Procesos de Fabricación

1. INTRODUCCIÓN.
En el mundo de la industria existen diferentes procesos por los cuales
podemos cortar materiales, ya sean estos metales, madera, plástico, etc.
Incluso darles la forma que queramos, para realizar esto, los sometemos a
un proceso de mecanizado donde los modificamos utilizando maquinas
herramientas que moldean la pieza a base de arranque de viruta, ya sea
como el torno o la fresadora. Todo el material que se le va removiendo a la
futura pieza se le llama viruta y esta acompaña a lo que son los procesos de
mecanizado tradicionales.
En el siguiente trabajo se tiene como objetivo mostrar al lector, que además
de los procesos tradicionales de conformado de materiales, existen otras
medios por los cuales podemos darles forma sin la producción de viruta.
Estos procesos de corte son de última tecnología, aplicados mayormente en
la creación de piezas que requieren de un alto grado de precisión. Tienen
un gran número de ventajas, como no tener que remplazar una herramienta
de corte (ya que no la necesitan), producen un corte de excelente calidad,
no genera contaminación ni gases, entre otras, además las desventajas son
mínimas.
Se verán lo que son los cortes por chorro de agua, electroerosión, plasma y
por rayo láser.

2. OBJETIVOS
Objetivo General.
Seleccionar el proceso sin desprendimiento de viruta apropiado para la
fabricación eficiente de una pieza o producto mecatrónico.
Objetivos Específico.
 Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación
de corte por chorro de agua.
 Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación
de corte por penetración.
 Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación
de corte por corte por hilo.
 Investigar las características y aplicaciones del proceso de fabricación
de corte por corte por plasma.

3. JUSTIFICACIÓN.
Fundamentar la elección más adecuada para los diversos procesos de conformado
sin arranque de viruta buscando así un mejor acabado de la pieza a fabricar,
además de saber cuáles son las ventajas y desventajas de la elección de estos tipos
de procesos.

4. 4. PROCESO DE CONFORMADO SIN ARRANQUE DE VIRUTA
4.1. Definición
Consiste en proceder a un amasado del material, según el material sea calentado
para ello o no lo sea se hablara de obtención de forma en caliente o frio, trabajos
de esta clase son por ejemplo: la forja, el doblado, el laminado, el prensado, el
estirado, el embutido, el repujado y el acuñado.
4.2 Forja
Este es un proceso de fabricación que se utiliza para dar forma y unas propiedades
determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes
presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión,
de forma continua, utilizando prensas o por impacto de modo intermitente utilizando
martillos pilones. Existen tres tipos de forjado; forja libre, forja con estampa y
recalcado.

5. 4.3 Laminado
Cualquier proceso de laminación empieza con un material de una determinada
sección al que se le obliga a pasar entre unos rodillos de alta rigidez que ejercen
una importante fuerza de compresión, de manera que se consigue aplicar una
deformación plástica, es decir, una deformación permanente.
Algunos tipos de laminado son: laminado plano, laminado de tubo, laminado
continuo, laminado de corte, laminado de anillo.
4.4 Doblado
El doblado es un proceso de conformado sin separación de material y con
deformación plástica utilizando para dar forma a chapas, se utiliza normalmente una
prensa que cuenta con una matriz si es con estampa esta tendrá una forma
determinada y un punzón que también puede tener la forma que realizará la presión
sobre la chapa.
4.5 Trefilado
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirando del alambre en frío, por pasos
sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno un cuyo
diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una
cierta acritud en beneficio de sus características mecánicas.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado frío son las siguientes:
buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza,
y por supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.

6. 4.6 Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua es un proceso de índole mecánica, mediante el cual se
consigue cortar cualquier material, haciendo impactar sobre este un chorro de agua
a gran velocidad que produce el acabado deseado.
Es un proceso revolucionario que hoy en día es de máxima utilidad y comienza a
ser un recurso habitual a la hora de mecanizar piezas, es bastante simple pero a la
vez muy complejo.
Al ser un procedimiento de corte en frío resulta especialmente interesante, ya que
está demandado en todas las aplicaciones en las que el material no se pueda ver
afectado por el calor. Existen numerosas ventajas que hacen de esté un producto
destacado en el mundo industrial.
El dispositivo consiste en un chorro de agua a presión, cuyo diámetro de la boquilla
oscila en te 0.08 mm a 0.45 mm de diámetro, por el cual, sale una mezcla de agua
abrasivo lanzado a una presión muy elevada, capaz de cortar cualquier tipo de
material.
La presión del chorro de agua es otra de las características más importantes del
proceso, es aportada por un sistema de bomba dotada con un intensificador de
ultrapresión que hacen que está pueda llegar hasta 4000 bares de presión,
dependiendo del objeto de trabajo.
La velocidad de corte es de máxima importancia y esta dependerá de factores como
la presión de la bomba y la capacidad del intensificador, diámetro de la tobera.

7. En relación al espesor de la pieza a cortar cabe decir que sirve desde 5 mm que es
cuando empezaría a ser rentable usar este método, hasta espesores de 200 mm en
cualquier material, llegando incluso a los 400 mm usando eso si aplicaciones
especiales.
4.6.1 Ventajas y desventajas
Ventajas:
 Al no haber herramientas de corte, no existe el problema de desgaste de la
misma.
 Corte de excelente calidad, en la mayoría de casos no se necesita un
acabado posterior.
 Universal, ya que la misma máquina puede cortar una enorme variedad de
materiales.
 Proceso sin exfoliación ni desgarros.
 Apta para mecanizar perfiles intrincados.
 Proceso sin aporte de calor.

8.  Inexistencia de tensiones residuales debido a que el proceso no genera
esfuerzos de corte.
 No genera contaminación ni gases.
 El mecanizado lo puede realizar el mismo ingeniero que ha diseñado la pieza,
ya que no requiere de trabajo manual bruto, simplemente programar la
máquina, ubicar la pieza y recogerla una vez terminada.
 Reutilización de piezas procedentes de otros trabajos, abaratando de esta
manera los costes finales.
Desventajas:
 No existen muchas, pero por destacar alguna se podría decir que el agua en
comparación al corte por plasma es más lento.
4.6.2 Aplicaciones
 Como se ha podido comprobar en el apartado anterior, la cantidad de
aplicaciones es infinita, pero si se analizan las más destacadas se podrían
enumerar:

9.  Industria aerospacial: Mecanizado de chapas de aleaciones de aluminio de
alta resistencia y aleaciones de titanio. Suele ser más económico que el
fresado por necesitar sistemas de sujeción más sencillos.
 Se utiliza para la preparación de superficies, como por ejemplo la limpieza de
cascos de barcos y pintura automotriz.
 Industria automovilística: Corte de los paneles interiores de las puertas
conformados por fibra de madera, realizados por robots. También se aplica
al corte de zapatas de freno con lo que se elimina el problema de las
partículas del material de fricción flotando por el aire.
 Industria téxtil: Se utiliza para cortar moquetas, obteniéndose mejores
resultados que en el corte por calor, y que en el corte por cizalla, sobre todo
en series cortas.
 Industria cerámica: Para el corte de materiales cerámicos donde el uso de
herramientas de metal sufre un gran desgaste y el empleo de discos de
diamante no permiten la obtención de contorneados complicados.
 Industria de mecanizado: Se utilizar para el mecanizado de piezas de todo
tipo, desde arandelas, a láminas.

10.  Industria del calzado: Se comienza a emplear para recortar tejidos, cueros y
pieles, y materiales sintéticos como los cauchos empleados en las suelas y
en otras partes.
4.7 Electroerosión
La electroerosión es un proceso de fabricación, también conocido como
Mecanizado por Descarga Eléctrica o EDM (Por su nombre en inglés, Electrical
Discharge Machining).
El proceso de electroerosión consiste en la generación de un arco eléctrico entre
una pieza y un electrodo en un medio dieléctrico para arrancar partículas de la pieza
hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo. Ambos, pieza y
electrodo, deben ser conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico
que provoque el arranque de material.
Básicamente tiene dos variantes:
El proceso que utiliza el electrodo de forma, conocido como Ram EDM, donde el
término ram quiere decir en inglés "ariete" y es ilustrativo del "choque" del electrodo
contra la pieza o viceversa (pieza contra el electrodo).
La que utiliza el electrodo de hilo metálico o alambre fino, WEDM (donde las siglas
describen en inglés Wire Electrical Discharge Machining),
4.7.1 Proceso de electroerosión con electrodo de forma
Durante el proceso de electroerosión la pieza y el electrodo se sitúan muy cercanos
entre sí, dejando un hueco que oscila entre 0,01 y 0,05 mm, por el que circula un

11. líquido dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad). Al aplicar una
diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo eléctrico
intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el dieléctrico
se vaporiza.
Al desaparecer el aislamiento del dieléctrico salta la chispa, incrementándose la
temperatura hasta los 20.000 °C, vaporizándose una pequeña cantidad de material
de la pieza y el electrodo formando una burbuja que hace de puente entre ambas.
Al anularse el pulso de la fuente eléctrica, el puente se rompe separando las
partículas del metal en forma gaseosa de la superficie original. Estos residuos se
solidifican al contacto con el dieléctrico y son finalmente arrastrados por la corriente
junto con las partículas del electrodo.
Dependiendo de la máquina y ajustes en el proceso, es posible que el ciclo completo
se repita miles de veces por segundo. También es posible cambiar la polaridad entre
el electrodo y la pieza.
El resultado deseado del proceso es la erosión uniforme de la pieza, reproduciendo
las formas del electrodo. En el proceso el electrodo se desgasta, por eso es
necesario desplazarlo hacia la pieza para mantener el hueco constante. En caso
que el desgaste sea severo, el electrodo es reemplazado. Si se quiere un acabado
preciso (tolerancia de forma +-0.05 mm es preciso la utilización de 2 electrodos).
La rugosidad superficial (vdi) que se obtiene en un proceso de electroerosión por
penetración puede establecerse previamente, dentro de unos límites, al programar
la máquina. Esta rugosidad puede variar entre 48 vdi (acabado muy rugoso ) y 0 vdi

12. (acabado sin rugosidad pero imposible de conseguir, un 26 vdi es un acabado casi
perfecto) Las tasas de arranque de material con electrodo de forma son del orden
de 2 cm3/h.
4.7.2 El electrodo de forma
El electrodo es comúnmente hecho de grafito pues este, por tener una elevada
temperatura de vaporización, es más resistente al desgaste. Puede ser trabajado
en una fresadora específica con el fin de crear ya sea un electrodo macho o un
electrodo hembra, lo que significa que el electrodo tendrá la forma opuesta a la
forma deseada y resultante en la pieza de trabajo.
Es buena práctica tener un electrodo de erosión en bruto y uno que consuma en
forma fina y final, más esto puede ser determinado por las dimensiones y
características de la pieza a ser lograda.
Los electrodos pueden ser manufacturados en forma que múltiples formas
pertenezcan al mismo pedazo de grafito.
También el cobre es un material predilecto para la fabricación de electrodos
precisos, por su característica conductividad, aunque por ser un metal suave su
desgaste es más rápido. El electrodo de cobre es ideal para la elaboración de hoyos
o agujeros redondos y profundos. Comúnmente estos electrodos se encuentran de
diámetros con tamaños milimétricos en incrementos de medio milímetro y longitudes
variadas. Este proceso en particular es muy utilizado para antes del proceso de
electroerosión con hilo, para producir el agujero inicial donde pase el hilo a través
de un grosor de material que es inconveniente al taladro convencional. Si deseamos

13. un buen acabado en el objeto a erosionar , sea cual sea el material en que se
construya el electrodo este debe ser repasado a mano después ser mecanizado en
la fresadora o torno debido a las marcas que las herramientas de corte utilizadas en
estas máquinas producen pequeñas marcas en los electrodos.
4.8 Corte por hilo
Es un desarrollo del proceso anteriormente descrito, nacido en los años de la
década de los 70, y por consiguiente, más moderno que el anterior, que sustituye el
electrodo por un hilo conductor; además, este proceso tiene mejor movilidad. Las
tasas de arranque de material con hilo rondan los 350 cm3/h.
La calidad, material y diámetro del hilo, en conjunción al voltaje y amperaje aplicado,
son factores que influyen directamente la velocidad con que una pieza pueda ser
trabajada. También, el grosor y material de la pieza dictan ajustes para el
cumplimiento del corte.
El acabado deseado en el proceso también es un factor de consideración que afecta
el tiempo de ciclo de manufactura, pues el acabado que este proceso deja en la
pieza puede ser mejorado cuanto más pases semi-repetitivos de corte sobre la
misma superficie son ejecutados.
4.8.1 Hilo conductor
El hilo metálico puede ser fabricado de latón o de zinc (y molibdeno, en caso de
máquinas de hilo re circulante). En prácticas de protección al medio ambiente,

14. después del uso y descarte del hilo empleado y sus residuos, el material del hilo, ya
sea en forma de hilo o éste pulverizado, es acumulado separadamente con el fin de
ser reciclado.
Existen varios diámetros en el mercado, incluyendo 0.010” (0,25mm) y 0.012”
(0,30mm). Generalmente el hilo se vende en rollos y por peso, más que por su
longitud.
La tensión del hilo es importante para producir un corte efectivo, y por consiguiente
una mejor parte; la sobretensión del hilo resulta en que este se rompa cuando no
sea deseado. Más la ruptura del hilo es común durante el proceso, y también es
necesaria. En unos talleres, los encendedores comunes se utilizan como una forma
práctica de cortar el hilo.
Inicialmente, la posición de una cabeza superior y una cabeza inferior por las cuales
pasa el hilo están en un alineamiento vertical y concéntrico una a la otra; el hilo en
uso se encuentra entre estos dos componentes mecánicos.
4.9 Corte por plasma
La tecnología de uniones de piezas metálicas por arco eléctrico vio sus éxitos en
1930 al construir un barco totalmente soldado en Carolina del Sur en Estados
Unidos, años después se introdujo mejoras en el proceso como corriente alterna, y
se utilizó protección como fundente granulado.

15. En los años 40 se introdujo el primer proceso con protección gaseosa empleando
un electrodo no consumible de wolframio y helio como gas protector, recibió el
nombre de TIG (Tungsten Inert Gas).
En 1954, científicos descubren que al aumentar el flujo del gas y reducir la abertura
de la boquilla utilizada en la soldadura TIG, se obtiene un chorro de plasma. Este
chorro es capaz de cortar metales, lo que dio lugar al proceso de corte por plasma
conocido hoy en día.
4.9.1 Proceso de mecanizado por corte de plasma
El fundamento del corte por plasma se basa en elevar la temperatura del material a
cortar de una forma muy localizada y por encima de los 20.000 °C, llevando el gas
utilizado hasta el cuarto estado de la materia, el plasma, estado en el que los
electrones se disocian del átomo y el gas se ioniza (se vuelve conductor).
El procedimiento consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de la
sección de la boquilla del soplete, sumamente pequeña, lo que concentra
extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por
polaridad adquiere la propiedad de cortar.
Resumiendo, el corte por plasma se basa en la acción térmica y mecánica de un
chorro de gas calentado por un arco eléctrico de corriente continua establecido entre
un electrodo ubicado en la antorcha y la pieza a mecanizar. El chorro de plasma
lanzado contra la pieza penetra la totalidad del espesor a cortar, fundiendo y
expulsando el material.

16. La ventaja principal de este sistema radica en su reducido riesgo de deformaciones
debido a la compactación calorífica de la zona de corte. También es valorable la
economía de los gases aplicables, ya que a priori es viable cualquiera, si bien es
cierto que no debe de atacar al electrodo ni a la pieza.
No es recomendable el uso de la cortadora de plasma en piezas pequeñas debido
a que la temperatura es tan elevada que la pieza llega a deformarse.
4.9.2 Tipos de corte por plasma
 Corte por plasma por aire
En el año 1963 se introduce el corte por plasma por aire. El oxígeno del aire aumenta
las velocidades de corte en un 25 por ciento en relación con el corte tradicional por
plasma seco, sin embargo, también conlleva una superficie de corte muy oxidada y
una rápida erosión del electrodo que está dentro de la boquilla de corte.
 Corte con inyección de agua
En 1968, Dick Couch, presidente de Hypertherm, inventa el corte con inyección de
agua, un proceso que implicaba inyectar radialmente agua en la boquilla. El
resultado final fue corte mejor y más rápido, así como con menos escoria. Este
proceso también utiliza como gas nitrógeno pero como protector utiliza una capa de
agua.
 Corte con inyección de oxigeno
En 1983 se desarrolla una nueva técnica que implica la utilización de oxígeno como
gas de corte y la introducción de agua por la punta de la boquilla. Este proceso

17. denominado “corte por plasma con inyección de oxígeno” ayuda a solucionar los
problemas del rápido deterioro de los electrodos y la oxidación del metal.
 Corte con doble flujo
Este es el sistema convencional o stándard, de alta velocidad que utiliza como gas-plasma
nitrógeno y como gas protector puede emplearse dióxido de carbono o bien
oxígeno.

18. CONCLUSIÓN.
Con el presente trabajo, se ha llegado a la conclusión de que estos procesos de
conformado sin arranque de viruta son realmente viables a la hora de mecanizar
alguna pieza metálica o de cualquier otro material donde se necesite una precisión
exacta y se minimicen las pérdidas de material (como en los procesos de
mecanizado tradicionales). Estos procesos son de alta tecnología y usualmente no
se encuentran en todas las industrias, solo en las más grandes y sofisticadas que
necesiten de piezas mecanizadas con la más alta precisión.
Estos procesos también tienen la ventaja de que al cortar la pieza de metal a
mecanizar, no halla deformaciones por la herramienta de corte (ya que no usan
herramienta de corte). Esto es una de las cosas que tienen en común estos
procesos de conformado, la ausencia de una herramienta de corte, ya que, o utilizan
agua, plasma, laser o un arco eléctrico y un electrodo.
También cabe destacar que el material removido de las piezas, como dice el título,
no son virutas, cada proceso tiene su forma de desechar los residuos, ya sea por el
plasma (que evapora el material al momento del corte), lo mismo ocurre con el láser,
con la electroerosión se le ira arrancando partículas del material, y como último el
corte por chorro de agua, el cual no produce ninguna forma de residuo, solo corta
limpiamente el material.