PROCESOS AVANZADOS DE MAQUINADO Y NANOFABRICACION

CAMACHO NOSSA SADRA MILENACALDERON HERNANDEZ CALOS ALEXILUNA BLANQUIZET JULIETHMARIN PERDOMO CESAR DARWIN

Los procesos de maquinado vistos anteriormente quitan material formando virutas, o abrasión o microdespastillado sin embargo estos procesos no son satisfactorios por las siguientes razones: la dureza y la resistencia del material, la pieza es demasiado flexible, la forma de la parte es compleja, el acabado superficial y la tolerancia dimensional, el aumento de temperatura y los esfuerzos residuales.

Esto condujo al desarrollo de métodos químicos, eléctricos, con laser y otros medios, para quitar material se comenzaron a usar métodos avanzados.

INTRODUCCION

MAQUINADO QUIMICOEste proceso se efectúa por disolución química, usando sustancias reactivas y ataque, y pueden ser soluciones acidas o alcalinas.

Algunos de los reactivos mas utilizados son:

•Hidróxido de sodio (para el aluminio).•Soluciones de ácidos clorhídrico y nítrico (para los aceros).•Soluciones de cloruro de hierro (para los aceros inoxidables).

Consiste en la eliminación por disolución selectiva y controlada de una aleación metálica, por medio de agentes químicos adecuados para fabricar piezas con formas, dimensiones y pesos deseados.

Reducción de espesor en piezas ya mecanizadas previamente. Mejora de acabado superficial. En piezas fundidas, para la eliminación de irregularidades e

imperfecciones en la superficie. En fundiciones de Aluminio, para la mejora de la calidad superficial y el

control dimensional.

APLICACIONES: El maquinado químico se aplica en la industria aeroespacial para eliminar capas someras de material en partes grandes de aviones, cubiertas de misiles y partes extruidas para armazones.

De usa también para fabricar dispositivos micro electrónicos.

Fresado químico

El material se elimina por disolución química y no por cizallamiento.

APLICACIONES: ataque de piezas para tarjetas de circuitos impresos libres de rebabas, tableros decorativos y estampados en lamina metálica delgada, así como la producción de formas complicadas o pequeñas.

Troquelado químico de material en bruto

Llamado también fotograbado, es una modificación del fresado químico. El material se elimina, normalmente de una lamina plana y delgada, mediante técnicas fotográficas. Se pueden troquelar formas complicadas, sin rebabas en laminas metálicas que pueden ser solo 0,0025 mm.

APLICACIONES: tarjetas de circuitos impresos, laminaciones de motores eléctricos, muelles planos y mascarillas para televisión a color..

Troquelado fotoquímico de material bruto

MECANIZADO ELECTROQUÍMICO

Es un proceso en el que el material se elimina por disolución anódica del mismo en una corriente rápida de electrolito. Se trata básicamente de un proceso desgalvanoplástico en el que la herramienta es el cátodo y la pieza es el ánodo, por lo que ambos han de ser conductores eléctricas, encargándose el electrolito de arrastrar los lodos hasta un filtro de decantación. se emplea en el mecanizado de materiales muy duros.

Este proceso es un refinamiento del maquinado electroquímico; usa densidades de corrientes muy altas de orden 100 A/cm2, Pero la corriente es pulsada y no directa. El objetivo de pulsar es eliminar la necesidad de grande flujo de electrolito, que limitan la utilidad del maquinado electroquímico en la producción de matrices y moldes.

Maquinado electroquímico pulsado

Esta técnica combina el maquinado electroquímico con el rectificado normal. La piedra rectificadora es un cátodo giratorio embebido en partículas abrasivas . Los abrasivos tienen las funciones de servir como aislantes entre la piedra y la pieza y de quitar mecánicamente los productos de la electrólisis del área de trabajo. Ya que sólo alrededor del 5% de la remoción es por acción del abrasivo (el resto es por el electrolito), el desgaste de la piedra es muy bajo.

APLICACIONES: rectificado y aserrados.

RECTIFICADO ELECTROQUIMICO

MAQUINADO CON DESCARGA ELECTRICA (ELECTROSIONADORA DE PENETRACION)

El proceso de 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. Ambos, pieza y electrodo, deben ser conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico que provoque el arranque de material.

Básicamente tiene dos variantes: El proceso que utiliza el electrodo de forma, conocido como

Ram EDM, donde el término ram quiere decir en inglés "ariete" y es ilustrativo del "choque" del electrodo contra la pieza o viceversa (pieza contra el electrodo).

La que utiliza el electrodo de hilo metálico o alambre fino, WEDM (donde las siglas describen en inglés Wire Electrical Discharge Machining),

APLICACIONES: se puede producir cavidades matrices para componentes de grandes carrocerías de automóviles( centros de maquinado para horadación de matrices), orificios profundos con diámetros pequeños, con alambre de tusteno como electrodo, ranuras angostas en las partes, paletas de turbinas y diversas formas.

El material es quitado de la pieza por medio de chispas de descarga repetidas entre la piedra giratoria y la pieza.

RECTIFICADO POR ELECTROEROSION

MAQUINADO CON DESCARGA ELECTRICA Y ALAMBRE( Electroerosionadora de hilo)

Es un desarrollo del proceso anteriormente descrito, nacido en los años de la década de los 70, y por consiguiente, más moderno que el anterior, que sustituye el electrodo por un hilo conductor; además, este proceso tiene mejor movilidad. Las tasas de arranque de material con hilo rondan los 350 cm3/h. La calidad, material y diámetro del hilo, en conjunción al voltaje y amperaje aplicado, son factores que influyen directamente la velocidad con que una pieza pueda ser trabajada. También, el grosor y material de la pieza dictan ajustes para el cumplimiento del corte.

MECANIZADO CON RAYO LÁSEREn este caso, la energía luminosa proveniente de una fuente láser se concentra sobre la superficie fundiendo y evaporando de forma controlada la pieza . Los parámetros relevantes son la reflectividad y la conductividad térmica de la pieza, así como sus calores específicos y latentes de fusión y evaporación. El maquinado con rayo láser se usa para taladrar y cortar metales, materiales no metálicos, cerámica y materiales compuestos y pueden cortar placas hasta de 32 mm. También se usan para soldar, para hacer tratamientos térmicos localizados y para marcar partes. Esta técnica se usa cada vez más en las industrias automotriz y electrónica compitiendo con el maquinado por electroerosión.

Maquinado con haz de electrones y corte con arco

de plasmaLa fuente de energía está formada por electrones de alta energía que chocan con la superficie de la pieza y generan calor . Se usan voltajes del orden de los 100kV para llevar a los electrones a velocidades de casi el 80% de la velocidad de la luz. En términos de aplicaciones es muy parecido al maquinado por rayo láser con la diferencia que necesita de un vacío. Este proceso realiza cortes muy exactos para una amplia gama de metales. Como se mencionó antes, tiene la gran desventaja de necesitar de un vacío para trabajar. También es importante resaltar que la interacción del haz de electrones con la superficie produce rayos X los cuales son perjudiciales. . Por tanto, estas máquinas deben ser manipuladas por personal altamente capacitado.

MAQUINADO CON CHORRO DE AGUA

En este método se utiliza la fuerza debida al cambio de la cantidad de movimiento del chorro en operaciones de corte y desbarbado. El chorro funciona como una sierra y corta una ranura angosta en la pieza. Se pueden cortar materiales como madera, telas, ladrillos, cuero y papel de hasta 25 mm de espesor. Se usa para cortar tableros de instrumentación en automóviles, y algunas láminas de carrocería. Es una operación eficiente y limpia, y por eso se utiliza en la industria de alimentos para cortar productos alimenticios.

MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO

Se apunta un chorro de alta velocidad de aire seco (o nitrógeno) con partículas abrasivas a la superficie de la pieza . El choque genera una fuerza concentrada apta para cortar materiales metálicos y no metálicos, para desbarbar o eliminar esquirlas, o para limpiar una pieza con superficie irregular. El método de maquinado con chorro abrasivo tiende a redondear las aristas agudas en esquinas. Otra desventaja que presenta es el riesgo causado por las partículas abrasivas suspendidas en el aire.

NANOFABRICACIONSi bien se han producido durante décadas dispositivos de orden de micrómetros, los procesos a nano escala prometen proporcionar grandes mejoras y revolucionar dispositivos en pequeña escala. Entre las aplicaciones potenciales de esos materiales y dispositivos incluyen la electrónica. Dosificación de medicamentos, dispositivos mecánicos revolucionarios, sensores y sistemas de diagnostico medico.

Se deben distinguir:

La producción de materiales o partículas a nano escala.

Los procesos que manipulan las partículas o sus geometría en

nano escala cada área tiene métodos y limitaciones muy distintas.

MICROMAQUINADOUn área importante de investigación continua es el desarrollo de los sistemas micro mecánicos, en las dimensiones características de los componentes son del orden de micrómetro. Como por ejemplo de esos sistemas son los micro actuadores electromagnético de las unidades de disco duro, micro cardanes, micro fuelles y diversos sensores y dispositivos de medición.

ECONOMIA DE LOS PROCESOS AVANZADOS DE MAQUINADOLos procesos de maquinado tienen aplicaciones únicas, es especial para materiales difíciles de maquinar y para partes con perfiles internos y externos complicados. La corrida económica de producción para determinado proceso depende del costo de las herramientas y el equipo, los costos de operación, la rapidez requerida de remoción del material y el grado de capacitación requerida para es operador, así como de las operaciones secundarias y de acabado que puedan ser necesarias después.

El maquinado químico, un factor importante es el costo de los reactivos y las mascarillas y su desecho junto con el costo de limpiar las partes.

GRACIAS POR LA

ATENCION PRESTADA