Procesos de Fabricación en un taller Mecánico

Una vez concluido el diseño de una pieza, y se ha trasladado toda la información necesaria para su construcción hacia un plano, se procederá a al proceso de fabricación en el taller. Formas de fabricar una misma pieza pueden existir varias, como diseñadores tenemos que determinar cual es el proceso más acertado teniendo en cuenta que sea económicamente viable.

Las fases a seguir en un proyecto tienen que ser meticulosamente revisadas para seguir los criterios de funcionalidad, fabricación y economía. A la hora de concebir un diseño es fundamental conocer la forma en la que se construirá cada pieza así como los pasos a seguir durante todo el proceso. Ágamos entonces un resumen de los principales procesos de fabricación.

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Principales procesos de fabricación.

Fabricación por formación
– Fundición
– Sinterización
– Inyección
Fabricación por Conformación
– Forja con estampa
– Forja sin estampa
– Estampación
– Extrusión
– Estirado
– Plegado
– Embutición
Fabricación por Arranque de Material
– Torneado
– Taladrado
– Fresado
– Cepillado y Mortajado
– Brochado
– Esmerilado

Fabricación por formación

Generalmente, las piezas que se obtienen utilizando fabricación por formación parten de material en forma de polvo, limaduras, fundido, etc. El material sufre un cambio en su estado físico y adopta la forma de un molde predefinido, tomando como ejemplo el caso de la fundición.

Fundición

Su concepto es sencillo, se basa en verter metal en estado líquido en un molde con una forma predefinida. Mediante el proceso de fundición se pueden obtener piezas con formas muy complejas, obteniendo además la ventaja añadida de poder mecanizar las partes en las que necesitamos mayor acabado o precisión.

el proceso de fundicion

El molde construido en arena, cera, coquilla, etc. va a disponer de todos los ángulos, planos o formas irregulares necesarias en la pieza. Además, el molde tendrá los ángulos que favorecerá el desmoldeo, los conductos para que fluya el metal y las salidas de evacuación del aire.

Ejemplo de Utilización: Blog y culatas de motores, etc.

Video Ejemplo

Sinterización

Este proceso de fabricación parte de la base de la pulvimetalurgia y se basa en compactar y calentar polvos metálicos en un molde en una atmósfera controlada. Este proceso permite obtener piezas en serie sin un alto costo económico y obteniendo alta precisión y buen acabado superficial.

La Sinterización permite un buen aprovechamiento de material, no deja residuos, además es rápido y económicamente viable. También tiene algunos aspectos negativos en contra que debemos tener en cuenta antes de utilizarlo; es necesario utilizar un molde y el espesor de las piezas que se obtienen tendrán espesores limitados.

Ejemplo de Utilización: casquillos, conectores, etc.

Video de ejemplo

Inyección

Normalmente podemos encontrar la inyección en materiales polímeros, aunque también es posible encontrarlo con materiales metálicos. El
proceso consiste en inyectar el material fundido dentro de un molde cerrado y caliente. Después de un breve tiempo, el molde se enfría, se abre y se obtiene la pieza.

El proceso de inyección en metales, se lleva a cabo utilizando potentes máquinas que hacen pasar el metal líquido hasta un molde aplicando altas presiones. Pueden existir dos variantes, máquinas a las que se le proporciona el metal en forma líquida (fundición externa) o la propia máquina posee un husillo calefactado capaz de fundir, empujar y plastificar el material inicialmente en forma de polvo o granulado.

Aunque la inyección en metales existe el uso más común de la inyección es en los polímeros. La versatilidad del plástico y sus derivados impulsaron la industria de la inyección. La impresión en 3D sin dudas a marcado un antes y un después en la industria de inyección de polímeros, ampliando aún más el uso y la tecnología que hay tras ella.

Ejemplo de Utilización: Juguetes, menaje de cocina, automóviles, electrónica, impresión 3D, etc.

Video de Ejemplo

Fabricación por Conformación

Este tipo de fabricación consiste en dar forma a una pieza por medio de procesos mecánicos pero sin registrar una pérdida de material, ya que se basa en la deformación plástica del mismo.

Forja sin estampa

Este tipo de forja es la utilizada generalmente por los herreros desde antaño, se basa en dar golpes a la pieza transformándola plásticamente hasta alcanzar la forma deseada.

Es un proceso que puede ser utilizando la fuerza humana o fuerza mecánica para piezas de gran tamaño. Esta técnica deja la estructura cristalina del metal alineada de tal forma que dota a la pieza de alta resistencia mecánica.

Ejemplo de Utilización: Herraduras, herrajes, cuchillos., etc.

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Forja con estampa

El proceso de forja con estampa consiste en dar forma a una pieza mediante la percusión entre dos matrices. Mediante estos impactos el material introducido se deforma plásticamente y se adapta a las matrices. Este material es precalentado inicialmente para ayudar a la plasticidad del material.

Las piezas fabricadas utilizando este método son capaces de soportar grandes solicitaciones. Es un proceso que requiere maquinaria pesada y utillaje específico, debido a esto son más usuales de encontrar en producciones en serie.

Ejemplos de Utilización: Bielas de motores, herramientas, etc.

Video de Ejemplo

Estirado

El estirado es un proceso que de igual forma que el estampado requiere mucha fuerza bruta. El material sufre tracción y es estirado a través de una matriz.

El proceso de estirado es la forma en las que se pueden obtener kilómetros y kilómetros de alambre o tuberías metálicas. Cabe resaltar que no todos los metales se pueden estirar, si el material resulta ser poco dúctil el proceso puede ser muy difícil.

Ejemplos de Utilización: alambre, tuberías, etc.

Video de Ejemplo

Laminación

El proceso de laminación es muy similar al estirado, consiste en hacer pasar el material por unos trenes de rodillos giratorios que dejan entre ellos espacios libres con la forma deseada de la sección de la pieza.

El material introducido en el laminador debe disponer de buena maleabilidad para que el proceso se realice de forma correcta. El precalentamiento del material favorece el proceso y garantiza que la estructura cristalina del metal se «acomode´´ en su paso por los rodillos.

Ejemplos de Utilización: Láminas, vigas, perfiles, etc.

Video de Ejemplo

Plegado

El plegado es un proceso mecánico de doblado del material. Éste generalmente se presenta en forma de chapas, pletinas, tubos, etc., al ser golpeado se dobla en función de una cuña y del contramolde utilizados logrando los ángulos y la forma deseada.

El plegado es un proceso de fabricación muy utilizado en la industria moderna, se pueden conseguir piezas con excelentes acabados y precisión. Aunque a simple vista pueda parecer un proceso muy sencillo donde solo es necesario un aprensa, un punzón y una matriz en la práctica el proceso necesita varias mediciones y cálculos precisos.

Ejemplos de Utilización: Plegado de chapas

Video de Ejemplo

Fabricación por Arranque de Material

Existen varios procesos de Fabricación por arranque de material; cizallado, aserrado, taladrado, fresado, torneado, rectificado o bruñido. Es el tipo de proceso más utilizado y todos tienen en común que su proceso se lleva a cabo arrancando virutas de material utilizando una herramienta cortante.

La versatilidad de estos procesos consiguen piezas de muchas formas. Las máquinas que se utilizan par hacer estos procesos han evolucionado mucho a lo largo de los años, tanto que podemos encontrar máquinas polivalentes capaces de realizar varios procesos de mecanizado, como fresado, taladrado, torneado, etc.

Torneado

El torneado es una herramienta de mecanizado muy peculiar y versátil, se utiliza para la fabricación de piezas de revolución. Permite pequeñas tolerancias y muy buenos acabados superficiales. Árboles, ejes, casquillos, mangos, etc., son piezas que normalmente se obtienen por torneado.

Mediante una herramienta con filo y que avanza hacia la pieza que se va a mecanizar y que se encuentra en rotación accionada por el torno se lleva a cabo el proceso de torneado. Es un proceso en el que se tendrán en cuenta el avance de la cuchilla o herramienta de corte, la velocidad y sentido de rotación de la pieza, el material, etc. para poder obtener las dimensiones y el acabado que se requiera en cada caso.

Operaciones que se pueden hacer en el torno

  • Cilindrado
  • Refrentado
  • Torneado Cónico
  • Torneado perfilado o de forma
  • Roscado
  • Taladrado
  • Moleteado
  • Avellanado
  • Escareado
  • etc

Pueden existir muchas otras dependiendo de la herramienta que se utilice pero en general, estos son los principales procesos de mecanizado que se hacen en el torno.

Ejemplos de Utilización: Árboles, ejes, casquillos, etc.

Video de Ejemplo

Taladrado

Mediante el taladrado se pueden realizar agujeros pasantes o ciegos en las piezas. Éstos sirven como base para la sujeción de tornillos, roscas, remaches, o para facilitar el engrase, etc. Como herramienta se emplean útiles de
uno o varios filos llamados brocas.

En el caso del taladrado las brocas tienen un movimiento longitudinal de avance y el de rotación mientras que la pieza que se pretende taladrar se mantendrá fija. El material que se va separando sale de la zona de corte utilizando los canales que se encuentran a lo largo de todo el cuerpo de la broca.

Existen varios tipos de taladros pero si los resumimos en dos grupo podemos decir que existen los taladros de columna, los cuales podemos encontrar en talleres de mecanizado o los taladros de mano o portátiles, taladros que utilizamos en labores puntuales y que podemos mover de un sitio a otro con gran facilidad. Además de taladrar los taladros son muy utilizados en labores de avellanado y escariado.

Ejemplos de Utilización: Abrir agujeros, avellanar agujeros, etc.

Video de ejemplo

Fresado

El Fresado, torneado y taladrado son por lo general los procesos de fabricación más comunes en un taller de mecanizado de piezas. En el caso del fresado el útil de corte o fresa se mantiene girando pero sin movimiento de traslación. La pieza se fija a la mesa y esta es la que se desplaza en los diferentes ejes (x, y, z) hasta conseguir la pieza deseada.

cnc 5 ejes

Existe una gran variedad de fresas, lo cual permite un amplio rango de trabajos. Existe prácticamente una fresa para cada aplicación. Por lo general la función de la fresadora es hacer planos en una pieza y utilizan las formas de la herramienta (fresa) para modificar cada superficie.

Operaciones que se pueden hacer en la Fresa

  • Planeado
  • Corte
  • Ranurado (Recto o de Formas)
  • Roscado
  • Taladrado
  • Escareado
  • Mandrinado
  • Avellanado
  • Frezado con diferencia de nivel (Fresado en Rampa)

Ejemplos de Utilización: Chaveteros, Aplanar superficies, Vaciado de piezas.

Video de ejemplo

Cepillado y Mortajado

El cepillado y el mortajado de piezas es un procedimiento muy adecuado para obtener piezas prismáticas. La diferencia que existe entre mortajado y cepillado es la siguiente:

  • En el cepillado – La pieza es la que se desplaza.
  • En el mortajado – La herramienta es la que se desplaza.

La operación de cepillado se realiza en una limadora. El mortajado además permite realizar ranuras interiores, vaciados y dentados interiores. La máquina se llama mortajadora.

Ejemplos de Uso: Ranuras, prismas, agujeros de forma, etc.

Video de Ejemplo

Brochado

Es una operación muy frecuente en las grandes series de piezas de tamaño reducido. Consiste en arrancar viruta mediante una herramienta de múltiples filos que tiene un perfil determinado y en una sola operación. Los brochadas pueden ser interiores y exteriores, y se realizan en una máquina denominada brochadora. Suele utilizarse para realizar agujeros que no tengan forma cilíndrica.

En la se muestra una brocha que se puede utilizar para hacer un agujero de sección cuadrada. Se partiría de un agujero cilíndrico de sección coincidente con el primer filo de la broca, de forma que los filos sucesivos se irán adaptando progresivamente a la forma cuadrada del último filo.

Resumen

He querido hacer un resumen de algunos de los procesos que se utilizan en los talleres de mecanizado para elaborar piezas. Con los últimos adelantos tecnológicos han aparecido novedosos sistemas de fabricación de piezas que están revolucionando la industria.

La impresión 3D en plástico, metal y otros materiales es un ejemplo de los revolucionarios métodos de fabricación obteniendo piezas con formas muy complejas. Estos recientes métodos de fabricación no sustituirán por el momento a los tradicionales, pero con la evolución de los nuevos materiales el futuro podría ser prometedor en lo que a resistencia, rapidez y a costos se refiere.

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