Procesos de Corte Industrial: Técnicas y Aplicaciones en Materiales

Técnicas de Corte Industrial

Importancia en la Industria Automotriz

El acero, principal material en la fabricación de vehículos, llega a las fábricas en formatos como bobinas o perfiles. Por ello, es fundamental aplicar diversas técnicas de corte y mecanizado para transformarlo en las piezas específicas o componentes de carrocerías que conforman un automóvil.

Corte por Arranque de Virutas

Serrado Manual

El serrado manual es una operación de corte por arranque de virutas que consiste en el movimiento de vaivén de una sierra de mano. Este movimiento se realiza mediante el esfuerzo físico y requiere la destreza de un operario.

Partes de las Sierras Manuales

• Arco o Armadura: Es el elemento portador de la hoja de sierra. Fabricado en acero, debe ser rígido y generalmente tiene forma de 'U'. En un extremo lleva un taco fijo que sujeta un mango o empuñadura, y en el otro extremo, un taco móvil que permite tensar la hoja de sierra mediante una tuerca de regulación (palomilla). Existen dos tipos principales:
  • Fijo: Diseñado para un tamaño específico de hoja.
  • Extensible: Permite el montaje de hojas de sierra de diferentes tamaños.
• Hojas de Sierra: Son láminas flexibles fabricadas generalmente en acero rápido (HS) o acero súper rápido (HSS), que son aceros aleados y templados de alto rendimiento. Presentan un dentado en uno de sus cantos y dos orificios en sus extremos para poder fijarlas en los tacos del arco.

Paso del Dentado

Se define como la distancia entre dos dientes consecutivos de la hoja de sierra. Comúnmente se expresa por el número de dientes por unidad de longitud (por ejemplo, 6 dientes/cm). La elección del paso depende de la naturaleza del material a cortar: para materiales blandos se requiere un paso mayor (dentado grueso), mientras que para materiales duros se necesita un paso menor (dentado fino).

Disposición de los Dientes

Las hojas de sierra se diseñan para evitar que se queden agarrotadas durante la operación de corte. Esto se logra mediante dos disposiciones principales:

• Dientes Ondulados: Se da un perfil ondulado al conjunto del dentado.
• Dientes Triscados: Los dientes se tuercen alternativamente a uno y otro lado respecto al plano de la hoja.

Cordones de Sierra

Estos elementos permiten realizar cortes curvos en materiales diversos como aceros, fundiciones, cerámicas, fibras, etc., y son compatibles con cualquier tipo de arco. Están formados por miles de partículas de Tungsteno adheridas a una aleación de acero. Sus ventajas incluyen:

• El filo de corte prácticamente nunca llega a embotarse, desafilarse ni romperse, resultando en un corte más suave y progresivo.
• Cortan tanto en el sentido de avance como en el de retroceso, aumentando la capacidad de corte.
• Son prácticamente irrompibles, lo que ayuda a evitar accidentes.
• Son reversibles, lo que incrementa su vida útil.

Proceso de Serrado Manual

Operaciones Previas:

1. Trazar sobre la pieza la línea de corte deseada.
2. Elegir la hoja de sierra con el paso adecuado para el material a cortar.
3. Montar la hoja de sierra en el arco asegurándose de que los dientes apunten en el sentido de avance del corte.
4. Utilizar hojas limpias de grasas y en perfectas condiciones.
5. Asegurarse de que la hoja esté suficientemente tensa; una hoja floja puede desviarse y romperse.
6. Sujetar adecuadamente la pieza a cortar, generalmente en un tornillo de banco.

Realización del Serrado:

1. Colocarse en una posición de trabajo cómoda y estable frente a la pieza.
2. Sujetar la sierra adecuadamente con ambas manos (una en la empuñadura y otra en la parte delantera del arco).
3. Llevar un ritmo de desplazamiento de la hoja adecuado y constante. Se recomienda:
   • 30-40 carreras por minuto para materiales duros.
   • 50-60 carreras por minuto para materiales blandos.
4. Al iniciar el corte, hacer una ligera presión para crear una muesca que guíe la hoja. Aplicar presión solo durante la carrera de avance.
5. El corte debe aproximarse sin tocar la línea previamente trazada, dejando un pequeño margen para el acabado si es necesario.
6. Al finalizar el corte, reducir la velocidad y la presión para evitar dañar la pieza o la hoja.
7. Durante la operación, especialmente con ciertos materiales, es aconsejable refrigerar la hoja para evitar el sobrecalentamiento y prolongar su vida útil. Se pueden usar diferentes fluidos:
   • Taladrina: Para acero templado o inoxidable.
   • Petróleo: Para aluminio y sus aleaciones.
   • Agua: Para tejidos duros, caucho, plástico, etc.

Serrado Mecánico

El serrado mecánico se lleva a cabo con máquinas que suplen el esfuerzo físico del operario, permitiendo cortes más rápidos, precisos y en piezas de mayor tamaño.

Sierra Alternativa

Se utiliza principalmente para cortar piezas de grandes dimensiones con un aporte mínimo de calor. Su funcionamiento básico implica:

1. Sujetar firmemente las piezas en las mordazas de amarre de la máquina.
2. Centrar la pieza con la línea de corte deseada.
3. Regular la altura de la hoja de sierra respecto a la pieza.

Características principales:

• Regulación manual del avance y de la velocidad de corte.
• Sistema de refrigeración del corte automático, usualmente con taladrina.

Sierra de Cinta

Ideal para realizar cortes rectos en chapa de forma rápida. Dispone de una hoja de sierra en forma de cinta continua, soportada por dos volantes (rodillos) que giran por la acción de un motor eléctrico.

Características principales:

• Regulación manual del avance (penetración de la hoja).
• Velocidad de giro de la cinta regulable.
• Las mordazas de corte que sujetan la pieza suelen permitir realizar cortes con diferentes grados de inclinación (cortes a inglete).

Sierra de Vaivén (Tipo Jigsaw Industrial)

Diseñada para cortar chapas finas. Realiza cortes muy limpios y puede seguir cualquier trayectoria (recta o curva) gracias al movimiento de vaivén vertical de la hoja.

Sierra Caladora (Portátil)

Herramienta versátil para realizar cortes curvos y rectos en distintos materiales (acero, aluminio, madera, plástico). Convierte el movimiento rotativo del motor en un movimiento de vaivén de la sierra. Algunas incorporan un movimiento pendular de la hoja (perpendicular a la dirección de corte) para acelerar la evacuación de viruta y la velocidad de corte.

Técnicas de Corte sin Arranque de Virutas

Corte por Abrasión (Tronzado)

La abrasión es un proceso de eliminación de partículas que desgasta la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo material. En el corte por abrasión o tronzado, este proceso se lleva a cabo mediante máquinas (tronzadoras) que permiten el giro a alta velocidad de discos abrasivos.

Discos Abrasivos

Están compuestos por partículas de material abrasivo unidas por un aglutinante. Los materiales abrasivos pueden ser:

• Naturales: Cuarzo, corindón natural (esmeril).
• Artificiales: Carburo de Silicio (SiC), corindón artificial (óxido de aluminio - Al₂O₃).

Ventajas del Corte por Abrasión:

• Imprescindible para el corte de aceros de extrema dureza que son difíciles de cortar por otros métodos.
• Capaz de cortar una amplia variedad de materiales (aceros, latón, plástico, tungsteno, cerámica, etc.).
• Proceso relativamente rápido.
• Produce cortes perfectamente rectos si se guía adecuadamente.

Desventajas del Corte por Abrasión:

• Genera una cantidad significativa de calor en la zona de corte, lo que puede provocar alteraciones térmicas importantes en los materiales (afectando sus propiedades).
• Presenta peligrosidad debido al desprendimiento de partículas incandescentes de materiales metálicos y del propio disco. Requiere medidas de protección adecuadas.
• Puede producirse el embotamiento y pérdida de eficacia del disco al cortar materiales como el plástico, debido al calor generado que puede fundir el material y adherirse al disco.