Comprender el proceso de mecanizado no tradicional

El mecanizado no tradicional, también conocido como "mecanizado no convencional" o "método de mecanizado moderno", es un método de mecanizado que implica el uso de electricidad, calor, luz, energía electroquímica, energía química, energía acústica y energía mecánica especial para eliminar, deformar, cambiar propiedades o materiales de placas.

El taladrado, mandrinado, corte, fresado y otros procesos de mecanizado convencionales se realizan con herramientas tradicionales con filo de corte. Estos métodos de mecanizado tradicionales se han vuelto obsoletos a medida que avanza la tecnología y el tiempo, aunque son la base del proceso de mecanizado.

En este artículo conocerás la definición, aplicaciones, diagramas, características, tipos, funcionamiento, ventajas y desventajas del proceso de mecanizado no tradicional.

¿Qué es el mecanizado no tradicional?

El Método de Mecanizado No Tradicional es una técnica de vanguardia para superar los inconvenientes del mecanizado tradicional. El mecanizado ultrasónico, el mecanizado por rayo láser, el mecanizado por chorro de agua, el mecanizado por chorro de agua abrasivo, el mecanizado por haz de electrones y otros son ejemplos de este proceso de mecanizado.

Cuando un artículo se produce con la ayuda de tecnología moderna, se conoce como un proceso de mecanizado no convencional, no tradicional o moderno. Las técnicas se pueden utilizar para mecanizar objetos complicados, de microsuperficie y de baja rigidez hechos de materiales metálicos o no metálicos de cualquier dureza, resistencia, tenacidad o fragilidad. Algunas tecnologías para superacabado, acabado espejo y mecanizado a nanoescala (atómico) se pueden emplear al mismo tiempo.

Aplicaciones

Las aplicaciones del mecanizado no tradicional son tan amplias que existen varios tipos adecuados para una aplicación específica. A continuación se muestran algunas áreas en las que se utilizan estos métodos de mecanizado.

Algunos de los procesos de mecanizado se utilizan para mecanizar moldes y piezas con agujeros y cavidades de formas complejas. Se utilizan para mecanizar materiales con diferentes propiedades, ya sean duros o quebradizos, como aleaciones duras y acero endurecido. El mecanizado no convencional se utiliza para hacer agujeros profundos y finos, agujeros con forma, ranuras profundas, hendiduras estrechas y cortes en rodajas finas.

• De la misma manera que se utilizan procedimientos de mecanizado no tradicionales para fresar superficies duras, se utilizan métodos de mecanizado no tradicionales para diseñar troqueles. Se pueden utilizar métodos de mecanizado no convencionales para procesar varios metales duros que no se pueden mecanizar con los procedimientos típicos.
• Para perforar orificios de diámetro muy pequeño en una boquilla de un sistema de inyección de combustible, también se utilizan métodos no tradicionales en la industria automotriz. También se pueden utilizar métodos de mecanizado no tradicionales para mecanizar engranajes.
• Para mecanizar diseños intrincados en láminas de metal delgadas, se utilizan muchos procesos de mecanizado no tradicionales, como el mecanizado por rayo láser.
• Para cortar materiales frágiles como vidrio, cerámica y cuarzo, se pueden utilizar procedimientos de mecanizado no convencionales como el mecanizado por chorro abrasivo.
• Se puede utilizar un proceso de mecanizado no convencional para mecanizar una herramienta de corte.
• El mecanizado moderno es fundamental en la industria aeroespacial, ya que se utiliza para crear piezas de aeronaves complejas.

Características

A continuación se presentan algunas características del proceso de mecanizado no tradicional:

1. Los materiales de las herramientas pueden tener una dureza mucho menor que los materiales de las piezas de trabajo
2. Se puede utilizar energía como la energía eléctrica, la energía electroquímica, la energía del sonido o la energía de la luz para procesar el material directamente.
3. Durante el mecanizado, las fuerzas mecánicas no son visibles y la pieza de trabajo rara vez presenta deformación mecánica y térmica, las cuales son beneficiosas para mejorar la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo.
4. Se pueden elegir varios métodos combinados para crear nuevos métodos de proceso, lo que aumenta significativamente la eficiencia de la producción y la precisión del mecanizado.
5. Casi todas las nuevas fuentes de energía abren la posibilidad de un nuevo método de mecanizado no tradicional.

Tipos de procesos de mecanizado no tradicionales

A continuación se muestran los diversos métodos de procesos de mecanizado no tradicionales:

Mecanizado por electroerosión (EDM):

El electroerosionado, también conocido como mecanizado por descarga o mecanizado por electroerosión, es una tecnología de mecanizado no tradicional para grabar materiales conductores mediante la erosión eléctrica provocada por una descarga de pulsos entre dos polos sumergidos en un líquido de trabajo. El equipo básico utilizado para este proceso es la máquina herramienta de electrodescarga. A continuación se muestran algunas características del mecanizado por descarga eléctrica:

• Mecanizado sin fuerza de corte;
• Sin defectos como rebabas, marcas de herramientas, ranuras, etc.
• Capaz de procesar materiales que son difíciles de cortar con métodos de mecanizado convencionales y piezas de trabajo de formas complejas
• Los materiales del electrodo de la herramienta no necesitan ser más duros que el material de la pieza de trabajo;
• La automatización es simple cuando se emplea el mecanizado eléctrico;
• En algunas aplicaciones, la capa metamórfica formada en la superficie después del tratamiento debe eliminarse más.
• Es difícil lidiar con la contaminación por humo generada durante la purificación y el procesamiento del fluido de trabajo

Aplicaciones:

A continuación se muestran las aplicaciones de los procesos de mecanizado no tradicionales:

• Mecanizado de huecos y cavidades de formas complejas en moldes y piezas;
• Varios materiales duros y quebradizos, como aleaciones duras y acero endurecido, son mecanizables.
• Procesamiento de agujeros finos y profundos, agujeros curvos, surcos profundos, rendijas estrechas y cortes finos, entre otras cosas
• Los instrumentos de corte y medición, como las herramientas de corte, las placas de muestra y los calibres de anillos roscados, son todos mecanizables.

Esquema de EDM:

Mecanizado electrolítico:

La pieza de trabajo se mecaniza a una forma y tamaño específicos según el principio de disolución anódica en el proceso electrolítico y con la ayuda del cátodo moldeado. El mecanizado electrolítico ofrece beneficios sustanciales para materiales difíciles de mecanizar, formas complicadas y productos de paredes delgadas. El estriado del cañón de la pistola, la cuchilla, el impulsor integral, el molde, el orificio perfilado y las piezas, el biselado y el desbarbado son ejemplos de mecanizado electrolítico. La técnica de mecanizado electrolítico ha asumido un papel importante, si no insustituible, en el mecanizado de numerosos productos.

Ventajas:

• Una amplia gama de servicios de mecanizado. El mecanizado electroquímico puede tratar casi todos los materiales conductores sin comprometer las cualidades mecánicas o físicas, como la resistencia, la dureza o la tenacidad, y la estructura metalográfica de los materiales no se ve afectada en su mayor parte después del mecanizado. Se utiliza con frecuencia para mecanizar aleaciones duras, aleaciones de alta temperatura, acero templado, acero inoxidable y otros materiales difíciles de mecanizar.
• Altas tasas de fabricación
• Excelente calidad de mecanizado, especialmente en la superficie.
• Se puede utilizar para mecanizar piezas deformables y paredes delgadas.
• Durante el proceso de mecanizado electroquímico, no hay contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo, no hay fuerza de corte mecánica, no hay tensión residual ni deformación, no hay rebabas ni destellos.

Desventajas:

• La precisión de mecanizado y la velocidad de mecanizado son bajas.
• Mecanizado costoso. Cuanto mayor sea el costo adicional por artículo, menor será el lote.

Esquema de mecanizado electrolítico:

Mecanizado láser

Para lograr el mecanizado, los láseres utilizan la energía de la luz para alcanzar una alta densidad de energía en el punto focal después de ser enfocados por la lente, fundir o vaporizar el material y eliminarlo en un período muy corto. El mecanizado por láser proporciona las ventajas de un menor desperdicio de material, un efecto de costo visible en la fabricación a gran escala y una alta flexibilidad para el objeto de corte. La tecnología láser se usa principalmente en Europa para soldar materiales únicos, como carrocerías y bases de vehículos de alta calidad, alas de aviones y fuselajes de naves espaciales.

Las aplicaciones más utilizadas son la soldadura por láser, el corte por láser, la modificación de superficies, el marcado por láser, la perforación por láser, el micromecanizado y la deposición fotoquímica, la estereolitografía, el grabado por láser y otros métodos de mecanizado por láser.

Esquema de mecanizado láser:

Mecanizado por haz de electrones

El mecanizado de materiales utilizando los efectos térmicos o de ionización de un haz de electrones convergente de alta energía se conoce como mecanizado por haz de electrones (EBM). Alta densidad de energía, fuerte penetración, una amplia gama de profundidades de fusión de una sola vez, gran relación de ancho de soldadura, velocidad de soldadura rápida, zona de impacto térmico pequeña y poca deformación operativa son todas ventajas.

Los materiales de mecanizado para el mecanizado por haz de electrones son diversos y el área de corte puede ser bastante pequeña. La precisión del mecanizado se puede medir en nanómetros, lo que permite el mecanizado molecular o atómico. Productividad significativa; el maquinado produce poca contaminación, pero el costo del equipo de maquinado es alto. Se puede usar para hacer microagujeros, pequeñas hendiduras y otras formas complejas. También se puede utilizar para litografía fina y soldadura. El uso principal del mecanizado por haz de electrones en el negocio de fabricación de automóviles es la tecnología de carcasa de puente de soldadura por haz de electrones al vacío.

Mecanizado por haz de iones

En condiciones de vacío, el mecanizado por haz de iones se logra acelerando y concentrando la corriente de iones generada por la fuente de iones en la superficie de la pieza de trabajo. El efecto de mecanizado se puede regular perfectamente gracias a la regulación precisa de la densidad del flujo iónico y la energía iónica, lo que permite un mecanizado de ultra precisión a nivel nanométrico, molecular y atómico. El mecanizado por haz de iones crea menos contaminación, menos estrés y distorsión, y es flexible para los materiales que se procesan, pero tiene un costo significativo.

El mecanizado por haz de iones se puede utilizar en dos fases; grabado y revestimiento.

• Mecanizado de grabado:el grabado iónico se utiliza para mecanizar el cojinete de aire del giroscopio y las ranuras del motor de presión dinámica con alta resolución, precisión y repetibilidad. El grabado de gráficos de alta precisión, como circuitos integrados, dispositivos optoelectrónicos y dispositivos ópticos integrados, es otra aplicación del grabado con haz de iones. El grabado con haz de iones también se utiliza para diluir materiales y crear muestras para microscopía electrónica de penetración.
• Mecanizado de revestimiento por haz de iones:hay dos tipos de mecanizado de revestimiento por haz de iones:deposición por pulverización catódica y metalización iónica. Las películas metálicas o no metálicas se pueden recubrir sobre superficies metálicas o no metálicas, y varias aleaciones, compuestos o ciertos materiales sintéticos, materiales semiconductores y materiales de alto punto de fusión también se pueden recubrir con el recubrimiento iónico. Es posible recubrir una película lubricante, una película resistente al calor, una película resistente al desgaste, una película decorativa y una película eléctrica con la técnica de recubrimiento por haz de iones.

Mecanizado por arco de plasma

El mecanizado por arco de plasma es una tecnología de mecanizado no tradicional que utiliza la energía térmica de un arco de plasma para cortar, soldar y rociar metal o no metal. Puede soldar láminas y láminas delgadas y tiene un efecto de ojo de cerradura, lo que permite la soldadura de un solo lado y la formación libre de dos lados. El arco de plasma tiene una alta densidad de energía, una alta temperatura de columna de arco y una alta capacidad de penetración. Para acero de 10 a 12 mm de espesor, no se requiere biselado y se puede lograr la penetración completa de la soldadura y la conformación de dos caras en un solo paso, con una velocidad de soldadura rápida, alta productividad y deformación por tensión mínima. Debido a que el equipo es complicado y usa mucho gas, solo es bueno para soldar en interiores.

Es ampliamente utilizado en la producción industrial, particularmente para soldar cobre y aleaciones de cobre, titanio y aleaciones de titanio, acero aleado, acero inoxidable y molibdeno en aplicaciones militares y tecnología industrial de vanguardia como la aeroespacial, donde los proyectiles de misiles de aleación de titanio y algunos aviones Se utilizan recipientes de paredes delgadas.

Mecanizado por ultrasonidos

Mediante el uso de la frecuencia ultrasónica como herramienta para la vibración de pequeña amplitud y el golpe en la superficie tratada por el abrasivo libre en el líquido entre esta y la pieza de trabajo, el mecanizado ultrasónico hace que la superficie de la pieza de trabajo se agriete progresivamente. La perforación, el corte, la soldadura, el anidamiento y el pulido son aplicaciones comunes para el mecanizado ultrasónico. Puede mecanizar cualquier material, pero es particularmente adecuado para cortar una variedad de materiales duros, quebradizos y no conductores con alta precisión y una calidad de superficie excepcional, pero a un ritmo bajo.
Perforación (incluidos agujeros redondos, agujeros con forma y agujeros curvos, entre otras cosas), corte, ranurado, encajado, tallado de diversos materiales duros y quebradizos, como vidrio, cuarzo, cerámica, silicio, germanio, ferrita, piedras preciosas y jade, desbarbado de piezas pequeñas en lotes, pulido de moldes la superficie y el revestimiento de muelas abrasivas son ejemplos de mecanizado ultrasónico.

Mecanizado químico

Para obtener la forma, el tamaño o la superficie deseados de la pieza de trabajo, el mecanizado químico utiliza una solución de ácido, álcali o sal para corroer o disolver el material de las piezas. El método de mecanizado es ideal para adelgazar áreas extensas y cortar orificios complicados en objetos de paredes delgadas. Es adecuado para el mecanizado de áreas amplias y puede procesar numerosas piezas a la vez; puede procesar cualquier material metálico que se pueda cortar, libre de dureza y resistencia. Sin ninguna tensión, grieta o rebaba, la rugosidad de la superficie alcanza Ra1.252.5m, es fácil de usar, no se puede usar para mecanizar ranuras u orificios angostos, y no es adecuado para eliminar defectos como la rugosidad de la superficie y los rasguños.

Fabricación rápida de prototipos

La tecnología CAD/CAM moderna, la tecnología láser, la tecnología de control numérico por computadora, la tecnología de servoaccionamiento de precisión y la tecnología de materiales novedosos se utilizan para desarrollar y combinar la tecnología RP. Debido a los diferentes materiales de formación, varios tipos de sistemas de creación rápida de prototipos tienen distintos principios de formación y características del sistema. La técnica subyacente, sin embargo, sigue siendo la misma:“fabricación por capas, superposición capa por capa”. Es similar al procedimiento de integración en matemáticas. En términos de apariencia, la tecnología de creación rápida de prototipos se parece a una "impresora 3D".

Puede recibir datos de diseño de productos (CAD) directamente y producir muestras, moldes o modelos de nuevos productos rápidamente sin necesidad de moldes, cortadores o accesorios. Como resultado, la adopción y el despliegue generalizados de la tecnología RP pueden reducir significativamente el tiempo que lleva desarrollar nuevos productos, ahorrar gastos de desarrollo y aumentar la calidad del desarrollo. Este es el significado revolucionario de la tecnología RP para el negocio de la fabricación, desde la "técnica de eliminación" tradicional hasta el "método de crecimiento" actual, desde la producción de moldes hasta la fabricación sin moho. La tecnología de creación rápida de prototipos se puede utilizar en una variedad de industrias, incluidas la aviación, la aeroespacial, la automotriz, las comunicaciones, el tratamiento médico, la electrónica, los electrodomésticos, los juguetes, los equipos militares, el modelado industrial (escultura), los modelos de construcción y la fabricación de maquinaria.

Mire el video a continuación para obtener más información sobre los procesos de mecanizado no tradicionales:

Ventajas y desventajas de los métodos de mecanizado no tradicionales

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios de los métodos de mecanizado no tradicionales en sus diversas aplicaciones.

Alta precisión :La precisión es una de las principales preocupaciones de las empresas actuales, ya sean pequeñas o grandes. En comparación con los artículos fabricados con formas de mecanizado no tradicionales, los métodos convencionales de mecanizado producen resultados menos precisos. Como resultado de la alta precisión, el mecanizado no convencional es adecuado para los tiempos modernos y puede usarse para reemplazar las técnicas de mecanizado tradicionales.

Menos ruido :Debido a que los procesos de mecanizado no tradicionales son un mejor reemplazo para los métodos de mecanizado tradicionales, ayudan a reducir la contaminación acústica en el entorno circundante. Debido a que el proceso es silencioso, ciertas plantas de mecanizado no tradicionales pueden ubicarse en áreas residenciales.

Alta producción :En comparación con los procedimientos de mecanizado tradicionales, los métodos de mecanizado modernos o no convencionales promueven una alta tasa de producción. Esto se debe a que los enfoques no tradicionales funcionan con mayor rapidez y precisión que las formas tradicionales.

Menos producto de desecho :Trabajar con equipos más antiguos hace que el control de los productos de desecho sea extremadamente difícil. Los chips deben desecharse a tiempo, lo que requiere más esfuerzo. Las tecnologías de mecanizado no tradicionales, por otro lado, no producen residuos o producen microbasura que es fácil de manipular y desechar.

Sin desgaste de la herramienta :En los procedimientos de mecanizado no tradicionales, no hay contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo, por lo que no se produce desgaste de la herramienta. Esto elimina la posibilidad de que la herramienta falle y evita el desgaste de la herramienta.

Desventajas:

A pesar de las buenas ventajas de los métodos de mecanizado no convencionales, aún existen algunas limitaciones. A continuación se presentan las desventajas de este proceso de mecanizado en sus diversas aplicaciones.

Alto costo inicial :Debido a que comprende muchas piezas eléctricas que funcionan junto con las mecánicas, el costo inicial de establecer una planta de mecanizado no tradicional es más alto que el de una planta de mecanizado típica. Las empresas artesanales y de pequeña escala no pueden usarlo debido a esto.

Requisito de alta potencia :Una planta de mecanizado no tradicional requiere mucha más potencia que una planta de mecanizado estándar. Esto se debe a la falta de contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo, lo que requiere el uso de más energía para procesar la superficie de la herramienta.

Mecanismo complejo :Los procesos de mecanizado no tradicionales, en contraste con los procedimientos de mecanizado típicos, tienen un mecanismo más sofisticado. Los métodos de mecanizado no tradicionales requieren que el operador tenga la habilidad suficiente para manejar los procedimientos involucrados. Si la planta falla por cualquier motivo, se requerirá que un profesional altamente calificado la repare.

Menor tasa de remoción de metal :En comparación con los procedimientos de mecanizado estándar, los métodos de mecanizado no tradicionales tienen una tasa de eliminación de metal más baja. Por lo tanto, los procedimientos no tradicionales no son adecuados para productos a gran escala.

No apropiado para materiales blandos :La acción de corte de un método de mecanizado no tradicional generalmente es causada por un aumento localizado en la temperatura de la pieza de trabajo. Como resultado, el método no es apropiado para cortar materiales blandos como caucho o plástico, ya que se quemaría la pieza de trabajo.

Conclusión

El mecanizado no tradicional, también conocido como "mecanizado no convencional" o "método de mecanizado moderno", es un método de mecanizado que implica el uso de electricidad, calor, luz, energía electroquímica, energía química, energía acústica y energía mecánica especial para eliminar, deformar, cambiar propiedades o materiales de placas. El método de mecanizado incluye EDM, electrolítico, láser, EBM, mecanizado por haz de iones, etc. Eso es todo por este artículo, donde se describen la definición, las aplicaciones, las características, los tipos, el trabajo, las ventajas y desventajas de los métodos de mecanizado no tradicionales.

Espero que obtenga mucho de la lectura, si es así, comparta amablemente con otros estudiantes. Gracias por leer, ¡nos vemos!