Los Primeros Mexicanos
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APLICACIoN DE LOS PROCESOS DE FORMADO DE LaMINA METaLICA
²Automotriz
²Ferroviario
²Aeronautico
²Electrico
²Naval
TIPOS DE PIEZAS AUTOMOTRICES
puertas
frenos
partes laterales
partes de carretilla
Partes de un troquel
²base inferior
²Sufridera inferior
²Placa matriz
²Guias de banda
²Pisador
²Porta punzones
²Sufrimdera superior
²Base superior
²Pnson de conrte
²Resorte
²Canastilla Esferada
²Columna guia
Porta punzones: Altura de 30 A 40% de la altura de los punzones, acero al carbono sin tratamiento termico F1140 (1045)
Armazones o porta matrices: 2 a 3 veces la altura de la placa matriz, acero al carbono sin tratamiento termico F112 (1025)
Placas matrices compuestas
1.- Poco desperdicio y reducida penetracion de temple
2.- Las irregularidades se pueden disminuir mejor por rectificado que en las matrices de una pieza.
3.- Rapido cambio de las piezas rotas y mas economico.
4.- Mayor facilidad de manufactura de los elementos de precision.
5.- Tensiones mas reducidas y por tanto menos peligro de ruptura.
TIPOS DE PROCESOS
Corte
punzonado
cizallado
rocrtado
doblado
plegado
curvado
embutido
VENTAJAS DEL TROQUELADO O MATRIZADO
² Altas producciones hoarias
² Fabricacion “Just in time”
² Rapida amortizacion de los herramentales
² Ahorro en el costo de las piezas comparado a otros procesos
² Alta repetibilidad
cRapida industrializacion
Tipos de Preocesos de un troquel
Fases
Transfer
Progresivas
MATRICES PROGRESIVAS SIN PISADOR
² Medias a altas producciones
² Insuficiente planitud de pieza
MATRICES PROGRESIVAS CON PISADOR
² Medias a altas producciones
² Todo tipo de piezas
² Todo tipo de transformaciones
Principales procesos de troquelado
² Corte ( punzon , chapa , matriz)
² Embutido
² Doblado (punzon , pieza , matriz , extractor)
Tipos de procesoso de embutido
Simple efecto ( normal)
Doble efecto ( pizador)
Triple efecto (pizador y extractor)
NIVEL DE DIFICULTAD EN EL EMBUTIDO
LA DIFICULTAD DEPENDE DE:
² Geometria de la pieza
² Material de la pieza
² Diseño y fabricacion de los herramentales
² Velocidad de embuticion
² Lubricacion
² Fuerza de pisado
² Tipo de prensa
(D-d)/D>.6 dificl
(D-d)/D>.4 Medio
(D-d)/D<.6 facil
TIPOS DE PRENSAS CLASIFICACIoN POR EL SISTEMAS DE POTENCIA:
²MECaNICAS
²HIDRaULICAS/PNEUMaTICAS
²SERVO CONTROLADAS/TRANSFER
PARaMETROS A TOMAR EN CUENTA EN LA SELECCIoN DE UNA PRENSA:
* TIPO DE ESTRUCTURA: en “C”, 4 columnas, etc
* MECANISMO DE POTENCIA: Mecanica, hidraulica, neumatica
* TAMAÑO DEL AREA DE TRABAJO Y CARRERAS: por ejemplo: 2500 x 1250 mm
* NUMERO DE ESTACIONES: una o multiples
* FUERZA DE PRESIoN: 20 toneladas
* VELOCIDAD O PRODUCTIVIDAD: Numero de golpes y carrera: 25 and 1 mm
* PESO MaXIMO DE LA PIEZA
* ADITAMENTOS DE SEGURIDAD
* CONSUMO ELeCTRICO
* TIPO DE SOFTWARE
PRENSAS MECaNICAS
* ARBOL DE LEVAS Y SISTEMA DE FRENOS
PRENSAS HIDRaULICAS
* SISTEMA DE PISTON
Elementos de las prensas
* Palpador de material
* Devanadora
* Enderezador
* Palpador de avance
* Alimentador
* Prensa
* Carro Superior
* Troceador retales
* Rampa de evacuacion
14 PASOS PARA DISEÑAR UN DADO
1. La tira como es recortada por la prensa Scrap strip
2. Placa del dado Die Block (Matriz)
3. Punzon de corte Blanking punch
4. Punzones de perforado Piercing punch
5. Placa de punzones Punch plate
6. Vastagos guias Pilots
7. Placas guias Gages
8. Topes de seguridad Finger stop
9. Topes automaticos Automatic stop
10. Placa separadora Stripper
11. Pasadores (tornillos, sujeciones, etc) Fasteners
12. Ensamble de dados Die set
13. Dimensiones y notas Dimensions and notes
14. Hoja de material Bill of material
ELEMENTOS NORMALIZADOS
* PERNOS ROSCADOS
* COLUMNAS GUiA
* DISPOSITIVOS DE PRESIoN ( estos estan relacionados con su funcionaminto y durabilidad )
( en muichas ocaciones la produccion se ve reducida por los paros que se producen debido a las anomaliias en los dispositivos )
Anomalias en dispositivos de presion
Arandelas conicas , resortes helicoidale, resortes de goma o cilindroas de gas etc...
* Roturas de resortes
* Falta de fuerza en el pizador
* Deficiente Calidad de la piezas
* Enganches de la banda
* PAros de PRduccion
* Retaso en las entregas
* Incremento de costos
DISPOSITIVOS DE PRESIoN
DATOS A CONOCER
* Fuerza necesarioa de trabajo
* Fuerza de pisado o exttraccion
* Fuerza de corte , doblado o embuticion
* Carrea del resote
* Longitud del resorte
* Numero de ciclcos a realizar
ARANDELAS DIN 2093 (RESOTES DE PLATO)
* Son buena alternativa para matriceria
* Sus carreras de trabajo son pequeas pero son perfectamente validos en matrices con carrearas pequeñas u presiones muy elevadas
* La caracterisitica mas significativa radica en ofrecer carreras pequeñas con cargas medianas y altas
* PRecio bajo y moderado
RESORTES HELICOIDALES
* Los resortes se usan para sisitemas de presion
* Fabricados en duiametros y longitudes diferentes
* coste superiror a los cilindros de has y ligeramente superior a los cilindros de poliuretano
* BRRAS DE POLIURETANO
* Buenas para matrices de todo tipo
* Excelente rendmiento
* Elevadas fuerzas de trabajo cn variedad de carreras
CILINDROS DE GAS
* LAs poca diferencia de presion entre la carga incial y final los hacen beunos para los procesos de EMBUICION
* Cargas muiy elevadas con carreras pequeñas o grandes
* 50kg a 20Ton
FACTORES A CONTROLAR
* Requisitos de presion ( para doblado y embuticion se necetas fuerzas disapres que se obtienen con cilindros de gas y poliuretaono)
* Altura de la matriz y longitude de los muelles ( verde , carga liger , azul ; carga media , Rojo ; carga fuerte ; amarillo , carga extra fuerte)
* CApacidad de Presion
* Distribucion uniforme de presion
oRDEN DE sELECCION
1- Arandelas conicas
2- Resortes Helicoidales
3- Resortes de Poliuretaono
4- Cilindros de gas
ARANDELAS CONICAS
* Conocidos como arandelas conicaas
* Se pueden usar apliladas
* DIN 2093
* Soportan un Alto numero de ciclos
* Su caracteristica principal; Obtienen Grandes valores de fuerza en espacios reducidos
Opciones de Montage ( maxiomo 3 y 3) , Arandelas Conicas
* Sere
* PAralelo
* Sere Paralelo
RESORTES HELICOIDALES
* Elegir los resortes de mayou longitud y de serie inferior
* Evitar deflexiones superiores a las recomendads
* Precarga fr un 5% o minimo 2mm
* Guiar los resortes interior o exterior Debido a la poca altura de los resortes normalmente no existen fuerzas de pandeo.
* Para evitar el pandeo de los resortes se pueden utilizar clavijas de centrado y aplanado en los extremos.
RESORTES DE POLUIRETANO
* Sus caracteristica principales: Alta durabilidad
* Gran capacidad de abosrocion de impactos
* Gran resistencia al calor , al desgarramiento y al calor
* 80° grados
* No sobrepasar los 30% de comprecion
* 2mm de precomprecion
TIPOS DE COMPRECIONES EN RESORTES DE POLIETILENO
a) Curveo: L/D > 5
b) Cortante: L/D > 2.5
c) Doble barril: L/D > 2.0
d) Barril: L/D < 2.0
e) Compresion homogenea sin friccion: L/D < 2.0
f) Compresion inestable en materiales suaves
CILINDROS DE GAS
* Precargados con nitrogweno para que el vastago haga la funcion de muelle
* Cargas pequeñas medianas y grandes
* Bajo rendimiento
* No sobrepasar los 100golpes/min
* Evistar la recuperacion del vastago de forma libre
* Temperaturas de 80° pueden dañar la elesticidad
* Dejasr 10% de la Carrera libre
* vel max 5m/s
* Ciclo=ida i vuelta del vastago
PROCESO DE CORTE
* Medida nominal agujero: Punzon
* Medida nominal recorte: Matriz
ETAPAS DEL PROCESO DE CORTE
Penetracion al menos 1 mm mas alla del corte. En algunas ocasiones hasta la vida de matriz (3 a 5 mm).
1) Deformacion . El ezfuerzo del punzon origina deformacion elastica y plastica cobre los cantos del punson
2) Penetracion . Los filos entras al material producciendo una grieta vertical entre abmas partes
3) Fractura , Las grietas entre las dos partes se encuentran a la mitad del camino
FILOS CIZALLADOS
R: Depende del espesor y dureza de la tira de metal (0.1 a 0.2 mm aprox).
D: banda pulida de aprox. 1/3 de T cuando se tienen afilado y separacion correctos.
B: Distancia entre los filos de corte (Tc=Tolerancia de corte).
1) Radio
2) Corte
3) Desgarro
4) Rebaba
Puede presentarse viruta si:
1) Falta afilado.
2) Se tiene un claro incorrecto.
ETAPAS DE CIZALLAMIENTO
1. C: Claro o distancia entre filos.
2. Contacto con la tira metalica.
3. Zonas de tension (B) y compresion (C).
4. Ocurren fracturas adyacentes a los filos.
5. Las fractura se encuentran perfectamente.
6. la separacion ocurre a 1/3 de penetracion.
7. La pieza queda atrapada en el orificio de corte.
8. Se requieren botadores para retirar la pieza
PUNZONES DE CORTE
Se debe buscar reducir:
* La fuerza de corte
* El ruido
* Las roturas
* Subida de retales
Se debe evitar:
* Gran recorrido del pisador
* Gran recorrido de los resortes
* Dificultad del rectificado
* Desgaste de punzones
Afilado hasta 5 veces
MECANIZADO DE PUNZONES
a- Tendendcias de Rotura
b- Poco resisitente
c- Reforzado
D- Muy aconsejable
MEDIDA MINIMA PARA LOZ PUNZONES
* va segun el espesor y su resistencia de corte
* EN forma generica tiene que ser el espesor de la lamina
DESGASTE DE LOS PUNZONES
* Durante la fase de trabajo los punzones y matrices estan sujeots a una serie de interacciones mecanicas, termicas y quimicas que porvocan su desgaste en forma progresiva.
* El desgaste afecta de manera directa las dimensiones de la pieza.
* 0.1mm despues de 100,000 piezas acero convencional
VIDA DE LA MATRIZ
* Mecanizado de la matriz se lleva acavo de tres formas distintas
a) 1°-3°
b) 0°-30° con 1°-3°
c) d+.5
* Se acostumbra estar entre 3mm y 5 mm
* El desgaste de la matriz y el punzon genera aristas redondeadas de aprox 0.1 mm cuando ya se han cortado mas de 100 000 piezas.
ELIMINACION DE REBABAS
* En algunos casos es imposbile eliminarlas de manera que se busca evitarlas
* Eliminarlas mediante un DESBARBADO
¿PORQUe APARECEN LAS REBABAS?
* Tolerancias Excesivas
* DEsgaste de P./ Matriz
* Decentramiento P/ M
* Mantenimineto inadecuado
* DEficiente Guiado
* Pandeo de punzon
EFECTO DE LAS REBABAS SOBRE EL MONTAJE DE LA PIEZA
* Dificultad de manipulacion
* Arranque de MAterial
* Desprendimientos
* dificl posicionamiento
* dificultad de montaje
* Mal funcionamiento
Cuando la rebaba rebasa 0.1 a 0.15 mm de altura la calidad no es admisible, ya sea en el agujero o en el recorte.
FUERZA DE CIZALLAMIENTO
* Existe una influencia del huelgo de corte sobre el esfuerzo de corte.
* A medida que aumenta el redondeo de las aristas de corte (desgaste de la arista de corte), la fuerza de corte aumenta hasta en un 50% haciendose necesario el afilado de la herramienta.
INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD:
* La influencia de la velocidad de corte es que a mayor velocidad disminuye el esfuerzo de corte y se estabiliza.
* En general para velocidades inferiores a 100 mm/s afecta el acabado de las piezas por arriba de esta velocidad no se tienen problemas.
FUERZA DE EXTRACCIoN O RETROCESO
* En terminos generales la relacion entre la fierza de corte y la fuerza de retroceso es de 10 a 1 igualmente entre la fuerza de corte y la fuerza de pisado debe ser de 10 a 1.
* Las fuerzas de retroceso pueden alcanzar hasta el 50% de las fuerzas de corte.
* A medida que aumenta el redondeo de las aristas de corte (desgaste de la arista de corte), la fuerza de retroceso disminuye.
* El acabado de los punzones sobre la fuerza de retroceso es que disminuyendo la rugosidad disminuye la fuerza de retroceso dependiendo del tipo de acabado: Recomendable tener un acabado de superficie entre 2 a 4 µm.
* Para chapas entre s= 2 a 4 mm la fuerza de retroceso diminuye cuando crece d/s y aumenta considerablemente por debajo de us = 0.15 mm.
INFLUENCIA DE LAS FUERZAS LATERALES
Las fuerzas laterales estan influenciadas por: la dureza y el espesor de la chapa y principalmente por el huelgo de corte:
* Para piezas de contorno cerrado no tienen importancia ya que se compensan, para piezas de contorno abierto, se deben tomar en cuenta estas fuerzas.
* Para chapas duras y gruesas el esfuerzo lateral puede ser incluso nulo si el huelgo de corte es el correcto. Pero si es muy reducido las fuerzas laterales pueden llegar a ser hasta 55% de la fuerza de corte.
* Para chapas finas a medias de menos de 400 Mpa de resistencia al corte, la fuerza lateral (incluso para huelgos de corte reducidos) es menor al 12% de la fuerza principal de corte.
* Seleccion de prensa: Sumar todas las fuerzas y miltiplicar la resultante por un factor de seguridad de entre 20 y 50%
INFLUENCIA DE LA LUBRICACIoN
La lubricacion influye en las fuerzas de corte disminuyendolas segun el grado de esta lubricacion (tomando 100% a las fuerzas del punzon sin lubricar). Condiciones de ensayo: acero St C 45.61, s = 2mm, d = 10mm.
FC 68
Fr 65
Ft 67
Las rupturas por flexion en la extraccion se pueden evitar con placas guia con casquillos templados y rectificados con una placa movil provista de muelles.
INFLUENCIA DEL HUELGO DE CORTE
INSUFICIENTE
* Fracturas en distintos planos.
* Elongacion de la fractura y ocurre fractura secundaria.
* La segunda fractura produce una segunda banda pulida.
Efectos:
* R es mas pequeño.
* Banda pulida doble
* El angulo de la superficie fracturada es menor.
* Se requiere mayor fuerza para lograr el corte.
EXCESIVA
* Fracturas en mismos planos.
* Elongacion y ensanchamiento de las fracturas.
* Separacion con viruta.
Efectos:
* R es considerablemente mas grande.
* Banda pulida estrecha
* El angulo de la superficie fracturada es excesivo.
* Se genera viruta en la pieza.
PORTA PUNZONES Y PORTA MATRICES
* Porta punzones: Altura de 30 A 40% de la altura de los punzones, acero al carbono sin tratamiento termico F1140 (1045)
* Armazones o porta matrices: 2 a 3 veces la altura de la placa matriz, acero al carbono sin tratamiento termico F112 (1025)
CONCIDERACIONES EN LOS DOBLADOS
* correcto centrajes de la Pieza antes de doblar
* Adecuada Fuerza de Pisado y/o extraccion
* Radips de los utiles bien dimencioados
* Superficies de contacto rectificadas y pulidas
CENTRADO DE LA BANDA, PISADO Y DOBLADO
Siete etapas :
Centrar
Pisar
Perforar
Realizar recortes
Doblar a 45º
Doblar a 90º
Si se requiere volver a corta
* Principalmente para laminas de mas de 3mm el doblado a 90º se hace en dos etapas.
* En los doblados se pierde entre el 20 y 30% del espesor.
VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL DOBLADO
* Diferencias en el espesor de la chapa ( provoca variacioens en el desarrollo de la pieza)
* Deficiente acabado superficial en los machos ( provoca desprendimientos y ralladuras y cambios de dimenciones)
* Laminacion excesiva
Partes de MAtriz para doblar
* Postizo
* punzon
* Pisador
DOBLADOS , HOLGURAS
* Holgura en doblados (MAcho/Hembra) =e+10%e
* Entrada de los machos 5e
* Pulido de los radios de los machos
En el pisado para doblados en L se debe utilizar aprox. el 50% de la fuerza de doblado si se tiene geometria de anclaje, si no, el 100%
RADIOS DE LOS HERRAMENTALES
* El tamaño del radio de los machos juega un papel muy mportante en el acabado superficial de la pieza
FIBRA NEUTRA
* La zona del material que no esta ni a tencion ni a comprecion
RECUPERACoN ELaSTICA
* Espesor del material
* Radios de doblado
* Angulo de Doblados
* Resisitencia del material
FIBRAS MECaNICAS O DE LUEDERS
* Orientacion de las fribras: sentido que ocupa el grano un vez laminado
Las fibras tienen influencia en:
* La resistencia mecanica
* La flexion
* El alargamiento
* La recuperacion elastica
* Resistenacia a la fatiga
Se reduce el efecto negativo orientando las piezas 45% respecto a la direccion de laminado
Factores negativo
* VAriaciones en el material
* Recuprecion Elastica
* Direccion de Laminado
EMBUTICIoN
* Automotriz .Alta dificultad
* Automotriz .Alta dificultad
* Automotriz .Alta dificultad
* Automotriz .Alta dificultad
PROCESO DE EMBUTICIoN
1- Los pliegues emepiezan a formarse
2- Los pliegues se acentuan
3- Los pliegues desaparecen
CONSIDERACIONES EN EMBUTIDO
* Tipo de material
* Espesor
* GEometria
* fuerza de pisador
* Velocidad de Embutcion
* Lubricacion
* Radios deUtilitaje
* Temperatura del Material
COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL EN EMBUTIDO
a) RADIOS DEL PUNZoN Y LA MATRIZ: Radios pequeños-roturas, Radios grandes-arrugas.
b) LUBRICACIoN DE LA CHAPA:
* Excesiva “ balsas”
* Insuficiente: rozamiento y desprendimiento de material.
c) ESPESOR DEL MATERIAL: Si varia se presentan: estiramientos, roturas, brillos, perfiles poco definidos, etc.
* limite maximo = 6mm
d) FUERZA DEL PISADOR: Suficiente para evitar arrugas, ligera para facilitar el deslizamiento.
EMBUTICIoN
* LA deformacion de la chapa se ve claramente mejorada por el aumento de temperatura
* en ocaciones se genera un gradiente termico en el material que afecta beneficiosasmente su embutilbilidad
* Embuticion en frio: Normalmente a temperatura ambiente.
* Embuticion en caliente: Arriba de la temperatura de recristalizacion (Aceros entre 800 y 850ºC).
CONDICIONES DE EMBUTICIoN
I.- Minimizar el adelgazamiento del material
2.- Resistir la deformacion del material durante la embuticion
3.- Impedir la formacion de arrugas o roturas en el pieza
Cuando: d/D > 0.55 : pequeña cantidad de material a embutir y las arrugas seran minimas.
Cuando: d/D < 0.55 : gran cantidad de material a embutir y las arrugas seran elevadas por lo que es necesario la utilizacion de un pisado
FORMA DE CATENARIA
FORMA DE CONO (a=36º)
* FUERZA 40% MAYOR EN PERFIL CoNICO
EMBUTICIONES DE DOBLE EFECTO
* El control de la fuerza de pisado es de suma importancia por lo que se
* recomienda el uso de prensas hidraulicasPara
* distancia minima entre la altura de los pisadores y el punzon de 0.01 a 0.03 mm
EMBUTICIONES SIMPLE, DOBLE Y TRIPLE EFECTO
* simple efecto d/D>=.55
* Dobre efecto d/D<=.54
D-d<=20*e NO SE USA PISADOR
EMBUTICIONES DE TRIPLE EFECTO
* Utilizacion de un cojin neumatico o hidraulico.
* Sistema de expulsion.
RADIOS PARA EMBUTICION DE PUNZoN Y MATRIZ
-INADECUADA DIMENSION DE RADIOS
* la embutibilidad se ve reducida
* provoque alargamientos o roturas en el material
* Origine pliegues o arrugas en la pieza
-ADECUADA DIMENSION DE RADIOS
* Facilita el deslizamiento de la chapa
* Disminuye la ressitencia de rozamiento
* Agrupar las moleculas durante su embuticion
R= 0.8 ((D-d) e)1/2 (para aluminio y materiales muy ductiles se toma 10% mas)
RADIO MINIMO DEL PUNZoN: ENTRE 3 Y 5 VECES EL ESPESOR DE LA CHAPA
u = s+0.07 a (10)1/2 s Chapa de acero
u = s+0.02 a (10)1/2 s Chapa de aluminio
u = s+0.04 a (10)1/2 s Chapa de materiales no ferrosos
u = s+0.2 a (10)1/2 s Chapa de aleaciones de alta resistencia a alta temperatura
COEFICIENTES DE EMBUTICIoN “a”
1.2 Chapas muy duras
1.4 Chapas duras
1.6 Chapas de mediana dureza
1.8 Chapas blandas
2.0 Chapas muy blandas
VELOCIDAD DE EMBUTICIoN
PARA PIEZAS CILiNDRICAS:
* Zinc y acero inoxidable: 200mm/s (12 m/min)
* Acero dulce: 280 mm/s (18 m/min)
* Aluminio 500 mm/s (30 m/min)
* Laton: 750 mm/s (45 m/min)
LUBRICACION
Tipos de lubricacion:
a.? Lubricacion en toda la plancha
b.? Lubricacion solo por el lado de la matriz
c.? Lubricacion por los dos lados pero no en la zona o base del punzon
d.? Lubricacion solo por el lado del punzon
e.? Ninguna lubricacion
Tipos de lubricantes:
a.? Aceites puros: aceite mineral mas aditivos.
b.? Aceites de aplicacion de base acuosa: Emulsionables, semi-sinteticos, solubles sinteticos y jabones
c.? Grasas y pastas
EMBUTICIONES CUADRADAS O RECTANGULARES
* TIENE MaS IMPORTANCIA QUE EL ESPESOR DE LA LaMINA SEA HOMOGENEO A QUE EL RECORTE SEA MUY EXACTO.
RECORTE DE PIEZAS OVALADAS
* TIENE MaS IMPORTANCIA QUE EL ESPESOR DE LA LaMINA SEA HOMOGENEO A QUE EL RECORTE SEA MUY EXACTO.
FRENOS
* SOn anillos o aros perimetrales con la finalidad de frenar o retener el anance del material hacie el interior de ma MAtriz
* Impide que se formen arrugas
Embuticion con nervios sobresalientes
* La funcion de los nervios sobresalientes es obtener un flujo y una distribucion homogeneos de la chapa durante la embuticion
PROBLEMAS EN LA EMBUTICIoN
a) Arrugamiento en las orillas
b) Arrugamiento en las paredes
c) Desgajamiento
d) Orejamiento
e) Rayaduras en la superficie
Arrugas-
* insuficiente fuerza del pisador
* radios excesivos de matriz
* comprencion del material
* Excesiva velocidad
* Frenos mal diseñados
* Excesiva Holgura
Roturas
-CAUSAS
* diseño de pieza pococ adecuado
* radios de la matriz pequeños
* bajo limite elastico del material
* pocam holgura de embuticion
* excesiva velocidad de embuticion
-Soluciones
* aumentar radios de embuticion
* mejorar diseño de la pieza
* mejorar la calidad del material
* aumentar la holgura de embutcion
* reducior la velocidad de embuticion
Marcas
-Causas
* Radios de matriz pequeños
* Material de mucho espesor
* excesiva velocidad
* Exesivo juego de embuticiopn
* Reduccion de embuticion excesiva
-Soluciones
* Aumentar radios de la amtroz
* Reducir espesor del material
* reducir velocidad de embuticion
* controlar juego de embbuticion
HERRAMIENTAS DE AYUDA
ANaLISIS PREDICTIVOS (FEM)
PUESTA EN MARCHA ASISTIDA
MONITOREO DEL PROCESO
Configuraciones tornos CNC
* Torno CNC con sujeciones de torno manual.
* Maquina con intercambiador de herramientas lineal.
* Torno CNC donde el movimiento del eje z lo realiza moviendo la pieza. (Torno suizo)
Husillo secundario
* Maquina con husillo secundario que permite que la pieza sea transferida al husillo secundario de esta manera la parte trasera de la pieza puede ser maquinada.
Herramientas vivas
* Herramienta viva para fresado y taladrado en la cara de la herramienta
* Herramienta viva cruzada para fresado y taladrado en la parte cilindrica de la pieza.
* Herramienta viva con cabeza de angulo ajustable para fresado y taladrado en la parte externa de la pieza.
Chuck
collet
PROGRAMACIoN
Un programa es escrito como un conjunto de instrucciones dados el orden en que van a ser ejecutados. Cada programa debe incluir:
* tipo de operacion
* posicionamiento de la pieza o de la herramienta
* velocidades de avance o corte
* cambio de herramienta
* control del refrigerante, puertos, lubricacion, etc.
PROGRAMACIoN TORNEADO
Un programa debe ser escrito de la siguiente manera :
Paso #1
* Elegir sistema coordenado, sistema de unidades y unidades del avance.
* Enviar a la posicion de Home,
* Elegir el cero pieza,
* Seleccionar la herramienta de corte,
* Seleccionar la velocidad de paso y velocidad maxima del husillo
* Encender el husillo y seleccionar las RPM
paso #2 Colocar la herramienta en la posicion de inicio del maquinado,
paso #3 Encender el refrigerante,
paso #4 Realizar el careado y cilindrado de la pieza en bruto,
paso #5 Realizar maquinado,
paso #6 Apagar el husillo y el refrigerante,
paso #7 Regresar la herramienta a la posicion de home.
Rectificado
Dependiendo de la profundidad de accion y el angulo de ataque, el contacto con un granulo abrasivo puede resultar en:
a) deformacion elastica,
b) arado o
c) formacion de viruta
El proceso de maquinado abrasivo es muy ineficiente, la energia necesaria para remover un volumen unitario de viruta puede ser 10 veces mas que en otros procesos de corte debido a:
* Con un contacto muy ligero, unicamente tiene lugar la deformacion plastica
* unicamente con angulos de ataque menos negativos, velocidades mayores y con materiales de trabajo menos ductiles, ocurrira la formacion de viruta
* Gran parte del trabajo se realiza en un espacio pequeño
Maquinas herramienta de alta precision con unas caracteristicas especiales:
* Gran desproporcion entre tamaño de pieza y la maquina para evitar totalmente las
vibraciones.
•? La muela gira a velocidades muy superiores (> 10.000 r.p.m ) è Vc entre 20 y 30
m/s (se logran velocidades de hasta 150 m/s en ruedas superabrasivas)
* El avance de la pieza tambien es elevado (m/min)
* Fuerzas de corte muy inferiores
* Dispositivos mecanicos en movimiento:
à deben resistir altas velocidades y no altas presiones de corte, reduciendo asi
todo lo posible los rozamientos para obtener mayor rendimiento de la maquina.
è transmision por bandas en vez de engranes; cojinetes en vez de
rodamientos; sujecion por puntos fijos.
Fluidos de corte: à Cumple una funcion triple:
1) Enfriamiento,
2) Reduccion de la friccion,
3) Reduccion del desgaste. La funcion de lubricacion es mucho mas relevante que en el corte de metales.
Caracteristicas de las herramientas abrasivas
* Dureza a temperaturas elevadas ayudan a resistir la abrasion
* La baja adhesion al material de la pieza de trabajo minimiza la formacion de viruta
adherida.
* Adhesion del aglutinante asegura la resistencia del abrasivo.
* La estabilidad quimica aumenta la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosion
por el oxigeno y los fluidos de corte.
* Forma geometrica que presente varios filos de corte agudos.
* Tamaño de grano varias veces mayor a la profundidad de contacto.
Friabilidad
facilidad con que los granos de abrasivo se fracturan.
* base del autoafilamiento y mantenimiento de la abrasividad. Un grano mas friable se fragmenta con mayor rapidez bajo las fuerzas de rectificado que uno con baja friabilidad.
* forma del grano à granos voluminosos son menos friables que los laminares
* tamaño del grano à granos pequeños (menor probabilidad de defectos) son menos friables
Material abrasivo
Naturales. corindon natural, diamante, cuarzo, esmeril
* Muelas Vosgos: para carpinteria (granos semifinos y semiduros).
* Muelas Lorena o Saverna: para limas, herramientas y trabajos de herreria (granos gruesos y duros).
* Muelas o ruedas Inglesas: para optica, cristales de reloj y piedras preciosas (muy duras).
Artificiales:
Convencionales:
* Corindon artificial (oxido de aluminio Al2O3) A: opacos, blancos y monocristalinos è para materiales tenaces (aceros, Hierro maleable, hierro dulce, etc.)
* Carburo de silicio (SiC) C: negros y verdes. Mayor friabilidad que los oxidos de aluminio è para materiales quebradizos (metal duro, ceramica) y ductiles y blandos
Superabrasivos:
Nitruro de boro cubico (CBN o borazon) B, diamante policristalino
* El abrasivo de una muela sera tanto mas duro cuanto mayor sea la dureza del material a mecanizar
Tamaño de grano
Granos: Se identifica por fineza de grano = nº de hilos/pulgada lineal del tamiz (?nº grano à ? tamaño à mejor acabado)
Polvos
* tamaño de las particulas entre 0.1 y 0.01 mm à se clasifican por el tiempo empleado en sedimentarse segun la ley de Stokes. El tamaño se define por los numeros de la serie: 280, 320, 400, 500, 600, 800, 1000 y el 1200 como el mas fino, tambien por el tiempo que tarda en sedimentar
* El tamaño del grano debe disminuir conforme aumenta la dureza del material a trabajar
Tipos de aglutinantes
* Vitrificados (ceramicos) V: El mas usado en muelas artificiales (75%). Insensible al agua y al acido de los aceites, lo que le permite trabajar refrigerando las muelas con cualquier clase de liquido. Insensible a los cambios de temperatura, resistentes, rigidas, porosas y se trabaja normalmente a velocidades perifericas de 20-50 m/s. Inconveniente: fragilidad y baja resistencia al choque mecanico y termico.
* Resinoides o resinas termofijas (organicos) B: mas flexibles por tener menor modulo de elasticidad. Permiten mayores velocidades perifericas (>80 m/s) à menor rendimiento. Inconveniente: atacadas por soluciones alcalinas.
* Hule: el mas flexible à discos de corte
* Metalicos M: pulvimetalurgia para fijar capa de granos superabrasivos a ruedas metalicas.
Dureza Mohs: Cada uno de los materiales raya al que precede.
1 Talco
2 Yeso
3 Calcita
4 Fluorita
5 Apatita
6 Feldespato
7 Cuarzo
8 Topacio
9 Corindon
10 Diamante
Dureza
medida de la resistencia del aglutinante (capacidad de retencion de los granos de abrasivo)
* A (blanda) à Z (dura)
* muelas mas blandas cuanto mas duros son los metales a trabajar.
* Si se requiere precision à >grado para evitar continuos reglajes.
* Radios pequeños, angulos cerrados, perfiles complejos à >grado.
* > Vc equivale a > grado
Desgaste y regeneracion
Tras utilizar cierto tiempo la muela las aristas de los granos se embotan, siendo
preciso sustituirlas por nuevas aristas vivas, esta regeneracion tiene dos
mecanismos:
1.- Por escamado: Los granos abrasivos como son los de coridon y carborundo, tienen una estructura cristalina que les permite separarse en forma de laminillas paralelas (planos de escamado).
2.- Por arranque: La presion de la pieza a rectificar termina por arrancar del aglutinante los granos abrasivos embotados. El aglutinante siendo mas suave se desgasta dejando al descubierto nuevos granos.
Estructura porosa
* Normalmente la rueda no es solida sino que tiene una porosidad controlada y una estructura mas o menos abierta.
* Los granulos estan aglutinados unos con otros mediante pilares glutinados.
* Una estructura mas abierta tiene pilares mas delgados y acomoda virutas hasta que las desaloja el fluido para rectificar y permite que el fluido se mueva a traves de la rueda.
Estructura:
* medida de la porosidad (distancia entre los granos abrasivos), util para alojar virutas y refrigerante. Puede valorarse por la relacion: Volumen total de abrasivo / Volumen total de muela
* El rendimiento de la muela es mayor mientras mas abierta es la estructura.
•? Abierta àsi existe peligro de sobrecalentamiento
•? Media 4 a 6 à desbastes
•? Cerrada 0 a 3 à acabados, precision
Rectificado de geometria y apresto
Por todas estas razones son necesarios el rectificado de geometria (restauracion de la geometria deseada) y el apresto (reposicion de la habilidad de corte).
* Rectificado de geometria: A la muela se le da un acabado al cortar con una punta de diamante o con una herramienta impregnada de diamante.
* Apresto: Las muelas se terminan por presion, presionando un rodillo de acero de alta resistencia contra su superficie
Razon de rectificado
Las razones de rectificado tipicamente se encuentran entre 2 a 200: en el orden de decenas en
aceros para herramienta, alrededor de 100 a 200 en acero endurecido, pueden alcanzar cientos o
miles con CBN o diamante, pero ser menores que la unidad en materiales muy duros
Regla: Como el granulo se desgasta mas rapidamente cuando se maquinan materiales mas duros, se debe de usar una rueda mas suave (aglutinada menos fuertemente) para esmerilar materiales mas duros.
Procesos de rectificado
a) Rectificado plano tangencial, husillo horizontal;
b) Rectificado cilindrico;
c) Rectificado sin centros;
d) Rectificado interno;
e) Rectificado plano frontal, husillo vertical;
f) Rectificado de forma (por penetracion).
e) Rectificado plano frontal, husillo vertical;
* superficies planas
* eje de muela perpendicular a la mesa
* gran productividad: diametro muela >
* muelas de vaso para el rectificado de planos interrumpidos, y muelas de segmentos para superficies anchas y continuas
a) Rectificado plano tangencial, husillo horizontal;
* superficies regladas de generatriz recta (diamantado de muela)
* eje de muela paralela a la mesa
* muela de disco o recta à avance radial à ? tiempo produccion
* mayor precision
b) Rectificado cilindrico;
* superficies regladas de revolucion (diamantado de muela)
* eje muela recta o de disco, paralela a la mesa
* trabajo sumergido (en plongee) / trabajo normal (salida muela)
c) Rectificado sin centros;
* superficies cilindricas exteriores
* gran productividad (ausencia de sujecion; apoyo en regletas de metal duro)
Reglas en el proceso de rectificado
1.- Se refrentan y rectifican las superficies duras con muelas blandas y las superficies
blandas con muelas duras.
2.- Una muela es mas eficiente cuanto mas blanda sea, pues en este caso se reafila a si misma.
3.- Una muela demasiado dura se desgasta se embosa y no corta, no produce trabajo alguno y bruñe a la pieza deteriorandola.
4.- Para el trabajo en humedo hace falta una muela dura.
5.- Una muela blanda en el grado justo para no desgastarse produce resultados excelentes.
6.- Aumentando la velocidad de abrasion, la muela se convierte en mas dura y disminuyendola la muela se convierte en mas blanda.
7.- Grandes superficies de contacto entre muela y pieza exigen proporcionalmente muelas de granos relativamente grandes y de estructura abierta.
8.- Para rectificar superficies interrumpidas, habra que utilizar abrasivos mas duros.
9.- En caso de rectificado interior, antes de sacar la muela de la pieza debe disminuirse la distancia entre el radio de esta y el de la muela a fin de evitar desbocado del agujero.
Honeado
* acabado superficial fino de orificios
* barritas con granos abrasivos sobre un mandril con movimiento giratorio y vaiven axial de baja amplitud, que produce un rayado cruzado
Superacabado
* delgada capa superficial en estado amorfo (capa de Beilby, de unas 5 µm de espesor), como consecuencia de una serie de transformaciones y calentamientos que alteran su estructura cristalina. Con el superacabado se consigue eliminar por completo la capa Beilby
* Bloques abrasivos, de granos superfinos, ejercen una debil presion sobre la pieza y se desplazan con un movimiento relativo complejo
* dejando al descubierto la estructura cristalina del metal sano, obteniendose una superficie lo mas perfecta posible en cuanto a dimensiones y calidad superficial
Lapeado
* acabado de superficies planas o cilindricas
* granos de tamaño 900 embebidos en la plancha de lapear o arrastrados por un lodo
* presiones de 7 a 140 kPa
* tolerancias dimensionales 0.4 µm y rugosidad de 0.025 a 0.1 µm
Pulido
* acabado superficial liso y lustroso por remocion abrasiva a escala fina y extendido de capas superficiales por calentamiento por friccion à apariencia brillante
* con discos o bandas de tela, cuero o fieltro recubiertos con polvo fino de alumina o diamante
Bruñido
* no se utilizan abrasivos ni materiales de corte.
* se presiona la pieza mediante unos rodillos de acero de gran dureza, de forma que quede sin asperezas, con un caracteristico acabado brillante.
* El bruñido propiamente dicho es realizado por el disco G, siendo los otros discos de apoyo que contrarrestan las fuerzas causadas por el disco G. Las velocidades de giro no son altas (200-300 rpm)
Procesos de maquinado no convencionales
* Remueven material mediante diversas tecnicas que incluyen la energia mecanica, termica, electrica o quimica o una combinacion de ellas.
* Maquinan metales y no metales recien desarrollados de alta resistencia a la traccion, tenacidad y dureza.
* Permiten geometrias de partes singulares o complejas que en algunos casos son imposibles de obtener mediante maquinados convencionales.
Se clasifican de acuerdo con la forma principal de energia que usan para remover
materiales. En esta clasificacion hay cuatro tipos:
* Mecanicos. Trabajo mediante una corriente de alta velocidad de abrasivos o fluidos o ambos.
* Electricos. Se usa la energia electroquimica para remover material.
* Termicos. Aplicar energia termica a una parte muy pequeña de la superficie de trabajo, provocando que esa parte se remueva por fusion o vaporizacion del material.
* Quimicos. Ataques quimicos por medio de ciertos acidos u otras sustancias, con los cuales se remueve el material de las piezas de trabajo.
Maquinado quimico
Maquinado electroquimico
Rectificado electroquimico
Maquinado por electrodescarga
Maquinado laser
Maquinado por chorro abrasivo
Maquinado por chorro de agua
Maquinado por rayo de plasma
Maquinado ultrasonico
Maquinado ultrasonico
El maquinado ultrasonico permite maquinar materiales
duros y fragiles como son:
* Ceramicos, vidrios, carburos, aceros inoxidables y titanios.
* La herramienta oscila en una direccion perpendicular a la superficie de trabajo y avanza lentamente para que la parte adopte la forma deseada.
* El corte es realizado por la accion de abrasivos, chocando contra la superficie de trabajo
* Granos abrasivos finos (tamiz de 100 a 1000)
Maquinado por chorro de agua
* El corte con chorro de agua aplica una corriente fina de agua a alta presion
* Proceso automatico usando CNC o robots industriales
* Se aplica para obtener tiras de materia prima plana. La ventaja es que la superficie de trabajo no se tritura ni quema, ejemplos de aplicacion:
Presion: 150 a 1000 Mpa
Velocidad: 540 y 1400 m/s
Maquinado con chorro abrasivo
Este proceso consiste en la remocion de material por la accion de una corriente de gas a alta velocidad que contienen pequeñas particulas abrasivas.
* Las aplicaciones incluyen la remocion de virutas, el corte y retiro de rebabas, la limpieza y el pulido.
* Alumina o carburo de silicio
* Presiones: 20 a 80 MPa
* Particulas de 10 a 40 micras
* Boquilla de carburo de tungsteno de 0.3 a 0.5 mm de diametro
* Velocidaddes : 150 a 300 m
Maquinado con chorro de agua abrasivo
Maquinado con chorro de agua abrasivo
Metodos de maquinado por electroerosion
* Maquinado por electrodescarga (EDM)
* Corte con alambre por electrodescarga (EDWC)
Maquinado por electrodescarga (EDM)generador
Factores que determinan el rendimiento:
* Cantidad de corriente suministrada.
* Proporcion de tiempo sobre el cual fluye la corriente.
* El voltaje a traves del claro en el arco.
Caracteristicas del liquido dielectrico
* bajo costo unitario
* baja viscosidad para garantizar descarga eficiente
* alta temperatura de inflamabilidad
* no toxico
* no corrosivo
* resistencia dielectrica apropiada
* rapida ionizacion
•?Facilitar la disolucion anodica del metal a cortar.
Tipos de dielectrico
* hidrocarburos
* soluciones acuosas de glicol de etileno
* agua desionizada
Ventajas:
* Puede cortar mas rapidamente materiales duros y fragiles que el maquinado convencional,
* Puede generar formas dificiles y piezas delicadas,
* Puede generar cualquier forma que pueda cortarse en una herramienta,
* Buenos acabados.
Desventajas:
* Demasiado lento para competir con los procesos convencionales en el maquinado de piezas con geometrias simples,
* Puede producir porosidad en aceros sulfurados o con aceites sulfonados,
* Deja una capa blanca de acero endurecido de 2.5 a 125 µm por metal fundido y vuelto a solidificar,
* Una operacion demasiado severa puede dejar microgrietas
Ejemplos de electroerosion por penetracion
* materiales duros
* formas dificiles de generar
* piezas delicadas
* herramientas
* roscas y engranes
Corte con alambre por electrodescarga (EDWC)
* Comunmente se utiliza alambre de cobre de 200,150 o 100 µm
* Tolerancias de 5 µm
* Acabado (Ra): de 650 a 1150 nm
Maquinado Electroquimico ECM
Maquinado Electroquimico
1. Modelo CAD
2. Archivo .STL
3. “Rebanado” de la pieza
4. Construccion final del archivo
5. Fabricacion de la pieza
6. Acabado de la pieza
TECNOLOGiAS DE PROTOTIPAJE RaPIDO
1. Stereolithography (SL)
2. Laminated Object Manufacturing (LOM)
3. Selective Laser Sintering (SLS)
4. Fused Deposition Modeling (FDM)
5. Solid Ground Curing (SGC)
6. 3D Printing (3DP)
7. Laser Engineered Net Shaping (LENS)
1. Estereolitografia (SLA)
* 3D Systems
* patente 1986, inicio del RP
* Polimerizacion utilizando laser UV
* Resinas epoxicas y acrilicas
* Precision: 50 micras
* Lento
* $179,000 (103 in3) to $799,000 (203 in3)
2. Laminated Object Manufacturing LOM
* Helisys, Torrance,
* Patentado en 1988
* Secciones en capas cortadas y pegadas.
* Papel y Plastico
* Precision ±0.125 mm
3. Selective Laser Sintering
* DTM, Austin, TX, now 3D systems
* patent 1989, Carl Deckard’s master’s thesis
* Fundido de polvos plasticos con laser de CO2
* Precision de 160 micras
* No require de soporte
* polycarbonate, nylon, cera, nylon con fibra de vidrio, polvos metalicos o ceramicos
* Pueden producirse piezas para utilizacion directa
Direct Metal Laser Sintering
(DMLS)
4. Fused Deposition Modeling
* Stratasys
* Patentado en 1992
* Extruccion de un filamento guiado roboticamente
* Precision 0.125 mm
* Ceras maquinables y de fundicion,polyolefinas, ABS
* Soportes de cera o solubles en agua
5. Solid Ground Curing
* Cubital Ltd.
* Alto costo de operacion
* Equipo grande y pesado
* Buena precision dimensional
1. First the object under construction (A) is given a coating of photopolymer resin
as it passes the resin applicator station (B) on its way to the exposure cell (C).
2. A mask is generated by electrostatically transferring toner in the required object
cross sectional image pattern to a glass plate (D) An electron gun writes a charge
pattern on the plate which is developed with toner. The glass plate then moves to
the exposure cell where it is positioned above the object under construction.
3. A shutter is opened allowing the exposure light to pass through the mask and
quickly cure the photopolymer layer in the required pattern. Because the light is
so intense the layer is fully cured and no secondary curing operation is necessary
as is the case with stereolithography.
4. The mask and object under fabrication then part company. The glass mask is
cleaned of toner and discharged. A new mask is electrophotographically generated
on the plate to repeat the cycle.
5. The object moves to the aerodynamic wiper (E) where any resin that wasn't
hardened is vacuumed off and discarded.
6. It then passes under a wax applicator (F) where the voids created by the removal
of the unhardened resin are filled with wax. The wax is hardened by moving the
object to the cooling station (G) where a cold plate is pressed against it.
7. The final step involves running the object under the milling head (H). Both the
wax and photopolymer are milled to a uniform thickness and the cycle is repeated
until the object is completely formed within a wax matrix.
Secondary operations are required to remove the wax. It can either be melted away
or dissolved using a dish-washing-like machine. The object is then sanded or
otherwise finished as is done in stereolithography. The wax matrix makes it
unnecessary to generate extra support structures for overhangs or undercuts. This,
and the large volume capacity of the system, also makes it easy to nest many
different objects within the build volume for high throughput.
6. 3D Printing
Zcorp Sanders Prototype Inc.
* Tecnologia de cartucho de tinta
* Doble cabeza de deposicion de material (termoplasticos) y material de soporte (cera)
* Ptrecision de 0.0125 mm”
* Barato y rapido
Laser Engineered Net Shaping
* Sandia Labs, Optomec
* Partes metalicas con buenas propiedades metalurgicas
* Laser fund polvo metalico
* El polvo es roceado sobre la pieza junto con el laser
* La zona se protege con gas inerte
* Solamente se requiere de algu maquinado de acabado.
DEFINICIoN DE UN POLiMERO: Es un compuesto organico, natural o sitetico generalmente extraido del petroleo. Esta formado por grandes moleculas (macromoleculas) las que a su vez, estan formadas de pequeñas moleculas que se repiten aproximadamente entre 200 y 10,000 veces (la molecula repetitiva se llama monomero.
§? Monomero:
§? Polimero:
Tipos de polimeros
* Homopolimero: polietileno, polipropileno, poliestireno
* Homopolimero: polietileno, polipropileno, poliestireno
* Homopolimero: polietileno, polipropileno, poliestireno
Clasificacion de un polimero
* Por su estructura quimica:
* Comportamiento al calor
* Cristalinidad
* Presencia de monomeros
§? Termoplasticos:
Son materiales cuyas moleculas estan ordenadas a manera de largas cadenas unidas entre si por medio de enlaces secundarios.
Su principal caracteristica es que pueden ser llevados a un estado viscoso una y otra vez por medio de calentamiento y ser procesado varias veces.
§? Termofijos o termoestables:
Son materiales que estan formados practicamente por una gran molecula en forma de red, con uniones muy fuertes entre moleculas lo que provoca que estos materiales no se reblandezcan con la aplicacion de calor cuando ya han sido transformados. Estos materiales no pueden moldearse una segunda vez porque al aplicarles calor se degradan.
§? Elastomeros:
Se componen de largas cadenas que se encuentran unidas entre si por muy pocas uniones quimicas. Esto les permite un gran movimiento intermolecular que se ve reflejado en su buena flexibilidad.
Amorfos: No cristalizan por tener estructuras altamente asimetricas
ramificaciones, grupos laterales grandes.
Su estructura se asemeja a la de un ”plato de spaghettis”
• Estabilidad dimensional
• Isotropia
• Posibilidad de transparencia
• Baja fluenciia en frio
• Viscosos
• Poca deformacion post-moldeo
•Tendencia a tensionesiones internas
• Menor contraccion de moldeo y mas uniforme
• Baja resistencia quimica: stress cracking
Semi-cristalinos: Las moleculas presentan un ordenamiento en esferulitas
o cristalitas
•Resistencia quimica y por lo tanto baja tendencia a la rotura o
ataque quimico bajo tension
• Resistencia a la fatiga
• Menor presencia de tensiones internas
• Anisotropia: Contracciones de moldeo diferenciadas
• Menor M estabibilliidad dimensionall
• M ayor fluide
Seleccion del material de la pieza
Las caracteristicas que se deben tomar en cuenta al elegir el material son:
a)? Elasticidad: Los plasticos elasticos pueden ser: Polietileno, vinilicos, polipropileno, plasticos
fluorados, silicona, poliuretano, plastisoles, acetalicos y nylon.
b)? Temperatura: Piezas que operen de:
a)? -18 a 100°C.- Se dispone de una gran cantidad de materiales, en aplicaciones a bajas
temperaturas se eliminan los termoplasticos.
b)? 121 a 232°C.- fenolicas con carga de fibra de vidrio o mineral, melaminas, alquidinas, siliconas,
poliamidas, polioxido de femileno, polisulfonas, policarbonatos ftalatos de dialino.
c)? 232 a 288 °C.- fibras de vidrio impregnadas con resinas epoxi, ftalato de dialino y fenolicas.
c)? Resistencia a la llama: Todos los termoestables son autoextingibles, los termoplasticos que tiene
algunas propiedades autoextingibles son: polioxido de fenileno, las polisulfonas, los policarbonatos,
plasticos vinilicos, polieter clorado, clorotrifluoretileno, fluoruro de vinilideno, hidrocarburos fluorados,
nylon, ABS y acetato de celulosa.
d)? Impacto: Solo se pueden comparar comportamientos relativos ya que los plasticos tienen muy
diferentes sensibilidades a la entalla. La resiliencia en traccion seria una mejor medida de la
capacidad para absorber energia.
e)? Resistencia al arco electrico: materiales moldeados en frio: fosfoamianto, micacementada con fibra
de vidrio o hidrocarburos fluorados con carga mineral. Para arcos de menor intensidad: polisulfonas,
poliester vidrio, alquidicas, melamina, urea o fenolicas. MANUFACTURA AVANZADA IMA
f)? Radiacion: 1010 y 1011 ergios por gramo.- Fenolicos con carga de fibra de vidrio o amianto, ciertas
resinas epoxi, poliuretano, poliestireno, poliesteres con carga mineral, sil
g)? Cojinetes, levas, engranajes: A partir de laminados fenolicos con carga de tejido, polvos de moldeo
fenolicos,, compuestos especiales de polieste, poliuretano y polietileno. Para productos que soporten
grandes cargas puede utilizarse nylon y resinas acetalicas
h)? Tension aplicada: Para cargas continuas o ciclicas, en general, se deben utilizar termoestables.
i)? Propiedades electricas: Mica cementada con fibra de vidrio, resinas epoxi.
j)? Humedad: polioxido de fenileno, los acrilicos butiratos, ftalato de dialilo, mica cementada de fibra de
vidrio, fenolicas con carga mineral, clorotrifluoretileno y los hidrcarburos fluorados.
k)? Resistencia a los productos quimicos: Plasticos a base de hidrocarburos fluorados, polioxido de
fenileno, algunos compuestos fenolicos.
l)? Desgaste superficial: En general los termoestables y algunos termoplasticos como son los acrilicos,
ABS y SAN.
m)? Resistencia a la intemperie: Acrilicos, clorotrifluoretileno, polifluoruro de vinilideno, poliester, resinas
alquidicas, mica cementada con fibra de vidrio.
n)? Olor – sabor: Termoplasticos: Poliestireno, estireno – acrilonitrilo polietileno, acrilicos, ABS, etc.
Obtencion de un polimero
§? 1.- Polimerizacion por adicion: Es un proceso por medio del cual, bajo
condiciones apropiadas de temperatura y presion, las moleculas monomericas se
enlazan entre si ara formar grandes cadenas moleculares. Durante esta reaccion
no se forman productos secundarios o subproductos. Estos productos se
caracterizan por tener enlaces multiples. (PE, PP y PS)
2.-Polimerizacion por condenzacion: Es un proceso por el cual dos o mas
substancias simples se combinan (monomeros) formando una larga cadena
molecular y por condenzacion se forman productos secundarios que tiene que ser
eliminados (agua, acidos, etc.). PA, PC y materiales termofijos.
Aditivos
• Estabilizantes (antioxidantes)
• Lubricantes
• Plastificantes
• Colorantes
• Cargas y refuerzos
• Paquetes antilllama o ignifugantes
• Aditivos conductores
• Espumantes
• Masterbatch de colorantes
* Antioxidantes: evitan la degradacion oxidante durante el procesamiento de plasticos. La degradacion oxidante puede provocar el deterioro de
las propiedades fisicas y/o mecanicas de los productos plasticos.
* Estabilizadores UV: protegen el polimero de la degradacion provocada por la luz ultravioleta (UV) para preservar las propiedades fisicas y/o
mecanicas del producto plastico.
* Antimicrobianos: ayudan a prevenir la contaminacion de los materiales plasticos en los casos en que una parte del material podria ser
susceptible al ataque microbiologico. Esos ataques pueden provocar manchado, alteracion del color, olor y perdida de estetica, pero tambien
problemas mas importantes como perdida de las propiedades de aislamiento electrico, falta de higiene y perdida general de las propiedades
mecanicas del material.
* Reductores AA: reducen los niveles residuales de acetaldehido (AA) en el tereftalato de polietileno (PET).
* Retardantes de llama: impiden la ignicion o la propagacion de llama en el material plastico. Los plasticos se utilizan extensamente en
aplicaciones criticas de construccion, electricidad y transporte que deben cumplir normas de seguridad contra incendio, ya sea por
reglamentaciones obligatorias o por normas voluntarias. Los retardantes de llama se agregan a los plasticos para cumplir con estos requisitos.
* Barreras de oxigeno: estan destinadas a aumentar la duracion de conservacion total de un producto mediante la reduccion del oxigeno que
penetra en un recipiente.
Aditivos para resistencia al rayado y marcado: reducen, y en algunos casos eliminan, el marcado y el rayado en la superficie de un
polimero. Ambos eventos dan como resultado defectos esteticos desagradables en la pos-produccion o el montaje.
* Agentes deslizantes: ayudan a alterar las caracteristicas superficiales del material. Resultan beneficiosos en envases, para el desencajado
de botellas. Tambien mejoran la compactacion del preformado y la evacuacion del producto, y ayudan a eliminar la adherencia del preformado
(desmoldado). Ademas, los agentes deslizantes pueden alterar el coeficiente de rozamiento de la pelicula, para evitar que las peliculas se
adhieran a si mismas o a los equipos de produccion durante su procesamiento.
* Agentes antiestaticos ayudan a prevenir la generacion de carga estatica que puede ocurrir durante el procesamiento, transporte, llenado o
cualquier manejo de la pieza plastica. La carga estatica puede provocar la acumulacion de polvo o incluso una formacion de chispas que
puede ser peligrosa en determinados ambientes.
* Abrillantadores opticos: aumentan la blancura o el brillo de un material.
Agentes espumantes quimicos: insertan un agente espumante en un termoplastico por medio de un compuesto que libera gas cuanto se
calienta a una temperatura determinada.
* Agentes nucleantes: mejoran las propiedades de los polimeros por modificacion de los cristales que los componen. Las mejoras en las
propiedades comprenden: brillo, claridad optica, reduccion del alabeo y tiempos de ciclo mas cortos.
Cristalinidad:
§? Polimeros con estructura amorfa:
Las moleculas tiene un completo
desorden, por lo que dejan pasar la luz entre los huecos que se
forman y por lo tanto son plasticos transparentes. ]
§? Polimeros con estructura cristalina:
Construidos por partes amorfas y
partes cristalinas, tienen sus moleculas parcialmente ordenadas por
lo que el paso de la luz se dificulta, dando como resultado materiales
translucidos opacos.
Clasificacion de un polimero por su consumo
* COMODITIS: Son plasticos de alto consumo, debido a su bajo costo y relativa facilidad de procesamiento.
* VERSaTILES: Son plasticos de consumo y costo medio.
* TeCNICOS: Tambien conocidos como plasticos de ingenieria, son materiales de bajo consumo y precio alto debido al grado de tecnologia que involucran para su transformacion. Se emplean para bajos volumenes de produccion y la mayoria son utilizados para hacer partes mecanicas.
* ESPECIALES: Requieren un alto grado de tecnologia, y sus aplicaciones son muy especificas, tienen excelentes propiedades y un alto costo.
PARTES DE UNA MaQUINA DE INYECCIoN
- Unidad de cierre
- Unidad de inyeccion
- Bancada
- Control de mandos
Equipos perifericos:
Deshumidificadores de material
Alimentadores
Cintas transportadoras
Trituradores
Equipos de frio
Operadores de moldes
PARTES DE UNA MaQUINA DE INYECCIoN
* Platina movil
* Molde
* Resisitencia de banda
* tornillo extrusor
* tolva
* boquilla
* platina fina
Unidad de Cierre de Moldes
* Plato fijo para soporte de una mitad del molde
* Plato movil para soporte de la otra mitad del molde
* Plato de reaccion para soporte de la fuerza de cierre y de retencion
* 4 columnas para resistir las fuerzas del plato movil
* Sistema de cierre
UNIDAD DE CIERRE MECaNICA (Por rodilleras)
UNIDAD DE CIERRE HIDRAuLICA
UNIDAD DE CIERRE SERVO ELeCTRICA
Relacion de compresion del husillo (K)
La relacion de compresion del husillo es la relacion entre la capacidad volumetrica de un paso entre
filetes en la zona de transporte y la capacidad volumetrica de un paso entre filetes en la zona de
plastificacion.
Materiales amorfos en general K=1,3:1
Materiales muy semi-cristalinos K=2,6:1
CICLO DE INYECCIoN
a. Molde cerrado y vacio.
b. Avanza el carro.
c. Inyeccion. Fase de llenado. El husillo actua como un piston y hace pasar el material. a traves de la boquilla hacia las cavidades del molde.
d. Post-presion. Compensacion de la reduccion del volumen del plastico y presion de mantenimiento.
e. Plastificacion. El husillo gira para cargar material al girar tambien retrocede.
f. Retrocede el carro.
g. La pieza termina de enfriarse en el molde la prensa libera la presion y el molde se abre donde actua la expulsion extrayendo las piezas moldeadas del molde.
h. La unidad de cierre vuelve a cerrar el molde y el ciclo puede reiniciarse.
Las prensas normalmente desarrollan de 5
a 200 toneladas de presion.
Para reducir las perdidas de calor se
utilizan algunas veces planchas
aislantes de laminados fenolicos
entre el molde y los platos de la
prensa
INFORMACIoN PARA SELECCIONAR UNA MaQUINA
Distancia entre columnas
Volumen inyectado
Calcular el peso inyectable
La maquina debe ser utilizada entre el 20 y 80% del volumen maximo.
La inyeccion debe ser mas de un diametro y menos de 4.
Fuerza de cierre maximo 90% lo necesario para la inyeccion
Entradas o venas de alimentacion
Se deben colocar en superficies ocultas o en partes que permitan un troquelado
o maquinado abrasivo posteriores. Es mejor que el mismo molde pueda separar
las piezas de la colada.
Lineas de particion de las piezas
Las lineas de particion constituyen un mal necesario en todo moldeo.
1 En el mejor de los casos se debe hacer coincidir la linea de particion con las aristas de las piezas.
2 Situarlas por encima de las superficies adyacentes llamadas de reborde o pico.
3 Las lineas de particion en escalon suelen tener de 0.25 a 0.5 mm y con ellas se hace innecesario el perfecto alineamiento en los moldes de cavidades multiples.
Expulsores o botadores
1 Ayudan a aumentar la velocidad de produccion y a veces se utilizan para colocar el numero de cavidad del molde o la maca del fabricante o un motivo decorativo.
2 Deben colocarse en una superficie oculta y proyectarse de acuerdo a la superficie de agarre de la pieza en el molde.
3 No deben actuar sobre zonas delgadas, siempre que sea posible deberan actuar sobre nervios.
4 Para secciones blandas y delgadas se utilizaran expulsores de gran superficie
Muescas de retencion
Sirven para retener la pieza en el macho o en la cavidad del molde segun sea
necesario. En general tiene una profundidad entre 0.125 y 0.25 mm Y la longitud
varia de acuerdo a la dificultad para mantener la pieza sujeta. Las marcas no
deben afectar el comportamiento ni el aspecto de la pieza.
Contraccion
La pieza se contrae 80% en el molde y el otro 20% tarda entre 24 a 48 horas
por ello el control de calidad se hace durante el proceso por peso y despues se
puede hacer un control dimensional.
La contraccion depende del material de moldeo, la temperatura y presion
utilizadas. Las contracciones pueden disminuirse si se enfria apropiadamente el
molde, sin embargo, se debe considerar que para muchos termoplasticos y
termofijos las contracciones pueden durar meses y se pueden acelerar con
tratamiento de envejecimiento en estufa
Alabeamiento
Como evitar el alabeamiento:
1 Evitar grandes superficies planas o realizarlas ligeramente convexas, aprox 0.0025 pulg. por pulg.
2 Colocar nervios en la parte inferior y reforzar los bordes.
3 Evitar paredes gruesas junto a paredes delgadas.
Alabeamiento
Como evitar el alabeamiento:
1 Evitar grandes superficies planas o realizarlas ligeramente convexas, aprox 0.0025 pulg. por pulg.
2 Colocar nervios en la parte inferior y reforzar los bordes.
3 Evitar paredes gruesas junto a paredes delgadas.
Espesor de pared
Las secciones gruesas en los termoplasticos pueden presentar depresiones concavas o rechupes
Siempre que se pueda, las secciones gruesas deben hacerse huecas y se logra colocando
rificios en la parte inferior.
Termoestables:
Los espesores minimos recomendados para piezas pequeñas son de 1 a 2.5 mm.
Para piezas grandes pueden utilizarse espesores comprendidos entre 3 y 10 mm.
Termoplasticos: pueden realizarse piezas muy delgadas de espesores de tan solo 0.25 mm.
Los materiales quebradizos tales como los fenolicos exigen paredes de gran espesor al menos de 3 mm.
Rebordes redondeados
1 El redondeado de las aristas interiores facilita el flujo de material y refuerza la pieza evitando concentracion de esfuerzos.
2 Tambien para los moldes el evitar esquinas en angulos vivos aumenta la vida del molde y disminuye su costo de fabricacion.
3 Los angulos redondeados simplifican las operaciones de maquinado.
Cantos vivos externos
En las lineas de particion se requieren cantos vivos, pero en general son indeseables en cualquier otro punto.
Todos los cantos exteriores se deben redondear
Nervios y salientes
1 Los nervios muy altos no se llenan bien y la falta de densidad disminuye la
resistencia.
2 Se deben escalonar bien los nervios para evitar deformaciones provocadas por la
contraccion.
3 Si se tiene nervios interiores se deben colocar estrias exteriores para disimular las
lineas de flujo.
Espigas
Las espigas tienden a romperse por desgaste y malas condiciones de flujo por ello el diametro de las espigas debe ser lo mas grande posible y considerar que deberan ser sustituidas una vez desgastadas. Los limites de la geometria de las espigas son:
Orificios
Para orificios profundos se deben utilizar 2 espigas a tope con una diferencia de 0.03 pulg.
Par evitar virutas en la pieza cuando se taladran agujeros se deben generar conicidades
en las secciones de corte. En materiales de alta resistencia pero fragiles se deben evitar
tornillos de cabeza plana.
Tornillos para plasticpas
* avellanado plano
* rendondo
* avellanado oval
* tronco conico
* cabeza exagonal
Orificios laterales grandes
Algunos orificios que se posicionan en los lados de la pieza pueden ser creados con
insertos colocados una parte en el macho y otra en la cavidad.
Fisuras debidas a las espigas y bordes
Cuando el material es obligado a fluir alrededor de una espiga en un area estrecha, puede
no soldar bien en la cara opuesta del agujero y las lineas de soldadura pueden producir
fisuras con gran facilidad. Para el buen llenado de las piezas los orificios deben estar
uniformemente localizados y los mas separados que sea posible.
Inserciones y piezas de union
En los insertos se utilizan:
1 Partes moleteadas para el anclaje
2 Salientes que penetran el macho para evitar que el plastico penetre la rosca.
3 Anillos de presion para evitar rebabas
Roscas moldeadas
Las roscas poco profundas pueden realizarse sin necesidad de desenroscar.
Para desenroscar piezas redondas se requiere tomar en cuenta en el diseño anclajes que
permitan retirar la pieza
Las roscas no deben terminar en canto vivo para evitar la fragilizacion de las aristas.
Roscas de dientes de sierra:
Cuando se utilizan plasticos flexibles en las botellas es mas conveniente utilizar roscas de dientes de sierra ya que disminuye la fluencia y se logra una mayor superficie de contacto para distribuir la presion de la tapa.
Cierres de friccion no roscados:
Se utilizan para frascos flexibles en los que varios anillos de cierre pueden evitar el derrame mucho mejor que una tapa roscada.
Piezas auto-articuladas
Cuando se utilizan plasticos flexibles es posible fabricar piezas auto-articuladas como es el caso de la articulacion Rathbun:
Articulacion integral
-Particularmente se pueden moldear en plasticos de flexibilidad excepcional y muy alta resistencia a las flexiones alternadas como es el caso del polipropileno.
-Algunos ejemplos de piezas con articulacion integrada son: Tapas de contenedores, pedales de acelerador, abrazaderas y muchos otros productos.
-Se pueden diseñar piezas que soporten mas de un millon de flexiones alternadas de servicio tomando en cuenta las siguientes recomendaciones:
1.- Relacion de la longitud de la articulacion al espesor al menos 3 a 1.
2.- Todas las aristas de la articulacion deben ser suaves y redondeadas para lograr la maxima resistencia.
3.- El llenado de la pieza debe ser realizado en un punto que permita una entrada regular del material.
Consideraciones en el diseño de moldes
1.- Conocer perfectamente el plano de la pieza a moldear, establecer las lineas de particion, zona de entrada, lugar de los expulsores, aplicacion del producto moldeado y operaciones de montaje.
2.- Revisar todas las dimensiones y tolerancias y comprobar las conicidades y detalles de la construccion del molde que puedan facilitar su fabricacion.
3.- Determinar el tipo de maquina de moldeo y el efecto que puede tener en el diseño del molde.
4.- A partir de las especificaciones del material, tener en cuenta su contraccion, las caracteristicas de flujo y abrasion y los requisitos de calentamiento y enfriamiento.
5.- Asegurarse que los defectos debidos a lineas de particion, montajes, etc, sean aceptados por el cliente.
1-Anillo de registro
2-Placa superior de fijacion
3-Placa “A” (cavidad)
4-Placa “B” (corazon)
5-Placa de soporte
6-Pernos guias
7-Placas paralelas
8-Placa de expulsores
9-Placa inferior de fijacion
Molde de inyeccion de tres platos
La introduccion de un tercer plato movil que generalmente contiene las cavidades permite situar las entradas centrales o laterales en cada cavidad a partir de un sistema de canales de alimentacion que parten del bebedero central y en algunos casos ayudan a expulsar separadamente las piezas de la colada.
Colocacion de nucleos horizontales o inclinados
Este metodo permite mover o colocar nucleos en partes del molde que no pueden ser accionadas por la prensa, utilizando levas inclinadas que permiten el movimiento lateral o en angulo de ciertos elementos del molde
Molde de desenroscado automatico
Las roscas internas o externas en productos que requieren de gran volumen y bajo costo de produccion
se realizan en moldes que llevan machos o anillos roscados por un mecanismo de engrane
cremallera y movido por un largo cilindro de doble accion, temporizado secuencialmente dentro del
ciclo. Es una buena practica emplear una guia de rodamiento y bandas autolubricantes y
resistentes al desgaste, normalmente se fabrican de politetrafluoretileno
Moldeo en dos planos
Este sistema se ha utilizado para piezas de poco peso y gran superficie, cuando la geometria de la pieza permite diseñar el molde en dos planos. La ventaja del procedimiento radica en que se puede aprovechar toda la capacidad de inyeccion del cilindro con la mitad de la presion que seria necesario para inyectar las piezas en un mismo plano
Botadores o extractores
Al diseñar las espigas o botadores se debe tener cuidado en:
1.- Incluir un sistema de regreso y posicionamiento del botador.
2.- La localizacion particularmente para materiales flexibles y que continuan calientes al momento de la expulsion
Canales de alimentacion
Los canales circulares son los mejores ya que presentan la menor relacion de superficie a volumen y con ello se tiene las minimas perdidas de calor y presion.
Los canales trapezoidales dan buenos resultados y permiten que el sistema de alimentacion vaya en una sola parte del molde.
La disposicion preferible de los canales de alimentacion se conoce con el nombre de canales equilibrados los cuales permiten un flujo uniforme de material desde el bebedero a las distintas cavidades ya que todas se encuentran a igual distancia del bebedero.
Sistemas de canales de alimentacion
Los canales secundarios son mas pequeños que los principales permitiendo un mayor ahorro de material.
Los sistemas de alimentacion reducidos se utilizan con bastante exito en el moldeo con materiales acrilicos.
Cuando el material pasa por la zona reducida se calienta por friccion y con la caida rapida de presion permite controlar la presion de inyeccion. Las areas reducidas tiene aprox. 25% del diametro del canal.
Indices de flujo
Antes de los proceso controlados por CNC se utilizaban los “indices de flujo” para controlar las presiones.
Sistemas de entradas
Es la abertura que existe entre el sistema de alimentacion y la cavidad.
Para lograr la expulsion es necesario permitir una cierta conicidad en la paredes laterales de las entradas menor con los materiales flexibles y mayor con los materiales rigidos o cargados.
La longitud de entrada varia normalmente entre 0.6 y 1.5 mm, sin embargo se deben tomar en cuenta factores como el tamaño del bebedero y los canales de alimentacion
Entrada de membrana
Se Emplea en el moldeo de resinas acrilicas y en general en piezas de gran superficie en las que se debe conservar el minimo alabamiento
Entrada de disco o de diafragma
Se utiliza en casi todos los materiales y con piezas que llevan orificios de gran superficie con este tipo de entradas se eliminan las lineas de soldadura
Entrada radial o de estrella
Aunque permite las lineas de soladura y se deben eliminar por corte las entradas, permite piezas mas solidas.
Entrada de anillo
Se utiliza para piezas de forma cilindrica y es semejante a la extrusion de un tubo.
Entrada central o directa
Se utiliza para piezas grandes y en moldes de una sola cavidad.
Entrada de abanico
Permite que el material fluya a la cavidad a traves de una entrada de gran area pero de muy poco espesor. Se utiliza para piezas de gran superficie
Entrada multiple
Se utiliza en casi todos los materiales, mejora el flujo y se equilibra la presion
Entrada de lengüeta
Se utiliza en policarbonatos, acrilicos, SAN y ABS. La pequeña area de entrada permite que la temperatura del material aumente por friccion y que entre el material bien plastificado.
Entradas submarinas, de tunel o de espita
Permiten la separacion automatica de las piezas del sistema de alimentacion durante el ciclo de expulsion
Respiracion
Si el escape es deficiente se corre el peligro de obtener zonas sin llenar y de poca solidez, mala apariencia, extraccion dificil y un ciclo poco eficiente.
Bebederos
Debe ser conico para que se pueda sacar facilmente la mazarota, el diametro menor debe ser mayor que el de la boquilla para evitar que la mazarota se vea desprendida en su salida.
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