Proceso De Manufactura

Introducción

Los procesos no convencionales de mecanizado dan respuesta a los nuevos problemas planteados en el mecanizado de materiales de baja maquinabilidad y especificaciones extremas de forma, tolerancias y acabados. Aunque la mayor parte del maquinado se realiza eliminando material en forma de viruta más o menos definidas, existen también otros tipos de procesos que ofrecen capacidades únicas. Estos métodos son los llamados: Procesos no tradicionales o no convencionales de maquinado.

Estos procesos no usan un instrumento afilado de corte en el sentido convencional. Ellos se han usado como respuesta a los requerimientos nuevos y singulares que no pueden cumplirse mediante los métodos convencionales.

Los maquinados no tradicionales se refieren a aquel grupo de procesos, los cuales remueven el exceso de material mediante diversas técnicas que incluyen la energía mecánica, térmica, eléctrica, o química (o combinación de ellas).

Se clasifican de acuerdo con la forma principal de energía que usan para remover el material excedente. En esta clasificación hay cuatro tipos:

• Mecánicos

• Eléctricos

• Térmicos

• Químicos

Mecanizado con láser

El mecanizado con láser es un proceso especial o proceso no convencional de mecanizado de índole térmica, que no genera viruta, en el que la eliminación del material se provoca por la fusión y vaporización del mismo al concentrar en zonas localizadas elevadas temperaturas.

“LASER” son las siglas del inglés “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, lo que en castellano significa Amplificación de Luz mediante Emisión Estimulada de Radiación. El mecanizado con láser, comparado con los procesos convencionales de arranque de viruta, presenta una mejor precisión y acabado superficial (rugosidad), siempre y cuando no lo comparemos con los procesos de súper acabado.

Otros aspectos importantes son que se pueden obtener determinadas formas complejas no obtenibles por procesos convencionales, y que se pueden mecanizar materiales muy duros.

Características del proceso

La tecnología del mecanizado con láser se basa en la generación de un haz láser de elevada potencia que es dirigido hasta a la pieza a mecanizar mediante un sistema de espejos de reflexión de alta precisión y una lente de enfoque convergente. En la zona de incidencia del rayo se consigue una elevada densidad de energía térmica concentrada que produce la volatilización del material.

La tasa de eliminación del material no es masiva, y se produce una zona afectada por el calor que puede alterar la estructura cristalina, perjudicando así las propiedades resistentes del material. Una de las ventajas que aporta este proceso es la de poder mecanizar micro orificios con relaciones de profundidad-diámetro de 20:1 a 10:1, siendo el diámetro mínimo alcanzable de unos 0,1 milímetros.

Otra característica de esta tecnología es que al ser una fuente de energía la que incide sobre el material a mecanizar, no se producen desgastes, roturas ni colisiones de la herramienta de corte.

Es fundamental para la mecanización por láser la absorción de la radiación del láser en el material de base o en una capa de recubrimiento. La absorción depende de la longitud de onda, del tipo de láser y del material.

Proceso de mecanizado

El láser refuerza la luz mediante absorción e irradiación de energía. Se dirige energía a una barra de cristal (cuerpo del láser) o a una mezcla de gas especial (gas del láser). Esta energía se produce a través de la luz (lámparas de rayos o diodo láser), o mediante una descarga eléctrica.

De esta forma, la barra de cristal o el gas, anteriormente activado por el láser, son dirigidos entre dos espejos, produciendo un resonador de luz. Este fenómeno proporciona al haz láser una dirección determinada. Una proporción de la luz del láser pasa por un espejo parcialmente traslúcido y se queda a disposición de la mecanización del material. El haz láser erosiona el material en varias capas, obteniendo de este modo, la geometría y profundidad requeridas.

La alta densidad de energía y la alta temperatura del rayo en el punto de enfoque o punto focal, permiten que se produzca la eliminación, haciendo que el material se fusione y se vaporice, siendo casi siempre necesaria la protección de la zona de mecanizado con un gas inerte de aporte.

Equipo necesario

Obviamente, es necesario un equipo de rayos láser, dotado de una fuente de alimentación y de un sistema de refrigeración. Los láseres empleados habitualmente son el de CO2, entre los gaseosos (gas láser), y el láser Nd-YAG (láser de neodimio con un cristal de granate (mineral) de ytrio y aluminio de cuerpo fijo bombeado por diodos), entre los de estado sólido. Éstos permiten una potencia media de láser de 100 vatios, siendo los picos de potencia de 20 kilovatios. También es necesario acompañar el mecanizado mediante haz láser con un flujo de gas que elimina el material sobrante y protege las lentes focalizadoras. Normalmente este gas suele ser aire, para materiales no metálicos, ya que no existe peligro de oxidación. Para materiales metálicos se suelen emplear gases inertes como por ejemplo el argón.

Materiales a los que se les aplica

El mecanizado con láser se emplea para mecanizar cualquier tipo de material independientemente de su dureza o maquinabilidad, como por ejemplo: metales duros y blandos, aleaciones termoresistentes, cerámicas, silicio, composite, cueros, cartón, tejidos, madera, plásticos, etc… Algunos materiales absorben la radiación del haz excepcionalmente bien, pero otros mucho peor. El aluminio o el latón sin recubrimiento tienen un grado de absorción débil. En estos casos

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