Procesos Industriales: Mecanizado, Fundición y Electroerosión

Modelo Mecánico de la Formación de Viruta

Corte no estacionario con ángulos de cizallamiento (↓) y desprendimiento negativos. Fuerza normal (Fn) a la dirección de corte, plano de cizalladura y desprendimiento muy superiores a las tangenciales, generando una fuerte disipación de calor. La energía necesaria en procesos de abrasión es entre 10 y 20 veces superior al arranque de viruta (torneado y fresado). En el balance energético, casi el 80% se transforma en calor (85% cede la pieza, 5% la viruta y 10% el grano abrasivo). El aumento de temperatura puede influir en la estructura superficial de la pieza, de ahí la importancia del uso de fluido de corte, más como refrigerante que como lubricante. Las herramientas son muelas formadas por abrasivo y aglomerante.

Rectificado sin Centros

Permite flexibilidad de la máquina y rectificar materiales frágiles con mayor eficiencia. La pieza no necesita amarres, evitando posibles deformaciones y facilitando la automatización de las operaciones. Con gran cuidado en los ajustes, se pueden conseguir errores de circularidad y cilindricidad menores a 1 µm.

Condiciones de Corte

Las fuerzas son bajas (↓) y la velocidad es alta (↑). Se debe prestar especial atención a las deformaciones, ya que para pasadas mayores a 0.03 mm la fuerza normal (Fn) crece rápidamente. La potencia absorbida en el corte es proporcional a la velocidad axial de la pieza, la profundidad de pasada, la geometría de contacto y el material. Es independiente de la velocidad de corte de la muela. La potencia de avance es del orden del 5-10% de la de corte. El acabado superficial mejora con mayor anchura de muela, grano fino, menor distancia entre granos, y velocidades axial y periféricas bajas (↓). La velocidad de corte (Vc) es la velocidad tangencial de la muela y debe ser la más alta compatible con la resistencia de la muela para una mayor eficiencia (volumen arrancado por unidad de tiempo). Una mayor velocidad disminuye la temperatura de corte, la rugosidad superficial, las fuerzas tangenciales y normales, y el desgaste de la muela para un mismo volumen arrancado.

Mecanizado de Alta Velocidad (HSM)

Incrementa la productividad en el mecanizado, acorta los plazos de entrega y mejora la calidad.

Formación de la Viruta

Viruta segmentada a partir de una cierta velocidad. Se forma sobre un frente de rotura delante de la herramienta por deformación adiabática. A partir de un cierto límite, el esfuerzo cae con la deformación, disminuyendo las fuerzas de mecanizado.

Requerimientos Técnicos

• Husillo de baja inercia con cojinetes especiales para trabajar a altas velocidades y directo al eje motor.
• Avances incrementados (30-60 m/min).
• Control Numérico Computarizado (CNC) que controle eficazmente para corregir desviaciones.
• Equilibrio de la herramienta de corte, mandriles y ejes para minimizar las vibraciones.
• Suministro de refrigerantes a mayor presión que los convencionales.
• Control y eliminación de la viruta para aumentar la tasa de remoción de material (MRR).
• Materiales de corte para incrementar la velocidad de corte (Vc).

Electroerosión

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. La pieza se sumerge en un tanque con fluido dieléctrico y el desplazamiento del electrodo se controla con CNC. La distancia a la pieza se mantiene constante mediante un servomecanismo. Es un proceso de arranque no mecánico, por lo que la dureza, resistencia o tenacidad del material no influyen de forma decisiva. La frecuencia de descarga, la intensidad de corriente y el voltaje controlan el proceso. La tasa de remoción de material (MRR) y la rugosidad de acabado aumentan con la densidad de corriente y disminuyen con la frecuencia de descarga. Uno de los tipos principales es la electroerosión de hilo (EDM).

Fundición en Arena

1. Colocar sobre la tabla la mitad del modelo y la caja de moldeo inferior.
2. Arena apisonada ligeramente en capas, pinchar vientos.
3. Invertir la caja inferior y alisar la superficie de separación.
4. Colocar la mitad superior del modelo y la caja superior, colocar los modelos para el bebedero y la mazarota o rebosadero, apisonar la arena por capas, practicar el embudo de colada, retirar modelos de bebedero y mazarota.
5. Levantar e invertir la caja superior con la mitad del modelo, atornillar la barra de extracción y extraer el modelo del molde.
6. Practicar las entradas y el canal de alimentación.
7. Colocar el macho, espolvorear el molde con polvo de grafito, colocar la caja superior y lastrarla.

Moldeo en Carcasa

1. La placa modelo se calienta a 200-260º C y se coloca sobre una caja que contiene arena con resina.
2. La caja se voltea, la arena junto con la resina cae sobre la placa modelo, la resina cura y forma una cáscara.
3. La caja vuelve a su posición original, la arena no curada cae al fondo.
4. La cáscara se introduce en un horno a 250-400º C para completar el curado.
5. La cáscara se desprende de la placa modelo.
6. Las dos mitades del molde se ensamblan, sujetas por arena o granalla, y se realiza la colada.
7. Pieza terminada.

Fundición al Vacío

1. Se adhiere una hoja de plástico sobre una placa modelo por medio del vacío.
2. Se coloca una caja sobre la placa modelo, se llena de arena y se forma el bebedero.
3. Se coloca una segunda hoja de plástico sobre la caja y se produce el vacío, los granos de arena se compactan y se forma un molde rígido.
4. Se libera el vacío de la placa modelo para permitir su separación del molde.
5. Se ensamblan las semicajas superior e inferior para formar el molde, se produce el vacío en ambas semicajas, la hoja de plástico se quema en contacto con el metal fundido, y casi toda la arena se puede reutilizar.

Proceso Antioch

Variante del moldeo con yeso que permite aumentar la permeabilidad, la conductividad y disminuir el tiempo de enfriamiento, resultando en un grano más fino y mejores características mecánicas. El proceso incluye la fabricación del molde, reposo a temperatura ambiente (6 horas), deshidratación en un autoclave (horno a 0.2 MPa) para desarrollar la permeabilidad (6-12 horas), rehidratación al aire (12 horas) y secado en estufa a 230º C.

Método Yeso Espumoso

Variante del moldeo con yeso donde se emplea yeso espumoso para crear un molde con burbujas de aire, aumentando la permeabilidad. El proceso consiste en añadir un agente espumante al yeso y batir la mezcla hasta que sea homogénea.