¿Qué Es el Mecanizado Sin Arranque de Viruta?

Introducción

El mecanizado sin arranque de viruta es un conjunto de procesos de fabricación en los que no se eliminan materiales mediante corte o desbaste. En lugar de eso, se emplean técnicas que deforman, doblan o comprimen el material base, para darle la forma deseada. Este método se diferencia del mecanizado por arranque de viruta, donde el material sobrante se retira para crear la pieza final.

Importancia y Relevancia del Mecanizado Sin Arranque de Viruta

El mecanizado sin arranque de viruta es de gran relevancia, en diversas industrias, gracias a su capacidad para producir piezas con buenas tolerancias y un excelente acabado superficial. Además, estos procesos suelen ser más sostenibles, generando menos desperdicios y consumiendo menos energía. Su adopción está en aumento debido a la presión por mejorar la sostenibilidad y reducir los costos de producción.

Tenemos que saber que muchas piezas, se dejan totalmente acabados con el mecanizado sin arranque de viruta.

Dentro del mecanizado sin arranque de viruta, tenemos varios grupos de clasificación. Mecanizado por deformación plástica, mecanizado por procesos químicos y mecanizado por procesos fisicos. Existen otros tipos menos frecuentes, que también mencionaremos en este artículo

Mecanizado por Deformación Plástica

El mecanizado sin arranque de viruta, es el mecanizado por deformación plástica. En muchas ocasiones puede haber confsión con estos términos, pero lo que hacemos con el mecanizado sin arranque de viruta es deformar el material.

Basicamente, lo que hacemos es dar forma al material en diferentes estados como liquido o semisolido, para obtener un perfíl final. Estos perfiles, cumplen en muchas ocasiones una norma ISO de fabricación de perfiles.

La gama de materiales que se moldean por deformación plástica, podemos decir que son prácticamente todos. Aunque materiales como el aluminio o los plásticos son más sencillos de deformar. Este mecanizado, es un proceso de manufactura en el cual se da forma a un material mediante la aplicación de fuerzas externas, que lo deforman permanentemente, sin llegar a fracturarlo.

A diferencia del mecanizado convencional que elimina material mediante corte, este método se basa en la modificación de la forma del material por medio de presiones controladas. Con la deformación plástica, un mismo material puede tener unas propiedades mecánicas mejores que con otro proceso de mecanizado sin arranque de viruta.

Por ejemplo un material forjado, va a tener una mayor dureza que un mismo material que se ha extrusionado. Esto es debido a que el material en sus estructura atómica, está más comprimido y se reduce el espacio entre sus atómos.

Principios Fundamentales

El principio básico de este proceso es la deformación plástica del material, que ocurre cuando se aplican tensiones que exceden el límite elástico del material, pero que no son suficientes para romper sus enlaces atómicos. Este tipo de deformación permite que el material adopte una nueva forma sin romperse.

Métodos de Mecanizado Sin Arranque de Viruta

Existen varios métodos para llevar a cabo el mecanizado sin arranque de viruta, cada uno esta adecuado para diferentes tipos de materiales y aplicaciones. Podemos decir que dentro de cada método, tenemos difernetes variables como temperatura, presión o estado del material, ya sea solido o semisolido en la mayoría de las aplicaciones. 

Los métrodos más comunes son: el forjado, el laminado, la extrusión y la embutición.

Forjado

El forjado implica la deformación del material mediante golpes o presión continua. Este proceso puede realizarse en frío o en caliente, dependiendo de las propiedades del material y del tipo de pieza que se desea obtener. Dentro de la automoción se fabrican llantas forjadas de aluminio, principalmente para coches de competición o coches de alta gama. El material se encuentra caliente durante el forjado y se le da forma mediante prensas hidraúlicas. 

Después para moldear la pieza, se usan rodillos, como si fuera un torno pero sin arrancar viruta. Dandole la forma al metal, como si fuera una masa. Para el acabado final, en este caso de las llantas forjadas, es necesario el mecanizado por arranque de viruta.

Laminado

El laminado consiste en pasar el material a través de rodillos que aplican presión y lo deforman para reducir su espesor o para darle una forma específica. Este método es ampliamente utilizado en la industria del acero para la producción de láminas y perfiles estructurales.

Dentro del laminado, podemos hablar de lo que es un tren de laminado. Un tren de laminado, son diferentes operaciones de laminado, dónde el material en cada operación va disminuyendo su perfíl. Primero empezamos con un perfíl de mayor tamaño y a medida que el material va pasando por el tren de laminación se va estrechando su sección y aumentando su longitud. 

Extrusión

En la extrusión, el material es forzado a pasar a través de una matriz que le da una sección transversal constante. Este método es común en la fabricación de perfiles de aluminio y plásticos. Por ejemplo los perfiles de aluminio como marcos de ventas de aluminio o perfiles de aluminio de montajes electricos. Su fabricación es atraves de la extrusión.

Al igual que en el tren de laminado, podemos tener un tren de extrusión, dónde vamos pasando de una fase a otra, hasta obtener el perfil terminado. Todo va a depender de la geometría de la pieza, tolerancias dimensionales y superficiales que necesitemos.

Embutición

La embutición es un proceso en el que una lámina de metal se deforma plásticamente para formar una cavidad profunda, como en la fabricación de latas o componentes de carrocerías de automóviles. También se utiliza para fabricar componentes de poco espesor. Un ejemplo característico, es en instrumentos musicales como diferentes partes de trompetas o trombones entre otros.

Aplicaciones del Mecanizado por Deformación Plástica

El mecanizado por deformación plástica se utiliza en una gran variedad de industrias. El mecanizado por deformación plástica, supone unos precios asequibles y unos tiempos de producción más rápidos en comparación con otros tipos de mecanizado. Esto es gracias a que eliminamos cualquier proceso de mecanizado por arranque de viruta y eliminamos fases de acabado como rectificado, pulido o bruñido entre otros.

Industria Automotriz

En la industria automotriz, el mecanizado por deformación plástica se utiliza para fabricar componentes como chasis, paneles de carrocería, y piezas estructurales. Muchos de estos componentes, se fabrican mediante troqueles, dónde se deforma la chapa y el sobrante se corta directamente mediante los punzones, del propio troquel.

Con esta técnica, nos aseguramos buenas tolerancias dimensionales, ya que la chapa va a deformar de la misma forma todas las piezas. Los sobrantes, se corta directamente con el troquel y se reutilizan, para fabricar nuevas chapas, para volver a cortar.

Aeronáutica

La industria aeronáutica, como ya hemos mencionado en más de una ocasión, es una industria exigente y requiere piezas con tolerancias muy precisas y con una alta resistencia mecánica. El mecanizado por deformación plástica permite la fabrición, de diferentes partes de las aeronaves, como fuselajes, alas y partes de motores.

Electrónica

En el sector de la electrónica, se utilizan procesos de deformación plástica para producir carcasas y componentes de dispositivos. Los moldes son otro sector de gran importancia en el mecanizado sin arranque de viruta. Ya hablaremos detenidamente sobre este sector. Para la fabricación de plásticos, para todo tipo de sectores, con el moldeo, conseguimos productos de gran calidad, tanto dimensionalmente como geometrícamente. Buenos acabados superficiales y son parte de un proceso que obtenemos gran repetibilidad en la fabricación de piezas.

Beneficios del Mecanizado Sin Arranque De Viruta

El mecanizado sin arranque de viruta ofrece bastantes beneficios, algunos de ellos ya hemos ido comentando a lo largo de este artículo, pero ahora vamos a verlos más en profundidad.

Usar el Material de Forma Eficiente

Uno de los beneficios más importantes es que usamos el material de forma eficiente, el material desechado, podemos volverlo a fundir y volver a moldear. Usamos el material necesario, para cada proceso. Ya que al dar forma y estirar el material, aprovechamos mejor el material. «Hacemos más con menos».

Mejora de Las Propiedades Mecánicas De Los Materiales

El mecanizado sin arranque de viruta, en diversos casos como la forja, mejora las propiedades mecánicas del material, como la dureza y la resistencia, debido al trabajo en frío y la alineación de sus granos en su estructura molecular. Reducimos el aire y el espacio que existen entre sus atómos, con ello obtenemps un mismo material, con propiedades mecánicas mucho mejores, que las del material inicial.

Fabricación de Piezas Con Gran Precisión

El mecanizado sin arranque de viruta, permite fabricar componentes con gran precisión. Por ejemplo los perfíles calibrados de diferentes aceros, como los de acero F1140, usados como chavetas en ejes. Tienen tolerancias centesimales. Esto se consigue mediante diferentes trenes de laminación, dónde se va dando forma al material en diferentes operaciones. 

En el moldeo por deformación plástica, con el uso de moldes, se obtiene un proceso de gran precisión. 

Flexibilidad En los Procesos de Mecanizado Sin Arranque de Viruta

El mecanizado sin arranque de viruta, es un tipo de emcanizado muy flexible, ya que se puede adpatar a una gran variedad de materiales y permite obtener una gran variedad de formas.

Consideraciones en el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

Aunque el mecanizado sin arranque de viruta, ofrece muchas ventajas, también presenta desafíos que deben considerarse para asegurar su éxito. A continuación, analizamos algunas de las consideraciones más importantes, del mecanizado sin arranque de viruta.

Selección de Materiales Adecuados para el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

La elección del material es fundamental en el mecanizado sin arranque de viruta. No todos los materiales son igualmente aptos para todos los métodos de conformado, estampado o moldeo. Por ejemplo, ciertos metales pueden requerir tratamientos térmicos previos para mejorar su maleabilidad, mientras que los plásticos deben ser seleccionados en función de sus propiedades de fusión y solidificación.

Diseño de Herramientas y Matrices para el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

El diseño de herramientas y matrices es fundamental para el éxito del mecanizado sin arranque de viruta. Las herramientas deben ser diseñadas con precisión para garantizar que el material sea conformado correctamente sin defectos. Esto incluye considerar factores como la resistencia del material, la forma final deseada y las tolerancias dimensionales. La inversión inicial en el diseño y fabricación de herramientas puede ser alta, pero es esencial para obtener resultados consistentes y de alta calidad.

Control de Calidad y Aseguramiento en el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

Mantener un estricto control de calidad es vital para garantizar que las piezas producidas cumplan con las especificaciones requeridas. Esto implica la implementación de inspecciones regulares y pruebas durante todo el proceso de producción. Técnicas como la inspección visual, pruebas dimensionales y análisis no destructivos son comunes en el mecanizado sin arranque de viruta para detectar cualquier defecto o variación en el proceso.

Mantenimiento de Equipos de Producción

El mantenimiento regular de las máquinas y herramientas utilizadas en el mecanizado sin arranque de viruta es crucial para asegurar su correcto funcionamiento y prolongar su vida útil. Las herramientas y matrices pueden desgastarse con el tiempo, lo que afecta la precisión y calidad del producto final. Un programa de mantenimiento preventivo ayuda a identificar y corregir problemas antes de que se conviertan en fallas críticas.

Factores Económicos en el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

El costo es una consideración importante en cualquier proceso de manufactura. Si bien el mecanizado sin arranque de viruta puede ofrecer ahorros significativos en materiales y tiempos de producción, la inversión inicial en herramientas y equipos puede ser considerable. Es esencial realizar un análisis de costo-beneficio para determinar la viabilidad económica del proceso para una aplicación específica.

Capacitación y Seguridad del Personal

La capacitación adecuada del personal es esencial para el éxito del mecanizado sin arranque de viruta. Los operarios deben estar bien entrenados en el uso de equipos y herramientas, así como en las técnicas de control de calidad. Además, la seguridad es una prioridad; se deben seguir estrictas normativas de seguridad para proteger a los trabajadores de posibles riesgos asociados con el manejo de materiales y maquinaria.

Impacto Ambiental

Considerar el impacto ambiental del mecanizado sin arranque de viruta es cada vez más importante en la manufactura moderna. Aunque estos procesos son generalmente más sostenibles que los métodos de arranque de viruta debido a la menor generación de residuos, es importante implementar prácticas de gestión ambiental responsables. Esto incluye el reciclaje de materiales, la reducción del consumo de energía y la minimización de emisiones contaminantes.

Innovaciones Tecnológicas en el Mecanizado Sin Arranque de Viruta

Mantenerse al día con las últimas innovaciones tecnológicas es crucial para optimizar el mecanizado sin arranque de viruta. Avances en áreas como la automatización, la robótica y el control numérico por computadora (CNC) pueden mejorar significativamente la precisión, eficiencia y flexibilidad del proceso. Adoptar nuevas tecnologías puede requerir una inversión inicial, pero los beneficios a largo plazo en términos de productividad y calidad pueden ser sustanciales.

Diseño del producto

El diseño del producto también juega un papel importante en el mecanizado sin arranque de viruta. Los diseñadores deben considerar las capacidades y limitaciones de estos procesos durante la fase de diseño. Esto incluye la selección de geometrías que puedan ser fácilmente producidas sin arranque de viruta y la optimización del diseño para facilitar el conformado y moldeo.

Resumen

Llegamo al final de este artículo, dónde hemos hablado sobre los diferentes procesos que existen sobre el mecanizado sin arranque de viruta. Ya sabemos que es la extrusión, la forja y el moldeo, de una forma un poco más didáctica y sobre todo las diferentes ventajas que nos aporta en la manufactura moderna. Aunque sus ventajas son significativas, al igual que en otros procesos, la capacitación del personal, sigue siendo un factor de gran importancia, para poder asegurar la calidad de los diferentes procesos de mecanizado sin arranque de viruta. Espero que os haya resultado útil este artículo y una vez más, nos vemos en la próxima!