Maquinado No Convencional

MAQUINADOS NO CONVENCIONALES

Los procesos de maquinados convencionales (el torneado, el taladrado y el fresado) usan una herramienta de corte afilada para formar una viruta de un trabajo mediante deformación por una fuerza cortante. Además de estos métodos convencionales, hay un conjunto de procesos que usan otros mecanismos para remover materiales. El término maquinado no tradicional se refiere a este grupo de procesos, los cuales remueven el exceso de material mediante diversas técnicas que incluyen la energía mecánica, térmica, eléctrica o química (o combinación de ellas). Estos procesos no usan instrumento afilado de corte en el sentido convencional.

Describiré los métodos no convencionales de maquinado. Se analizará en qué caso se usa cada uno de éstos métodos así como las ventajas y desventajas, aplicaciones típicas, limitaciones, precisión, características de las superficies producidas, y el aspecto económico de cada uno de ellos.

Introducción

La mayoría de los procesos tradicionales de maquinado quitan material formando virutas, o lo hacen por abrasión. No obstante, existen numerosos casos en que estos procesos no son satisfactorios o simplemente no son posibles por alguna de las siguientes razones:

* El material tiene dureza o resistencia muy elevada, o el mismo es demasiado frágil.

* La pieza es demasiado flexible o resulta difícil sujetar las partes.

* La forma de la pieza es compleja.

* El acabado superf

icial y la tolerancia dimensional son muy rigurosos.

* El aumento de la temperatura y los esfuerzos residuales en la pieza no son deseables ni aceptables.

Dado que el uso de procesos avanzados de maquinado ofrece mayores ventajas técnicas y económicas que los convencionales, se procederá a describir los métodos avanzados más importantes utilizados en la actualidad.

MAQUINADO QUÍMICO

Este método se basa en que algunas sustancias como soluciones ácidas (para aceros) o alcalinas (para el aluminio) corroen al metal por disolución química y le quita pequeñas cantidades de material de su superficie. En la figura 1 se puede observar el esquema del proceso. Es importante notar que no intervienen fuerzas ni herramientas como si ocurre en las técnicas convencionales.

El maquinado químico se aplica en la industria aeroespacial para eliminar capas superficiales de material en partes grandes de aviones o cubiertas de misiles. También se utiliza para fabricar dispositivos microelectrónicos como tarjetas de circuito impreso o chips de microprocesadores. Este proceso tiene la característica de que los costos de herramientas y equipos son bajos y es adecuado para corridas cortas de producción.

Figura 1: esquema del proceso de maquinado químico

En el fresado químico se producen cavidades superficiales de hasta 12 mm sobre placas o láminas con el objetivo de reducir el peso total. El ataque es selectivo y se logra agregando capas removibles (enm

ascaramiento con cintas, pinturas o plásticos) o por inmersión parcial del reactivo.

El troquelado fotoquímico es una modificación del fresado químico y el material se elimina de una lámina delgada y plana mediante técnicas fotográficas. Posee la ventaja de poder troquelar formas complicadas sin rebabas. Se utiliza para fabricar laminaciones de motores eléctricos, mascarillas para televisión a color y para grabar superficies. Los costos de herramienta con bajos, el proceso se puede automatizar y es económico para volúmenes medianos a altos de producción. El inconveniente principal del troquelado químico son los desechos de los subproductos químicos.

MAQUINADO ELECTROQUÍMICO

El principio de funcionamiento de esta técnica es el de electrodeposición invertida y se puede apreciar en la figura 2. Un electrolito (sal inorgánica muy conductora) funciona como portador de corriente y la gran rapidez de movimiento del electrolito en el espacio entre la herramienta y la pieza, arrastra y retira los iones metálicos de la pieza (ánodo) antes de que tengan oportunidad de depositarse sobre la herramienta (cátodo). La velocidad de penetración de la misma es proporcional a la densidad de corriente y no se afecta por la resistencia, dureza, o la tenacidad de la pieza.

Bomba <de circulación del electrolito

Pieza Electrolito

Figura 2: esquema del proceso de maquinado electroquímico

El maquinado electroquímico se utiliza en la industria aeroesp

acial, para la producción en masa de álabes de turbinas y partes de motor de reacción y toberas. Tiene las ventajas de no causar daños térmicos en la pieza, no produce desgaste de herramienta, y puede producir formas complicadas con cavidades profundas en materiales duros. En la actualidad existen centros de maquinados controlados numéricamente que logran la mayor rapidez de remoción de material entre todos los procesos no tradicionales de maquinado.

Como desventaja, este método posee herramientas y equipos costosos y consume mucha energía. Asimismo, éste no es conveniente para producir esquinas agudas ni fondos planos ya que el electrolito tiende a erosionar y quitar perfiles agudos.

RECTIFICADO ELECTROQUÍMICO

Esta técnica combina el maquinado electroquímico con el rectificado normal. La piedra rectificadora es un cátodo giratorio embebido en partículas abrasivas (figura 3). 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.

Electrolito de la bomba Electrodo (piedra abrasiva) Husillo

Figura 3: esquema del proceso de rectificado electroquímico

Como ventaja principal, el proceso presenta mayor rapidez de remoción que en el rectificado convencional con una duración de herramienta

mucho más grande inclusive para materiales con elevada dureza.

ELECTROEROSIÓN

El proceso de electroerosión es uno de los procesos avanzados de maquinado que más se usan en la actualidad. Su principio de funcionamiento se basa en la erosión de los metales mediante chispas de descarga eléctrica. En la figura 4 se muestra el esquema de operación en el cual la herramienta de formado y la pieza están conectadas a una fuente de corriente continua, ambas inmersas en un fluido dieléctrico (aceite mineral). Las funciones del mismo son actuar como aislante hasta cierta diferencia de

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