas, construcción aeronáutica e industrias de alimentación.

Soldadura (MIG/MAG ó GMAW) Este procedimiento, conocido también como soldadura MIG/MAG, consiste en mantener un arco entre un electrodo de hilo sólido continuo y la pieza a soldar. Tanto el arco como el baño de soldadura se protegen mediante un gas que puede ser activo o inerte. El procedimiento es adecuado para unir la mayoría de materiales, disponiéndose de una amplia variedad de metales de aportación. La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las perdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65% forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos tubulares han aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas

OXICORTE El oxicorte es básicamente aplicable con buenos resultados para aceros al carbono y aceros de baja aleación. El gas combustible puede ser acetileno, propano, gas natural o gases mezcla. Los pórticos ESAB Cutting Systems de soplete simple o de multisopletes permiten un corte preciso y económico en un gran rango de espesores. • Corte térmico tradicional para aceros de baja aleación • Apto para corte vertical y corte con bisel (Preparaciones para soldadura) • Costes de operación eficientes especialmente con maquinas mul-tisoplete. • La tecnología mas efectiva incluso de cara al futuro para cortes mecanizados con la mejor calidad en altos espesores de hasta 300mm.

Soldadura manual (MMA/SMAW) La Soldadura Manual con Electrodo revestido es la más antigua y versátil de los distintos procesos de soldadura por arco. El arco eléctrico se mantiene entre el final del electrodo revestido y la pieza a soldar. Cuando el metal se funde, las gotas del electrodo se transfieren a través del arco al baño del metal fundido, protegiéndose de la atmósfera por los gases producidos en la descomposición del revestimiento. La escoria fundida flota en la parte superior del baño de soldadura, desde donde protege al metal depositado de la atmósfera durante el proceso de solidificación. La escoria debe eliminarse después de cada pasada de soldadura. Se fabrican cientos de tipos diferentes de electrodos, a menudo conteniendo aleaciones que proporcionan resistencia, dureza y ductilidad a la soldadura. El proceso, se utiliza principalmente para aleaciones ferrosas para unir estructuras de acero, en construcción naval y en general en trabajos de fabricación metálica. A pesar de ser un proceso relativamente lento, debido a los cambios del electrodo y a tener que eliminar la escoria, aún sigue siendo una de las técnicas más flexibles y se utiliza con ventaja en zonas de difícil acceso.

RECTIFICADO La rectificadora es una maquina herramienta utilizada para conseguir mecanizados de precisión tanto en dimensiones como en acabado superficial, a veces a una operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado. Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante t tratamiento térmico utilizando para ello discos abrasivos robustos, llamados muelas.

Las partes de las piezas que se someten a rectificado han sido mecanizadas previamente en otras máquinas herramientas antes de ser endurecidas por tratamiento térmico y se ha dejado solamente un pequeño excedente de material para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad y precisión. La rectificación, pulido y lapeado también se aplica en la fabricación de cristales para lentes

Diferentes tipos de rectificado

Tipos de rectificadoras Las rectificadoras para superficies planas, conocidas como planeadoras y tangenciales son muy sencillas de manejar, porque consisten en una cabezal provisto de la muela y un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén, donde va sujeta la pieza que se rectifica. La pieza muchas veces se sujeta en una plataforma magnética. Las piezas más comunes que se rectifican en estas máquinas son matrices calzos y ajustes con superficies planas. La rectificadora sin centros (centerless), consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc. permiten automatizar la alimentación de las piezas, para un funcionamiento continuo y producción de grandes series de la misma pieza. Las rectificadoras universales son las rectificadoras más versátiles que existen porque pueden rectificar todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes, como en agujeros si se utiliza el cabezal adecuado. Son máquinas de gran envergadura cuyo cabezal porta muelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características de la muela que lleva incorporado y al tipo de pieza que rectifica.