4. Capacitación Nº4 Mecanizado Generalidades Y Factores Principales En El Proceso De Corte.pdf

MECANIZADO: Generalidades y factores principales acerca del proceso de corte.

21 DE SEPTIEMBRE DEL 2018– UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA – DOCENTE : ING. FABIO JOSÉ VILLARREAL

Índice. • • • •

Objetivos de la capacitación Origen del mecanizado. Definición de mecanizado. Tipos de mecanizado: - Convencional. - No convencional. • Variables del proceso: - Independientes. - Dependientes. • Proceso del corte de metales: - Erosión. - Mecánico. - Térmico.

Índice. • Herramientas en el proceso de corte: - Herramientas de único material. - Herramientas de plaquitas de corte industrial. - Herramientas de corte compuestas de cerámicos, nitruros de boro cubico y diamante. • Factores principales en el proceso de corte. - Fuerza y potencia de corte. - Temperatura de corte - Vida de las herramientas: desgaste y fallas - Acabado e integridad de la superficie • Virutas: - Definición. - Formación. - Tipos. • Seguridad en el corte de metales. • Conclusión.

MECANIZADO

Objetivos de la capacitación Objetivo general • Capacitar a los estudiantes para generar nociones sobre el proceso de mecanizado: Generalidades y factores principales acerca del proceso de corte.

Objetivos específicos • Enseñar el origen y desarrollo del mecanizado a través de la historia, además de dar a conocer los tipos y procesos desarrollados actualmente. • Indicar las variables que inciden en el mecanizado. • Ayudar a comprender los distintos tipos de cortes de metales y su aplicación en la industria. • Capacitar a los estudiantes en el uso de las herramientas de corte y los factores que influyen en su empleo para el mecanizado. • Capacitar en el reconocimiento de los tipos de virutas en el mecanizado y los factores que influyen en su producción • Fomentar el seguimiento de las normas y reglamentos a la hora de realizar actividades de corte de metales

Origen. 1

2

3

Antes de la revolución industrial el tipo de procesos de mecanizado se hacían a mano en talleres y no se conocían como mecanizado. A mediados del siglo XIX esta palabra se generalizó para describir lo que hoy conoceríamos como procesos tradicionales de mecanizado, en los que el torno tenía un papel esencial, al permitir mecanizar, roscar, cortar, y agujerear piezas de diversos materiales haciéndolas girar sobre su eje.

¿Qué es? El mecanizado es el conjunto de procesos industriales como corte, marcado, prensado, agujereado, realizados en una pieza de materia prima, generalmente metálica.

Tipos: Mecanizado convencional.

Por abrasión RECTIFICADORA CILÍNDRICA

TIPOS DE PROCESOS • Desbaste • Acabado TECNICAS DE MECANIZADO

Por arranque de viruta

• • • • • •

Serrado Limado Taladrado Roscado Torneado Fresado

Proceso de mecanizado

Tipos: No convencionales.

MECANIZADO POR ELECTROEROSIÓN. -Por hilo -Por penetración.

MECANIZADO POR ULTRASONIDOS. Rango de ultrasonidos, 20KHz

ELECTROEROSIÓN POR PENETRACIÓN

Tipos: No convencionales.

Mecanizado por chorro de agua.

Mecanizado por chorro de agua abrasivo.

Mecanizado electroquímico

Presión: (400MPa)

Presión: (hasta 600MPa)

Velocidad: (900m/s)

Velocidad: (900m/s)

Intensidad: (hasta 40.000)

Variables del proceso.

Variables independientes ¿Qué son? Estas hacen referencia a las especificaciones de la herramienta, posición de corte , propiedades iniciales de la misma y las condiciones en las que se encuentra la pieza antes de ser empezada a transformar.

¿Cuáles son? • • • • • • •

Ángulo de filo (β). Ángulo de incidencia (α). Ángulo de desprendimiento (ϒ). Tipo de material. Forma de material y filo de la herramienta. Ancho de la viruta antes de ser cortada(ac) Tipo filo de la herramienta de corte.

Variables dependientes ¿Qué son? Son aquellas variables resultantes de la determinación de ciertos parámetros iniciales del proceso de corte, un ejemplo es que la inclinación o el ángulo de inserción de la herramienta, produce un acabado y desecho de virutas diferente. ¿Cuáles son? • Grosor de virutas resultantes (ad) y cantidad de las mismas • Acabado final de la pieza • Desgaste en el filo y demás componentes de la herramienta de mecanizado • Profundidad de la pasada de la cuchilla de la herramienta.

Procesos en el corte de los metales.

El corte es la transformación y producción de acabados en los metales a partir de maquinas y herramientas que permiten realizar; preformas, fraccionamientos del metal y elaboración de moldes con propiedades exigidas por un cliente interno o externo. Estos pueden ser: • Corte por abrasión o erosión. • Corte mecánico. • Corte térmico.

CORTE EROSIVO: Este tipo de corte se hace a partir de un flujo de agua, aire o corriente a alta velocidad que ocasiona un desgaste en la sección de incidencia ocasionando un corte limpio en el metal. Ejemplos de este son: • Corte por chorro de agua (con y sin abrasivo) • Corte por electroerosión.

Corte por chorro de agua (con y sin abrasivo) Se lleva a cabo gracias a bombas que generan un chorro de agua a una presiona aproximada a los 94.000 Psi generando un chorro continuo que lentamente puede cortar materiales como el acero blando, fundido, aleaciones de cobre y aluminio entre otros.

En ciertas ocasiones se hace una mezcla entre agua y un abrasivo como alúmina, arena o granate los cuales ayudan a realizar cortes mas eficiente en materiales con mayor dureza y resistencia (generalmente usados cuando se cortan metales o granito).

Corte por Electroerosión La Electroerosión por hilo es un mecanismo de corte para metales muy usual en la industria metalmecánica. Se realiza gracias a un hilo conductor elaborado generalmente por Zinc o latón es sometido a una fuerte corriente eléctrica con polaridad positiva mientras que el material tendrá conectada la polaridad negativa. Además de la corriente, la máquina también debe proveer un liquido dieléctrico (agua generalmente) que permita la limpieza de la pieza, calidad de las chispas y refrigeración de los componentes involucrados. 1.Alambre de corte 2.Arco eléctrico 3.Voltaje y polaridades 4.Material a cortar

Corte por electroerosión con hilo

CORTE MECÁNICO Estos cortes son los procedentes de esfuerzos mecánicos a partir del contacto entre la pieza y una herramienta de corte (con gran dureza, resistencia mecánica y al desgaste) todo con el fin de realizar un corte a lo largo de la sección transversal del material.

Este proceso es el que más produce remanente de virutas debido a la eliminación de partículas del material a partir del contacto del filo de la herramienta, además se producen altas temperaturas en el metal debido a la constante fricción. Este método de corte es el más común y económico, pero en ocasiones no cumple con dimensiones específicas.

Estas se subdividen en manuales, automáticas y semiautomáticas. Manuales • Corte con sierra • segueta • tenazas, etc.

Semiautomáticas • Sierra eléctrica • Cizalla eléctrica • Torno (mientras gira la pieza es presentado un material de corte que facilita la división)

Automáticos • Máquinas y equipos digitales con la capacidad de realizar cortes sin la necesidad de la intervención humana. Ejemplo: torno CNC.

Corte Mecánico

CORTE TÉRMICO Estos procesos implican el uso de altas temperaturas en una zona localizada, esta debilita los enlaces metálicos ocasionando una dispersión atómica seccionada. Esta actividad en particular proporciona cortes limpios en la zona de afectación y no produce virutas.

Los principales métodos de corte térmico son: • Oxicortes • Laser • Plasma

OXICORTE.

Oxicortes: Se emplea un proceso químico que permite aumentar el paso de calor hacía el metal, produciendo un aumento elevado de la temperatura hasta llegar a la fusión. El metal se derrite en el punto de incidencia ocasionando un corte que produce escoria. Lo anterior debido a que el metal reacciona químicamente con los gases involucrados.

Calidad del corte • Buena angulosidad. • Amplia deformación de la zona afectada por el calor (HAZ) en placas delgadas. • Niveles de escoria que requieren mucho trabajo posterior. • Solo se aplica para los Aceros.

CORTE CON LASER

Cortes con laser: Los láseres transmiten energía

Calidad del corte

en forma de fotones coherentes dentro de una cámara con dos espejos en sus extremos, en donde las radiaciones luminosas rebotan y se amplifican. El material se vaporiza y es expulsado por un chorro de gas, dejando un borde con un acabado superficial de alta calidad.

• • • •

Excelente angulosidad. Pequeña zona afectada por el calor. Virtualmente sin escoria. Exactitud dimensional de buena a excelente en los cortes más estrechos.

CORTE CON PLASMA.

Corte con plasma: En estos sistemas se emplea una temperatura ideal para calentar y fundir el material mediante un chorro de gas ionizado (plasma). Después de la fusión, este mismo chorro expulsa ese material fundido por la parte inferior.

Calidad del corte • • • •

De buena a excelente angulosidad. Pequeña zona afectada por el calor. Virtualmente sin escoria. Características de buenas a excelentes en corte fino.

Corte con Plasma (manual)

Cortes Térmicos y Erosivo

Herramienta en el proceso de corte. Herramientas de un único material: Broca de acero de alta velocidad con cobalto.

Broca de acero de alta velocidad con alto contenido en carbono.

Herramientas de plaquitas de corte industrial:

Plaquita en el proceso de Torneado

Plaquitas de metal duro.

Plaquita en porta herramientas para torno interior.

Herramientas de corte compuestas de cerámicas, Nitruro de Boro Cúbico, y Diamante:

Inserto de diamante policristalino (PCD) en una plaquita.

Fresa de plaquitas de diamantes policristalino.

Torneado de disco de freno

Factores que influyen en el proceso de corte. • • • •

Velocidad de corte, profundidad de corte, avance y fluido de corte. Temperatura de corte. Vida de las herramientas: desgaste y fallas. Acabado e integridad de la superficie.

• Fuerza y potencia de corte:

Temperatura:

Se deben conocer requerimientos de potencia para seleccionar una maquina herramienta de potencia suficiente.

• Una temperatura excesiva afecta negativamente la resistencia, dureza y desgaste de la herramienta de corte.

Igualmente se requieren datos sobre fuerzas de corte para: poder diseñar en forma correcta las maquinas herramientas, y evitar distorsiones excesivas de sus elementos.

• El calor puede producir daños térmicos en la superficie maquinada, afectando sus propiedades.

Desgaste y falla:

• El desgaste es un proceso gradual y depende de los materiales de la herramienta y la pieza, la forma de la herramienta y los parámetros del proceso. • Existen dos tipos de desgaste: desgaste de flanco y desgaste de cráter.

Tipos de desgaste Desgaste de flanco:

Desgaste de cráter:

Se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta y se atribuye a: frotamiento de la herramienta sobre la superficie maquinada que causa desgaste.

Se presenta en la cara de ataque de la herramienta, ya que cambia la geometría de la interfase entre viruta y herramienta, afecta el proceso de corte.

Desgaste por deformación plástica: Tiene lugar en la combinación de altas temperaturas y esfuerzos mecánicos muy altos en el filo de corte.

Fractura: El debilitamiento del filo y el incremento de la temperatura y la fuerza llevaran eventualmente a la destrucción del material

Acabado e integridad de la superficie Los factores que influyen sobre la integridad de la superficie son las temperaturas generadas durante el procesamiento de los esfuerzos residuales, las transformaciones de fase, la deformación plástica.

Viruta. - Laminilla delgada de madera o metal que salta con el cepillo, la lija y otras herramientas. - Tira fina y enrollada en espiral que sale de la madera o de un metal al pulirlo o rebajarlo con algún instrumento cortante.

Formación de la viruta.

- La herramienta de corte, al penetrar con su filo en el material, provoca la separación de una capa del mismo, que constituye la viruta. - Los materiales plásticos, como el cobre, el plomo, los aceros suaves, dan unas virutas largas más o menos rizadas; por el contrario, la fundición, el bronce, el latón con mucho cinc y, en general, los materiales quebradizos, originan virutas cortas.

SUPERFICIE DE CONTANTO 1

SUPERFICIE DE CONTANTO 2

Virutas en el proceso. Tipos Totalmente discontinua.

Ondulada.

Parcialmente segmentada.

De borde acumulado. Continua.

Desprendimiento de viruta

Totalmente discontinua.

Por la naturaleza discontinua de la formación de virutas, las fuerzas varían de forma continua durante el corte. En consecuencia, adquieren importancia la rigidez del portaherramientas y de los sujetadores de la pieza, así como de la máquina herramienta, cuando se forman virutas discontinuas.

Parcialmente segmentada.

Se forma al trabajar aceros de dureza media, aluminio y sus aleaciones con una velocidad media de corte. La cara de contacto con el material es lisa y dentada por la parte exterior.

Continua.

Las virutas continuas pueden, por la fricción, desarrollar una zona secundaria de corte en la interface entre herramienta y viruta. Dicha zona secundaria se vuelve más gruesa a medida que aumenta la fricción entre la herramienta y la viruta.

Onduladas o rizadas.

Entre los posibles factores que contribuyen al fenómeno están la distribución de esfuerzos en las zonas primaria y secundaria de corte, los efectos térmicos, las características del endurecimiento por trabajo por material de la pieza y la geometría de la cara de ataque de la herramienta de corte.

Borde acumulado.

De forma general, mientras mayor sea la afinidad (tendencia a formar una liga) de los materiales de la herramienta y la pieza, la tendencia del borde acumulado es mayor. Además, un trabajo enfrío posee menor tendencia a formar virutas de borde acumulado que un trabajo en caliente.

Seguridad al cortar metales.

Protección personal.

Durante el proceso.

Orden y limpieza.

Ley de prevención de riesgos laborales

GRACIAS MECANIZADO: Generalidades y factores principales acerca del proceso de corte. / 21.09.2018