Los 5 principales procesos de corte de metal en la fabricación moderna

Los procesos de corte siempre han sido una parte integral de la industria manufacturera, aunque muchos desconocen que existen diversos métodos para cortar metal. Cada proceso tiene diferentes capacidades, limitaciones y costos asociados. Mientras que algunos métodos existen desde mediados del siglo XIX, otros son relativamente recientes. En este artículo analizaremos los cinco procesos que permiten a la industria manufacturera cortar metales.

#1 Formación de viruta

La formación de viruta es un proceso de corte de metal que utiliza medios mecánicos como aserrado, fresado, taladrado y torneado. Este método fue pionero por Kivima y Franz en la década de 1950. Este proceso de corte de metal a menudo se describe mediante un modelo tridimensional, ampliamente conocido en la industria del diseño de máquinas herramienta. Durante estos métodos, el material se elimina gradualmente de la pieza de trabajo en "virutas" más pequeñas. Bajo el paraguas de la formación de viruta se encuentran diversas operaciones que utilizan el proceso para eliminar material excedente; a continuación, se ofrece una breve descripción de algunas de ellas.

• Fresado: operación donde cortadores rotativos eliminan material.
  • Ventajas: capacidades multi-eje y puede realizarse en proyectos de diversas escalas.
  • Desventajas: alto costo y requiere operador altamente calificado.
• Taladrado: operación donde una broca elimina material girando a altas velocidades.
  • Ventajas: bordes afilados en el lado de entrada.
  • Desventajas: crea rebabas y puede alterar las propiedades mecánicas del material mediante tensión.
• Torneado: operación que utiliza una herramienta de corte no rotativa mientras la pieza de trabajo gira para "virutear" el material excedente.
  • Ventajas: puede realizarse manual o automáticamente y fácil recolección de virutas.
  • Desventajas: a menudo ocurren deflexiones que afectan dimensiones y rugosidad.

#2 Cizallado

El cizallado es un proceso a menudo denominado troquelado y se originó a mediados del siglo XIX cuando se buscaba una forma de cortar cuero para la industria del calzado. Ahora el proceso se utiliza para una variedad de materiales diferentes y es una forma de cortar metal sin virutas ni uso de calor. Este proceso utiliza una cuchilla móvil que empuja contra la pieza de trabajo fija. Dentro del proceso de cizallado, existen diversas operaciones. A continuación, destacamos las dos más populares.

• Perforado: operación que utiliza una prensa perforadora para forzar una herramienta a través del material base y crear un orificio y eliminar el material excedente.
  • Ventajas: proceso rentable para cortes simples y operación rápida.
  • Desventajas: no óptimo para cortes complejos y los costos de utillaje pueden aumentar rápidamente.
• Estampado: operación que corta metal utilizando una máquina para deformar el material no deseado y crear formas variables.
  • Ventajas: alto nivel de automatización y reduce algunos costos secundarios.
  • Desventajas: los troqueles de estampado personalizados tienen un alto costo y no se pueden hacer alteraciones durante la producción.

#3 Eliminación de material abrasivo

Los métodos de corte abrasivo incluyen operaciones como rectificado, lapeado y corte por chorro de agua. Estos métodos de corte eliminan el material excedente mediante erosión. Estas operaciones son mucho más rápidas que los procesos térmicos como EDM y láser, ofrecen mejor calidad de borde y normalmente proporcionan algún tipo de ahorro de costos para los fabricantes. La eliminación de material abrasivo se categoriza por diversas operaciones que se desglosan a continuación.

• Rectificado: en las operaciones de rectificado, una muela abrasiva se utiliza como herramienta de corte principal. Dentro del rectificado existen operaciones aún más específicas e individualizadas como rectificado por penetración, rectificado cíclico y rectificado de superficies.
  • Ventajas: dimensiones altamente precisas, puede crear superficies lisas y puede realizarse con menor presión aplicada sobre el material.
  • Desventajas: no permite eliminar grandes cantidades de material.
• Lapeado: en el lapeado, dos superficies se frotan juntas con un material abrasivo entre ellas. Este movimiento puede realizarse a mano o mediante máquina.
  • Ventajas: puede mantener tolerancias estrictas y es excelente para crear superficies uniformemente planas.
  • Desventajas: proceso de corte lento y los gastos pueden acumularse rápidamente resultando en un precio más alto.
• Corte por chorro de agua: en las operaciones de corte por chorro de agua, una gran máquina utiliza una mezcla de agua a alta presión y granate abrasivo para cortar diversos materiales.
  • Ventajas: proceso de corte en frío, sin daño/distorsión térmica, calidad de borde excepcional, sin procesos de acabado requeridos, una amplia gama de tipos y espesores de materiales compatibles, y se pueden mantener tolerancias extremadamente ajustadas.
  • Desventajas: precio moderado.

#4 Calor

El corte de metal por calor incluye operaciones como corte por plasma y corte por láser. Ambos procesos utilizan luz caliente de alta potencia para eliminar material excedente. El corte por láser, que se originó en la década de 1960, y el corte por plasma, introducido en 1957, han sido durante mucho tiempo algunos de los métodos de corte de metal más conocidos. A pesar de que ambas operaciones son métodos de corte ampliamente aceptados, crean daño térmico, distorsión significativa y requieren algunos procesos de acabado. Las operaciones de corte por láser y plasma se caracterizan a continuación.

• Corte por láser: esta tecnología utiliza un láser para vaporizar y tallar el material excedente. Aunque el láser solía utilizarse principalmente en manufactura, ahora se emplea en diversas industrias.
  • Ventajas: puede manejar cortes complejos y tiene alta precisión.
  • Desventajas: restricciones de tipo y espesor de material, limpieza de bordes requerida y altas entradas de calor.
• Corte por plasma: operación similar al corte por láser, pero utiliza un chorro de plasma caliente acelerado para cortar materiales eléctricamente conductivos.
  • Ventajas: bajo costo, altas velocidades de corte y facilidad de uso.
  • Desventajas: restricciones de tipo y espesor de material, limpieza de bordes requerida y altas entradas de calor.

#5 Electroquímico

Los métodos de corte electroquímico incluyen procesos como mecanizado por descarga eléctrica (EDM), grabado y mecanizado electroquímico (ECM). Estas operaciones realizan un corte mediante una reacción eléctrica y química.

• EDM: proceso de fabricación donde los cortes se crean mediante una carga eléctrica (chispas). Por esta razón, el EDM a veces se denomina mecanizado por chispas, erosión por chispas o corte por hilo.
  • Ventajas: puede mantener tolerancias estrictas, excelente para crear superficies uniformemente planas.
  • Desventajas: alta entrada de calor, algún daño térmico y a menudo se necesitan procesos de limpieza/acabado de bordes.

Con tantos procesos y operaciones disponibles hoy en día, los fabricantes tienen una gran cantidad de opciones para cortar metales. Si bien cada uno tiene sus ventajas y desventajas, no existe una talla única. Los profesionales de la industria a menudo deciden la operación a implementar después de una exhaustiva investigación del proyecto.

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