Mecanizados especiales
Aparte de las operaciones clásicas existen otros procedimientos más novedosos para mecanizar materiales compuestos.
Mecanizado por proyección de chorro de agua y chorro de agua abrasivo
El principio del mecanizado por chorro de agua consiste en la proyección de un flujo de agua a una presión superior a los 410 MPa que se hace pasar a través de un orificio, cuyo diámetro oscila entre 0.8 mm y 7.6 mm, para formar el chorro a presión que produce el corte del material.
Además en el método de corte por proyección de chorro de agua abrasivo se incluye en el fluido un material abrasivo que es introducido al flujo de agua a través de una cámara de mezcla, y desde allí se pasa a la boquilla donde es acelerado y proyectado junto con el fluido sobre el material a cortar. El tamaño del abrasivo condicionará el acabado final de la pieza.
Este proceso presenta aspectos tanto positivos como negativos:.
Mecanizado por láser
El mecanizado por láser para materiales compuestos de matriz polimérica consiste en un sistema de corte de alta energía donde en ningún momento se establece contacto entre el mecanismo y la pieza, por lo que no se generan fuerzas de corte y el sistema de amarre del material puede ser sencillo. Este tipo de mecanizado permite cortar una amplia gama de materiales compuestos, resultando especialmente eficaz para realizar formas de corte complejas.
El equipo de rayos láser concentra toda la energía en un punto mediante un sistema de lentes. Esto hace que disminuya el diámetro del haz, lo que permite conseguir mecanizados de una elevada precisión (longitudes de corte inferiores a 0,1 mm).
El corte mediante láser se acompaña usualmente de un flujo de gas que elimina el material sobrante y protege las lentes focalizadoras. El gas empleado para mecanizar materiales compuestos es aire, ya que no existe riesgo de oxidación como sucede en los metales, donde se suelen emplear gases inertes como el argón.
Mecanizado por ultrasonidos
El sistema de mecanizado por ultrasonidos se basa en el uso de una cuchilla que vibra a frecuencias ultrasónicas (alrededor de 20000 Hz), pudiendo alcanzarse velocidades de corte de hasta 1000 mm/s.
El equipo empleado para la mecanización por ultrasonidos consta de los siguientes componentes principales:.
Las mínimas tolerancias de corte obtenidas con este sistema son de +/- 0.0125 mm, y las profundidades máximas de corte son de 25 mm para laminados de fibra de carbono, vidrio y aramida.
Mecanizado por chispa electroquímica
El mecanizado por chispa electroquímica es un proceso análogo a la electroerosión, pero que permite mecanizar materiales que no sean de carácter metálico, por lo que es especialmente útil para laminados de materiales compuestos.
El proceso tiene lugar en un tanque lleno con un electrolito que puede ser una solución acuosa de NaCl o NaOH. Tenemos un ánodo y un cátodo. El cátodo será la herramienta de mecanizado, y podrá ser de dos tipos: un electrodo de forma, o un electrodo de hilo.
Al aplicar una corriente eléctrica se producen chispas en la superficie del cátodo que llevarán a cabo el proceso de mecanizado aproximando la pieza a dicha herramienta, y manteniéndola a una distancia fija del ánodo (50 mm). El mantener las distancias correctas entre el ánodo y el cátodo, y entre la pieza y la herramienta (cátodo) es fundamental para que el proceso resulte exitoso.
A medida que se aumenta el voltaje se genera mayor energía de descarga, mayor velocidad de formación de chispas y por tanto mayor ratio de desbaste.
El electrodo de forma se utiliza para realizar una cavidad o un agujero pasante en el material. El electrodo o troquel tendrá la forma de la cavidad a realizar, y mediante un movimiento relativo vertical entre la pieza y la herramienta se producirá el mecanizado.
El electrodo por hilo se basa en la misma idea que el anterior, pero con la diferencia de que ahora es un hilo el que realiza el corte, pudiendo describir trayectorias complejas. La calidad, el material y el diámetro del hilo, en conjunción con el voltaje y el amperaje aplicado, son factores que influyen directamente sobre la velocidad con que se puede mecanizar la pieza. La tensión del hilo es otro factor de importancia dentro de este proceso para producir un corte efectivo; de este modo una tensión baja producirá un mal acabado en la pieza, mientras que una sobretensión puede producir la rotura del hilo en un momento indeseado.