Pulvimetalurgia y Técnicas de Compactación

La pulvimetalurgia, o metalurgia de polvos, es una tecnología de procesamiento de metales que permite producir piezas a partir de polvos metálicos. El proceso involucra la compresión de polvos para obtener la forma deseada, seguida de un calentamiento que une las partículas, creando una masa sólida y rígida.

Procesos Clave en Pulvimetalurgia

• Compactación: Proceso de comprimir polvo de metal en una matriz aplicando altas presiones.
• Sinterización en Estado Sólido: Proceso donde el metal en polvo se coloca en un molde y se calienta para unir las partículas.
• Prensado Isostático en Frío (CIP): Compactación a temperatura ambiente. Se utiliza un molde de hule o elastómero, y se aplica presión hidrostática con agua o aceite.
• Prensado Isostático en Caliente (HIP): Proceso para eliminar la porosidad interna en piezas fundidas y densificar polvos de metal, polímeros, cerámicos y compuestos.

Ventajas del Prensado Isostático

• Prensado Isostático en Frío:
  • Permite que polvos con bajo factor de empaquetamiento alcancen alta densidad.
  • Elimina la contaminación por lubricantes.
  • Forma preformas sólidas sin aglutinantes.
• Prensado Isostático en Caliente:
  • Mejora la consistencia del producto.
  • Mejora la solidez y propiedades mecánicas.
  • Produce componentes sólidos de formas complejas.

Maquinado No Tradicional

El maquinado no tradicional comprende un grupo de procesos que eliminan el exceso de material mediante técnicas que utilizan energía mecánica, térmica, eléctrica o química, o una combinación de estas.

Tipos de Maquinado No Tradicional

• Maquinado Ultrasónico: Utiliza abrasivos a alta velocidad en una pasta que fluye sobre la zona de trabajo. Aplicable a materiales blandos y duros, metálicos, no metálicos, cerámicos o compuestos.
• Corte por Chorro de Agua: Remueve material con chorros de agua a alta velocidad, chorros abrasivos o una combinación. Ideal para cortar materiales como plásticos, textiles, compuestos, mosaicos, alfombras, piel y cartulinas. La superficie no se deforma ni se quema.
• Maquinado con Chorro Abrasivo: Utiliza un flujo de gas a alta velocidad con partículas abrasivas. Aplicaciones: rebabeado, limpieza y pulido.
• Procesos de Maquinado por Energía Térmica: Altas temperaturas locales para remover material por fusión o vaporización.
• Maquinado por Descarga Eléctrica: Retira metal mediante arcos eléctricos.
• Maquinado con Haz de Electrones: Usa una corriente de electrones a alta velocidad.
• Maquinado por Haz Láser: Emplea energía luminosa de un láser.

Operaciones de Maquinado con Material Abrasivo

El material abrasivo se caracteriza por su alta dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y fragilidad. La compatibilidad entre la pieza y el material abrasivo es crucial para un corte efectivo.

• Ventajas: Resistente al desgaste.
• Desventajas: Los discos de acero no son adecuados para metales blandos como el aluminio.
• Aplicaciones: Óxido de aluminio para esmerilar acero y aleaciones ferrosas de alta resistencia.

Tamaño y Material del Grano

• Grano Pequeño: Mejores acabados, ideal para materiales duros.
• Grano Grande: Mayor velocidad de remoción de material, adecuado para materiales blandos.
• Materiales Aglutinantes: Sujetan los granos abrasivos y dan forma a la rueda de esmeril.

Estructura y Dureza de la Rueda

La estructura de la rueda se refiere al espaciamiento entre los granos abrasivos. Las ruedas contienen granos abrasivos, material aglutinante y poros.

• Ventajas de la Rueda: Larga duración, alta remoción de material, excelente acabado, no se desgrana.
• Desventajas de la Rueda: Requiere manejo especializado, a veces necesita dos operarios.

Tipos de Esmerilado

• Esmerilado de Superficies Planas: Se realiza con la periferia o la cara plana de la rueda.
• Esmerilado sin Centros: La pieza no se sostiene entre centros, ideal para alta producción.
• Esmerilado de Alta Remoción de Material: Altas profundidades de corte y bajas velocidades de avance.
• Esmerilado Cilíndrico: Interno y externo.

Ventajas del Esmerilado Cilíndrico: Rápido, adaptable, desprende menos material, buen control dimensional, alta tasa de remoción, bajas temperaturas en la superficie.

Desventajas del Esmerilado Cilíndrico: No todos sirven para varios diámetros o formas.

Aplicaciones del Esmerilado: Roscas, perfiles de engranes, ranuras, componentes cilíndricos, herramientas de corte, pulido de superficies planas y cilíndricas.

Máquinas de Esmerilado

• Esmeriladoras de Interiores Verticales: Para rectificar agujeros con alta precisión.
• Esmeriles de Disco: Discos abrasivos grandes en ambos extremos de un husillo horizontal.

Rectificado

Proceso abrasivo para el acabado de perforaciones en motores de combustión interna. Produce una superficie cruzada transversal. Movimiento de rotación y oscilación lineal.

Robótica Industrial

Los robots industriales se componen de: manipulador o brazo mecánico, controlador, dispositivos de entrada/salida de datos y dispositivos especiales.

Finalidad de la Robótica: Simplificar el trabajo, reducir costos e insumos, generar externalidades positivas y negativas.

• Ventajas: Realiza tareas peligrosas, mejora la calidad, aumenta la productividad, realiza trabajos pesados.
• Desventajas: Requiere gran capital inicial, no toma decisiones propias, amenaza la mano de obra, baja adaptabilidad, no es innovador.

Engranajes

Un engranaje es un mecanismo para transmitir potencia mecánica. Se compone de dos ruedas dentadas: la corona (mayor) y el piñón (menor).

Tipos de Engranajes

• Engranajes Helicoidales de Ejes Paralelos: Transmiten movimiento entre ejes paralelos.
• Engranajes Helicoidales de Ejes Cruzados: Flechas no interceptadas, alta acción de deslizamiento.
• Engranajes Helicoidales Dobles: Combinación de hélice derecha e izquierda, eliminan el empuje axial.
• Engranajes Cónicos: Dientes formados por fresado en un tronco de cono.

Aplicaciones de los Engranajes: Bombas hidráulicas, reductores de velocidad, cajas de velocidades.

Ventajas y Limitaciones de los Engranajes

• Engranajes Helicoidales:
  • Ventajas: Soportan mayor esfuerzo que los engranajes rectos.
  • Limitaciones: Más caros y menos eficientes que los de diente recto.
• Engranajes Cónicos:
  • Ventajas: Excelentes para intersecciones de ejes.
  • Limitaciones: Poca variedad, no aptos para ejes paralelos, ruidosos a altas velocidades.
• Tornillo sin Fin y Corona:
  • Ventajas: Permite trabajar con altos esfuerzos y reducciones de velocidad.
  • Limitaciones: Baja eficiencia debido al roce.
• Mecanismo de Cremalleras:
  • Ventajas: Convierte movimiento rotativo en lineal, transmite potencia eficientemente, precisión en la reducción de velocidad.
  • Limitaciones: Aplicaciones limitadas.

Medición e Inspección

La medición compara una cantidad desconocida con un estándar conocido. La inspección examina características de una pieza para verificar su conformidad con las especificaciones.

• Exactitud: Grado en que un valor medido coincide con el valor verdadero.
• Precisión: Grado de repetibilidad del proceso de medición.

Instrumentos de Medición

• Instrumentos de Medición para Dimensiones Lineales: Graduados (con escala) y no graduados (para comparación).
• Instrumentos Comparativos: Confrontan dimensiones entre dos objetos (calibradores mecánicos y electrónicos).