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Procesos de Mecanizado no Convencionales
Antes de definir a los procesos no convencionales, debemos entender cuáles son los convencionales para aprender a diferenciarlos.
Los procesos de mecanizado convencionales son los que actúan sobre el material por remoción de viruta, abrasión o micro virutas (por ejemplo: torneado, fresado y taladrado)
Por otro lado, los procesos de mecanizado no tradicional no involucran solamente las herramientas punto a punto o multipunto, sino que también incluyen fuentes de energía química, eléctrica y de haces de alta potencia (como el láser que la mayoría conoce).
¿Cuándo utilizar procesos no convencionales?
- Cuando el material a ser mecanizado es muy duro (dureza mayor a 40HB)
- Cuando la pieza es demasiado flexible, delicada o difícil de sujetar.
- Cuando la geometría de la pieza es muy compleja.
- Cuando se requieren tolerancias y acabados superficiales especiales.
- Cuando se requiere minimizar el efecto térmico de la pieza
Algunos ejemplos de mecanizado no convencional que analizaremos en este post
Electroerosión
También conocido como mecanizado por descarga eléctrica (EDM por su acrónimo en inglés "Electric Discharge Machining"
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. Tanto la pieza como el electrodo deben ser conductores, para que se pueda producir el arco eléctrico que provoca el arranque del material.
Es un proceso no convencional porque no corta la pieza por métodos mecánicos sino por un efecto erosivo termoeléctrico (la eliminación del material se da por una serie de pulsos eléctricos generados miles de veces por segundo desde una fuente de potencia hasta un electrodo).
Electroerosión por penetración (SEDM)
Electroerosión por hilo (WEDM)
Otros procesos con electroerosión: Mecanizado por micro electroerosión (MEDM), taladrado y fresado por electroerosión, y rectificado por electroerosión con hilo (WEDG)
Mecanizado Electroquímico (ECM)
El ECM (Electro Chemical Machining) es una tecnología importante cuando la forma del material es muy compleja. El arranque del material se debe a un proceso de disolución gracias al cual en la pieza no se genera ningún tipo de estrés residual. La temperatura de trabajo es inferior a 100K y la herramienta (contra electrodo) no sufre desgaste.
El proceso se realiza mediante una corriente eléctrica que circula desde la pieza (ánodo) hacia la herramienta (cátodo) a través de una solución electrolítica. Gracias a dicha corriente se consigue eliminar el material sobrante por disolución molecular del mismo, y las partículas del material disuelto son filtradas para conservar las características del electrolito.
Rectificado electroquímico
Fresado químico (CM)
Mecanizado por ultrasonido (USM)
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.
Algunas ventajas de este proceso son la reducción de esfuerzos cortantes, superposición de movimientos para generar mayores tasas de arranque y un gran acabado superficial (rugosidades menores a 0.2um).
Mecanizado por haz de rayo láser (LBM)
Se basa en la generación de un rayo láser de alta potencia que es dirigido contra la pieza y focalizado mediante un sistema de espejos. En la zona de incidencia del láser 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.
Mecanizado por haz plasma (PBM)
El fundamento de este proceso se basa en elevar la temperatura del material a cortar de una forma localizada y por encima de los 30000ºC, llevando al material al "cuarto estado de la materia" (el plasma), estado en el que los electrones se disocian del átomo.
El proceso consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la boquilla del soplete, la cual es sumamente pequeña y es por eso que concentra energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad adquiere el "poder" de cortar.
Mecanizado por haz electrones (EBM)
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. Una aplicación es la soldadura por haz de electrones
Mecanizado por haz iones focalizados (FIB)
Tecnología de mecanizado en la que la punta de la broca es reemplazada por un haz de iones altamente energéticos. Se empla una fuente líquida de iones metálicos. Los iones son dirigidos y focalizados desde una fuente de plasma sobre la superficie donde se elimina la materia
Mecanizado por chorro de agua (AWM)
El agua, presurizada a niveles muy altos y canalizada a través de orificios muy pequeños, es capaz de cortar de forma muy precisa casi todos los materiales. El corte de agua (AWM, Abrasive Waterjet Cutting) es uno de los procesos de mecanizado de mayor crecimiento.
Mecanizado por chorro de abrasivos (AJM)
El AJM (Abrasive Jet Machining) es una operación de acabado en la que se elimina el material a merced de la acción abrasiva de un chorro de gas, cargado de partículas de polvo abrasivo fino. El proceso consiste en apuntar un chorro de alta velocidad del gas elegido con las partículas mencionadas. El choque genera una fuerza concentrada apta para cortar o erosionar materiales.
Mecanizado por flujo de pasta abrasiva (AFM)
Este es nuestro último proces. Aquí las capas que durante el proceso de EDM resulten afectadas por el proceso térmico, son eliminadas, se minimiza su aspereza superficial y todos los tipos de geometrías se pulen hasta un acabado de espejo en cuestión de minutos.
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