Maquinados Con Chorro De Agua.docx 5x2b15

MAQUINADOS CON CHORRO DE AGUA El maquinado con chorro de agua o fluido es un proceso que utiliza una corriente de agua de alta velocidad como agente de corte. Estos chorros tienen aproximadamente un diámetro de .25 mm y operan a velocidades de 36000 a 54000 m/min. A tales velocidades, los chorros pueden cortar madera, plásticos, telas y en algunos casos cerámica. Una desventaja de este proceso es la falta de equipo de bombeo adecuado. PROCESO 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. Este procedimiento muestra numerosas ventajas. Es adecuado para materiales flexibles (ya que no se producen flexiones) y las rebabas producidas son muy pequeñas. La pieza se humedece muy poco y puede iniciarse el corte en cualquier lugar sin necesidad de un hueco pre-taladrado. Por último, no produce calor, y es un proceso seguro para el ambiente (aunque es muy ruidoso). Si al chorro de agua se le agregan partículas abrasivas, se puede aumentar notablemente la velocidad de remoción del material. Recordemos que un abrasivo es una partícula dura, pequeña y no metálica que tiene aristas agudas y forma irregular. Este procedimiento es adecuado en especial con los materiales sensibles al calor que no se pueden maquinar con procesos que involucren generación de calor. MAQUINADOS CON CHORRO ABRASIVO Este maquinado es un proceso mecánico para el corte de materiales duros y quebradizos. Esto es similar a una ráfaga de arena, utilizando pequeñas partículas de abrasivo muy finas y control de cierre a baja velocidad. Por medio el aire se llevan partículas abrasivas que chocan en la pieza a velocidades alrededor de 900 a 18000 m/min. Se utilizan para el corte, polvos de óxido de aluminio o carburo de silicio mientras que los polvos ligeros como la dolomita o bicarbonato de sodio se usan para limpieza, grabado o pulido. Los polvos no son recirculados a causa de posible contaminación lo cual es apto a la obstrucción del sistema. Este maquinado, corta materiales frágiles sin dañarlos. Otros usos incluyen vidrio escarchado, remoción de óxidos en superficies metálicas, rebabeado, grabado de modelos, taladrado y corte de secciones finas de metal, corte y moldeo de materiales cristalinos. Este no es adecuado para el corte de materiales blandos porque las partículas abrasivas tienden a embutirse. Comparado con procesos convencionales, la relación de remoción de material es lenta. PROCESO 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. Esquema del proceso de maquinado con chorro abrasivo 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. MAQUINADO CON CHORRO DE AGUA. Es un sistema de corte que se realiza a través de un chorro de agua de pocos milímetros de diámetro a presiones que superan los 4,000bares, mezclando el chorro de agua con una arena abrasiva. El proceso del corte empieza al acelerar la conducción del agua por una boquilla dirigida a una velocidad de 1000 metros por segundo, esto se logra con la aplicación de un intensificador de presión. Para obtener cortes sobre materiales de altas resistencias se mezclas el agua con abrasivos controlados, alcanzando cortes hasta 15cm de espesor en aceros. En el maquinado por chorro de agua, el material es removido por el impacto mecánico de un chorro de alta velocidad. Uno de los elementos cruciales es el agua de alta velocidad (de 600 a 900m/s). El maquinado por chorro de agua se aplica en varias aéreas industriales las que van desde limpiado, desbarbado y remoción de virutas metálicas hasta el corte de titanio y de materiales compuestos en la

industria aeroespacial. Materiales cerámicos pre sinterizados, papel, materiales vinilitos, plásticos reforzados con fibras etc.; también son materiales posibles de maquinar. 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. Este procedimiento muestra numerosas ventajas. Es adecuado para materiales flexibles (ya que no se producen flexiones) y las rebabas producidas son muy pequeñas. La pieza se humedece muy poco y puede iniciarse el corte en cualquier lugar sin necesidad de un hueco pre taladrado. Por último, no produce calor, y es un proceso seguro para el ambiente (aunque es muy ruidoso). Si al chorro de agua se le agregan partículas abrasivas, se puede aumentar notablemente la velocidad de remoción del material. Recordemos que un abrasivo es una partícula dura, pequeña y no metálica que tiene aristas agudas y forma irregular. Este procedimiento es adecuado en especial con los materiales sensibles al calor que no se pueden maquinar con procesos que involucren generación de calor. 5.2.1 DEFINICIÓN DE CHORRO DE AGUA. El corte con chorro de agua (en inglés WJC) usa una corriente fina de agua a alta presión y velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte. También se emplea el nombre de maquinado hidrodinámico para este proceso, pero el corte por chorro de agua es el término de uso más frecuente en la industria. Para obtener una fina corriente de agua, se usa una pequeña abertura de boquilla de un diámetro de 0.004 a 0.016 In (0.1 a 0.4 mm). A fin de que la corriente tenga la energía suficiente para cortar se usan presiones hasta de 60 000 lb/in (400 Mpa), y el chorro alcanza velocidades hasta de 3000 pies/seg (900 m/seg). Una bomba hidráulica presuriza el fluido al nivel deseado. La unidad de boquilla consiste en un soporte y una boquilla de joya. El soporte está hecho de acero inoxidable y la boquilla de Zafiro, rubí o diamante. El diamante dura más, pero es el de mayor costo, En el WJC deben usarse sistemas de filtración para separar las virutas producidas durante el proceso. Los fluidos de corte en ese sistema son soluciones de polímeros, las cuales se prefieren debido a que tienden a producir una corriente coherente. Ya hemos analizado los fluidos de corte en el contexto del maquinado convencional, pero el término se usa merecidamente en el WJC. Los parámetros de proceso importantes en el WJC incluyen la distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua y la velocidad de avance del corte. La distancia de separación es la abertura entre la boquilla y la superficie de trabajo. En general, se prefiere que esta distancia sea mínima para reducir la dispersión de la corriente del fluido antes de que golpee la superficie. Una distancia de separación normal es de 1/8 de In. (3.2 mm). El tamaño del orificio de la boquilla afecta la precisión del corte; las aberturas más pequeñas se usan para cortes más finos sobre materiales más delgados. Para cortar materia prima más gruesa se requieren corrientes de chorro más densas y mayores presiones. La velocidad de avance del corte se refiere a la velocidad a la que se mueve la boquilla a lo largo de la trayectoria de corte. La velocidad de avance típica varía desde 12 in/min (5mm/seg) hasta 1200 in/min (500mm/seg), dependiendo del material de trabajo y su grosor. Por lo general, el WJC se hace en forma automática usando un control numérico computarizado o robots industriales para manipulación de la unidad de boquilla a lo largo de la trayectoria deseada. El WJC se usa en forma eficaz para obtener tiras de materia prima plana, como plásticos, textiles, materiales compuestos, mosaicos para pisos, alfombras, piel y cartulinas. Se han instalado celdas robóticas con boquillas para WJC ensambladas como herramienta de un robot para seguir patrones tridimensionales de corte irregular, por ejemplo para cortar y recortar tableros de automóvil antes del ensamble. En estas aplicaciones, la ventaja del WJC es que la superficie de trabajo no se tritura ni quema como en otros procesos mecánicos o térmicos, en consecuencia, la pérdida de material es mínima porque la ranura de corte es estrecha, esto reduce la contaminación ambiental y existe la facilidad de automatizar el proceso usando controles numéricos o robots industriales. Una limitación del WJC es que no es conveniente para cortar materiales frágiles (por ejemplo, vidrio), porque tiende a resquebrajarlos durante el proceso. El chorro de agua cuenta con un sistema de diseño integrado CAD, que acepta archivos CAD de los clientes para cotizar o procesar un trabajo. Para las formas que no sean simples círculos o rectángulos, se requiere un dibujo o plano provisto por el cliente.

5.2.3. CARACTERISTICAS DEL CHORRO DE AGUA. • agua.

Se usa una pequeña abertura de boquilla de un diámetro de 0.004 a 0.016 in (0.1 a0.4mm). Para obtener una fina corriente de

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Una bomba de agua hidráulica presuriza el fluido al nivel deseado.

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El soporte esta hecho de acero inoxidable y la boquilla de zafiro, rubí o diamante

• Los parámetros del proceso incluyen la distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla la presión del agua y la velocidad de avance del corte 5.2.4 APLICACIONES DEL CHORRO DE AGUA. •

Corte de láminas plásticas, telas, mosaicos, cueros, cartulinas, etc.

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En la industria automovilística para el corte y recorte de tableros de automóviles.

• Industria aeroespacial: Mecanizado de chapas de aleaciones de aluminio de alta resistencia y aleaciones de titanio. Suele ser más económico que el fresado por necesitar sistemas de sujeción más sencillos. •

Se utiliza para la preparación de superficies, como por ejemplo la limpieza de cascos de barcos y pintura automotriz.

• Industria automovilística: Corte de los es interiores de las puertas conformados por fibra de madera, realizados por robots. También se aplica al corte de zapatas de freno con lo que se elimina el problema de las partículas del material de fricción flotando por el aire. • Industria téxtil: Se utiliza para cortar moquetas, obteniéndose mejores resultados que en el corte por calor, y que en el corte por cizalla, sobre todo en series cortas. • Industria cerámica: Para el corte de materiales cerámicos donde el uso de herramientas de metal sufre un gran desgaste y el empleo de discos de diamante no permiten la obtención de contorneados complicados. •

Industria de mecanizado: Se utilizar para el mecanizado de piezas de todo tipo, desde arandelas, a láminas.

• Industria del calzado: Se comienza a emplear para recortar tejidos, cueros y pieles, y materiales sintéticos como los cauchos empleados en las suelas. 5.2.5 VENTAJAS DEL CHORRO DE AGUA. •

No altera las propiedades del material.

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Perdida de material, mínima (reduce contaminación)

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Fácil de automatizar.

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Al no haber herramientas de corte, no existe el problema de desgaste de la misma.

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Corte de excelente calidad, en la mayoría de casos no se necesita un acabado posterior.

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Universal, ya que la misma maquina puede cortar una enorme variedad de materiales.

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Proceso sin exfoliación ni desgarros.

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Apta para mecanizar perfiles intrincados.

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Proceso sin aporte de calor.

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Inexistencia de tensiones residuales debido a que el proceso no genera esfuerzos de corte.

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No genera contaminación ni gases.

• El mecanizado lo puede realizar el mismo ingeniero que ha diseñado la pieza, ya que no requiere de trabajo manual bruto, simplemente programar la maquina, ubicar la pieza y recogerla una vez terminada.

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Reutilización de piezas procedentes de otros trabajos, abaratando de esta manera los costes finales.

• Si se compara con los sistemas de plasma, oxicorte y láser, al ser estos tres con aporte de calor, y el agua no, el corte por agua permite un trabajo sin afectar a ninguna zona del material sobre el cual trabaja. •

Si se compara únicamente con el laser, el chorro por agua permite corta espesores muchos mayores.

5.2.6 LIMITACIONES DEL CHORRO DE AGUA. • No existen muchas, pero por destacar alguna se podría decir que el agua en comparación al corte por plasma es más lento. El corte por agua solo puede trabajar en dos dimensiones, impidiendo de esta forma el trabajo en más ejes. •

No es recomendable para materiales frágiles como el vidrio.

5.2.7 CORTE CON CHORRO DE AGUA El corte por chorro de agua es un proceso de índole mecánica, mediante el cual se consigue cortar cualquier material, haciendo impactar sobre éste un chorro de agua a gran velocidad que produce el acabado deseado. Diagrama de una maquina de corte por chorro de agua. 1. Alta presión de agua 2. Enfoque 3. Cámara de mezcla 4. Tapa 5. Salpicaduras 6. Pieza de trabajo 7. Pieza de red permanente 8. Agua 9. Parte de la pieza de trabajo cortada 10. Boquilla 11. Arena abrasiva Es un proceso revolucionario que hoy en día es de máxima utilidad y comienza a ser un recurso habitual a la hora de mecanizar piezas, es bastante simple pero a la vez muy complejo. Resulta una herramienta muy versátil y cuya aplicación es extensible a prácticamente todos los trabajos industriales. Al ser un procedimiento de corte en frío resulta especialmente interesante, ya que esta demandado en todas las aplicaciones en las que el material no se pueda ver afectado por el calor. Existen numerosas ventajas que hacen de éste un producto puntero en el mundo industrial, respecto a otros métodos más limitados.

5.1 Maquinados con chorro abrasivo. Este maquinado es un proceso mecánico para el corte de materiales duros y quebradizos. Esto es similar a una ráfaga de arena, utilizando pequeñas partículas de abrasivo muy finas y control de cierre a baja velocidad. Por medio el aire se llevan partículas abrasivas que chocan en la pieza a velocidades alrededor de 900 a 18000 m/min. Se utilizan para el corte, polvos de óxido de aluminio o carburo de silicio mientras que los polvos ligeros como la dolomita o bicarbonato de sodio se usan para limpieza, grabado o pulido. Los polvos no son recirculados a causa de posible contaminación lo cual es apto a la obstrucción del sistema. Este maquinado, corta materiales frágiles sin dañarlos. Otros usos incluyen vidrio escarchado, remoción de óxidos en superficies metálicas, re-babeado, grabado de modelos, taladrado y corte de secciones finas de metal, corte y moldeo de materiales cristalinos. Este no es adecuado para el corte de materiales blandos porque las partículas abrasivas tienden a embutirse. Comparado con proces os convencionales, la relación de remoción de material es lenta. 5.2 Maquinados con chorro de agua El maquinado con chorro de agua o fluido es un proceso que utiliza una corriente de agua de alta velocidad como agente de corte. Estos chorros tienen aproximadamente un diámetro de .25 mm y operan a velocidades de 36000 a 54000 m/min. A tales velocidades, los chorros pueden cortar madera, plásticos, telas y en algunos casos cerámica. Una desventaja de este proceso es la falta de equipo de bombeo adecuado.