Estudio de llenado o llenado progresivo

Cuando estamos ante la puesta en marcha de un molde por primera vez o queremos analizar el llenado de un molde podemos utilizar esta herramienta del estudio de llenado o llenado progresivo. Es una herramienta más del Scientific Injection Molding.

¿Por qué aplicar esta metodología en la inyección de plástico?

1. Por seguridad del molde y de las personas.
2. Para evitar posibles excesos de material, presión, compactación, etc., durante la puesta en marcha.
3. Para determinar correctamente el punto de conmutación adecuado.
4. Para caracterizar el punto de conmutación (presión, cota, tiempo) y poder posteriormente elegir el sistema de conmutación más adecuado, conmutación por tiempo, por presión de inyección o por cota.
5. Para evaluar precisión y repetibilidad de la inyectora en la etapa de llenado volumétrico o llenado del molde.
6. Para evaluar el llenado equilibrado de las diferentes cavidades del molde.
7. Para evaluar si se está produciendo el efecto espiral.
8. Para evaluar las causas de determinados defectos en la pieza inyectada, lugar de generación del defecto, causas, etc.. Defectos tales como rechupes, rebabas, uniones, burbujas, brillos, etc.
9. Para evaluar diferencias entre lotes desde el punto de vista de viscosidad y reología.
10. Para evaluar las pérdidas de presión en el recorrido del flujo (Explicado más adelante en este capítulo 7).
11. Para evaluar la hermeticidad de la válvula de la punta del husillo.
12. Última pero no menos importante, para determinar exactamente los puntos donde el frente de flujo se acelera o se frena para definir los puntos de cambio del perfil de velocidad si es procedente programar un perfil.

Antes de proceder a realizar un llenado progresivo, debemos observar y preguntarnos si en el molde que vamos a llenar, existen problemas de desmoldeo al realizar piezas muy cortas. En el estudio de llenado, al principio, se trata de llenar una pequeña parte de la cavidad, esto en algunos moldes puede ser complicado y se pueden incluso crear daños en el molde o en otros casos ser necesario dedicar horas a extraer las piezas cortas inyectadas. En el caso de que no sea posible desmoldear o sea complejo extraer piezas cortas debemos desestimar realizar el estudio de llenado o si es posible empezar llenando las piezas lo suficiente para asegurar su correcta extracción del molde.

Configuración de la inyectora

Configuración de la máquina de inyección para realizar el estudio de llenado:

• Temperaturas de masa según recomendaciones.
• Temperatura de molde según recomendaciones.
• Presión de inyección limite configurada alta de modo que no exista posibilidad de limitar el proceso.
• Postpresión, valores de postpresión a cero. Otra opción es programar un valor de presión de 5-10 bares para evitar efecto rebote del husillo junto con un corto tiempo de postpresión.
• Tiempo de postpresión a cero. Otra opción es programar un corto tiempo de postpresión con la presión de compactación en 5-10 bares para evitar el efecto rebote.
• Sistema de conmutación seleccionado, conmutación por carrera del husillo.
• Cota de conmutación por carrera cercana a la cota de dosificación.

Con esta configuración podemos empezar a inyectar en modo semi-automático.

Procedimiento

En cada inyectada iremos modificando el punto de conmutación a intervalos regulares de reducción de modo que iremos observando el llenado de colada, cavidades, de modo progresivo.

En cada ciclo o inyectada nos interesa registrar:

• Presión de inyección de llenado, o pico de presión en el punto de conmutación.
• Tiempo de llenado o tiempo de inyección.
• Cota de conmutación.

Estos valores irán cambiando a medida que realicemos el llenado de las cavidades.

Estudio de llenado

Yo recomiendo con un rotulador indeleble, reservar muestras de cada inyectada realizada y marcar la inyectada con los valores de: cota de conmutación, presión de llenado y tiempo de inyección. Estas muestras colocadas sobre una mesa con estos valores marcados nos muestran el llenado exacto del molde y podemos fácilmente ver los puntos de cambio de perfiles de velocidad, allí donde el frente de flujo se acelera o se ralentiza (incluso a veces donde se llega a parar¡!).

Esos puntos de cambio programados, basándonos en las piezas marcadas inyectadas durante el ensayo del llenado progresivo, son los puntos reales de cambio, son exactamente donde están pasando las cosas. Por ejemplo, si durante el llenado progresivo, el frente de flujo rodea un punzón y se crea una unión, podemos saber exactamente en qué cotas del recorrido de inyección estamos pasando por esta zona de unión de material. Por tanto, si nos interesa podemos modificar, específicamente, el perfil de velocidad justo en la zona de paso por la zona del defecto y modificar la velocidad en solo esta zona.

Cuando empecemos a inyectar en el estudio de llenado progresivo tenemos que comprobar lo siguiente:

1. La presión programada en la fase de compactación (cero o cercana a cero) y el tiempo de compactación programado (cero o cercano a cero) no debe hacer que el husillo avance después de alcanzar el punto de conmutación.
2. ¿Está entrando material en la cavidad durante la fase de dosificación? En ocasiones (sobre todo con materiales fluidos) durante la fase de dosificación y por el efecto de la contrapresión a la carga, puede entrar material en las cavidades. Este material que entra durante la dosificación modificará el volumen entrado en la cavidad durante la fase de llenado y perjudica en la evaluación del llenado de las cavidades. Este efecto lo podemos evitar programando unos segundos de retardo entre la fase de compactación y la fase de dosificación, normalmente denominado “tiempo retardo dosificación”.
3. Debemos disponer siempre de un cojín delantero, durante todo el estudio de llenado.

Se deben realizar inyectadas paulatinas modificando el punto cota de conmutación de modo que cada inyectada aumenta el volumen de material que introducimos en el molde.

Las presiones irán evolucionando aproximadamente de esta manera:

En esta fase de llenado progresivo, al obtener inyectadas parciales podremos observar dónde el flujo de material se acelera o se frena o incluso los paros del mismo. Esto nos permitirá poder configurar un perfil de velocidades de inyección adaptado a la realidad de avance del flujo.

Punto de conmutación

Durante el estudio del llenado progresivo, en la fase final del llenado, podemos determinar el punto óptimo de conmutación. Cuando tenemos lleno el molde en un 95-98% del volumen, podemos decidir en qué cota exacta de cambio a postpresión vamos a trabajar. En este punto conoceremos los valores que estamos controlando durante todo el ensayo: Presión de inyección, tiempo de llenado, cota de cambio.

Con estos valores podemos escoger con qué sistema de cambio vamos a inyectar, podemos escoger en conmutar por presión, tiempo o carrera en función de nuestra selección.

Una vez decidido el punto de conmutación seleccionado, podemos proceder a checkear la precisión de la inyectora en el punto de cambio. Para ello realizaremos varias inyectadas y pesaremos la inyectada completa (con canales de distribución incluidos), debemos tener el mismo peso en las diferentes inyectadas realizadas, esto nos indicará que la punta del husillo es hermética y que la máquina es precisa.

En este punto, teóricamente, si pasamos de conmutar por carrera a conmutar por presión o a conmutar por tiempo con los valores registrados para estos parámetros, deberíamos obtener el mismo peso en la inyectada indiferentemente del sistema de conmutación seleccionado.

Una última recomendación es que una vez seleccionado el punto de conmutación y el sistema de conmutación, registremos el peso de las cavidades y lo tengamos controlado como un output importante del proceso.

Fase de compactación

Aplicando postpresión de modo progresivo y pesando las piezas, sin colada, podremos determinar el tiempo de compactación óptimo. Esta fase del estudio de llama estudio del sellado de la entrada.

La clasificación automática: hacia un reciclaje del aluminio más rentable

La extracción de aluminio es laboriosa y cara, y su disponibilidad como recurso primario es limitada. A pesar de ello, en las últimas décadas se ha incrementado su producción y, dada su amplia utilización, se prevé que esta tendencia continúe. Y es que su excelente combinación de dureza, maleabilidad y resistencia a la corrosión hacen del aluminio un material imprescindible en numerosas aplicaciones, especialmente en el transporte, construcción y como envase. El aluminio ofrece otra gran ventaja: es 100 % reciclable, sin pérdida de sus cualidades originales y, además, en el proceso de su reciclado se emplea un 5% de la energía requerida para la producción primaria, generando tan sólo un 15% de las emisiones.

Todo ello explica la utilidad económica de la recuperación y el reciclado del aluminio, una actividad que crece a medida que se desarrollan tecnologías de clasificación capaces de mejorar la eficiencia y la rentabilidad de los procesos de reciclaje. Este es el caso de la clasificación basada en sensores, que permite conseguir fracciones de aluminio con purezas del 98-99 %, mediante la separación de las aleaciones de aluminio de metales pesados con una alta precisión. Como el precio del aluminio está condicionado por su grado de pureza, una óptima clasificación resulta crítica para asegurar la mejor y más rentable salida posible al producto.

Por otra parte, la actividad recicladora resulta impulsada por las distintas normativas en materia de reutilización y reciclado, que tienden a fijar tasas cada vez más altas de reciclaje. En el caso del aluminio, la Comisión Europea, y dentro del contexto de Economía Circular, propone que antes de fin de 2025 se recupere para su reciclado el 80 % de aluminio de los envases y antes del 2030, el 90 % del mismo. Si se quiere cumplir con estos objetivos de cantidad, pero también de calidad de las fracciones obtenidas, las tecnologías de clasificación por sensores serán imprescindibles.

Clasificación por sensores: la solución al problema de la mezcla de aluminios

La chatarra se recoge como producto mixto (colada, extrusión) o separada hasta un cierto grado. Cuando la separación no es posible, la chatarra de aluminio mezclada solo puede utilizarse para producir materiales de baja calidad y reducida funcionalidad. Por eso resulta esencial poder primero separar las aleaciones para colada de las de extrusión.

Los problemas se presentan cuando la chatarra mezcla está contaminada con aleaciones de cobre, zinc y hierro, lo que limita su reutilización en aplicaciones para extrusión. Por su parte cualquier contaminación con aleaciones de zinc o cobre impide su reciclaje para colada.
Los principales sistemas de clasificación de la chatarra de aluminio son la separación por flotación o plantas de medios densos y la clasificación basada en sensores (separación en seco). El primero se utiliza para separar metales con densidades diferentes, como, por ejemplo, para separar el aluminio de otros metales no férricos. El sistema de separación por flotación tiene la desventaja de que no permite la separación de aleaciones de aluminio entre sí. Además, el proceso necesita importantes inversiones para su instalación, grandes cantidades de agua y caros aditivos, así como una monitorización constante. Por último, tanto el procedimiento en sí mismo como el tratamiento y gestión de las aguas y lodos generados, suponen un perjuicio medioambiental.
Mucho más eficiente es la clasificación basada en sensores, una tecnología de bajo mantenimiento, que combina alta precisión con gran velocidad de procesamiento y ofrece una amplia lista de ventajas. La primera de ellas es su polivalencia, ya que combinando varios equipos con distintos tipos de sensores se pueden configurar para diferentes tareas de clasificación, pudiendo separar los materiales por densidad mediante rayos X de transmisión y posteriormente por color mediante cámara de color. Su instalación y funcionamiento es flexible y adaptable a distintas tareas y contextos y, por supuesto, no requiere del uso de aditivos, ni implica riesgos de contaminación.

Soluciones de Tomra Sorting para la industria del aluminio

Tomra Sorting es uno de los principales proveedores de equipos para la separación de diferentes tipos de chatarras, como la zorba de vehículos fuera de uso (VFU), de taint tabor o de aluminio laminado y perfiles extrusionados, latas de bebidas o recortes y taras.

Su sistema X-Tract permite, entre otras, la clasificación de metales pesados y aleaciones de aluminio con contenido en metales pesados, obteniendo fracciones de aluminio listo para fundir, con una pureza del 98-99 %. Con la tecnología de rayos X de transmisión (XRT), el X-Tract permite separar sustancias según su densidad atómica, identificando el contenido del material de clasificación independientemente de su color e impurezas. Los sensores del sistema Duoline de Tomra, en combinación con la tecnología XRT garantizan unos resultados óptimos, incluso con la mezcla más variada y el menor tamaño de grano.
Con esta tecnología se amplían las opciones para el uso de chatarra/aluminio secundario, pues permite recuperar y reutilizar más cantidad de chatarra de aluminio y posibilita, además, la utilización del material secundario obtenido, un recurso que antes se perdía. El sistema X-Tract también es una tecnología rentable: el coste de funcionamiento de los sistemas de clasificación basada en sensores de Tomra supone tan sólo el 20 % de los costes operativos de las plantas de medios densos.

Por otro lado, Tomra Sorting dispone también de su nueva tecnología LIBS para la clasificación de aluminio, que permite ampliar las opciones para chatarra y para aluminio secundario, pues es capaz de separar las distintas series, entre otras, las series 5000 de la 6000 (5XXX y 6XXX) Se trata de un equipo de alta capacidad que utiliza un láser dinámico en todo el ancho de la cinta, induciendo la separación espectroscópica, eliminando los productos no deseados y consiguiendo además un importante ahorro en consumo de energía.
La conversión de material rico en aluminio en un producto listo para su uso en el mercado secundario constituye una opción muy atractiva para los recicladores de aluminio, pero solo podrán acceder a esta rentable oportunidad incorporando a sus instalaciones nuevas tecnologías de clasificación.

 

RECARGA DE REFRIGERANTE R 134A EN UNA INSTALACION FRIGORIFICA POSITIVA

EJERCICIOS DE SOLDADURA FUERTE EN BANCADAS FRIGORIFICAS

APASOL CURSO DE SOLDADURA TIG 2014

TECNICAS DE MECANIZADO DE PLASTICOS

Mecanizado de plásticos

Los procesos de conformado de plástico (inyección, extrusión, termoformado, etc.) proporcionan piezas prácticamente acabadas, necesitando sólo un ligero desbarbado (generalmente evitable si los moldes utilizados están bien diseñados y mantenidos). Pero en ocasiones es preciso eliminar cierta cantidad de material de un objeto obtenido por conformado, unir piezas sencillas fabricadas por otro método para lograr el producto deseado, e incluso formar piezas de relativamente grandes dimensiones.

El mecanizado es el conjunto de técnicas que mediante las cuales se da forma definitiva a las piezas y que se realiza con arranque de material. El material arrancado puede revestir forma de virutas (láminas delgadas arrancadas de la superficie utilizando una herramienta), recortes (fragmentos tan pequeños que no se utilizan), o limaduras (partículas del limado).

El mecanizado de los plásticos presenta, frente al procesado de otros materiales, los siguientes problemas:

-Desgarre (formación de grandes grietas): para evitarlo se debe mecanizar a velocidades altas y los radios de curvatura en el plegado y curvado deben ser grandes. También es recomendable colocar contraasientos en el final del recorrido de la línea de mecanización.

-Calentamiento de la pieza: debido a la baja conductividad térmica de los plásticos se deben realizar las operaciones de arranque de viruta sin que se caliente en exceso el material. Una temperatura excesiva provocaría una viruta pastosa que se puede adherir a partes de la máquina, pero además los plásticos termoestables podrían llegar a descomponerse y los termoplásticos llegarían a deformarse por fusión. Para evitarlo:

-Los avances de las máquinas-herramientas deben ser pequeños.

-Se debe utilizar un refrigerante enérgico, que puede ser un chorro de aire comprimido (muy aconsejable tambien para la eliminación de viruta) o emulsiones para taladrar (como agua y petróleo o taladrina, que es agua y aceite), dependiendo del material de la pieza.

Las herramientas de corte para trabajar los plásticos deben tener resistencia al calor y al desgaste. Conviene que su superficie sea dura, sobretodo si han de mecanizar plásticos con material inorgánico de relleno (como la fibra de vídrio). Suelen ser de acero rápido.

Los plásticos a mecanizar suelen ser suministrados con una funda protectora, que puede ser de papel o una película adhesiva de otro plástico, con el fin de evitar que el material se raye mientras es manipulado y que puede ser eliminada una vez realizado el mecanizado.

APLICACIONES GENERALES DE LA MECANIZACIÓN DE PLÁSTICOS

El arranque de material en los plásticos se realiza generalmente por razones económicas (amortización del molde o abaratarlo simplificando su forma) o por razones técnicas (excesivas dimensiones de las piezas o que se trate de polímeros infusibles que no admitan el conformado adecuado). La utilización de estas técnicas suele estar limitada a piezas aisladas, a pequeñas series, o a la transformación manual de productos semiacabados.

TORNEADO

Esta operación se realiza en una máquina llamada torno que proporciona un movimiento de giro a la pieza que se mecaniza, haciendo que ésta gire alrededor de su eje de revolución.

En esencia el torno consta de una bancada que soporta en un extremo un cabezal, elemento responsable de producir el giro de la pieza; y en el otro el contrapunto, donde se apoya la pieza. Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.

El arranque de viruta se realiza mediante una herramienta de corte que trabaja en dos movimientos: avance lineal y profundización de pasada. La herramienta está sujeta a unos carros que se desplazan a lo largo de la bancada.

Torno automático

Operaciones de torneado

Aplicaciones:

Genera superficies de revolución en piezas que tengan eje de revolución (cilíndricas o cónicas). Las piezas se pueden labrar exterior o interiormente.

El torneado permite operaciones específicas como son:

Ranurado: crea ranuras circulares sobre la pieza;

Roscado o fileteado: fabrica hilos de rosca para dar forma de tornillo a la pieza;

Torneado cónico: se da forma cónica al ir disminuyendo la profundidad de pasada; etc.

Orificios cilíndricos: genera agujeros pasantes en piezas cónicas para elaboración de bujes.

ANGULOS, AVANCES Y VELOCIDAD DE CORTE

		NYLON 6	ACETAL	PE/PP*	PTFE
Ángulo de incidencia a Ángulo de virutas      g Avance                    S Velocidad de corte    V	°   °   mm/t  m/min	5-10 5-15 0,1-0,3 >200	5-10 5-10 0,1-0,4 >300	10-15 5-10 0,2-0,5 >250	5-12 5-10 0,1-0,3 >150

Ver más sobre torneado de plástico

FRESADO

Combina el movimiento de rotación de una herramienta cilíndrica dotada de dientes cortantes en su periferia y denominada fresa, con el desplazamiento lineal de la pieza, para generar superficies planas. La máquina fresadora consta fundamentalmente de tres carros o mesas que se pueden desplazar en las tres direcciones del espacio. Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.

El ángulo de incidencia de la fresa en la pieza da lugar a dos tipos de fresado:

- frontal: genera una superficie perpendicular al eje de giro de la herramienta, y

- tangencial: obtiene una superficie plana paralela al eje de giro.

Conviene, para el fresado de plástico, un paso amplio de la fresa.

Para evitar que, al llegar la fresa al extremo de la pieza, el borde de ésta se resquebraje, es conveniente colocar un contraasiento al final de la pieza.

Fresadora automática

Herramientas

Aplicaciones

El trabajo con la fresadora es tremendamente versátil: ranurado, corte, aranque en formas circular, helicoidal, de engranajes, etc.

ANGULOS, AVANCES Y VELOCIDAD DE CORTE

		NYLON 6	ACETAL	PE/PP	PTFE
Ángulo de incidencia a Ángulo de virutas      g Avance                    S Velocidad de corte    V	°   °  mm/t m/min	10-20 5-15 >0,03 <1000	5-15 5-15 >0,02 <1000	10-20 5-15 >0,05 >1000	10-20 5-20 >0,03 >800

TALADRADO

La combinación del movimiento de giro más el avance de una herramienta específica denominada broca permite hacer orificios cilíndricos.

Las máquinas de taladrar son simples, desde el conocido taladro manual de motor eléctrico a las taladradoras de sobremesa, que disponen de un cabezal portabrocas motorizado y una columna-base que garantiza la perpendicular entre el recorrido de la broca y dicha base.

La broca tiene dos movimientos: de giro y de avance en profundidad. La velocidad de giro será mayor cuanto más blando el material a taladrar y menor el diámetro de la broca. Se recomiendan velocidades de corte de 30 a 100 m / min.

Las materias blandas como la madera y el plástico se taladran industrialmente mediante taladradoras especiales muy rápidas. Estas máquinas son simples, dado que los taladros no tienen una precisión muy rigurosa, y el avance se realiza a mano.

En el taladrado de plásticos hay que considerar su escasa conductibilidad térmica y la elevada dilatación por el calor, lo que obliga a levantar con frecuencia la broca en movimiento, para facilitar la refrigeración.

Para mecanizado de agujeros de gran tamaño (diámetro >20 mm) se aconseja efectuar taladros progresivos en tamaño y sacar la viruta frecuentemente.

Taladro

ANGULOS, AVANCES Y VELOCIDAD DE CORTE

		NYLON 6	ACETAL	PE/PP	PTFE
Ángulo de incidencia a Ángulo de virutas      g Ángulo de la punta    j Avance                     S Velocidad de corte     V	°   °   °  mm/t  m/min	5-15 10-20 60-115 0,1-0,3 50-150	5-10 15-30 60-90 0,1-0,3 50-200	10-15 10-30 60-90 0,2-0,5 100-200	10-16 5-20 110-130 0,1-0,3 150-300

ASERRADO

Consiste en abrir ranuras en el material para separarlo en partes.

Para el corte de piezas se utilizan principalmente dos tipos de herramienta:

- Sierra circular de acero rápido con dientes sin triscar, vaciados lateralmente.

Consiste en un disco con dientes en su borde, que corta mediante un movimiento de giro y avance en profundidad.

- Sierra de cinta, de dientes triscados (inclinados alternativamente para que el surco sea más espeso que la hoja y ésta se deslice bien). Su forma es la de una larga cinta en lazo cerrado, que realiza un movimiento longitudinal continuo. En general las máquinas de cinta son más sencillas y económicas.

Se recomiendan velocidades de corte de 1000 a 2000 m / min.

Para corte manual sirve cualquier tipo de sierra: de arco, serrrucho, segueta, etc.

Aplicaciones: Las sierras de disco se suelen utilizar para los cortes más severos y las de cinta para trabajos ligeros.

ANGULOS, AVANCES Y VELOCIDAD DE CORTE

		NYLON 6	ACETAL	PE/PP	PTFE
Sierra cinta Ángulo de incidencia a Ángulo de virutas      g Pitch                        t Velocidad de corte V Sierra circular   V	°   °  mm m/min m/min	20-30 2-5 3-8 >500 ~3000	20-30 0-5 2-5 >1000 ~3000	15-30 5-8 3-10 ~1000      ~	20-30 5-8 5-8 >300 ~2500

CEPILLADO

Esta operación consiste en arrancar virutas de piezas planas para rebajar su grosor, mediante el corte con una lámina de filo cortante inserta en la herramienta. Esta puede ser:

- un cepillo manual de carpintería: consta de un hierro o cuchilla ancha de filo recto y un contrahierro que rompe la viruta y la expulsa fuera y además sirve para que la cuchilla no penetre excesivamente en el material, o

- un cepillo eléctrico con movimientos de avance sobre la pieza y de giro de las cuchillas.

Se recomiendan velocidades de corte de 200 a 500 m / min.

Cepillo manual

Cepillo eléctrico

ACABADO

En estas operaciones las herramientas producen virutas muy pequeñas para terminar, en dimensión y superficie, piezas que han sido previamente mecanizadas por otros procedimientos. Por ello su capacidad de arranque de material es muy reducida.

Sin embargo, el arrancar cantidades pequeñas les permite alcanzar precisiones dimensionales muy elevadas, así como muy buenos acabados superficiales. Podemos agrupar en este apartado diversas operaciones:

Se realiza el esmerilado húmedo en los plásticos termoestables mediante discos de carborundo o piedras areniscas.

Para el esmerilado en seco emplean esmeriladoras de cinta o muelas de plato.

El pulido se lleva a cabo con pastas de pulir especiales aplicadas sobre discos textiles.

La abrasión mecánica consiste en aplicar un material más duro que el de la pieza para desgastarla.

El rectificado es una forma de abrasión que utiliza muelas abrasivas, formadas por un aglomerado cerámico de unos granos de materiales muy duros.

Cada grano de material funciona como una pequeña herramienta de corte que desprende virutas.

En el rectificado de plásticos ha de tenerse especial cuidado con la refrigeración.

Las máquinas rectificadoras son similares a los tornos, pero con cabezales específicos para el arrastre de las muelas.

CIZALLA

Es una operación de corte que desgarra las láminas mediante la acción de dos cuchillas que se deslizan una sobre otra. Se emplea como herramienta manual la guillotina y como máquina la cizalla, ambas con alta capacidad de corte pero sin posibilidad de cortes curvos.

Cizalla electromecánica

Cizalla de operación manual

 

CORTE CON HILO.

El mecanizado en los poliestirenos expandidos o extruidos se efectúa cortando el material sobrante por medio de un hilo caliente. Su temperatura será la adecuada para cortar pero no excesiva ya que se trata de materiales altamente inflamables. Por lo general el hilo metálico de corte es calentado por paso de corriente eléctrica.

Cortadora por hilo automática

Cortadora por hilo manual

ROSCADO

Si bien es posible generar roscas mediante el empleo de un torno, también se pueden hacer roscas manualmente con el uso de terrajas. Este es un método muy útil, empleado para la unión de caños plásticos para sistema de distribución de agua o algún otro fluido. En general en el comercio se consiguen caños plásticos sin rosca de largos standard, por lo que es necesario cortarlos a un largo especifico para el uso. Posteriormente se efectúan roscas en los extremos para poder unirlos mediante codos, T, válvulas, uniones de cuatro vías, acoples rectos que, por lo general, ya poseen rosca hembra. Cabe destacar que también existen herramientas para efectuar rosca hembra denominadas macho de roscar.

Las uniones de caños mediante rosca pueden llevar adhesivos o cinta de teflón para evitar perdidas de fluido.

Macho

Terraja

Mecanizado por Electroerosión

El mecanizado por electroerosión, o por descarga eléctrica, es un proceso de mecanizado por arranque de viruta para materiales conductores de la electricidad que emplea chispas controladas con precisión producidas entre un electrodo, generalmente de grafito -que puede considerarse como la herramienta de corte– y una pieza de trabajo, en presencia de un fluido dieléctrico.
El origen del mecanizado por electroerosión se remonta a mediados del siglo XVIII, cuando se descubrió el efecto erosivo de las descargas eléctricas. Casi 200 años después y en plena Segunda Guerra Mundial, los científicos soviéticos B. y N. Lazarenko aprovecharon ese efecto con el objeto de desarrollar un proceso controlado para el mecanizado de aquellos materiales que fueran conductores. Con esa idea nació el proceso de electroerosión en 1943. Los Lazarenko perfeccionaron dicho proceso y diseñaron un circuito que llevaba su nombre y que consistía en una sucesión de descargas que se producían entre dos conductores separados entre sí por una película de líquido no conductor llamado dieléctrico. Hoy en día, muchas máquinas de electroerosión utilizan una versión avanzada del circuito Lazarenko.
La electroerosión se diferencia de la mayoría de las operaciones de mecanizado por arranque de viruta
en que el electrodo extrae el material sin tener contacto físico con la pieza de trabajo. Esta característica elimina la fuerza propia de la herramienta que se ejerce, por ejemplo, con una fresadora o una rectificadora y, por tal razón, con la electroerosión se pueden producir formas que romperían las herramientas de corte convencionales o que estas podrían romper.

Fundamento

La electroerosión es un proceso de mecanizado que emplea energía térmica, es decir, el material se extrae por calor, el cual es introducido en forma de chispa por el flujo eléctrico entre el electrodo y la pieza de trabajo.
¿Cómo sucede todo esto? Veamos primeramente los componentes esenciales del proceso en la figura siguiente.

Mecanizado por Electroerosión

Una fuente de alimentación pulsada controla el tiempo y la intensidad de las cargas eléctricas, así como el movimiento del electrodo en relación con la pieza de trabajo. Para que se pueda formar una chispa, el electrodo debe estar siempre separado de la pieza por una cierta distancia. Esta distancia, conocida como distancia de chispeo, sobrecorte o más sencillamente, del inglés, “gap”, se mantiene gracias a un fluido dieléctrico que, dependiendo del tipo de máquina empleada para la electroerosión, puede ser parafina, aceites minerales ligeros o agua desionizada.
El fluido dieléctrico se comporta como aislante hasta que se aplica el voltaje suficiente para transformarlo en conductor. Como la superficie tanto del electrodo como de la pieza contiene pequeñas irregularidades, el campo eléctrico generado entre los puntos más cercanos entre el electrodo y la pieza es más intenso y, por lo tanto, se establece una descarga entre ambos puntos, tal como vemos en la figura siguiente.

Mecanizado por Electroerosión

Bajo el efecto de este campo eléctrico, los electrones y los iones libres positivos se aceleran a altas velocidades y rápidamente forman una columna ionizada de fluido dieléctrico que conduce la electricidad. En esta etapa, la corriente puede fluir y entre el electrodo y la pieza se forma una chispa, provocando una gran cantidad de colisiones entre las partículas.
Durante este proceso se forma una burbuja de gas, cuya presión se eleva constantemente hasta originar una zona de plasma. La zona de plasma alcanza rápidamente temperaturas muy altas, entre los 8.000 y 12.000 ºC, debido al efecto cada vez mayor de la cantidad de colisiones. Esto provoca la vaporización local instantánea de una cierta cantidad de material en la superficie del electrodo y en la de la pieza.
Cuando la chispa se apaga, el fluido dieléctrico se desioniza, vuelve a ser aislante y la reducción repentina de la temperatura provoca la implosión de la burbuja de gas, lo que desprende material vaporizado de la pieza, formando una nube en el dieléctrico y dejando un pequeño cráter sobre la superficie erosionada de la pieza (de ahí el nombre electroerosión).
Esa nube suspendida en el dieléctrico se enfría, solidifica en forma de pequeñas esferas denominadas viruta de electroerosión y es extraída del área de formación de chispas por el mismo flujo del dieléctrico. El proceso en que el fluido dieléctrico se transforma de aislante a conductor y retorna nuevamente a aislante se repite para cada chispa formada y, por lo tanto, es sumamente dinámico. En la figura siguiente observamos tres instancias de este proceso.

Mecanizado por Electroerosión

Resumiendo, el fluido dieléctrico cumple funciones muy importantes en el proceso de electroerosión, que son:

• Controlar el espaciado del “gap” entre el electrodo y la pieza.
• Enfriar el material calentado para formar la viruta de electroerosión.
• Extraer las virutas de electroerosión de la zona de chispeo.

Aplicaciones y generalidades

La electroerosión se utiliza para producir piezas muy pequeñas y precisas, así como grandes piezas tales como matrices de estampado para automóviles y componentes para el fuselaje de aviones. Todos los materiales que se someten a mecanizado por electroerosión deben ser eléctricamente conductores o semiconductores, sin zonas de corte no conductoras. Estos materiales incluyen aceros endurecidos y con tratamiento térmico, carburo, diamante policristalino, titanio, aceros laminados en caliente y en frío, cobre, bronce y aleaciones de altas temperaturas.
Son muchas las ventajas que reúne el mecanizado por electroerosión, entre las que podemos citar:

• Es un proceso sin contacto que no genera vibración ni fuerzas de corte, lo que permite la producción de piezas muy pequeñas, frágiles y de formas complejas.
• Se pueden obtener tolerancias más estrictas, detalles intrincados y acabados de calidad superior en una amplia gama de materiales que son difíciles o imposibles de fabricar con los procesos tradicionales.
• Se producen bordes sin rebabas.
• Se pueden trabajar metales muy duros porque el proceso vaporiza el metal en lugar de cortarlo.
• Pueden mecanizarse materiales explosivos o inflamables, porque el proceso tiene lugar dentro de un fluido.
• Las máquinas electroerosionadoras dotadas de una función de conocimiento de proceso permiten producir piezas complejas con una mínima intervención del operador.

Como todo proceso de fabricación, la electroerosión también presenta algunas desventajas o limitaciones, por ejemplo:

• No puede aplicarse en materiales no conductores.
• Posee bajas tasas de remoción del metal en comparación con métodos tradicionales del mecanizado por arranque de viruta.
• Se requiere un tiempo de elaboración para producir formas específicas de electrodos de grafito. Además, el grafito es un material frágil, por lo que la manipulación de los electrodos debe ser muy cuidadosa.
• Después del proceso suele quedar una capa superficial de metal fundido, frágil y de extrema dureza, que debe eliminarse en las piezas que requieran resistencia a la fatiga.
• EI acabado superficial rugoso no es perfecto, ya que es más rugoso sobre las caras planas que sobre Ias paredes verticales.

la electroerosión es un proceso de erosión térmica en el cual se extrae metal mediante una serie de descargas eléctricas recurrentes entre una herramienta de corte que actúa como electrodo y una pieza conductora, en presencia de un fluido dieléctrico. Esta descarga se produce en un hueco (“gap”) de voltaje entre el electrodo y la pieza. El calor de la descarga vaporiza partículas diminutas del material de la pieza y del electrodo, que seguidamente se eliminan del hueco por el dieléctrico que fluye continuamente.
La expansión del mecanizado por electroerosión en los últimos 45 años ha dado origen a los tres tipos principales que se enumeran a continuación, aunque los más utilizados son los dos primeros.

• Electroerosión por penetración
• Electroerosión por hilo
• Electroerosión por perforación (o rectificado por electroerosión)

Electroerosión por penetración

Este es el tipo convencional que emplearon las primeras máquinas electroerosionadoras y se basa en el proceso que ya describimos oportunamente (CITAR ENLACE DEL ARTÍCULO SOBRE MECANIZADO POR ELECTROEROSIÓN). En pocas palabras, el electrodo se une al cabezal de la máquina que está conectado a un polo -por lo general el polo positivo- de una fuente de alimentación pulsada. La pieza de trabajo se conecta al polo negativo y se ubica de manera que haya un hueco entre esta y el electrodo. Posteriormente, el hueco se inunda con fluido dieléctrico. Cuando se conecta la fuente de alimentación, el hueco es atravesado por miles de impulsos de corriente continua por segundo formando chispas y dando comienzo al proceso de erosión tal como lo detallamos en el artículo sobre mecanizado por electroerosión (CITAR ENLACE DEL ARTÍCULO SOBRE MECANIZADO POR ELECTROEROSIÓN). A medida que la erosión continúa, el electrodo avanza sobre la pieza mientras mantiene una dimensión constante del hueco.

Detalle de electroerosion por penetracion

La pieza terminada puede exhibir varias capas distintas. La capa superficial presenta pequeños glóbulos de metal extraído de la pieza, así como partículas del electrodo adheridas que se eliminan fácilmente. La segunda capa se denomina “capa blanca” o “capa refundida“, donde la electroerosión ha alterado la estructura metalúrgica de la pieza. La tercera capa es la zona afectada por el calor o “capa recocida“, la cual ha sido calentada pero no fundida. La distribución, extensión y profundidad de estas capas tienen una influencia muy importante en la calidad del acabado superficial y se ven afectadas por:

• Los ciclos de activación y desactivación del proceso.
• El ciclo de trabajo, que es la relación entre el ciclo de activación y el tiempo de ciclo total.
• La distancia de separación, hueco o “gap” entre la pieza de trabajo y el electrodo.

El electrodo, por lo general de grafito o cobre electrolítico, se fabrica con la imagen inversa o negativa de la pieza que se desea obtener, por lo cual genera cavidades en la pieza.

Electroerosion por penetracion Formacion de cavidades en la pieza

Entre las características principales de la electroerosión por penetración podemos mencionar:

• El fluido dieléctrico es aceite mineral, aunque algunas máquinas pueden usar agua u otros líquidos especiales.
• Pueden obtenerse tanto formas pasantes como formas ciegas de geometrías complicadas.
• Capacidad de extracción en aceros: hasta 2000 mm3/min.
• Rugosidad mínima en aceros: hasta menos de 0,4 μm Ra.
• Aplicaciones: fabricación de moldes y troqueles de embutición.

Electroerosión por hilo

El desgaste del electrodo usado en el sistema por penetración, sumado a los costos para fabricarlo impulsó el proceso de electroerosión por hilo a comienzos de los años ’70. En este proceso, el electrodo de grafito se sustituye por un hilo consumible, cargado eléctricamente y controlado por CNC, capaz de efectuar cortes muy finos e intrincados.
El principio de funcionamiento del sistema por hilo es el mismo que el tipo de penetración, ya que emplea una serie de descargas de corriente continua que forman chispas entre el hilo y la pieza de trabajo, ambos en contacto con el fluido dieléctrico. En algunos casos, el hilo y la pieza se sumergen totalmente en el dieléctrico, aunque esto puede provocar corrosión electrolítica en algunos materiales.

Formacion de la entalla en electroerosion por hilo

La diferencia fundamental entre la electroerosión por hilo y la electroerosión por penetración es que la forma del electrodo no influye directamente en la forma de la pieza a obtener, puesto que lo único que se pretende es realizar un corte en la pieza y no obtener una copia con la forma del electrodo.

Detalle electroerosion por hilo

El proceso es particularmente útil para cortar detalles finos en matrices pre-endurecidas de estampado y troquelado. Un mecanismo de alimentación continua suministra hilo nuevo, de manera que el desgaste del electrodo no es un problema. Los diámetros típicos de hilo van de 0,005 cm a 0,035 cm. Estos hilos producen una entalla un poco más grande que su propio diámetro, por ejemplo, un hilo de 0,03 cm deja una entalla de 0,04 cm. Los hilos para electroerosión pueden funcionar durante largos períodos sin atención del operador.
Entre las características principales de la electroerosión por hilo podemos citar:

• Se generan geometrías únicamente pasantes en la pieza, en función de la trayectoria recorrida por el hilo, pudiendo realizarse cortes rectos y cortes cónicos.
• El fluido dieléctrico es agua desionizada.
• Dado que el hilo es muy delgado, la energía utilizada es limitada y las tasas de extracción son bajas.
• Velocidad de corte en aceros: hasta 500 mm2/min.
• Capacidad de extracción de metal: aprox. 350 cm3/hora.
• Rugosidad mínima en aceros: menos de 0,3 μm (cortes de repaso).
• Aplicaciones: conjuntos punzón-matriz, insertos para moldes, componentes electrónicos, como así también para medicina y relojería.

Electroerosión por perforación (o rectificado por electroerosión)

Un tercer tipo de electroerosión está diseñado para la perforación de orificios pequeños (de entre 0,015 cm y 0,65 cm aprox.) pero muy profundos, con una relación de profundidad a diámetro de 30 a 1, o superior. Para ello, se emplean electrodos rotatorios concéntricos de hasta 30 cm de largo que giran a unas 100 rpm y perforan la pieza de trabajo.
Básicamente los electrodos realizan las mismas funciones que un taladro de columna, excepto que a) la extracción del material se realiza mediante descargas eléctricas sin contacto directo entre electrodo y pieza, b) la dureza del material es irrelevante y c) la precisión del orificio terminado es muy superior a lo que cualquier taladro podría producir. A medida que se generan las descargas eléctricas, la rotación ayuda al lavado y provee un desgaste parejo del electrodo.

Detalle electroerosion por perforacion

Por el momento, el campo de aplicación de la electroerosión por perforación es muy reducido y su uso más común reside en perforar orificios para comenzar la electroerosión por hilo en materiales ya endurecidos, así como orificios muy pequeños y precisos para industrias como la de los equipos médicos y aeroespaciales.