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Puede haber tantos tipos de mecanizados como industrias, y se van creando nuevas formas de mecanizados especiales. Desde el primer mecanizado hace cientos de siglos, en torno al 1568 cuando se mecanizaron pequeñas piezas para relojes, hasta la actualidad y con especialidades mecánicas tan innovadora como la aeronáutica.

Para la realización de piezas mecánicas que deben aguantar unas condiciones extremas fuera de nuestro planeta, se han creado diferentes mecanizados especiales para conseguir este rendimiento.

Desde nuestra empresa de mecanizados Barcelona, Grumeber, hemos dividido este artículo en 2 partes para su mejor comprensión. Esto es porque hay que explicar mínimamente cada técnica de mecanización y son explicaciones muy técnicas.

En este primer artículo hablaremos de técnicas más utilizadas o más reconocidas.

Corte por láser

El láser se consigue gracias a la utilización de espejos paralelos, se propaga una radiación magnética luminosa que mantiene la misma frecuencia. Si quieres controlar la densidad del laser se hace variando la frecuencia.

Por este motivo el láser es muy utilizado en diferentes ámbitos, entre ellos el de la mecanización. En este campo se utiliza por la gran precisión que otorga, convirtiéndolo en una buena técnica para soltar y sobre todo mecanizar.

Esta técnica se basa en generar un rayo láser de alta potencia que se dirige a la pieza base de la cual se quiere obtener la pieza mecanizada en cuestión. La energía producida tiene la suficiente fuerza para volatilizar el metal de una forma precisa.

Se realiza esta técnica para crear agujeros muy pequeños, siendo mucho más rápidos y con mejor acabado que utilizando el arranque de viruta. También se usa para soldar o para realizar el marcado en piezas.

En contadas ocasiones se utiliza para crear figuras erosionando el metal para llegar a la geometría y profundidad necesaria. Para figuras se utiliza poco esta técnica porque sale cara, por lo que las figuras en las que se realiza suelen ser pequeñas.

También se utiliza para los acabados, ya que deja unas superficies muy finas.

Corte por chorro de agua

Utilizando un flujo de agua a una altísima presión, de la pieza base se arranca material. En general, las máquinas que cortan con agua cuentan con:

  • Alimentación de agua en un circuito. Esta agua ha sido filtrada y tratada con anterioridad para que no deje manchas, desperfectos ni virus.
  • Bomba de pistones. Con diferentes etapas, a modo de palanca de cambios de un coche, puedes regular la presión del agua.
  • Por aquí es por donde pasa el agua, a modo de tubería.
  • Una mesa. Aquí es donde se coloca la pieza fijamente. Antes la pieza se movía en la mesa a base de unas guías que tenía, actualmente es el cabezal con la boquilla quien se mueve.

La boquilla es esencial, ya que es quien convierte el fluido en energía cinética expulsando el agua a más de 1000 metros por segundos. Por eso, la geometría que tiene la boquilla es esencial ya que depende de la concentración del chorro la calidad del corte.

La mayor ventaja es que con esta técnica no habrá efectos térmicos sobre la pieza. Esto es muy útil para materiales no tan resistentes como pueden ser la madera, plástico o alimentos. La mayor desventaja es la de ser un proceso realmente lento comparado con láser o plasma. La mayor dependencia del uso de esta técnica es la del material trabajado.

Corte por plasma

La utilización de materiales muy específicas para industrias como la aeroespacial, centrales nucleares… Provocó que se realizaran avances en maquinaria más potentes que los que había hasta el momento. Fue cuando se desarrolló el plasma y el láser. Que, aunque los dos crean un rayo concentrado, tienen diferentes características.

El plasma se consigue mediante una ionización del gas elegido y convirtiéndolo en conductor. Las máquinas de mecanización por plasma crean un arco eléctrico en el medio de un electrodo de Wolframio y la pieza a mecanizar.

Para conseguir esta ionización, hacen falta temperaturas mayores a 25.000 grados centígrados. Por eso, la boquilla debe estar refrigerada con un circuito ininterrumpido de agua o un fluido dedicado a este propósito.

La conclusión es que la ventaja principal es su gran versatilidad y el poco riesgo de deformar la pieza (comparando con medios mecánicos). También es una buena opción ya que se puede adaptar fácilmente a la producción en serio.

Y como extra, se puede utilizar esta técnica para la soldadura, gracias a las altísimas temperaturas del gas, de cualquier material y grosor. Además, se utiliza para metalizar superficies fundiendo alambre o polvos metálicos para cubrir la superficie metálico. Con esto, se alargará la vida útil de la pieza.

 

Esto es debido a que se utilizan para industrias para nada conocidas y la creación de piezas muy específicas. Algunas veces se consideran obsoletas para otro tipos de materiales o sectores que requieren más precisión o más velocidad para reducir los costes.

Empezaremos con una técnica más general para todo tipo de piezas y acabaremos con la técnica más específica de mecanización de cilindros.

Mecanizado por ultrasonidos

Gracias a unas vibraciones elásticas de altas frecuencias, mayor de 20KHz, que se desplazan por cualquier medio y material, los ultrasonidos son buenos para la soldadura y el proceso de mecanizado.

Por norma general, una máquina de ultrasonidos consta básicamente de partes formados por:

  • El generador. Es la parte central de esta máquina, genera altas frecuencias (de 20 a 25KHz) que se aplican a un transductor. Este elemento transforma la corriente eléctrica del generador en la vibración mecánica. Al final hay una herramienta llamada sonotrodo y en su punta un contenedor cónico que son los encargados de reforzar las amplitudes.
  • Material abrasivo. Entre el contenedor cónica del final de la herramienta y el material del que se pretende sacar una pieza mecanizada, existe un material abrasivo. Con esto la herramienta no toca directamente el material, si no que el material es quien transmite las vibraciones.

La cantidad que se consigue arrancar aumenta proporcionalmente con la concentración del material abrasivo, su tamaño y su dureza. Cuanto más grande y duro el grano, más cantidad se arranca. Si la cantidad del grano y su dureza se reduce, se alcanza un mayor grado de precisión al arrancar material.

Esta técnica se puede utilizar tanto para materiales duros como los frágiles. Es especialmente bueno para orificios de formas geométricas complicadas y deja buenos resultados en la superficie.

Lapeado

Tanto el lapeado como el bruñido más que crear piezas nuevas, están englobadas en las técnicas llamadas superacabados. Gracias a un acabado abrasivo, se consigue una exactitud de la dimensión extrema. Además de un acabado superficial no conseguido por otras técnicas.

La base de esta técnica es frotar la superficie con una capa y entre medios una capa de partículas abrasivas disueltas en algún líquido viscoso especial para esto, como aceite soluble o grasa especial. La única condición es que la pieza deba estar muy cercana a la geometría de la pieza final antes de utilizar el lapeado (máximo 0,02mm).

La mesa de la lapeadora es rotativa y se llama placa de lapear y es quien se encarga de frotar la pasta (la suma del elemento abrasivo y el líquido viscoso) sobre la pieza. La placa es intercambiable según el material de la pieza mecánica que se utilice y dependiendo de la calidad de detalle a conseguir.

Gracias a unos anillos se sitúa en la mesa la pieza, sujetándolo, haciendo una ligera presión. Si tiene el peso suficiente, la pieza se puede sujetar por su propio peso. Difiere con otras técnicas abrasivas que se aglomera el elemento abrasivo porque en esta ocasión el elemento está flotando en el líquido.

Si como elemento abrasivo se usa diamante se realizará el proceso más rápido, habrá menos para limpiar y por lo tanto será más rentable.

Bruñido

Al igual que el lapeado, es un proceso englobado en la categoría de superacabado. Pero a diferencia de este, el bruñido se realiza a baja velocidad. Gracias a esta baja velocidad, se obtiene un control insuperable del tamaño y de la geometría.

Esta técnica se usa principalmente en el interior de piezas cilíndricas. Por supuesto que se puede hacer con un taladro fino o rectificador, pero las variables como la dureza del material, desviaciones de la herramienta etc… Hacen que sea un trabajo lento y con unos resultados no controlados.

Con las herramientas utilizadas en este proceso, se deberá usar un fluido para limpiar de microvirutas de la propia herramienta y de la pieza final. Además, este líquido sirve para refrigerar y lubricar el corte o perforación.

La mayor ventaja del bruñido con el lapeado es el poder arrancar una mayor cantidad de material en un menor tiempo. Lo que lo convierte en mucho más rentable.

 

Cómo hemos visto en la continuación del artículo diferentes tipos de mecanizados especiales, leímos 3 formas de mecanizar un poco más generales o reconocidas. En esta parte hemos nombrado 3 técnicas muy específicas. Una de ellas se usa casi en exclusiva para el interior de cilindros.

El mundo de la mecanización es gigante y cambia constantemente. En Grumeber estamos al día en las técnicas y con nuevas máquinas de mecanización, expandiéndonos en sectores nuevos sin dejar los tradicionales de lado.

 

En la segunda parte de este artículo de mecanizados especiales, encontrarás mecanizaciones como el lapeado y el bruñido. De estos mecanizados se habla poco porque ni si quiera son para industrias específicas, son para materiales y formas en concreto.