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9 Tecnologías de procesamiento únicas en la fabricación de moldes

1. EDM

EDM

(1) Principios básicos

El mecanizado por descarga eléctrica es un método de procesamiento especial que utiliza la electrocorrosión generada durante la descarga de impulsos entre dos electrodos sumergidos en fluido de trabajo para eliminar materiales conductores. También se conoce como mecanizado por erosión eléctrica.

La electroerosión es adecuada para el mecanizado de piezas complejas, como pequeñas cavidades de precisión, hendiduras estrechas, ranuras, esquinas, etc. Cuando es difícil para la herramienta alcanzar superficies complejas, cuando se requiere un corte profundo y cuando la relación de aspecto es particularmente alta, la electroerosión es mejor que el mecanizado por fresado. Para el mecanizado de piezas de alta tecnología, fresar el electrodo y volver a descargarlo puede mejorar el porcentaje de éxito.

En comparación con el elevado coste de la herramienta, la electroerosión es más adecuada.

Además, cuando se especifique que es necesaria la electroerosión, ésta puede proporcionar una superficie con patrón de fuego.

Con el rápido desarrollo del fresado de alta velocidad, se ha reducido el espacio de desarrollo de la electroerosión. Al mismo tiempo, el fresado de alta velocidad ha aportado un mayor progreso tecnológico a la electroerosión. Por ejemplo, el fresado de alta velocidad se utiliza para fabricar electrodos.

Gracias a la realización del procesamiento de áreas estrechas y a los resultados de superficie de alta calidad, el número de diseños de electrodos se reduce considerablemente.

Además, el uso de fresado de alta velocidad para fabricar los electrodos también puede aumentar la eficiencia de la producción a un nuevo nivel, y puede garantizar la alta precisión de los electrodos, por lo que la precisión de la electroerosión también se mejora.

Si la mayor parte del procesamiento de la cavidad se realiza mediante fresado de alta velocidad, la electroerosión sólo se utiliza como medio auxiliar para despejar las esquinas y recortar, de modo que la cantidad restante sea más uniforme y menor.

(2) Equipamiento básico: Máquinas herramienta de electroerosión

(3) Características principales

  • Capaz de procesar materiales y formas complejas que son difíciles de cortar con los métodos de corte ordinarios.
  • Sin fuerza de corte durante el procesamiento.
  • No produce defectos como rebabas y marcas de cuchillas.
  • La herramienta material del electrodo no tiene por qué ser más duro que el material de la pieza.
  • Uso directo del procesamiento de energía eléctrica para facilitar la automatización.
  • Tras el procesado, la superficie producirá una capa metamórfica, que deberá eliminarse en algunas aplicaciones.
  • La purificación del fluido de trabajo y el tratamiento de la contaminación por humos generada durante el proceso son problemáticos.

La electroerosión presenta las siguientes características

Puede procesar cualquier alta resistencia, alta dureza, alta tenacidad, alta fragilidad y alta pureza materiales conductores.

No ejerce ninguna fuerza mecánica evidente durante el mecanizado y es adecuado para el mecanizado de piezas de baja rigidez y estructuras finas.

Los parámetros de impulso pueden ajustarse según sea necesario, y el mecanizado de desbaste, semiacabado y acabado pueden realizarse en la misma máquina.

Las picaduras en la superficie después de la electroerosión son buenas para el almacenamiento de aceite y la reducción del ruido.

La eficacia de producción de la electroerosión es inferior a la del corte.

Parte de la energía se disipa en el electrodo de la herramienta durante el proceso de descarga, lo que provoca la pérdida del electrodo y afecta a la precisión del conformado.

(4) Rango de uso

Moldes y piezas para el mecanizado de orificios y cavidades de formas complejas.

Procesamiento de todo tipo de materiales duros y quebradizos como carburo de cemento y acero endurecido.

Procesamiento de poros profundos, orificios con formas especiales, ranuras profundas, hendiduras estrechas, escamas cortantes, etc.

Mecanizado de diversas herramientas y herramientas de medición como herramientas de conformado, plantillas y calibradores de anillos roscados.

Tres condiciones necesarias para la electroerosión

  1. Debe utilizar energía pulsada
  2. Debe utilizarse un dispositivo de ajuste automático del avance para mantener una pequeña separación de descarga entre el electrodo de la herramienta y el electrodo de la pieza.
  3. La descarga de chispas debe realizarse en un medio líquido con una cierta resistencia de aislamiento (10 ~ 107Ω - m).

No todos los aceros para moldes pueden utilizarse para la electroerosión de superficies de espejo. Algunos aceros para moldes pueden lograr fácilmente el efecto espejo, mientras que algunos aceros para moldes no pueden lograr el efecto espejo de todos modos. Al mismo tiempo, la dureza del acero para moldes es mayor, y el efecto de la electroerosión en la superficie de espejo es mejor.

Consulte la tabla siguiente para conocer los distintos materiales y las propiedades de procesamiento de la superficie del espejo.

diversos materiales y propiedades de procesamiento de la superficie del espejo

2. WEDM

WEDM

(1) Principios básicos

WEDM (Wire Electrical Discharge Machining) Utilizando como electrodos finos alambres metálicos en movimiento continuo (denominados alambres de electrodo), la pieza se somete a una descarga de chispa pulsante para grabar el metal y cortarlo en formas, también conocido como corte por alambre.

(2) Equipamiento básico: Máquina herramienta WEDM

(3) Características principales

Además de las funciones básicas de EDM, WEDM tiene otras características:

① Es posible procesar cualquier superficie curva bidimensional con una línea recta como generatriz sin necesidad de fabricar electrodos de herramienta con formas complicadas;

② Puede cortar rendijas estrechas de unos 0,05 mm;

③ No todos los materiales sobrantes se convierten en residuos durante el procesamiento, lo que mejora la tasa de utilización de energía y materiales.

④ En el proceso de corte WEDW de baja velocidad en el que el alambre de electrodo no se recicla, el alambre de electrodo se actualiza constantemente, lo que favorece la mejora de la precisión de procesamiento y la reducción del rugosidad superficial.

⑤ La eficiencia de corte alcanzada por el corte WEDM es generalmente de 20 a 60 mm2/min, hasta 300mm2/min; la precisión de procesamiento es generalmente de ±0,01 a ±0,02mm, hasta ± 0,004mm.

La eficiencia de corte alcanzada por el corte WEDM es generalmente de 20-60mm2/min, hasta 300mm2/min. La precisión de procesamiento es generalmente de ±0,01 a ±0,02mm, y el máximo puede alcanzar ± 0,004mm.

La rugosidad superficial es generalmente de Ra2,5 a 1,25 micras, la más alta puede alcanzar Ra0,63 micras.

El grosor de corte suele ser de 40 a 60 mm, y el más grueso puede alcanzar los 600 mm.

(4) Rango de uso

Se utiliza principalmente para la transformación:

Diversas formas complejas y piezas de trabajo precisas y pequeñas, como punzones, matrices, matrices convexas y cóncavas, placas fijas, placas de descarga, herramientas de conformado, plantillas, electrodos metálicos para electroerosión, diversos orificios finos, rendijas estrechas, curvas arbitrarias, etc.

Tiene ventajas sobresalientes como la pequeña tolerancia de mecanizado, la alta precisión de mecanizado, el ciclo de producción corto y el bajo coste de fabricación, y se ha utilizado ampliamente en la producción. En la actualidad, las máquinas herramienta de electroerosión en el país y en el extranjero han representado más de 60% del número total de máquinas herramienta de procesamiento eléctrico.

WEDM es una tecnología para realizar el procesamiento del tamaño de las piezas de trabajo. Bajo ciertas condiciones de equipamiento, la formulación razonable de la ruta de la tecnología de procesamiento es un eslabón importante para garantizar la calidad del procesamiento de piezas de trabajo.

El proceso de mecanizado WEDM de moldes o piezas puede dividirse generalmente en los siguientes pasos.

Análisis y revisión de planos

El análisis de los planos es un primer paso decisivo para garantizar la calidad de la pieza y los indicadores técnicos completos de la misma.

Tomando como ejemplo la matriz de punzonado, al digerir los patrones, primero debemos seleccionar los patrones de piezas de trabajo que no pueden o no pueden procesarse fácilmente mediante WEDM.

Son aproximadamente las siguientes:

  • La pieza tiene una elevada rugosidad superficial y precisión dimensional, y no puede rectificarse manualmente después del corte.
  • La pieza de trabajo con una hendidura estrecha menor que el diámetro de la alambre de electrodo más la separación de descarga, o la pieza de trabajo con esquinas redondeadas formadas por la separación de descarga de la torre de perforación de la placa de electrodos no se permite en las esquinas de la figura.
  • Materiales no conductores.
  • Piezas cuyo espesor supere la luz del armazón de alambre.
  • La longitud de mecanizado de la pieza supera la longitud efectiva longitud de carrera de la paleta x, y, y requiere una mayor precisión.

De acuerdo con las condiciones del proceso de corte por hilo, deben tenerse muy en cuenta la rugosidad superficial, la precisión dimensional, el espesor de la pieza, el material de la pieza, el tamaño, la holgura de ajuste y el espesor de la pieza estampada.

Consideraciones sobre programación

  1. Determinación de holgura del troquel y radio del círculo de transición

Determinar razonablemente la holgura de la matriz.

La selección razonable de la holgura de la matriz es uno de los factores clave relacionados con la vida útil de la matriz y el tamaño de la rebaba de las piezas punzonadas. La holgura de la matriz de diferentes materiales se selecciona generalmente en el siguiente rango:

Materiales de punzonado blandos, como cobre, aluminio blando, aluminio semirrígido, baquelita, cartón rojo, mica, etc., la separación entre la matriz convexa y cóncava puede seleccionarse entre 10% y 15% del grosor de la pieza en bruto.

Para duro borrado materiales, como chapa de hierro, chapa de acero, chapa de acero al silicio, etc., la separación entre la matriz macho y la hembra puede ser de 15% a 20% del espesor del troquelado.

Estos son los datos empíricos reales de algunas matrices de punzonado de corte de alambre, que son más pequeñas que las matrices de gran abertura que son populares internacionalmente. Debido a que la superficie de la pieza de trabajo de corte de alambre tiene una capa fundida con una estructura quebradiza, cuanto mayores sean los parámetros eléctricos de procesamiento, peor será la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo, y más gruesa será la capa fundida. Con el aumento de los tiempos de punzonado de la matriz, la superficie quebradiza y suelta de esta capa se desgastará gradualmente, y la holgura de la matriz aumentará gradualmente.

Determinar razonablemente el radio del círculo de transición. Con el fin de mejorar la vida útil del frío general matrices de estampadoEn las líneas, círculos de línea e intersecciones lejanas, especialmente en las esquinas de ángulos pequeños, deben añadirse círculos de transición. El tamaño del círculo de transición puede considerarse en función del grosor del material de troquelado, la forma del molde, la vida útil requerida y las condiciones técnicas de la pieza punzonada. A medida que la pieza punzonada se hace más gruesa, el círculo de transición también puede aumentar en consecuencia. Generalmente puede seleccionarse en el rango de 0,1 a 0,5㎜.

Para el círculo de transición con material de punzonado delgado, se permite una holgura de ajuste de matriz pequeña y ningún aumento de la parte de punzonado, a fin de obtener una buena holgura de ajuste de matriz convexa y cóncava, generalmente se añade un círculo de transición en la esquina de la figura. Debido a que la trayectoria de procesamiento del alambre del electrodo procesará naturalmente un círculo de transición con un radio igual al radio del alambre del electrodo más un espacio de descarga de un solo lado en la esquina interior.

  1. Calcular y escribir programas de tratamiento

Al programar, debe elegir un sujeción posición en función del estado de los ingredientes, y determinar un punto de partida y una ruta de corte razonables.

El punto de corte debe tomarse en la esquina de la figura, o en un lugar donde la punta convexa pueda retirarse fácilmente.

La ruta de corte se basa principalmente en el principio de evitar o reducir la deformación del molde. Por lo general, se debe considerar para hacer la figura cerca del lado de la sujeción, y el corte final es fácil.

  1. Cinta de procedimiento y cinta de pruebas para el tratamiento

Después de hacer la cinta de papel de acuerdo con la hoja de programa, asegúrese de comprobar la hoja de programa y la cinta de papel preparada una por una. A continuación, utilice la cinta de papel calibrada para introducir el programa en el controlador antes de intentar cortar la plantilla, y la pieza de trabajo simple y fiable se puede procesar directamente. Para moldes con altos requisitos de precisión dimensional y pequeñas holguras entre matrices convexas y cóncavas, se deben utilizar materiales finos para el corte de prueba. La precisión y la holgura pueden comprobarse a partir de las piezas cortadas de prueba. Si se comprueba que no cumple los requisitos, debe analizarse a tiempo para averiguar el problema, y el procedimiento no puede procesarse formalmente hasta que esté cualificado. Este paso es una parte importante para evitar el desguace de la pieza.

Según la situación real, también se puede introducir directamente desde el teclado, o transferir directamente el programa al controlador desde la máquina de programación.

3. Mecanizado electroquímico

Mecanizado electroquímico

(1) Principios básicos

Basado en el principio de disolución del ánodo en el proceso electrolítico y con la ayuda del cátodo formado, se denomina mecanizado electroquímico a un método de proceso para transformar una pieza en una forma y tamaño determinados.

(2) Rango de uso

El mecanizado electroquímico presenta importantes ventajas para el mecanizado de materiales difíciles de mecanizar, formas complejas o piezas de paredes finas. Se ha utilizado ampliamente, como el mecanizado de estrías de cañones de armas, álabes, impulsores integrales, moldes, orificios perfilados y piezas perfiladas, biselado, desbarbado, etc. Y en el procesamiento de muchas piezas, la tecnología de mecanizado electroquímico ha ocupado una posición importante o incluso insustituible.

(3) Aventajas

Tiene una amplia gama de procesamiento. El mecanizado electroquímico puede procesar casi todos los materiales conductores y no está limitado por las propiedades mecánicas y físicas del material, como la resistencia, la dureza y la tenacidad.

La estructura metalográfica del material después del procesamiento básicamente no cambia. Suele utilizarse para procesar materiales difíciles de mecanizar, como aleaciones duras, superaleaciones, acero templado, acero inoxidable, etc.

(4) Limitaciones

La precisión y la estabilidad del procesado no son elevadas; el coste de procesado es mayor, y cuanto menor es el tamaño del lote, mayor es el coste adicional de una sola pieza.

4. Procesamiento láser

Tratamiento por láser

(1) Principios básicos

Tratamiento por láser es utilizar la energía de la luz para enfocar la lente y conseguir una densidad de energía muy alta después de enfocar, y el material se fundirá o gasificará en muy poco tiempo y se grabará para conseguir el procesado.

(2) Características principales

La tecnología de procesamiento láser tiene las ventajas de un menor desperdicio de material, efectos de coste evidentes en la producción a gran escala y una gran adaptabilidad al procesamiento de objetos. En Europa, la tecnología láser se utiliza básicamente para la soldadura de materiales especiales, como la carcasa y la base de automóviles de gama alta, el ala de aviones y el fuselaje de naves espaciales.

(3) Rango de uso

El procesamiento por láser es la aplicación más común de los sistemas láser.

Entre las principales tecnologías figuran: Soldadura lásercorte por láser, modificación de superficies, marcado por láser, taladrado por láser, micromecanizado y deposición fotoquímica, estereolitografía, grabado por láser, etc.

5. Mecanizado por haz de electrones

(1) Principios básicos

El mecanizado por haz de electrones (EBM) es el tratamiento de materiales mediante el efecto térmico o de ionización de un haz de electrones convergentes de alta energía.

(2) Características principales

Este tipo de método de mecanizado tiene las características de alta densidad de energía, fuerte capacidad de penetración, amplio rango de penetración, gran relación de anchura de soldadura, rápida velocidad de soldadura, pequeña zona afectada por el calory pequeña deformación de trabajo.

(3) Rango de uso

El procesamiento por haz de electrones tiene una amplia gama de materiales, y el área de procesamiento puede ser extremadamente pequeña. La precisión del procesado puede alcanzar el nivel nanométrico para realizar procesado molecular o atómico.

Su productividad es alta, la contaminación causada por el procesamiento es pequeña, pero el coste del equipo de procesamiento es alto. Puede procesar microagujeros, hendiduras, etc., también puede utilizarse para soldadura y litografía fina.

Electrón de vacío soldadura por haz La tecnología de carcasas de ejes es la principal aplicación del procesamiento por haz de electrones en la industria del automóvil.

6. Mecanizado por haz de iones

Mecanizado por haz de iones

(1) Principios básicos

El mecanizado por haz de iones consiste en lograr el mecanizado acelerando y focalizando la corriente de iones generada por la fuente de iones sobre la superficie de la pieza en vacío.

(2) Características principales

Dado que la densidad de corriente y la energía de los iones pueden controlarse con precisión, el efecto de procesamiento puede controlarse con exactitud para lograr un procesamiento de ultraprecisión a nivel nanométrico, incluso a nivel molecular y atómico.

Durante el procesado por haz de iones, la contaminación generada es pequeña, la tensión de procesado y la deformación son extremadamente pequeñas, y la adaptabilidad al material a procesar es fuerte, pero el coste de procesado es alto.

(3) Rango de uso

El mecanizado por haz de iones puede dividirse en dos tipos según su finalidad: grabado y revestimiento.

1) Grabado

El grabado iónico se utiliza para procesar el cojinete de aire del giroscopio y las ranuras de los motores de presión dinámica, con alta resolución, buena precisión y repetibilidad. Otro aspecto de las aplicaciones del grabado por haz de iones es el grabado de patrones de alta precisión, por ejemplo, componentes electrónicos como circuitos integrados, dispositivos optoelectrónicos y dispositivos ópticos integrados. El grabado por haz de iones también se utiliza en el adelgazamiento de materiales para hacer el cupón del microscopio electrónico de transmisión.

2) Recubrimiento por haz de iones

Existen dos formas de tratamiento de revestimiento por haz de iones: la deposición por pulverización catódica y el metalizado iónico. El metalizado iónico puede recubrirse con una amplia gama de materiales.

Metal o no metálico sobre superficies metálicas y no metálicas. También pueden recubrirse diversas aleaciones, compuestos o determinados materiales sintéticos, materiales semiconductores y materiales de alto punto de fusión.

La tecnología de recubrimiento por haz de iones puede utilizarse para recubrir películas lubricantes, películas resistentes al calor, películas resistentes al desgaste, películas decorativas, películas eléctricas, etc.

7. Mecanizado por arco de plasma

Mecanizado por arco de plasma

(1) Principios básicos

Mecanizado por arco de plasma es un método de procesamiento especial que utiliza la energía térmica de un arco de plasma para cortar, soldar y pulverizar metales o no metales.

(2) Características principales

1) Microhaz de plasma soldadura por arco puede soldar láminas y chapas.

2) Tiene un efecto de agujero pequeño, que puede realizar mejor la soldadura de una sola cara y la formación libre de doble cara.

3) El arco de plasma tiene alta densidad de energía, alta temperatura de columna de arco y fuerte capacidad de penetración. Se puede soldar acero de 10 a 12 mm de espesor por ambos lados sin abrir ranura. El mecanizado por arco de plasma es rápido velocidad de soldaduraAlta productividad y pequeñas tensiones y deformaciones.

4) El equipo es complicado y el consumo de gas es grande, por lo que sólo es adecuado para la soldadura en interiores.

(3) Rango de uso

Se utiliza ampliamente en la producción industrial, especialmente en la soldadura de cobre y aleaciones de cobre, titanio y aleaciones de titanio, aceros aleados, aceros inoxidables, molibdeno y otros metales utilizados en tecnologías militares e industriales de vanguardia como la aeroespacial, como los proyectiles de misiles de aleación de titanio y algunos contenedores de paredes finas de los aviones.

8. Mecanizado por ultrasonidos

Mecanizado por ultrasonidos

(1) Principios básicos

Mecanizado por ultrasonidos es un mecanizado especial que utiliza la frecuencia ultrasónica como herramienta para la vibración de pequeña amplitud, y a través del efecto de martilleo del abrasivo libre del líquido entre él y la pieza en la superficie mecanizada, la superficie del material de la pieza se rompe gradualmente. La abreviatura es USM.

El mecanizado por ultrasonidos se utiliza habitualmente para perforar, cortar, soldar, anidar y pulir.

(2) Características principales

Puede procesar cualquier material, especialmente adecuado para procesar todo tipo de materiales no conductores duros y quebradizos.

La precisión de mecanizado de la pieza es alta, la calidad de la superficie es buena, pero la productividad es baja.

(3) Rango de uso

El procesamiento por ultrasonidos se utiliza principalmente para diversos materiales duros y quebradizos, como el punzonado (incluidos los agujeros redondos, los agujeros de forma especial y los agujeros curvos, etc.), el corte, ranurado, anidado, grabado, desbarbado de lotes de piezas pequeñas, pulido de superficies de moldes, rectificado de muelas y otros aspectos en vidrio, cuarzo, cerámica, silicio, germanio, ferrita, gemas y jade.

9. Grabado químico

Grabado químico

(1) Principios básicos

El grabado químico es un tratamiento especial que utiliza el ácido, el álcali o la solución salina para corroer y disolver el material de la pieza y obtener la pieza con la forma, el tamaño o el estado de superficie deseados.

(2) Características principales

1) Puede procesar cualquier material metálico que pueden cortarse sin verse limitados por propiedades como la dureza y la resistencia.

2) Adecuado para el procesamiento a gran escala, y puede procesar múltiples piezas al mismo tiempo.

3) No se generan tensiones, grietas ni rebabas, y la rugosidad superficial alcanza Ra1,25 a 2,5μm.

4) Fácil manejo.

5) No apto para ranuras y orificios estrechos.

6) No es adecuado para eliminar defectos como superficies irregulares y arañazos.

(3) Rango de uso

Es adecuado para el procesamiento de reducción de espesor de grandes áreas y el mecanizado de orificios complejos en piezas de paredes finas.

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