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UNIVERSIDAD DE JAN
rea de Ingeniera de Ingeniera Mecnica
Ingeniera de Fabricacin
Grado en Ingeniera Mecnica
Unidad 4.3
Procesos de mecanizado
no convencionales
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1. INTRODUCCIN2. PROCESOS DE ENERGA MECNICA3. PROCESOS DE ENERGA
ELCTRICA4. PROCESOS DE ENERGA TRMICA5. PROCESOS QUMICOS6.
CONCLUSIONES
CONTENIDOS
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Moldeo y Fundicin
Procesado de partculas
Deformacin Plstica
Mecanizado
Tratamientos Trmicos
Limpieza y Tratamiento Superficial
Recubrimiento y Deposicin
Soldadura
Pegado por Adhesivos
Fijaciones Permanentes
Fijaciones Roscadas
CONFORMADO
MEJORA DE PROPIEDADES
PROCESADO DE SUPERFICIES
UNIONES PERMANENTES
UNIONES MECNICAS
PROCESADO
ENSAMBLES
PROCESOS DE FABRICACIN
Permiten unir componentes para crear nueva entidad
Permiten modificar la geometra, las propiedades y el aspecto del
material de
trabajo
Clasificacin de los procesos de Fabricacin
1. Introduccin
3
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1. Introduccin
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Desarrollo de procesos no tradicionales, como respuesta a las
necesidadesnuevas y especficas que no pueden satisfacerse mediante
mtodosconvencionales
Muchas de estas necesidades estn asociadas con las industrias
aeroespacial yelectrnica.
Mecanizados no Convencionales:
Grupo de procesos de conformado por arranque de material, donde
el excesode material se elimina mediante diversas tcnicas que
incluyen la energamecnica, trmica, elctrica o qumica.
Grupo de procesos de conformado por arranque de material, donde
el excesode material se elimina mediante diversas tcnicas que
incluyen la energamecnica, trmica, elctrica o qumica.
Mecanizar materiales de reciente creacin (metales o
nometales)
Obtencin de geometras de piezas inusuales o complejas que nose
obtienen con facilidad mediante procedimientos tradicionales
Evitar daos externos en una pieza, frecuente en el
mecanizadoconvencional debido a los altos esfuerzos
desarrollados
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1. Introduccin
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labe de turbina producido por EDM
(ELECTROEROSIN)
Piezas fabricadas por WJC
(CORTE POR CHORRO DE AGUA)
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1. Introduccin
6666
MNC
MECNICOS
QUMICOS
ELCTRICOS
Se utiliza energa mecnica en alguna forma diferente a la accinde
una herramienta de corte convencional
TRMICOS
Usan energa electroqumica para la remocin del material
Utilizan energa trmica para cortar o dar forma a una pieza
sobreuna parte muy pequea de la superficie de trabajo,
provocandoeliminacin por fusin o vaporizacin.
Ataques qumicos por medio de ciertos cidos y otras
sustancias
Ultrasnico (USM)
Chorro de agua (WJC)
Chorro de agua abrasiva (AWJC)
Chorro abrasivo (AJM)
Electroqumico (ECM)
Electroerosin (EDM)
Haz de electrones (EBM)
Lser (LBM)
(CHM)
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2. Procesos de Energa Mecnica
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Una herramienta vibra a altasfrecuencias (20 KHz rango de
losultrasonidos) sobre el fluido abrasivo,situado entre pieza y
herramienta
Esta vibracin hace que los granosabrasivos alcancen una gran
velocidad,impactando sobre la pieza yeliminando material.
ULTRASNICO (USM)
El tiempo de contacto entre la partcula es muy pequeo, as como
el rea decontacto
En materiales frgiles estos esfuerzos son suficientes para
originar elmicrodesportillado y erosin de la pieza.
Muy utilizado en el mecanizado de materiales duros y frgiles
(cermicas,carburos, vidrios, titanio y aceros endurecidos)
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2. Procesos de Energa Mecnica
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Una variante del mecanizado ultrasnico es el Mecanizado
UltrasnicoRotatorio (RUM)
Se basa en la eliminacin de material mediante la combinacin de
giro yvibracin en direccin axial de una herramienta, generalmente
de diamanteque, a su vez, se alimenta con una corriente
interna-externa de fluido decorte.
Mediante RUM se pueden mecanizar geometras que difcilmente
podranconseguirse con otros procesos de fabricacin como por ejemplo
agujeros de 0.5-10 mm de profundidad en Silicio
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2. Procesos de Energa Mecnica
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CHORRO DE AGUA (WJC)
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2. Procesos de Energa Mecnica
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CHORRO DE AGUA (WJC)
Usa una fina corriente de agua a altapresin y velocidad dirigida
hacia lasuperficie de trabajo (mecanizadohidrodinmico)
Pequea abertura de boquilla con dimetrode 0,1 a 0,4 mm
Presiones de hasta 400 MPa
Velocidades de hasta 900 m/s
Distancia de separacin normal entreboquilla y pieza de 3,2
mm
Ventajas:
La superficie de trabajo no se deforma niquema
Prdida de material mnima
Se reduce la contaminacin ambiental
Fcilmente automatizable
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2. Procesos de Energa Mecnica
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CHORRO DE AGUA ABRASIVO ( AWJC)
Sobre piezas metlicas se agreganpartculas abrasivas.
Aumento del n de parmetros a tener enconsideracin (tipo de
abrasivo, tamao degrano, proporcin del abrasivo en el flujo, )
Dimetros de boquilla algo mayores (0,25 a0,63 mm)
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2. Procesos de Energa Mecnica
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CHORRO ABRASIVO (AJM)
Producido por flujo de gas a alta velocidad con pequeas
partculasabrasivas
Gas seco con presiones de 0,2 a 1.4 MPa
dimetros de boquilla de 0,075 a 1 mm
velocidades de 2,5 a 5,0 m/s.
Los gases son helio, aire seco, CO2 o nitrgeno
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3. Procesos de Energa Elctrica
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ELECTROQUMICO (ECM)
Retira material de la pieza conductora deelectricidad por medio
de una disolucinandica
Se obtiene la forma de la pieza a travsde una hta. formada por
electrodos,prxima a la forma final, pero separadade la pieza
mediante un electrolito
La pieza de trabajo es el nodo y la hta. elctodo
El proceso aplica el principio de que el material se retira de
lasuperficie que funciona como nodo (polo positivo) y sedeposita en
el ctodo (polo negativo) ante la presencia de unbao
electroltico
El electrodo no puede tocar la pieza (cortocircuito)
Agua como base para el material electroltico
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4. Procesos de Energa Trmica
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ELECTROEROSIN (EDM)
Retiran el metal mediante descargas elctricas discontinuas
(arcoselctricos) que producen temperaturas localizadas
suficientemente altaspara fundir o vaporizar el material en la
vecindad inmediata a la descarga
Electroerosin por penetracin
Electroerosin por hilo
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4. Procesos de Energa Trmica
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EDM por penetracin
Se controlan dos parmetros: la corriente descargada y la
frecuencia de lacorriente
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4. Procesos de Energa Trmica
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EDM por hilo
Alambre de dimetro fino (0,076 a 0,3 mm de dimetro). Ranura de
corteconstante
Materiales del hilo: latn, cobre, Wolframio y Molibdeno
Distancia de 0,020 a 0,050 mm y aceite o agua de dielctrico
La pieza debe ser elctricamente conductiva
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4. Procesos de Energa Trmica
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HAZ DE ELECTRONES (EBM)
Utiliza una corriente de electrones a altavelocidad enfocada
hacia la superficiede la pieza para remover materialmediante fusin
y vaporizacin
Los electrones se aceleran hasta unavelocidad cercana al 75% de
la velocidadde la luz, rea del haz hasta un dimetrode unos 0,025
mm.
Al chocar contra la superficie, la energa cintica de los
electrones se convierte enenerga trmica de una densidad muy alta,
la cual funde o vaporiza el material en unrea localizada.
Se utiliza en taladros con relacin profundidad/dimetro de hasta
100:1 y en corte deranuras de hasta 0,025 mm.
El EBM debe realizarse en una cmara de vaco para eliminar la
colisin de loselectrones con las molculas de la atmsfera.
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4. Procesos de Energa Trmica
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LSER (LBM)
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
(amplificacinluminosa por emisiones de radiacin estimulada)
Es un transductor ptico que convierte energa elctrica en un haz
luminosoaltamente coherente (monocromtico y muy alineado)
Se utiliza para taladros de hasta 0,025 mm de dimetro y en
operaciones decorte
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5. Procesos de Qumicos
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CHM
Eliminacin de material por reaccin controlada con un
determinadocompuesto, generalmente en estado lquido (en
disolucin)
El control de la reaccin puede hacerse mediante: mantenimiento
de lavelocidad de reaccin, mediante activacin electroqumica o
medianteactivacin fotnica
La reaccin puede utilizarse para modificar las propiedades
superficiales enprocesos de semiacabado
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5. Procesos de Qumicos
20202020
Si parte de la superficie de la pieza se cubre con una sustancia
inerte alataque, slo se disolver la parte de metal expuesta. Esta
sustancia debe serfcilmente eliminable si causar daos a la
pieza
Con un correcto control de intensidad y velocidad de ataque,
manteniendo uncuidadoso control de los baos, pueden realizarse
cajas muy precisas deespesores muy pequeos, sin ms que precisar el
tiempo de tratamiento.
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6. Conclusiones
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A veces es necesario obtener elementos de elevada complejidad y
precisincon unas propiedades muy especficas
Los procesos de mecanizado por arranque de viruta pueden no
permitiralcanzar la precisin dimensional y/o geomtrica
requerida
La interaccin mecnica que tiene lugar entre la herramienta y la
pieza en losprocesos de mecanizado por arranque de viruta puede
alterar las propiedadessuperficiales de sta
En estos casos es necesario recurrir a procesos de mecanizado
alternativos enlos que la eliminacin del material se lleve a cabo
por otras vas
La introduccin de una nueva tcnica de procesado de materiales no
debehacerse slo en funcin de los requerimientos establecidos para
el producto
La mayora de estas nuevas tcnicas conllevan un elevado coste
deimplantacin tanto por los equipos como por las propias
condiciones deinstalacin y mantenimiento de los mismos
Es necesario, pues, evaluar desde el punto de vista econmico la
rentabilidado no de la implantacin y plantear la posible
subcontratacin o la adaptacin,en su caso, de otros procesos
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6. Conclusiones
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6. Conclusiones
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