Arranque de Material

Arranque de Material: Eliminación de material (virutas) por una herramienta más dura. Contacto localizado sin deformar el resto de la pieza.

Ventajas del Arranque de Material

• Cualquier material/geometría
• Alta precisión
• Buen acabado
• Útil en piezas únicas o series cortas

Maquinabilidad

Maquinabilidad: Facilidad de mecanizado. Algunos materiales están diseñados específicamente para ello.

Objetivos de las Herramientas de Corte

• Máximo arranque en mínimo tiempo
• Alta precisión
• Buen acabado
• Larga duración sin afilar
• Bajo coste

Parámetros de Corte

• v: Velocidad de corte (velocidad de la viruta)
• a: Avance (velocidad de penetración en el nuevo material)
• p: Profundidad (posición de la herramienta respecto a la superficie)

La vida útil de la herramienta depende principalmente de la velocidad de corte (v).

Fluidos de Corte

Fluidos comunes: agua (taladrina), aceite. Su función principal es la lubricación y refrigeración.

Procesos de Mecanizado

Procesos Convencionales con Viruta

• Torneado: La pieza gira, la herramienta avanza.
• Fresado: La fresa gira, la pieza o la fresa se desplaza. Tipos: frontal, cilíndrico, mixto. Modos de corte: oposición/concordancia. Operaciones: planeado, ranurado, etc.
• Taladrado: La broca gira y avanza para crear agujeros.
• Mandrinado: Agranda agujeros existentes con un filo excéntrico.
• Cepillado/Limado: Una cuchilla lineal realiza el corte mientras la mesa avanza.
• Mortajado: Corte interior lineal.
• Brochado: Utiliza una brocha con múltiples filos lineales para dar forma a un agujero o superficie.
• Aserrado: Separa piezas de partida. Tipos de máquinas: sierra de cinta, tronzadora, etc.

Procesos Abrasivos

Utilizan partículas abrasivas (sin filo definido y de alta dureza) para eliminar material.

• Ejemplos: Lijado, esmerilado, rectificado, afilado.
• Usos: Para alta precisión, excelente acabado superficial, trabajar materiales difíciles o a altas temperaturas.

Procesos No Convencionales

No usan un filo tradicional. Son ideales para materiales duros o formas complejas, a menudo sin generar viruta.

1. Ultrasonido: Vibración de alta frecuencia combinada con partículas abrasivas. Desgaste por impacto. Ideal para materiales frágiles (cerámica, vidrio).
2. Chorro de Agua Abrasivo: Agua a alta presión (~4000 bar) mezclada con arena. Corta sin generar calor (metales, vidrio…). Proporciona un corte frío y limpio.
3. Electroerosión (EDM): Descargas eléctricas controladas entre un electrodo y la pieza. Las chispas evaporan material. Solo para materiales conductores. Ideal para fabricar moldes y piezas de alta precisión.
4. Láser: Un haz de luz concentrado funde o evapora el material. Usado para cortar, taladrar, grabar con precisión (metales finos, plásticos…).
5. Haz de Electrones: Dispara electrones a alta velocidad que funden el material. Necesita vacío. Usado en la industria aeroespacial y microfabricación.
6. Mecanizado Químico: Un agente químico disuelve las zonas expuestas del material. Se usa una máscara para proteger las áreas que no deben ser atacadas. Es un proceso lento pero preciso para grabados finos.
7. Mecanizado Electroquímico: Combina corriente eléctrica y un electrolito para lograr una disolución anódica del material. Proceso sin contacto ni calor. Útil en piezas delicadas y no produce desgaste de herramienta.

Economía de los Procesos de Mecanizado

La evaluación económica de un proceso de mecanizado considera varios factores:

• Diseño: ¿Es fácil de fabricar?
• Calidad: ¿Cumple los requisitos con pocos recursos?
• Ciclo de Vida: Duración y mantenimiento de la pieza/producto.
• Capacidad: ¿La máquina/herramienta es adecuada para la tarea?

Reducir costes es un objetivo clave.

Costes de Fabricación

• Materiales: Materia prima, desperdicios.
• Herramientas: Fresas, brocas, etc.
• Costes Fijos: Energía, consumibles, alquileres.
• Capital: Inversión en máquinas, edificio.
• Mano de Obra Directa: Sueldos, seguridad social del personal de producción.
• Mano de Obra Indirecta: Ingeniería, mantenimiento, supervisión.

Reducción de Costes

• Simplificar el diseño de la pieza.
• Usar tolerancias amplias cuando sea posible.
• Emplear materiales baratos o fáciles de procesar.
• Considerar procesos alternativos (torneado en lugar de fresado, láser, fundición, etc.).
• Utilizar máquinas eficientes.

Distribución Típica del Coste Total

• Materiales: 50%
• Costes Indirectos: 30%
• Mano de Obra Directa: 15%
• Diseño: 5%

Velocidad de Corte

La velocidad de corte es un parámetro clave, ya que afecta directamente la vida de la herramienta, el tiempo de ciclo y el coste por pieza. Es fundamental buscar el equilibrio óptimo.

Tipos de Producción según Objetivo

• Producción Máxima: Prioriza minimizar el tiempo de fabricación.
• Producción Económica: Prioriza minimizar el coste por pieza.
• Producción Eficiente: Busca la mejor relación coste/tiempo.

Unión y Ensamblaje

Unión y Ensamblaje: Proceso de unir dos o más piezas para formar un producto o subconjunto. La unión puede ser permanente o temporal, fija o móvil.

Tipos Principales de Uniones

• Soldadura
• Adhesivos
• Uniones Mecánicas

Soldadura

Soldadura: Unión permanente mediante la aplicación de calor y/o presión, a veces con la adición de un metal de aporte.

Ventajas de la Soldadura

• Unión muy fuerte, incluso superior a la resistencia del material base.
• Posible realizar fuera de fábrica (in situ).
• Económica en muchos casos.

Desventajas de la Soldadura

• Requiere operario cualificado.
• Alto riesgo para el operario (calor, humos, radiación).
• Defectos internos difíciles de detectar sin inspección especializada.

Soldadura por Fusión

Se funden las piezas base en la zona de unión. Es posible añadir material de aporte.

• Por Arco Eléctrico: Usa una descarga eléctrica (plasma ionizado) para generar calor y fundir el metal. Muy usada en la industria.
• Con Oxígeno y Gas Combustible: Una mezcla de gas combustible y oxígeno genera una llama de alta temperatura que funde el metal (ej. soldadura oxiacetilénica).
• Por Resistencia: La corriente eléctrica crea calor en el punto de contacto entre las piezas debido a la resistencia eléctrica (efecto Joule). Común en la industria automotriz.

Soldadura de Estado Sólido

La unión se logra mediante presión o presión combinada con calor, pero sin llegar a fundir el material base. No se utiliza material de aporte.

Soldadura Fuerte y Blanda

Se añade un metal de aporte que se funde, pero sin fundir el material base. El metal de aporte se distribuye en la unión por capilaridad.

• Soldadura Fuerte: La temperatura de fusión del metal de aporte es superior a 450 °C.
• Soldadura Blanda: La temperatura de fusión del metal de aporte es inferior a 450 °C.

Adhesivos

Adhesivos: Sustancias (generalmente polímeros) que unen piezas tras un proceso de curado químico.

Ventajas de los Adhesivos

• Permiten unir materiales distintos.
• Ideal para materiales frágiles, ya que distribuyen la carga sobre una superficie mayor.
• Posible sellado de la unión.
• Diseño de unión simple.

Desventajas de los Adhesivos

• Menor resistencia mecánica comparada con la soldadura en muchos casos.
• La resistencia depende de la compatibilidad entre el adhesivo y los materiales a unir.
• Limitados por la temperatura de trabajo.
• Necesitan una limpieza precisa de las superficies antes de la aplicación.
• El tiempo de curado puede ser lento.
• Difícil inspección de la calidad de la unión.

Tipos de Adhesivos

• Naturales: Origen vegetal, animal o mineral.
• Sintéticos: Termoplásticos o termoestables.

Uniones Mecánicas

Uniones Mecánicas: Permiten montar y desmontar piezas fácilmente, a menudo sin necesidad de un operario experto. Son útiles para ajustes y mantenimiento.

Tipos de Uniones Mecánicas

• Roscadas: Utilizan elementos roscados como tornillos, tuercas, espárragos.
• Remachadas: Uniones fijas, no desmontables sin destruir el remache.
• De Forma: La unión se logra mediante la forma de las piezas (encajes, machihembrados, pestañas).
• Integrales: La unión forma parte de la pieza continua, lograda por deformación plástica (ej. engatillado, remachado integral).