Este artículo presenta principalmente varios métodos maduros de tratamiento especial.
La electroerosión es un método de mecanizado de materiales conductores que utiliza el fenómeno de la corrosión eléctrica durante la descarga de impulsos entre electrodos positivos y negativos en un determinado medio líquido. De este modo, las dimensiones, la forma y la calidad superficial de las piezas cumplen los requisitos técnicos. También se conoce como mecanizado por descarga o mecanizado por electroerosión. El principio de funcionamiento se muestra en la figura 8-41.
Durante la electroerosión, la pieza y la herramienta (de cobre puro o grafito), cargadas con tensión de impulso, actúan como electrodos positivo y negativo respectivamente. Cuando están cerca en el fluido de trabajo aislante (queroseno o aceite mineral), la tensión entre electrodos se romperá en el punto más cercano entre los dos electrodos, formando una descarga de pulsos.
La alta temperatura generada en el canal de descarga hace que el metal se funda y se vaporice, y el metal fundido sale despedido bajo el efecto de la fuerza de explosión de la descarga y es arrastrado por el fluido de trabajo aislante.
Debido al efecto polar (es decir, las cantidades de erosión desiguales de los dos electrodos), la velocidad de erosión del electrodo de la pieza de trabajo es mucho mayor que la del electrodo de la herramienta. Así, durante el proceso de electroerosión, si el electrodo de la herramienta se introduce continuamente en la pieza, el mecanizado de la pieza puede completarse con precisión de acuerdo con la forma de la herramienta.
1) Puede procesar cualquier material conductor duro, quebradizo, resistente y de alto punto de fusión, como aleaciones duras, acero templado y acero inoxidable.
2) No se produce una fuerza mecánica significativa durante el mecanizado, lo que resulta beneficioso para el mecanizado de orificios pequeños, paredes finas y piezas con diversas formas de sección transversal y cavidades complejas.
3) Los parámetros de las pulsaciones pueden ajustarse, lo que permite un mecanizado basto y fino en la misma máquina.
4) La precisión del tamaño de mecanizado puede alcanzar 0,01 mm, y el valor Ra de rugosidad superficial es de 0,8μm. Para el mecanizado de microprecisión, la precisión del tamaño puede alcanzar 0,04~0,002mm, y el valor Ra de rugosidad superficial es de 0,1~0,05μm.
5) La electroerosión tiene una velocidad de procesamiento lenta, y el electrodo de la herramienta sufre desgaste, lo que afecta a la eficacia del procesamiento y a la precisión del conformado.
La electroerosión se utiliza para el mecanizado de diversas formas transversales de agujeros perfilados, agujeros pequeños; mecanizado de diversos moldes de forja, moldes de extrusión, moldes de fundición a presión y otras cavidades perfiladas, impulsores integrales, álabes y diversas piezas de superficie curva; refuerzo y grabado de superficies; y para el procesamiento de corte por hilo de descarga eléctrica.
ECM es un método para dar forma a una pieza de trabajo utilizando el principio de una reacción electroquímica, donde el metal se disuelve como un ánodo en el electrolito. Como se ilustra en la Figura 8-42, durante ECM, la pieza de trabajo está conectada al terminal positivo, y el electrodo de la herramienta al terminal negativo, con un bajo voltaje, alta corriente que pasa entre ellos.
Se inyecta un electrolito de alta velocidad en el estrecho espacio existente entre los dos terminales. A medida que el electrodo de la herramienta se introduce continuamente en la pieza, el material de la pieza se disuelve en la forma de la superficie de la herramienta debido a la disolución anódica del metal en el electrolito. Los productos de la electrólisis son eliminados por el flujo de electrolito a alta velocidad, creando así una forma en la pieza que corresponde a la superficie de la herramienta.
1) Puede mecanizar metales de gran dureza, resistencia y tenacidad, como acero templado, aleaciones duras y acero inoxidable, con altos índices de producción.
2) No hay fuerzas de corte ni calor de corte, por lo que es adecuado para el mecanizado de piezas fácilmente deformables (como piezas de paredes finas).
3) La precisión media de mecanizado puede alcanzar 0,03~0,05mm, y el valor Ra de rugosidad superficial puede alcanzar 1,6~0,2μm, sin tensiones residuales.
4) En teoría, el cátodo de la herramienta no se desgasta durante el proceso, lo que permite un uso a largo plazo.
5) El electrolito corroe la máquina herramienta, y los productos de la electrólisis son difíciles de tratar y reciclar.
ECM se utiliza ampliamente para la perforación de agujeros profundos, la ampliación de agujeros, la perforación de agujeros estriados, la perforación de agujeros de pequeño tamaño y formas complejas, el procesamiento de moldes de cavidades de baja precisión, el corte de piezas irregulares, el desbarbado y el biselado electroquímico.
USM es un método de mecanizado de una pieza de trabajo que utiliza vibraciones de alta frecuencia en la cara de la herramienta y la lechada abrasiva. Como se muestra en la Figura 8-43, el generador ultrasónico crea oscilaciones eléctricas de alta frecuencia que el transductor transforma en vibraciones mecánicas ultrasónicas de pequeña amplitud. La amplitud es entonces amplificada a 0.01~0.15mm por la barra de amplitud y transferida a la herramienta para hacerla vibrar.
Mientras tanto, la pasta abrasiva se inyecta continuamente entre la pieza de trabajo y la herramienta. La cara de la herramienta, que vibra por ultrasonidos, golpea continuamente el abrasivo sobre la superficie de la pieza, pulverizando el material de la zona de mecanizado en finas partículas que son eliminadas por la pasta abrasiva en circulación. La herramienta penetra gradualmente en la pieza de trabajo, reproduciendo su forma en la pieza.
1) Es adecuada para el mecanizado de diversos materiales no conductores, duros y quebradizos, como el vidrio, la cerámica, las piedras preciosas y el diamante.
2) Es fácil mecanizar diversas formas complejas de orificios, cavidades y superficies de conformación y, con una herramienta de forma hueca, también se pueden conseguir diversas formas de troquelado.
3) La fuerza de corte y el efecto térmico son pequeños, por lo que es adecuada para el mecanizado de piezas de pared delgada, espacios estrechos y otras piezas de baja rigidez.
4) Los equipos USM ordinarios son sencillos.
5) La precisión puede alcanzar 0,05~0,01mm, y el valor Ra de rugosidad superficial puede alcanzar 0,8~0,1μm, pero la tasa de producción es relativamente baja.
USM es adecuado para el mecanizado de piezas de paredes delgadas, huecos estrechos y chapas finas; se utiliza ampliamente para el taladrado de agujeros, el troquelado, el corte y el grabado de materiales duros y quebradizos, y el mecanizado de matrices de trefilado de hilo de diamante; en combinación con otros métodos de mecanizado, también puede realizar el mecanizado de materiales compuestos.
El mecanizado por láser es un método de mecanizado en el que se utiliza un láser, una luz coherente con buena monocromaticidad, fuerte direccionalidad y excelente rendimiento de enfoque. Tras el enfoque, la densidad de potencia alcanza los 108~1012W/cm2, y la temperatura alcanza más de 10.000℃.
El láser irradia el material que se está mecanizando, provocando su fusión instantánea e incluso su vaporización, y se generan fuertes ondas de choque que eliminan el material de forma explosiva. El principio de funcionamiento del mecanizado por láser se muestra en la Figura 8-44.
1) El mecanizado por láser tiene un tiempo de acción corto, una zona afectada por el calor pequeña, no se ve afectado por interferencias electromagnéticas y puede procesar casi todos los materiales metálicos y no metálicos.
2) La velocidad de mecanizado es extremadamente alta, fácil de realizar la producción automatizada y las operaciones de línea de montaje, y la deformación térmica también es muy pequeña.
3) El proceso no requiere el uso de herramientas y es un método de mecanizado sin contacto, sin deformación mecánica de procesamiento.
4) Puede procesar a través de aire, gases inertes o medios ópticamente transparentes.
5) La precisión de mecanizado puede alcanzar 0,01mm, y el valor Ra de rugosidad superficial puede alcanzar 0,1μm.
1) El mecanizado por láser se utiliza principalmente para el mecanizado de agujeros pequeños en materiales como matrices de trefilado de hilo de diamante, cojinetes de relojes y joyas, cerámica, vidrio, aleaciones duras y acero inoxidable. El diámetro del orificio suele ser de 0,01~1 mm, y el diámetro más pequeño puede llegar a 0,001 mm; la relación profundidad-diámetro del orificio puede alcanzar 50~100.
2) El mecanizado por láser se utiliza para cortar, y el grosor del material puede alcanzar varias decenas de milímetros. También puede cortar el filamento dentro de un tubo de vacío a través de vidrio. Puede soldar a través del vidrio, algo difícil de conseguir con cualquier otro mecanizado mecánico. Al escanear la superficie del material de la pieza con un láser, se puede llevar a cabo el tratamiento térmico de la superficie del material, como el endurecimiento por láser de la superficie del acero de bajo carbono.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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