Electroerosion Por Hilo De Molibdeno

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Foto: preci-erosion.ch

Electroerosionadoras por hilo de molibdeno, una opción de calidad Jose Luis Ordóñez Jiménez Periodista Metal Actual

Mecanizados de hasta 400 milímetros de altura.

La electroerosión por hilo de molibdeno ha tenido grandes desarrollos desde su primera aparición en la industria a principios de la década de los 60, con sistemas de corte más rápidos y confiables, lo que genera una optimización en los tiempos de trabajo, y le permite mayor competitividad en el mercado actual.

Si bien fue en 1960 cuando la electroerosión hizo su primera aparición en la industria metalmecánica, serían años más tarde que, apoyados en sistemas de control numérico, se desarrollaron las primeras electroerosionadoras por hilo, las cuales sustituyeron el electrodo por un alambre delgado que permitía un corte fluido y preciso, para trabajar perfiles en piezas metálicas que necesitaban de complicados cortes. Con el pasar de los años, y debido al constante uso de los sistemas de latón en la industria del mecanizado, creció, en el imaginario colectivo industrial, la idea de que los cortes con hilo de molibdeno no generaban los estándares de calidad requeridos; idea que ha cambiado gracias a los grandes adelantos que presentan estos sistemas, y que hoy en día se muestran como una opción viable en el momento de realizar mecanizados de calidad. Además, se encuentran disponibles en el país.

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Aunque durante años los principios básicos de la EDM por hilo1 de molibdeno se han mantenido constantes; para lograr un proceso de mayor precisión, calidad y aceptación, algunos componentes, como los sistemas de control numérico, desplazamiento, motor y refrigeración, han evolucionado frente a los antiguos.

Para una mejor programación En principio; para una parte del sector, las máquinas EDM de corte por molibdeno, que se conocían en el mercado, no eran confiables, debido a que los acabados superficiales de las piezas no presentaban la calidad deseada y no realizaban las trayectorias de corte correspondiente con exactitud, lo cual generaba niveles de precisión bajos que llegaban a una o dos centésimas. Además, al tener sistemas electrónicos internos complejos, apenas en desarrollo, las máquinas de molibdeno ocasionalmente se frenaban, lo que generaba pérdidas de tiempo y material. De igual forma, la programación de las máquinas requería un trabajo extenso y complicado, puesto que se debía realizar por medio de códigos en un lenguaje conocido como 3B.

En las nuevas electroerosionadoras se destacan los sistemas de programación, los cuales cada vez son más completos.

Posteriormente, se dio paso a sistemas de digitación por códigos, cintas perforadas, o por medio de un computador “esclavo”, en el que se trazaba la trayectoria deseada, la cual se enviaba directamente a la máquina para realizar el corte. Si bien, la implementación de dichos sistemas agilizaron el proceso de corte, en la mente de los industriales continuaba la desconfianza de utilizar este tipo de equipos, al considerarlas lentas, con malos acabados, y con la limitante de que no se podían adelantar cortes en piezas mayores a 80 mm. Actualmente, estos sistemas pueden trabajar piezas de 300 mm y 400 mm de altura.

Hoy en día, las electroerosionadoras están equipadas con sistemas de control numérico (CNC), con los que se pueden establecer de manera precisa tanto las diversas coordenadas de corte como las velocidades requeridas. Además, las máquinas están equipadas con unidades de control que agilizan el diseño de la ruta de corte, gracias a que los parámetros son introducidos usando teclados de fácil manejo. Los nuevos sistemas de control incorporan todas las funciones de las modernas máquinas CNC para corte con hilo de latón, como palpar con el hilo; centrarse en un agujero; establecer puntos de partida; hacer cortes paso a paso; retornar al punto de partida y regresar por la trayectoria realizada, características con las que no contaban los antiguos equipos. De igual manera, los nuevos sistemas permiten almacenar datos en la CPU a través de memorias USB, o conexiones en red, para crear carpetas compartidas en las que se pueden guardar diferentes archivos de mecanizado que se hayan adelantado en otras máquinas de la misma clase. Funciones que antes solo tenían las máquinas optimizadas para corte con hilo de latón.

Los primeros sistemas de electroerosión por molibdeno se caracterizaban por su limitada capacidad de trabajo.

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El hecho de programar cortes adicionales en la máquina mientras desarrolla dicha tarea de mecanizado es otro adelanto importante en materia de software en este tipo de máquinas; lo

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que, optimiza el tiempo de trabajo en las empresas; además, permite realizar sobre la pieza, varias pasadas con el hilo en diferentes direcciones, de hasta menos de una centésima, para pulir la superficie y perfeccionar el producto final sin afectar las medidas. Ventajas de las máquinas electroerosionadoras por hilo de molibdeno Fácil manejo: un operario en una semana ya podría estar capacitado para manejar el sistema, debido a que actualmente las máquinas son más amigables y fáciles de programar. Máquinas más presentables: debido a que salta mucho líquido en el momento del mecanizado, actualmente las máquinas tienen incorporadas cabinas, que minimizan las salpicaduras. Normatividad: cumplen con los protocolos de la Comunidad Europea.

Una de las grandes desventajas de las primeras máquinas de molibdeno era que no venían equipadas con tarjetas de simulación gráfica para revisar previamente el corte; característica que mejoró notoriamente, pues ahora, con su nuevo software, se puede simular, verificar los recorridos y estimar el tiempo exacto de cada mecanizado. La opción de almacenar los parámetros de corte previamente es de gran ayuda para el operario, puesto que después de definir el tipo material; simplemente, hay que especificar el tipo de corte y la altura de la pieza, y el sistema determina automáticamente las características del trabajo. Anteriormente, dichas medidas se establecían por medio de perillas con un posterior cambio de transistores que regulaban los parámetros de la descarga. Finalmente, los nuevos sistemas están equipados con un postprocesador que permite dibujar o seleccionar diseños de otros sistemas, con el fin de programar y generar códigos propios en la máquina, lo que hace innecesario adquirir un software CAD/CAM por separado.

Mejora en los desplazamientos y cortes En las primeras máquinas de mecanizado por hilo de molibdeno las mesas se movían sobre guías en (V), que permitían el desplazamiento de la pieza a mecanizar, con el inconveniente que su movimiento no era lo suficientemente suave como para presentar acabados finos; actualmente, este desplazamiento se hace con guías lineales sobre patines, los cuales permiten que el trabajo sea mucho más suave, y presente menores problemas mecánicos al momento de hacer los movimientos preestablecidos para el corte; estos carros se mueven de forma fácil, gracias a que están equipados con tornillos sin fin y rodamientos de esferas de alta precisión, lo que además permite un fácil montaje de la pieza.

En términos económicos los beneficios de las electroerosionadoras por hilo de molibdeno es evidente; pues, los costos de mantenimiento, entre consumibles y energía, llegan a los $800 y $1.500 diarios, en máquinas que se encuentran en la industria nacional, entre los $60.000.000 y $80.000.000.

En sus inicios, las electroerosionadoras por hilo de molibdeno estaban equipadas con motores de paso, de dos o tres fases, lo que hacía que el cambio de velocidad fuera brusco, con variaciones desde 1,8° a 0,9° por paso; hoy en día, los motores con los que vienen equipadas estas máquinas pueden ser de cinco fases, y sumado al avance en los sistemas de control, que permiten generar micro pasos, las revoluciones pueden llegar a los 2.000 intervalos, lo que representa una variación de 0,18º o 0,09º, con interpolaciones más suaves, movimientos más finos y acabados más precisos. Según el fabricante, las máquinas modernas de molibdeno realizan los acoples entre los motores por medio de correas sincrónicas, piñones o acoples directos. Además, incluyen mejoras eléctricas, cajas reductoras más precisas y de mayor duración; lo cual, genera menor esfuerzo y por consiguiente prolonga la vida útil del motor. Adicionalmente, ya existen sistemas con servomotores AC, los cuales, al ser dirigidos por corriente alterna y producir un campo magnético giratorio, permiten fases de movimientos más suaves y confiables. Dichos avances, hacen que la potencia de trabajo mejore, ya que anteriormente para desarrollar una generación de pulso efectiva, se requería

Las mejoras de los sistemas de corte permiten crear formas complejas con acabados finos.

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Los sistemas de refrigeración han tenido una gran evolución y permiten un mejor desempeño del mecanizado.

de sistemas complejos, los cuales perdían mucha potencia puesto que adicional a su objetivo principal, debían disipar el calor del sistema, para lo que se requerían ventiladores y cables de mayor capacidad. Esta generación de energía ha evolucionado con componentes más compactos, que ocupan menores espacios en las máquinas y con partes eléctricas más confiables que generan menos ruido. Los avances en los componentes eléctricos también han beneficiado el consumo de energía de los nuevos sistemas de EDM de molibdeno; antes un sistema de este tipo podía consumir 4 kVA por hora y actualmente puede llegar a máximo 2 kVA, si se trabaja a máxima potencia, un ahorro importante comparado con los 15 kVA hora, que puede llegar a consumir una máquina de latón.

Nuevos sistema de circulación de hilo Otros de los componentes más importantes de estos equipos son las poleas de transporte de hilo; en el pasado fabricadas de acero templado y hoy diseñadas, según el fabricante, con componentes cerámicos. Dichos sistemas trabajan con cuatro o cinco poleas por máquina, que tienen una duración de entre seis y 12 meses, lo que permite, además, que el hilo circule de manera más suave para generar menores desgastes. Hay que cuidar que la tensión sobre el hilo sea permanente y precisa, con el propósito de evitar deformaciones en el acabado de la pieza a mecanizar. Por esta razón, las nuevas máquinas de molibdeno traen un sistema inteligente de tensión para el hilo, con el cual se puede establecer la cantidad de tensión que se requiere, de manera automática, y dejar atrás los antiguos sistemas de balancines, pesas y resortes que utilizaban los EDM de hilo de molibdeno en sus inicios.

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no se pueda pronosticar la precisión que se va a obtener en la pieza. Para realizar un corte perfecto con hilo de molibdeno, resalta Arias, lo importante es hacer que el hilo no vibre, porque con un leve movimiento la pieza no tendría el acabado deseado. De allí la importancia de los ajustes de velocidad de corte en las máquinas y en el movimiento del hilo.

En el mercado nacional, el precio de las electroerosionadoras por molibdeno puede oscilar entre los $60.000.000 y $80.000.000.

Los nuevos sistemas de tensión inteligente permiten una mayor duración del hilo2, gracias a que reducen la generación de cortos circuitos en el proceso de corte, lo que ocasionaba un continuo rompimiento del hilo, además, al no vibrar, la operación de mecanizado fluye sin retrasos de tiempo. Cabe resaltar, que las actuales máquinas de molibdeno no solo cortan piezas rectas, también son capaces de realizar cortes con ángulo y en cuatro ejes con errores menores a una décima de grado.

Para extender la vida del hilo Una de las mayores limitantes de las primeras máquinas de molibdeno era la constante ruptura del hilo. En ellas, el giro del tambor se realizaba por relevos y contadores, lo que hacía que, si alguno de los relevos no cambiaba en el momento justo, se presentaban daños en la parte de potencia o en los fusibles encargados de dicha operación, por lo que era necesario detener el equipo para encontrar la razón de la falla. Para minimizar estos inconvenientes, los controles que permiten el movimiento del hilo en las nuevas máquinas EDM de molibdeno incorporan un control de velocidad con variador de frecuencia, el cual permite establecer hasta 15 velocidades diferentes para

los cortes. Esto representa una gran ventaja, puesto que, al definir la altura de la pieza a mecanizar, se puede determinar la velocidad de giro del tambor, lo que mejora el corte y minimiza las vibraciones en el hilo. Para el Ingeniero Fabio Arias, especialista en electroerosión, “el desgaste del hilo en este tipo de máquinas, puede ser positivo en cuanto a que, al tener un hilo de 0,1 mm, se puede dejar menos tolerancia entre el macho y la matriz de una sola pasada. Pero, a la vez, es negativo, ya que al ser tan delgado, puede llegar a romperse en cualquier momento”. En este sentido, la única desventaja de los hilos de molibdeno, es que el hilo se va desgastando y hace que

Hoy, las máquinas de molibdeno pueden trabajar materiales como aluminio, cobre y tungsteno; antes, sólo se podían adelantar trabajos de calidad con piezas de acero, ya que se presentaban diversos problemas para cortar materiales blandos.

Una opción de calidad Además de la mejora en los motores, componentes eléctricos y sistemas de tensión, las máquinas de corte por hilo de molibdeno han tenido excelentes desarrollos en sus tiempos de ejecución, lo cual les permite obtener mejores resultados en la industria del mecanizado. En sus inicios estas máquinas podrían alcanzar menos que una pulgada cuadrada por hora; gracias a la evolución en dichos sistemas, para la década de los 90, las máquinas de molibdeno presentaban velocidades de 15 mm2 por minuto; para finales de dicha década el rendimiento era de 20 mm2/min; en el 2002 se contaba

Los nuevos sistemas automáticos inteligentes de tensión para el hilo, dejar atrás los antiguos sistemas de balancines, pesas y resortes que utilizaban los EDM de hilo en sus inicios.

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La versatilidad de las actuales máquinas de electroerosión por hilo de molibdeno, permiten realizar trabajos con diversos ángulos.

con velocidades de 40 a 50 mm2/min, y actualmente estos sistemas pueden llegar a 120 mm2/min, con una velocidad promedio de corte, entre 60 mm2/min, a 80 mm2/min, lo que depende del acabado que se requiera. El tiempo de giro y cambio de sentido de los tambores de los hilos es otro factor que mejoró en las nuevas electroerosionadoras; anteriormente, por ser tambores de menor tamaño, era necesario detener constantemente el proceso en cada parada, acción que se demoraba entre cuatro y cinco segundos. En la actualidad, gracias a que los tambores modernos presentan mayores dimensiones, soportados con variadores de frecuencia, los cambios son más suaves y la pérdida de tiempo oscila entre medio y un segundo. Por otra parte, la inclusión de mejores sistemas de filtrado3, para que el fluido cubra el área de corte sin impurezas, ayudan directamente a obtener un buen acabado, al igual que los medios de lubricación centralizados que permiten mantener lubricados los tornillos, guías y poleas, además de los mecanismos de enfriamiento que actualmente son más pequeños. Cita 1) Para mayor información sobre principios básicos de los sistemas EDM, consúltese el artículo: Electroerosionadoras, para quienes buscan exactitud y precisión, publicado en la edición número 11, de Metal Actual, o consúltese la página www.metalactual.com/revista/11/ procesoselectro.pdf 2) Para mayor información acerca de los hilos para electroerosión, consultar el artículo: Cuando la electroerosión, pende de un hilo, publicado en esta edición en las páginas 52 a 69. 3) Para mayor información sobre filtros de los sistemas EDM, consúltese el artículo: Filtros para electroerosión: La Importancia de un Cambio Oportuno, publicado en la edición número 28, de Metal Actual, o consúltese la página www.metalactual.com/revista/ 28/ insumos_filtros.pdf

Fotografía • Metal Actual

Fuentes • Fabio Arias. Especialista en Electroerosión. EDM Tech. arias_fabio@ hotmail.com • Dr-Ing Miguel Garzón. Director de Procesos de Manufactura, PM Tec Engineering. [email protected]

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