Procesos de Corte de Materiales: Métodos Convencionales y Tecnologías Avanzadas

Operaciones de Corte de Materiales: Métodos Convencionales y Tecnologías Avanzadas

Las operaciones de corte son procesos fundamentales en la industria para la separación y conformación de materiales. A continuación, se detallan diversos métodos, clasificados en tradicionales y no tradicionales, que permiten obtener piezas con las dimensiones y formas deseadas.

Operaciones de Corte Tradicionales

Cizallado o Corte

El cizallado es una operación mecánica que permite separar una parte del material efectuando un corte rectilíneo. Se basa en la acción de dos filos que trabajan uno contra otro, generando una fuerza de cizalla que supera la resistencia del material. Puede realizarse de forma manual o mediante una cizalla mecánica (también conocida como guillotina).

La cizalla mecánica o guillotina es capaz de realizar cortes precisos en chapas más gruesas (comúnmente de 8 a 10 mm), barras redondas y perfiles diversos, siendo una herramienta indispensable en la metalurgia.

Aserrado

El aserrado es una operación mecánica que se lleva a cabo con una sierra para cortar material. Al igual que el cizallado, puede ser manual o a máquina, adaptándose a diferentes necesidades y volúmenes de producción.

Tipos de Sierras Industriales:

• Sierras Circulares: Utilizan un disco dentado que gira a alta velocidad.
• Sierras de Cinta: Emplean una banda continua de material dentado.
• Sierras Alternativas: Realizan un movimiento de vaivén.

Partes Principales de una Sierra:

• Hoja de Sierra: La parte dentada que realiza el corte.
• Arco Extensible: Permite adaptar la sierra a distintas longitudes de hoja.

Grado de Corte (Dentado):

El grado de corte se refiere al número de dientes que tiene la hoja de sierra por centímetro de longitud, y su elección depende del material y el espesor a cortar:

• Para materiales duros y espesores pequeños: Se requieren muchos dientes por centímetro para un corte fino y preciso.
• Para materiales blandos o espesores grandes: Se utilizan menos dientes por centímetro, lo que permite una mayor evacuación de viruta y un corte más rápido.

Operaciones de Corte No Tradicionales (Tecnologías Avanzadas)

Estas operaciones utilizan principios físicos y químicos avanzados para el corte de materiales, ofreciendo alta precisión, versatilidad y la capacidad de trabajar con materiales complejos o geometrías intrincadas.

Fresado Químico

También conocido como grabado al ácido, el fresado químico es un proceso para remover grandes cantidades de material atacando áreas seleccionadas mediante una solución química. Es un método excelente para producir diseños complicados sobre chapas planas de metal de muy poco espesor.

Este proceso implica la impresión de un revestimiento (máscara) sobre la superficie del material tratado. Este revestimiento funciona como una capa protectora frente a la acción corrosiva de la sustancia atacante (grabador). El tamaño de la pieza de trabajo está limitado únicamente por el tamaño del tanque en el cual se realiza el proceso.

La sosa cáustica es el atacante ideal para el aluminio, mientras que los ácidos son comúnmente utilizados para aleaciones de acero, magnesio y titanio.

Corte por Chorro de Agua

También conocido como mecanizado hidrodinámico, este proceso utiliza un chorro de agua de aproximadamente 0,5 mm de diámetro, que se hace salir por una boquilla a presiones extremadamente altas, entre 138 y 379 MPa. Estas presiones generan velocidades que pueden duplicar la velocidad del sonido, provocando un corte fino y preciso en una amplia gama de materiales, incluyendo vidrio, acero, madera, plástico, cerámica, piedra y hasta papel.

Es un proceso en frío, lo que significa que no hay generación de calor que pueda alterar las propiedades del material. Además, al no haber contacto físico con una herramienta sólida, se evita la deformación de los perfiles. Se utiliza también para labrar detalles muy sofisticados sobre una gran variedad de materiales, siendo ideal para aplicaciones donde la integridad térmica es crítica.

Corte por Láser

El corte por láser se consigue dirigiendo con gran exactitud un rayo láser de alta potencia que genera millones de vatios de energía por centímetro cuadrado, vaporizando el material a su paso. Es un método extremadamente preciso que se basa en la información suministrada por un archivo CAD (Diseño Asistido por Computadora), lo que permite una automatización y repetibilidad excepcionales.

Se utiliza para hacer orificios con gran precisión, perforar materiales refractarios y cerámicos, y cortar piezas muy finas sin necesidad de sujeción, minimizando así el riesgo de deformación. Una ventaja significativa es que no hay desgaste de maquinaria por contacto directo. Sin embargo, requiere un espesor óptimo del material para evitar problemas de calidad en el corte.

Corte con Oxicorte (Oxiacetileno)

También conocido como oxicorte o soldadura por llama de gas, este método utiliza la combinación de oxígeno y acetileno. Al final de una boquilla, estos gases se inflaman y producen una llama de alta temperatura (aproximadamente 3.200 °C).

El proceso comienza precalentando el material con la llama de acetileno. A continuación, se inyecta en el centro de la llama una corriente de oxígeno de gran pureza, lo que causa la rápida oxidación del metal. Posteriormente, se produce la fusión de los óxidos, permitiendo la separación del material. Puede ejecutarse de forma manual o automatizada, ofreciendo flexibilidad en la producción.

Es importante considerar que un reducido espesor (menor de 8 mm) de los materiales podría provocar deformación debido al calor generado, por lo que es más adecuado para materiales de mayor grosor.

Corte por Arco Eléctrico con Plasma

El corte por plasma utiliza un chorro de gas a alta temperatura y gran velocidad para vaporizar y eliminar el material. El término "plasma" hace referencia al cuarto estado de la materia, en el que un gas se calienta hasta temperaturas extremadamente altas, ionizándose y volviéndose conductor de electricidad.

El gas es conducido por un fino conducto hasta el centro de la boquilla, en cuyo interior hay un electrodo cargado negativamente. La combinación de la energía eléctrica que alimenta este electrodo y el contacto entre el extremo de la boquilla y el metal que se está cortando genera un circuito. Esto produce una chispa (el arco eléctrico) entre el electrodo y la pieza metálica, que calienta el gas hasta convertirlo en plasma. Este plasma puede alcanzar temperaturas de hasta 27.800 °C, permitiendo un corte rápido y eficiente.

La anchura de la línea de corte puede oscilar entre 1 y 4 mm, dependiendo del grosor de la placa metálica (no menos de 2 mm). Se utiliza para cortar materiales difíciles de seccionar con otros métodos, como el acero inoxidable y aleaciones de aluminio, debido a su alta capacidad de corte y la mínima zona afectada por el calor.