8/17/2019 D-6277 Mecanizado Hileras
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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DELLITORAL
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
"ANALISIS COMPARATIVO TECNICO ECONOMIC0 EN LA MECA
c
NIeACION DE HILERAS DE TREFILACION POR PROCESOS NO
CONVENCIONALES"
TESIS DE GRAD0' il:/orECA
PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE:
INGENIERO MECANICO
PRESENTADA POR:
LUIS WILFRIDO CAIZA CHAGLIA
GUAYAQUIL - ECUADOR
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A G R A D E C I M I E N T O
AL ING. MANUEL HELGUERO G.
DIRECTOR DE TESIS, POR SU AYU
DA Y COLABORACION PARA LAREA
LIZACION DE ESTE TRABAJO.
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EDUARDO ORCES P.
DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR DE TESIS
DE INGENIERIA MECANICA
w m
ING. FREDDY CEVALLOS IGNACIO WIESNER
MIEMBRO DEL TRIBUNAL TRIBUNAL
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DECLARACION EXPRESA
"LA RESPONSABILIDAD POR LOS HECHOS, IDEAS
Y DOCTRINAS EXPUESTOS EN ESTA TESIS, MECO
RRESPONDEN EXCLUSIVAMENTE; Y, EL PATRIMO
NIO INTELECTUAL DE LA MISMA, A LA ESCUELA
SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL".
(REGLAMENTO DE EXAMENES Y TITUL~S PROFE-
SIONALES DE LA ESPOL).
LUIS WILFRIDO CAIZA CHAGLIA
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RESUMEN
El increment0 y la difusidn de la tecnica de obtencidn
de piezas mediante matrices, han sido cada vez mayores,
y su aplicacidn en campos tacnoldgicos de alta precision
y dureza ha exigido la adopci6n de nuevos mdtodos y pro
cedimientos de trabajo, que pueden garantizar una exac_
titud mayor de la quevenia
siendo obtenida siguiendo -
10s mdtodos constructivos convencionales.
Entre las nuevas te'cnicas aplicadas a la fabricacidn y
mecanizacidn de matrices que las podemos clasificar en
tre las no convencionales es-tan: el mecanizado por -
electro erosidn, mecanizado por ultra-sonido, mecaniza-
do quimico y el mecanizado electro-quimico, diendo a&
gunos de ellos ampliamente usados en la actualidad.
Por su forma y dimensiones, y por el trabajo a realizar
las hileras de trefilacidn deben
ser maquinadas dentro-
de limites de tolerancia muy pequefios y grandes durezas,
por lo que se hate necesario seleccionarun
proceso
de
mecanizacidn que permita ejecutarlo. Los procesos en
10s cuales vamos a maquinar las hileras son 10s siguie;
tes: El de rectificacidn por abrasivo comunmente utili
zado en esta industria; y el mecanizado por electro erg
si6n
que tratamos deintroducir
en esta industria, por
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INDICE GENERAL
RESUMEN-----------------------------------------~~
J--DICE GENERAL-----------------------------------
INDICE DE FIGURAS--------------------------------
INDICE DE T~LAS---------------------------------
INT'RODUCCION-------------------------------------
CAPITULO I i
HILERAS DE TREFILACION---------------------------
1.7. TIPOS DE MATERIALES PARA SU F@RICACION-----
1.2. DISEtiO Y CONSTRUCCION-----------------------
1.3. AC&=JADO SUPERFICIAL-------------------------
1.4. ‘-J’IEMpO DE V-J-DA
UTIL-----------------------~-
CAPITULO II
MECANIZADO POR .ELECTROEROSION---------------------
2.1.
2.2.
PRINCIPIO DEL PROCESO DE MECANIZADO---------
OPERACION DEL AVANCE SERVOCONTROLADO DE LA
HERRAMIENTA---------------------------------
2.3.
2.4.
VOLUMEiN DEL CRATER DE EROSION EN FUNCION DE
LA ENERG-J-- DE DESCUGA----------mm----------
ESTADO DE LA SUPERFICIE MECAiJIZADA----------
2.5. LIQUI DIELECT'RICO-------------------------
PAGS
VI
VII
XII
xv
17
19
19
26
32
33
34
36
47
47
50
54
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XI
PAGS
APENDICES -----------------------------------------160
BIBLIOGRAFIA
--------------------------------------168
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BNDICE DE FIGURAS
Ns
ESQUEMA DE UN PROCESO DE SINTERIZACION--- 27
HILERA PARA TREFILAR ALAMBRE------------- 28
HILERA DE CARBURO DE TUNGSTEN0 PARA ESTI-
MR
ALmBm------------------------s-m--
4
COMPONENTES BASICOS DE UNA MAQUINA DE E-
LECTROEROSION----------------------------
5 TENSION APLICADA EN FUNCION DE LA DISTAN-
6
7
8
9
-IO
11
12
CIA DE DESCARGA EN GAS YLIQUIDO---------
PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E
ROSIONADO-------------------------- ---m-v
PRINCIPiO
FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E
ROSIONADO--------------------------------
38
PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E
ROSIONADO---------------------------------
PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E
ROSIONADO--------------------------------
PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL E
ROSIONADO----------------------~-~------
40
ESQUEMA DETRABAJO
DE MAQUINAELECTROERO-
SIONADORA--------------~------------------
SOPORTE HIDROS?'ATICO---------------------46
PAGS
37
35
37
38
39
39
43
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XIII
73 RELACION ENTRE LA ENERGIA DE CARGA Y EL Vg
LUMEN DEL MATERIAL EXTRAIDO--------------- 4 8
14 RELACION ENTRE EL DIAMETRO DE PROFUNDIDAD-
DEL CRATER EN FUNCION DE LA ENERGTA DECAR-
GA ---------------------------------------- 4 9
RELACION ENTRE EL VOLUMEN DEL MATERIALA-
RRANCADO Y EL ESTADO DE LASUPERFICIE----- 51
16
VOLUMEN DEL MATERIAL ARRANCADO EN FUNCION-
DE LA SUPERFICIE DE ATAQUE---------------- 53
77 PORCENTAJE DEL DESGASTE DEL ELECTRODO-HE -
RRAMIENTA Y PIEZA EN FUNCION DE LA INTENSI
DAD DE CORRIENTE-------------------------- 55
18 CIRCULACION E INYECCION DEL LIQUIDo DIE -
LEC?‘RICO 59
19
CIRCULACION POR ASPERSION----------------- 59
20 CIRCULACION A CONTRACORRIENTE------------ 6 0
2-l DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL RECTIFICADO----- 73
22 FORMACION DE VIRUTA ARRANCADA POR UN GPANO
ABRASIVO----------------------------------” 7 4
23 MAQUINA DE ELECTROEROSION----------------- 91
2 4 MAQUINA DE RECTIFICAR HILERAS DECAREURODE
TUNGSTENO--------------------------------
91
25 MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTENO- 93
26 SUPERFICIE A OCUPAR EL CAMP0 DE EROSION--- 98
27 DIMENSIONES DEL ELECTRODO----------------- 109
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XIV
PAGS
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
4-l
ELEMENTOS DE MANDO DEL GENERADOR---------- 116IMPLEMENTOS DE CONTROL DE MEDIDAS--------- 777
MAQUINA RECTIFICADORA DE HILERAS----------727
MAQUINA RECTIFICADORA DE AGUJAS----------- 122
MAQUINA PARA PULIDO MANUAL---------------- 123
PRE-PULIDO DEL ANGULO DE ENTRADA DE LA HI
LERA
--------------------------------------725
PRE-PULIDO DEL ANGULO DE SALIDA DE LA HILE
RA ---------------------------------------- 126
MECANIZACION DEL ELECTRODO EN EL TORNO----129
TOMA DE DIMENSIONES QUE DEBE TENER EL ELEG
TROD0-------------------------------------730
INSTRUMENT0 DE MEDICION DE DUREZA---------132
CONTROL DE MEDIDAS DE HILERAS RECTIFICADAS
POR ABRASION------------------------------ 743
INSTRUMENT0 DE MEDICION DEL ESTADO DELASU
PERFICIE---------------------------------- 745
MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTEN0
MECANIZADO POR ELECTROEROSION-------------152
MICRO ESTRUCTURA DEL CARBURO DE TUNGSTENO-
MECANIZADO POR ABRASION------------------- 753
‘ 8L10 lE
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XVI
N-o-
13
14
15
RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACIONDEHI
LERAS POR ELECTROEROSION------------------741
RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACIONDEH~
LEmS POR ABRASION------------------------ 149
POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA
DE ELECT'ROEROSION-------------------------161
16 POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA
DE ELECTROEROSION-------------------------- 162
17
18
19
20
POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA
DE ELECT’ROEROSION163
POSICIONES Y VALORES RESULTADOS DE MAQUINA
DE ELEL?'ROEROSION------------------------- 164
NUMERO DE PASOS DE REDUCCIONES DE HILERAS-
DE REFERENCIA QUE UTILIZA SOLECSA---------16.5
DIAMETRO FINAL OBTENIDO CON SUS RESPECTIVAS
TOLERANCIAS DE HILERAS DE REFERENCIA QUE g
T1j-JZA SOLECSA---------------------------- 166
VALORES INDICATIVOS DE RUGOSIDAD PARA VA-21
PAGS
RIOS MECANIZADOS--------------------------167
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INTRODUCCION
En la industria de trefilacidn de nuestro pais, existe
el problema de construccidn y rectificacidn de las rng
trices de trefilar, que son fabricadas de carburo de -
tungsteno. Estas una vez variado el didmetro de salida
por el trabajo realizado son abandonadas en algunos ca
SOS o trabajadas en un procesos de rectificacidn por me
dio de1 abrasivo, que indica el fabricante. Sucostode
importacidn es muy elevado.
Las hileras de trefilar que han sido trabajadas en la
reduccidn de1 d&metro de1 alambrdn, que es el element.0
que se utiliza para la fabricacidn de electrodes para -
soldadura en SOLECSA, al ser rectificadas con abrasivo
espoca
la eficiencia que demuestran, alpresentarsepz
blemas de didmetros no controlados tdcnicamente, o a la
forma ovalada con que sale el alambrdn de d&metro red2
cido el':cual tambien suele romperse.
Existe una maquina herramienta de1 tipo no convwncional,
coma es la maquina de electroerosi&, en la que debido-
a su forma de trabajar se pueden maquinar las hileras 0
riginales y aquellas que han perdido sus didmetros de-
trabajo pero que a& tienen vida fitil.
El presente trabajo estriba en recuperar lashileras que
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18
han sido ya trabajadas y han perdido su didmetro origi-
nal desalida,
mecaniz&dolas
por electro erosi6n
yret
tificado por abrasivo, efectuar un estudio tecnico y e
con6mico
de ambos procesos para evidenciar la benevolen
cia de cada uno de ellos y recomendarel
de mayor efi -
ciencia.
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CAPrTULO I
HILERAS DE TPEFILACION
Unaparteimportantede cualquiertrabajo demoldeo, eslama-
triz misma. EStees elcorazdndelaoperacidn, yaque defi
neeltamafioy formadelarticulomoldeado; sielproducto no
escorrecto elprimerlugarpara buscarla causa de la difi
cultad es la matriz.
EnlaS operacionesde estirado se fuerzaalmetalapasar a-
travdsdeunamatriz
ohilera, mediantelaaplicacidnde una
fuerzade traccidnalextremo delmaterialque yahapasado -
porlamatrizyapareceporlacaradesalida;
esdecirque se
lo forza apasarporlamatrizwtirando
de6111.
Ormalmente
esparte deproductosconsimetria
circular, aunquenoes con
dicidnnecesaria.
Lareduccidnde seccidndeunabarrao va
rilla,poroperacionessucesivasde
estirado, sellama estiI
radodeunabarra ovarilla, ydentro de estadenominacidnge
ndricasellamatrefilado
alproceso de fabricacidndelalam
breporestirado. Lasmatricesdeestirarsepuedenllamar
eraS
dados, especialmente enelcasode trefilado.,;'
k
1.10 TIPOS DE MATERTALES PAPA SU FABRICACION
Los carburos cementados usados para la fabricacidn
der-herramientas
y moldes de estirar, consisten de
carburos de tungsteno, titanio, molibdenoytantalio,
aglomerados en cobalto o niqueld&tiles. Loscarbu
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Compresidn Estampado
Polvo
deOxid
d=oIvo d eDS Tungsten0 TungsZeno
Presi
nterizaCidn Tref i ledo del Alambre
ReduccidnMezclado
Sinterizacidn 1 En Calient
e 0 e n Frio 1
FIGURA N-O 7.- ESQUEMADEUNPROCESODESINTERIZACION
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FIGURA N-O 2.-NUC‘LEO
DE CARBURO DE TUNGSTEN0
.DE HILERA PARA TRJZFILAR ALAMBRE
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FIGURA
N-o 3HILERA DE C R URO DE TUNGSTEN0 PARA
ESTIRAR A L A M B R E
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en frio empleando matrices con superficiespulimenta
das duras y lubricantes eficaces.
1.4:T'IEMPO DE VIDA UTIL
La vida de una hilera en particular se puede definir
coma el
n&nero total de horas de trabajo a una velo-
cidad constante dada requerida para que s e des ar r o
llen criterios de falla. Si la lubricaci6n es correc-
ta y se hate trabajar a la temperatura razonable, en
tonces la fatiga de1 metal se& la iinica causa pos&
ble de falla; la falla por fatiga se manifestara CO
mo agrietamiento o picaduras en la superficie de con
tacto de la hilera. Los diferentes acabados de la -
superficie, obtenidos por 10s distintos procedimien-
tos de mecanizado pueden afectar apreciablemente al
comportamiento en fatiga. En las superficies cuida-
dosamente pulidas en donde la rugosidad superficial-
es muy pequefia tend& una duraci6n media en fatiga-
mayor que una superficie pulimentada de mayor rugos&
dad-superficial.
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CAPITULO N-o 2
MECANIZADO POR ELECTROEROSION
Se entiende por electroerosidn la eliminacidn de particu
las de materiales por la accidn de descargas electricas.
Para realizar este mecanizado, se provoca entre el elec_
strode-herramienta y el electrode-pieza, una sucesidn de
. descargas, con gran intensidad instantanea, que se prod;
ten en un liquid0 dieldctrico, que es frecuentemente u-
na mezcla de hidrocarburos.
Estas descargas se producen en diversos puntos de1 elec-
trodo-herramienta y se forma progresivamente un hueco en
el material que, se trabaja; este hueco tiene exactamente
la forma de1 electrode-herramienta.
El uso de descargas electricas para cortar impone muchos
requerimientos especiales, mostrados esquematicamente en
la figura N-o 4, no asociados normalmente con las maquinas
herramientas convencionales. El material que se trabaja
es 5~10 de 10s electrodes entre 10s cuales ocurren las -
descargas, chispas elgctricas, y debe ser de material 2
lectricamente conductive, El electrode-herramienta, tam
bidn debe ser hecho de material electricamente conducti-
vo; es localizado muy prdximo pero no en contact0 con la
pieza durante el torte.
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Cili n d r o
Trabajo
UCia
C o n t r o l
Rese
r vorio Di eldctr i co
e s Elect ronicos
Reservor io Fluido
Clidraulico
/
FIGURA N-o 4.- COMPONENTES BASICOS DE UN MAQUINA
DE ELECTROEROSION
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c
0
ul
c
2500
1500
150 250 350 pm
Dist ant ia
F7
UR 5. - TENSION APLICADA EN FUNCION DE LA DISTM
CIA DE DESCARGA
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i
Elecf rodo
- -
i
- - -- -
f L
-
-
FIGURA N-O 6
\
I
Ye
M 0- - -<1
- -
t
_
/
FIGW3A.S.~~ 6 y ATO ?.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SEPROD2
CE EL EROSIONADO
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39
T 000 Oc
/
PI Qsma
FIGURA NO 8
12000°C
Crater F i nal
\
Ma te r i a l Expulsado
FIGURAS N-O 8. Y N-O 9.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODE
CE EL EROSIONADO
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40
Crat
e
J jy ~ca
FIGURA NO -lo.- PRINCIPIO FISICO DE COMO SE PRODUCE EL
EROSIONADO
\
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4
1
a
:
u
l
n
h
0
L
v
I
I
’
‘
0 o
WY i
i
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44
cape de1 pist6n.
Si en el ejemploprecedente,
ocurre un alejamiento
de1 electrodo en comparaci6n con la pieza,, la tez
sidn de trabajo sube provocando al mismo tiempo 2
na subida de la corriente que circula en la bobina.
Esta variacidn se transforma en unasubida
de1 cam
po magn&tico que permita a la valvula de escape ce
rrarse.
La cantidad de aceite que no puede fluir masporla
valvula de escape va ahora a la camara superiordel
cilindro y empuja al pistdn diferencial hacia aba-
jo,
es decir hate aproximar al electrode-herramien
ta hacia la pieza y por es-to hate dism:inuir la ten
si6n de trabajo.
El movimiento se acaba cuando el equilibrio es re
creado, o sea tensidn y corriente de equilibrio -
restablecidas, y el servo-mecanismo deja fluir la-
cantidad de aceite correspondientes a la cantidad-
faltante a la condicidn de equilibrio.
El movimiento vertical, desde abajo hacia arriba -
de1 pist6n es provocado en el modo contrario. La
valvula de escape se abre sobre la posicidn de equJ
libri\
dejando fluir la cantidad de aceite, que-
comprende elcaudal
de equilibrio quevienedesde-
el diafragma y la parte que queda y fluye desde la
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46
1
J
- -
t
I
FIGURA NO 12 SOPOR HIDROSTATICO
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48
mm ”
1
I d2
l o3
164
155
I ?
lo4
j3
l
6’ 10
E n e r g i a d e C a r g a Wi
FIGURA Ng 13.- RELACION ENTRE LA BNBREJ.IA DE CARGA Y
t
EL VOLUMEN DEL METAL EXTWIIDO
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49
dh
crater
mhll
10
1
- 1
10
2
10
- 3
10
10
Energia
d ecarw
(Joules)
FIGURA N- O
14.
RELACION
ENTRE EL DIAMETRO Y PROFUNDIDAD
DEL CRATER EN FUNCION DE LA ENERGIA DE
CfkXiG
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- profundidadde1
crater (h) y la energia de descarga
(Wi) empleada.
Para poder expresar analiticamente la energia de im
pulso (wi) se determinan 10s valores medios de la-
corriente Im y de la tensidn Urn, consider&doT
coma duracidn de1 impulso, i e in , el valor instan
tan&o de la corriente y de la tensidn de impulso ress
pectivamente:
i(t)dt
Tu(t)dt
La potencia mediade1
impulsose&:
T
u(t) i(t)dt
e.5)
La potencia media de1 circuit0 se&:
pm = l? ?z=
wimp x f
Donde f es la frecuencia de la corriente electrica.
2.4.
ESTADO DE LA SUPERFICIE MECANIZADA
En la figura IV9 15 es representada la curva caracte
ristica que indica la relacidn entre el volumen de1
material arr&ado en la unidad de tiempo(M,m mir
y el estado de la superficie expresada coma Rti.
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M ’~hE c 1
super F i no fi no s e m i f i n o gruesovm
v 37
I-
w
a
v
min ‘p I‘I-
i
1
OS 0.5 1 5 10 20rm
Rugosi dad
FIGURA N-o 15 RELACION ENTRE EL VOLUMEN DEL MATERIAL
ARRANCADO Y EL ESTADO DE LA SUPERFICIE
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53
mm’min
ZJ
5 1000f
0
L.
2
= 300
E
2
5
100
30
1
5
2
I I\ I u
/
I
100
300 500
700
Superf i tie de ataqus S
mn
FIGURA N-O 16 VOLUMEN DEL MATERIAL ARRANCADO EN FUNCION
DE LA SUPERFICIE DE ATAQUE
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55
-De sgaste
o/o
I
\
Intensidad de
I,,egimenI,
de COrriente
Trabajo
FIGURA
N-o 17.- PORCENTAJE DEL DESGASTE DEL ELECTRODO HE
RRWIENTA Y PIEZA EN FUNCION DE LA INTEN
SIDAD DE CORRIENTE.
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TABLA NO'3r b LIo rEq j
CARACTERISTICAS DE DIELECTRICOS
57
MECANIZADO DIELECTRIC0
MECANIZADODEL i KEROSENECARBURO DE TUNGSTEN0
.MECANIZADO DE PIEZAS KEROSENECON SUPERFICIES PULIDAS
MECANIZADO DE PIEZAS ACEITE DE VISCOSIDADSEMIPULIDAS (Ra 7,-l
2f5.6~111
12 cst
MECANIZADO DE ACEITE DE VISCOSIDADDESBASTE 12 + 20 cst
TEMPERA
TIPOS DE DIELECTRICOS VISCOSIDAD A20°C
TURA DEINFLAMA
cst E CION O??
BP Dielectrico 250
Castro1 409
Chevron EDM Liquid0 71
Esso Mentor 28/Sementor 43
Esso Lcctor 40
Esso Univol t 64
Aceite de sal mineral
MobilOil (aceite mobil)
Mobil Oil6
Petrdleo
Kerosene
6 1,48 120
64
1 s
135
5 7
1 46
116
714 ',6
124
6,8
I ,55 132
2,o 2 YO
156
5 8
1,48
132
990 I 75 178
JY, j 2,80
158
2 7 8
16 39
NOTA.-
Temperaturadeinflamacidnconrespectoalpunto de
inflamacionalaque arde elpetroleo cuando se expg
ne a unallama.
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59
FIGURA N-o 18.- CIRCULACION E INYECCION DEL LIQUID0 DIE
LECTRICO
-l--d
--
_ Elect-rode _-
t ler isn_~
-
0.
0.
FXGUFtA
NO
lg.-
CIRCULACION POR ASPERSION
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60
FIGUFt NO 20 CIRCULACION A CONTRACORRIENTE
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62
el carbdn depositado sobre la superficie de traba-
jo siendo calentada a tal punto que no ocurre desio
nizacidn de1 fluid0
electrico.
Sin desionizaci&t,
la corriente fluye a traves de1 mismo punto entre
el electrodo y la pieza caueando un excesivo reca
lentamiento.
Cuando se maquina carburo de tungsten0 congrafito,
es recomendable usar 10s de granos fino y de alta
densidad.
ELECTRODOS DE COBRE-GRAFITO.- Finas particulas de
grafito en aleaciones de cobre usualmente permiten
trabajar bien al maquinar 10s carburos de tungste
no en ambas operaciones de desbaste y acabado. El
cobre grafito debe ser clasificado en el rango c&
ro y son normaknente producidos en pequefias escalas
ELECTRODOS DE COBRE.- EL cobre trabaja biencomoun
material de electrode. El material es normalmente
cobre puro o un cobre electrolitico. Mientras el
cobre se maquina muy f&il, hay problemas en consL
deracidn a carga sobre un torno si operaciones de
rectificado son requeridas.
El cobre es mucho m&s usado para trabajos de prec&
sick,
debido a que tiene la capacidad de ser puli-
do a un fino acabado de superficie.
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TABLA N-o5
APLICABILIDAD DE VARIOS MATERIALES PAFU ELECTRODO-HERRAMIENTA
Materialde1 electrodo
Forma de1 electrodo
cost0 Maquina Metal a AplicacioUses n o
Rela- bilidad trabajar nes Recomen-
tivo dados
Grafito Bsrraq tuboq blo-
ques, varillas
Cobre-Tungsten0
Bronce
Cobre
Barras cortas a-lambres, varillas
Ejes, alambres,tubos, varillas
Ejes, alambreg,tu bos, varillas
Plata-
Tungsten0 Sinterizados
Tungsten0
Alambreg varillas
CarburodeTungsten0
Varillagsinteri-
eadas
Bajo
Medio
Bajo
Bajo
Alto
Medio
Alto
Excelente Aceros Herramien,
Regular
Bueno
Bueno
Regular
Mala
Mala
Todos
Todos
Todos
Todos
Metales
Refractsrios
Metales
Refracta
rios noferrosos
tas
Muescasdecarburos
Agujeros
Agujeros
Ranuraspequefias
0 agujeros
Agujeros
Agujeros
Carburos
Grandesareas
Alta pr=cisidn
Baja precisidn
Grandesareas
Agujeros
irregul=^
res
Agujerosirregula
res
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T A B L A N O 5 (Continuaci6n)
APLICABILIDAD DE VARIOS MATERIALES PARA ELECTRODO-HERRAMIENTA
Material Forma de1 cost0 MaquinabL Metal a Aplicacio Usos no
de1 elec electrodo rela- lidad trabajar nes recomen-
trodo tivo dados
Acero; .
Aleacio
nes dezinc
Aluminio
Molibde
no
Niquel
Toda forma Bajo
Matrices Bajo
Formas forJadas
Bajo
Varillas, tU bos, ejos, glambres
Alto
Placas Alto
Excelente Aceros
Bueno Aceros
Bueno
Mala
Regular
Aceros
Refrac
tarios
Todos
Agujeros, Carburos matriz es
tampada -
Agujeros Agujerosen matr& en alea-ces ciones -
zinc-ten
Agujerosen mat@ces
Agujeros
Formasdeagujeroscomplica
dos
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69
-\-Se&in se ha expuesto, la erosi6n normalme
sedfectfia con doselectrodes,
electrodoyhe
rramienta y electrodo pieza, siendo 10s rnz
terialesmas
usados el
grafico o elcobre
y
sus aleaciones, utilizadostanto
en la fase
de desbaste coma en la fase de acabado res_
pectivamente y su dimensionamiento vienen -
dadossegiin
las tablas de valores, ver ap&
dice,para material deelectrode.
ELECTRODOS DE DESBASTE.- En estecase
debe-
mos teneren cuenta siempre la superficie de
c.ontacto
entre el electrodo y la pieza a2
rosionar, que nos da& la escala de intensi
dadespara
asi
podercompletar
elprograma-
correspondiente. En10s
electrodes de desba.2
te,
las dimensiones pueden ser la medidano
minal antesde1
acabado, restando ladifera?
cia entre la medida nominal y la de1 elec -
trodo, (2 GAP + 2 Rt), seg6n indica la f&
mula (2.7) -
Medidadelelectroao=MedidaNominal-(2Gap+2rt)
Siempre teniendo en cuenta, minim0 desgasl
te y maxima capacidad de arranque de viruta
M (mm3/min)
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70
B ECTRODOS DE ACABADO.- Para 4a.s dimensiones
hay\>que tener en cuenta la rugosidad (Ra) que
se desea obtener, asi tambien si la pieza va
a ser pulida o no pof teriormente,~~seg6n in
dica
laf6rmula
(2.8)
Con pulido posterior:
Mediaadelelectroao=MedidaNominal-(2Gap+2rt)
Sin pulido posterior:
Medidadelelectroao=MedidaNominal-2Gap
2.7 TIEMPO DE TRABAJO
Elcalculo
de tiempo de trabajo resulta de lasiguien
te expresidn:
T (min)=
g @Jo)
donde:
V=
representa el volumen de1 material evacuado.
M= representa la evacuacidn practica de1 material -
por unidad de tiempo.
Al efectuarse un trabajo en lamaquina
se establece-
la siguiente notacidn:
Td = +--
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71
Para
desbaste:
Td=
Tiempo de desbaste.
Vd=
Volumen de material evacuado en el desbaste.
Md=
Evacuaci6n
prhtica
en desbastede1
material.
Tp =-+-
Para acabado:
Tp = Tiempo de acabado.
Vp=
Volumen de1 material evacuado en el acabado.
Mp = Evacuacidn prdctica en el acabado.
El tiempo total de mecanizado en lamgquina
vienere-
presentado por:
Tt = Td + Tp
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CAPITULO N-o3
MECANIZADO POR ABRASION
La formacidn de la viruta enel
rectificado,laaccidn,
de arranque y de abrasidn, tiene lugar en condiciones -
muy distintas, tanto con respect0 al torneado y cepilla
do en 10s que la seccidn de viruta por lo menos teorica
mente esconstante,
coma con respect0 al fresadoqueah
presentando virutas de seccidn variable, coma en elret
tificado, utiliza sin embargo herramientas multicorte&
geometria bien definida.
En el rectificado la herramienta dispone de unacanti
-
dad indefinida de granos abrasivos distribuidas alazar,
pero por lo dem&s de forma tal que dan lugar a &gulos-
de desprendimientos negativos coma aparece en la figura
NC
21 y figura N-O 22.
No se puede establecer la hipdtesis de regimen estacio-
nario, sino que sedeben
preveer variaciones periddicas
de lasfuerzas
aplicadas debidastanto
a las variaciones
de las secciones de las virutas coma al distinto r&mere
de granos de abrasivos en contact0 con la pieza en car
da momento. En tales condiciones de formacibn, cada v&
ruta puede dar lugar a un&tgulo
de cizallamientova
riable desde el comienzo hasta el finalde1
torte
yacE
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.
.
FIGURA NO 2 - l . - DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL RECTIFICADO
73
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74
‘\ s 1
\
\
\
s
.
\
\
\
8
\
/
\
/
.
’
\
/
-
FIGURA NC 22.- FORMACION DE VIRUTA ARRANCADA POR UN
GRANO ABRASIVO; DONDE A ES LA VIRUTA
ARRANCADA, B ES LA SUPERFICIE DE LA
PIEZA, C ES EL GRANO ABRASIVO, ES
ANGULO DE DESPRENDIMIENTO.
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ficientes de friccidn igualmente variables.
El angulo de cizallamientop
resulta pequeno:
La fuerza
F resultante da lugar; a la fuerza Ft, fuerza detorte,
y a la Fn, fuerza de repulsidn, a Fs y Fn, fuerzasde c&
zallamiento tangential y normal aFf
y Ffn, fuerzas de
rozamiento sobre la cara de torte y su normal correspo;
diente.
La energia requerida por10s
procesos
de abrasidnespor
lo menosdeun orden de magnitud superior a la necesaria
en operaciones de arranque de virutas en torno, fresadg
dora, y alcanzaaveces valores 20veces superiores. La
energia introducidaenel sistema, para operacionesde res
tificado, setransforma en calor hasta cercadel80 ; de=
te porcentajecercadel85
es cedidaala pieza que se-
rectificaatraves
de laspequefias
secciones de lasvir+
tas arrancadas; cercadelss es arrastrado por la viruta
y el restante 70% es disipado porlosgranos deabrasivos,
por el aglomerado de la muela y por las pequenas bolsas
deaire
que se forman en la superficie de la muela.
La cantidad de calor cedida a la pieza es la que Provo
ca10s
mayores
problemas, no solamente porque es la ma
yor partede1
calor producido, sino porque puede deter
minar, en el material que se mecaniza, quemaduras, grie
tas superficiales, tensiones residuales, modificaciones
de estructuras superfiales, y errores dimensionales.
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mero 120 que tiene 120 x 120 agujeros por pulgada
cuadrada.
La tablaN-o
6 da la superficie de granos normales,
teniendo presente que 10s polvos m&s finos se ob -
tienen por decantacidn,
En resumen, las granulaciones m&s gruesas sirve pg
ra desbarbados y desbastes, ya que arrancan una ma
yor cantidad de material y para materiales m&blG
d&s;
las granulacionesfinas
para
10s acabadosyma
teriales duros.
La estructura de la muela corresponae a la dispos&
cidn o densidad de 10s granos de abrasivos enlama
sa de1 aglomerante: 4
ts O S pueden estar muy juntos
y dar lugar a una estructura cerraaaf o bien estar
relativamente separauos y formar una estructura2
bierta. Esta caracteristica de la muela, ligada a
la porosidad, debe ser bien considerada en la elec
cibn.
3.2. CARACTERISTICAS TECNICAS QUE DEBE CUMPLIRELABRASI
vo
El abrasivopara
cumplir
su
misidn
de torte debem-
tisfacer 10s siguientes requisitos:
M&s que cualquier otro &til, el abrasivo debe po-
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78
TABLA N-o 6
TAMAfiO
DE GRANO DE LOS ABRASIVOS
Grano muy grueso N-o 8 lo 72
Grano grueso N-o 14 76 78 20 24
Grano medio N-o30 36 46 60
Grano fino N-o 70 80 90 700 128
Grano muy fino N-o750
780 220
Polvo
Decantado N-o 240 300 400 500
600
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\
‘
_,
’
seer elevada dureza, ya que sirve para trabajar 10s
materialesmds
duros.
Los granos de abrasivodeben
resistir la accidn de
desgaste, ejercida sobre ellos por eJ roeamiento so
bre la pieza; en efecto, el grano que resultard re
dondeado en lugar de presentar aristas vivas, nopo
.
dra seguir cortando. La resistencia al desgaste de
pendede1
sistema de cristalizacidn que debe perm&
tir la fractura de1 grano o su desprendimiento', de
forma que se mantengan las aristas vivas.
Poseer tenacidad, esta caracteristica es necesaria
para impedir roturas de grano bajo la accidn de10s
choques.
Uniformidad de10s
granos es indispensabletanto
-
por lo que hate referencia a su estructura coma a -
sus dimensiones.
3.2.1. TIPOS DE ABRASIVOS MAS COMUNES
Entre10s
abrasivos m&s comunes tenemos:
El sesquidxidode aluminio, Alundum, que se ok
tiene de la bauxitaporun tratamiento enhor
no electricoalarco, alatemperaturacerca de
4ooo c.
Estasefundeydespuesalenfriarse
-
cristaliza enbloques, quea su vez son moli-
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,//’
dos y reducidosapolvosogranos. El Alundum
tieneungrado de durezaenla escalade Mohs-
comprendido entreelcorinddn ye1 diamante.
Gaueralmente se emplea para mecanizar metaks
con carga de rotura superior a 10s 350 vmm2
El carburo de silicio que se obtiene, por -
tratamientos en hornos el&ctricos, a tempera
tura de unos 3000°C de arena meecladacon co
ke,
coma
consecuencia de este tratamiento se
forma una masa cristalina que despuds semug
ledando
lugar a10s
granos. La dureza de1
carburo de silicio es superior a la de1 Alun-
dum, prdxima a la de1 diamants, por ello el
empleo de este abrasivo se extiendetambien
a 10s materiales demucha
dureza ymenor
te-
nacidad, desde fundicjlones hasta carburos de
tungsteno. Se usa normalmente para materia
les frdgiles con carga de rotura inferior a
10s 3 5 0 N/mm2, coma bronce, platdn y alumi:;&
nio.
El diamante natural o sinterizado: el polvo
de diamante es utilizado con un ligante met&
lice,
se emplea en el rectificado fino, para
afilaryrepasarlas carasdelasmuelas abrasi-
vaq paracortarsustancias altamenteresiste=
tes, tales coma el vidrio, piedra, ceramica
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sentarse notables concentraciones de tensioneswe
pueden comprometer la calidad de las superficies me
canizadaso
El calor desarrollado en el rectificado segh figu-
ra N-0 21 se forma en:
En el plano de cizallamiento (09)
Sobre lacara
de desprendimiento (OA)de1
granoa-
brasivo sobre la cual desliza la virutilla.
Sobre la superficie de incidencia (OC) de1 grano a-
brasivo que resbala contra la pieza, Esta filtima -
causa es particularmente importante porque proporcioo
na la mayor parte de calor alaPleza,
El desgaste de1 grano abrasivo modifica la longitud
de1 segment0 (OC) que aumenta,Para elevadas velo
cidades de la muela, pequefias distancias
entke
10s
granos abrasivos y baja velocidad de la pieza sepw-
de considerar la zona correspondiente al drea ae
-
contact0 (ED) coma fuente de calor continua,
3.4. DETERMIJJACION DE LAS CONDICIONES DE CORTE
Para la determinacidn de las condiciones de torte -
en el rectificaao hay que considerar el rendimiento
de1 mecanizado que se puede expresar por: Grado de
acabado superficial de la pieza mecanizada y tole -
rancias dimensionales, desgaste de granos abrasivos,
volumen dematerial
arrancado de la pieza.
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83
El grado de acabado superficial es un par&metro im_
portante que valora la calidad de una operacidn de
rectificado, es por lo tanto fiti tener en cuenta -
con la mAxima consideracidn 10s par&metros quein-
fluyen
sobre la microgeometria de la superficie de
la pieza mecanizada,,
El desgaste de 10s granos abrasivos es un fenbmeno-
que se desarrolla de tres maneras: redondeado o g
planado
de 10s granos de abrasivos por rozamientos,
por reaccidn quimica y por fractura de 10s granos.
El aplanado por rozamiento es un fendmeno puramente
mecitnico.
Frotando
contra la pieza a mecanizar, el
grano abrasivo se desgasta. Es-to desde un punto de
vista de la geometria de1 filo de torte determina -
un &tgulo de incidencia nulo, por lo tanto un aumen
to de1 &ea de torte pieza-herramienta,
El aplanado por reaccidn quimica ejerce sobre el -
grano abrasivo un efectototalmente an&logo al descrk
to anteriormente pero que es debido a las altas tern
peraturas y presiones que seoriginan
en la zona de
torte,
La fractura de1 grano abrasivo se verifica cuando-
las fuerzas aplicadas a cada grano, por efecto de1
desgaste crece hasta alcanzar un cierto valor limi-
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84
te. La fractura de1 grano abrasivo provoca la crea
cidn de nuevos filos cortantes.
El volumende1
material arrancado de la pieza es un
pa&metro que nosda
un indice de productividad en
el rectificado y puede ser relacionado con el des-
gaste de 10s granos abrasivos a traves de la rela -
cidn:
Siendo:
Vc = Volhen de1 metal arrancado de la pieza.
Vm=
Voliimen
de1
material, granos abrasivos, perdi-
dos por desgaste.
G=
Es el rendimiento volum6trico.
3.4.1.
PARAMETROSDECORTEPARATRABAJOSENRECTIFICACO
Lospardmetros
quedeben
ser determinados pa
ra disponer de un conjunto de condiciones de
torte id6neo para trabajos de rectificadoson:
velocidad detorte,
velocidad de avance peri
fdrico, velocidad de avance axial, profundi-
dad de pasada y creces de sobremetal.
La velocidadde cortedebealcanzarlosvalores
mdximos posiblescompatibles consuresistencia,
yaque es-t& sometidadurante surotacihaunaac
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I
86
espesor de viruta arrancada por un grano a-
brasivo, de1 citado espesor dependen la fuer
za de torte y la potencia absovida, tambih
de la calidad de1 material que semecaniza.
Un aumento de la velocidad de avance perifh-
rice, provoca al aumentar la fuerza de torte
un mayor es f uer z o de t r abaj o de l a muel a yj
por lo tanto un mayor desgaste. El limite +J a
t
ferior de la velocidad de avance perifdrico-
hay que relacionarlo con el tiempo de mecan&
aado,
que debe ser mantenido en valores eco-
ndmicos, y con el peligro de alisado o embo_
tado de la muela, lo que se verifica con un
espesor demasiado pequefio de la viruta.
El movimiento de axial efectuado generalmen-
te por la pieza sirve para llevarle a la po
sicibn de contact0 con la muela a lo largock
toda su longitud. El valor de este avancede
pende de la altura de la muela adem&s de1 ma
terial a mecanizar, de las dimensiones de la
pi ez a y de l as c ondi c i ones de acabado que se
desea obtener.
La profundidad de material arrancado en cada
pasada, debe ser fijada teniendo en cuentala
influencia que ejerce s obr e 10s varios facto
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res de torte. De todo ello resulta convening
te adoptar fuertes profundidades de pasadaen
10s
trabajos de desbaste compatibles con la
potencia disponible y con la duracidn de la
muela.
El sobremetal que se deja en una pieza, yarn2
canizada en otra mdquina, para
ser eliminado
por rectificado dependetanto
de lasdime&-
nes de la pieza coma de la potencia de larnd
quina.
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4 . 2 .
4 . 3 .
Recorridode1
porta
agujas . . . . . . . . . . . . . . . .
Voltaje requerido para su funcionamiento,.
Potencia requierida......................
Dimensiones de la mesa . . . . . . . . . . . . . . ..e...
Peso net0.o...............................
Donde:
m = metros
cm=
centimetros
mm = milimetros
Kg = kilogramos
1 = litros
min = minutos
seg = segundos
Kw = kilowattios
Vol=
Voltios
PRM=
Revoluciones por minutos
PO
50 mm
220 Vd
0,4 Kwk/
5 7 6cm2
9 2 Kg
MICROESTRUCTURAS DE LAS HILERAS AMJXANIZARSE
Todas las hileras a mecanizarse son demarca
VERO-
LIT cuyosnficleos son de carburos de tungsteno. Co-
mo se muestra en la figura No 25.
MECANIZACION DE HILERAS DE TRFFILACION PORELECTROE
ROSION
Como se ha dicho anteriormente el ndcleo de la bile
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FIGURA N-o 24,- MAQUINA DE RECTIFICAR HILER4S DE CARBg
RO DE TUI'JGSTEI'JO
x
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Ii ICGu~ N O 25 MICROESTRUCTURA DEL CA~PTR~ DE TUNGSTENO
Aumento: 1,000 x
Ataque: KOH (10 solucidn aquosa) 2 partes,
K3 Fe (CN) 6 10 solucich aquosa
parte
Tiempo de ataque: 3 minutoso
Tama
de grano: Media ca WC - Co,
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9.5
b. Con las medidas a las que se quieren llegarylas
,.towadas,
calculamos el dngulo de entrada, ela;
gulo de ataque y la superficie minima que debe 0
cupar elcampo
deerosi&.
c. Calculada la superficie minima determinamos el-
prograeade desbaste, en base a la rugosidad we
se desea obtener en la superficie se selecciona
el progrma de pulido, coma se vera m&s adelante.
d. En base a 10s programas de desbastes y de pulido
se determinan las dimensiones de 10s electrodes.
e. Se mecanizan10s
electrodes en torno universal-
con las medidas previamente determinadas.
f. Se mecaniza la hilera en la maquina de electroe-
rosidn, primeramente con el programa de desbaste
y una vez terminada esta operacidn se mecanizala
hilera con el programa de pulido.
Para determinar la superficie que va a ocupar e1c.e
po de erosidn, en la figura N-O 2 podemos ver que el
nticleo de la hilera en donde se produce la reducci&
de1
alambre es de seccidn c6nica y la superficie de
apoyo es de seccidn cilindrica.
Para
la parte c6nica truncada utilizamos las siguien
tes fdrmulas:
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v
= hI(R1
2+R22+R,R2)
al,
-1 RI-R2=tg
h7
1
r
Donde:
S = superficie total de1 con0
R7
= radio mayor
R2
= radio menor
h.,
= altura de1 cone truncado
v = volumen de1 cone
o(: = semiAngulo de1 cone
Para la seccidn cilindrica
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TR2 CR2 h3
w =
2
R2 h3
Donde:
T = superficie total de1 cilindro
w
= volumen de1 cilindro
h3
= longitud a altura de1 cilindro
R2
= radio de1 cilindro
Con estas fdrmulas, determinadas en el MANUAL DEL-
TALLER, procedemos a efectuar10s
c~lculos de las
diferentes areas.
Dividiendo en tres secciones, figura NQ 26, la hi12
ra que se encuentra en 2,8 mm de diametro y va a -
llevarse a un nuevo paso de trabajo de3,6
mm de&-
metro de salida, todos 10s datos obtenidos para es
ta hilera es-tan determinados en la tabla IV-o 7.
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I
et-Wad
FIGURA N-O 26.-
SUPERFICIE
A OCUPAR EL CAMP0 DE EROSION
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TABLA N-O 7
DATOS PARA HILERA QUE SE VA A LLEVAR A 3 6 mm DE DIAMETRO DE SALIDA
Seccidn 1 Seccidn 2 Seccicjn 3
rlzl
?lFn, (iii, (mm) (k,l
(iii) (k, (2) (ii,6
Entrada 8 o Y,o 9975 o
49 497
527 228 396 29
Salida 4 o
497
5 o
2,8 3 5
597
298 336 2 ~
Di = dihetro initial antes de mecanizar
Df = didmetro final a mecanizar
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100
Calcu los :
Seccidn
1 Par-be de1 hgulo de entrada
Superficie initial, utilizando fdrmula (4.1)
Si =7T(y2+ (%))2+(9yo i4'O)
[.
2
+(5,0J2
I
Si=
60,87Tmm2
Superficie final1
Sf =y)2+ +q2+ g 4~o)
[
+92- 5.0 2
s f = 6g,287hhi2
Superficie neta a erosionar de seccidn 1
Sl = Sf-
Si
S-I
= (6g,c?.8 - 60,8)7i-
Sl = 8,45 7hm2
Volutnen initial, utilizando f6rmula (4.2)
Vi = 55,47Tmm3
Volumen final
Vf = T(g,o)
[
(Y) + yJ2+ y+q1
Vf = 67,377fmm3
Volumen neto a erosionar de seccich 1
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101
VI
=
Vf-
Vi
VI
= (67937 - 55,4)77-3
.VI
= 11,97JTiixn3
Elsemi&gulo
de entrada lo detrerminamos utilizan
do f6rmula (4.3)
p=
26O
Seccidn 2 Parte de1 dngulo de la hilera
Superficieinitial
Si=77(% +
[
2
+(+ )
2
+ (430i2'8)(4’o;2’8)2+(5,7)2
Si=
24,4477mm2
Superficie final
Sf=lT
( q +(Jg) +(~.7;3,6)
[
(5,7)2
J
Sf =32,07
Zmm2
Superficie neta a erosionar de seccidn 2
S2 =
Sf-
Si
s2 = (32,07
- 24,44)Tmrn2
s2 = 7,63i7mm2
Volumen initial
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702
Vi = 71 5,7), y 2+ y,2+
l 9,
vi = 16,64Tmtn3
Volumen final
vf = 24,0~mnm3
Volumen neto a erosionar de seccidn 2
V2 = Vf - Vi
v2 = 24,6p - 16,64)flrnm~
v2 = 8,04577mm3
Para la determinacidn de1 semi&gulo de la hilera,
llamado tambidn semizkgulo de ataque, utilizamos -
f6rmula (4.3)
.~oc= tg ‘ 4 7 - 3 5 597
Seccidn 3 parte cilindrica de la superficie de ape
YO.
Superficie initial, utilizando fo'rmula (4.4)
Ti = 9 52 Tm2
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703
Superficie final
Tf = 2+) ?+2,0)
Superficie neta a erosionar de seccidn3
T=
Tf-
Ti
T = (13,12-
4,52) X-mm2
T = 3,67rmm2
Volumeninitial, utilizando fdrmula (4.5)
Wi = 77(vJ2* (2,0)
Wi=
3,9277mm3
Volumen final
Wf
=n(J+ 2*
(2,o)
wf =
6,125m1~11~
Volumen neto a erosionar de seccidn3
W
=
Wf -
Wi
Wf =(6,125 - 3,gz.j rmm3
Wf = 2,27Tmm3
De aqui que la superficie minima aocupar
el campo
de erosidn en la hilera serd:
S =Sj
+ S2 + T
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r
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TABLA N-0 9
DATOS PARA HILERA QUE SE VA A LLEVAR A 4016 mm DE DIAMETRO DE SALIDA
Seccidn 7 Se c c i d n 2 Se c c i d n 3
hl
h2
(nL, (zn) (fuz, (mm)' (E) (E, (mm) (zn) (zl, (mm)h3
Entrada 8,o Y,o Y,? 493 520 56 690 396 4~6 2,0
Salidad 520
596
493
3,4
4,~
6,0 396
4~6 2,0
I
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707
sidn s = 61,1 mm2
Angulo de entrada -=26O
Angulo de la hilera=
6’
4.3.7.
DISEfiO
Y CONSTRUCCION DEL ELECTRODO
Habiendo determinado la superficie que va a
ocupar el campo de erosidn de las diferentes
hileras, 10s angulos de entrada y de ataque
y, la superficie de apoyo, con estos valo-
res construimos 10s electrodes.
En primer lugar el material a utilizar coma
electrodo herramienta, seg& tabla N-O 5, se
leccionamos el cobre tungsteno. Pero debi-
do a que no se pudo conseguir en el mercado
seleccionamoscoma
material el cobreseg&
la misma tabla.
Para
mecanizar10s
electrodes,
con el dato-
de superficie minima que debe ocupar elcam
po de erosidn encontrado, cuyo promedio es
de 60mm2,
vamos ala tabla NG76,de posicio-
nes y valores resultados, segiin ap&dice,pa_
ra electrodo de cobre. Puesto que en el p.c
riodo
de desbaste no interesa larugosidad-
sino la capacidad de erosidn por minuto, ve
locidad de erosidn, y un desgaste minim0 del
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108
electrode,
con estos pa&metrosdeterminams
coma
programa
de1 generador de la mdquina-
de electro-erosidn el siguiente:
Corriente de impulso V
Tiempo de impulsos 10
Tiempo de pausa 4
Las dimensiones de1 electrodo de pulido van
en funcidn de la seleccidn de1 programa pa-
ra el pulido, y esta elecci6n depende de la
rugosidad que se desea obtener. Para el cg
so de hileras de trefilacidn esta rugosidad
debe ser entre 0,8 Y 890 m, que visto en
tabla NO 7.5, para electrodo de cobre, y pa
ra una rugosidad de 6 um nosdetermina el s&
guiente programa en el generador de la ma -
quina.
Corriente de impulsos II
Tiempo de impulsos 2
Tiempo de pausa 2
Pare las diferentes hileras las dimensiones
de 10s electrodes se&, seg&-x figura No 27y
seleccionando sin pulido posterior utiliza-
mos la f6rmula(2.9)
En figura Nr 27:
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Y
.-.
. . --DFf----
FIGURA NO 27.- DIMENSIONES DEL ELECTRODO
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DIMENSIONES DE ~~3s ELECTRODOS PARA HILEM DE 3,6 mm DE DIAMETRO DE SALIDA
Electrodo de desbaste 7,87 9,w
4,50 3,40’
5,0
5,7 2,0 26 6
Electrodo de piludo 7,97 9,66 4,66 3,56, 5,o 5,7 2~ 26 6
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>
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TABLA N-O 12
DIMENSIONES DE LOS ELECTRODOS PARA HILERA DE 4,16 mm DE DIAMETRO DE SALIDA
lectrode
de desbaste 7,87 91:5Q . 4 4,06 4,3 6,0 2,0 25 6
Electrodo de pulido ?,9? 9966 5,66 4J3 4,3 6,0 2,0 25 6
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rosio'n
por minuto debe sermdxima
con un des
gastepequefio
de1
electrode. HabrA
ocasio -
nes que tengamos quesacrificar
eldesgaste-
de1 electrodo para aumentar la velocidad de
erosi6n y viceversa.
4.3.3. PROGRAMA DE DESBASTE
La programacich de1 generador para el desbas
te una vez determinada la superficie minima,
60mm2,
que debe ocupar el campo de erosidn
obtenemos
Corriente de impulsos V
Tiempo de impulso 10
Tiempo de pausa ,4
4.3.4. PROGRAMA DE PULIDO
La programacidnde1
generador para el pulido,
para una rugosidad de 6 urn nos da:
Corriente de impulsos II
Tiempo de impulso 2
Tiempo de pausa 2
4.3.4.1.
IMPLEMENT0 DE CONTROL DE MEDIDAS
Como implement0 de control de medi-
das la mdquina tiene un nonio y un
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FIGURA
N-o290- IMPLEMENT0 DE CONTROL DE MEDIDAS
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1 1 8
indicador de cardtula que mide la -
produndidad de erosidn.
Las medidas finales a las que se ..:
quieren llegar es-t en 10s electtzc
dos, que cuidadosamente fueronmed&
dos con un micrdmetro. Al poner en
contact0 electric0 el electrodoyla
pieza se fija la profundidad que se
desea ek6sionar. Al efectuarse la
profundidad deseada, la erosidn fi
nalizard.
4.3.5. EFECTO DE LA ACCION DEL TEMPORIZADOR
Este dispositivo sirve para ajustar el tiem-
po de erosionado con el objet0 de ret rar -
brevemente el electrodo de1 sitio de traba-
jo para poder extraer con mds facilidad la
ruta producida al erosionar uno de 10s tempo
rizadores, de 30 a 60 segundos, se ajusta pa
ra que el, electrodo trabaje dentro de este-
tiempo. El otro temporizador, de 0,3 a 6 se
gundos se ajusta para que el electrodo se re
tire de1 lugar de1 trabajo.
El ajuste de ambos elementos depende de1 tra
bajo a realizar. El de trabajo debe ser lo
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12-l
FIGURA N-o jOo- MAQUINA RECTIFICADORA DE HILERAS
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FIGURA N o 32,- MAQUINA
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124
b. La hilera se coloca en maquina para pulido, y en
forma manual con aguja cdnica de 40° y carburo -
de boro de grano 400, se rectifica el dngulo de
entrada y el angulo de salida, coma se muestra-
en las figuras N-O 33 y NC 34.
c. Se limpian las hileras con gasolinaya queno debe
quedar nada de1 a br as i v o de carburo que pueda
producir rayaduras en el pulido posterior.
d. En la maquina de pulido se realiza un prepulido-
manual, en la parte de1 dngulo de reduccickdela
hilera, con pasta de diamante de rugosidad de 8
F
el cual es-t& mezclado con aceite.
e. En la maquina de pulido se termina de pulirelan
gulo de reduccidn de la hilera y la superficie -
de guia cilindrica con pasta de diamante de 4 J.U?I
de rugosidad.
4.4.1. DISEfiO Y CONSTRUCCION DE HERRAMIENTAS PARA -
RECTIFICADO POR ABRASION
Tomando en consideracidn que el angulo de la
hilera de trefilacidn es de 12O, se elabora
en la maquina rectificadora de aguja, una a
g uj a de 1 2O de mat er i a l ac er o- p l a t a . Se t o
ma esta aleacidn por cuanto presenta una sg
perficie de mayor resistencia al desgaste.
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FIGURA N-o 33.-PRE-PULIDO DEL ANGULO DE EAJTRADA DE LA
HILER4
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126
I‘
‘
I
J
FIGURA Iv9 34.-PRE-PULIDO DEL ANGULO DE SALIDA DE LA HI
LERA
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la aguja igual a 7,7 cm/seg. en la maquina-
rectificadora de hileras Sean constantes.
Son factores variables a considerar enesta-
operacidn laconcentracidn
de1 abrasivo y la
habilidad de1 operario.
4.5.RESULTADOS
EN EL PROCESO DE ELECTROEROSION ENFUN-
CION DEL PROGRAMA DE PULIDO
Las dimensiones finales de las hileras mecanizadas-
porelectroerosi6n
est&
determinadas por las dime;
siones que se les da a 10s electrodes, que depende-
de la habilidad de1 operario, el cual es muy contra
lable, lo que no ocurre en el otro proceso.
En la figura NQ 35 se muestra la mecanizacidn de1 2
lectrodo en el torno.
En la figura NQ 36 se muestra la toma de dimensio -
nea que debe tener elelectrode.
Para efectos de medir dureza y rugosidad se partie-
ron por el centro de su eje tres hileras, las _res
tantes son trabajadas en la reduccidn de1 alambrdn.
4.5.7. CONTROL DIMENSIONAL
El control dimensional esta determinado wr
el indicador de caratula que mide la profun-
didad de erosidn. La superficie de apoyo y
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29
FIGURll N-o 350- MECANIZACLfOi'J DEL ELECTRODO EN EL TORN0
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FIGURA
o 36,-TOM DE DIMENSIONES QUE DEBE TENER EL ELEC
TROD0
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733
Di&metro que se Dureza Rugosidad
obtiene (mm)RA
P
3954
89
6
4J
89
7
4915
89
6
Los valores de rugosidad fueron tomados en
palpador SIGMA que se encuentra en el labor5
torio de metrologia, estos valores no pueden
considerarse deltodo exact0 ya que 10 indica
do seria utilizar un rugosimetro, que no lo
posee el tallermecanico.
Sin embargo estos resultados pueden ser tom%
dos con bastante aproximacidn, tom&do encz
sideracidn que se va a obtener una rugosidad
de 6
r *
en base a programa de pulidoII-2-2,
en la superficie de1 nkleo de la hilera.
4.5.3. TIEMPO DE MECANIZADO
El tiempo total de mecanizacibn de lashile-
ras de trefilacihn estd determinado por:
Tme = T-t + Td + Tp (4.61
Donde:
Tme = tiempo total de mecanizado por electrg
erosidn (mm)
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135
Td =+ &
Vd = 50,25 mm3; valor obtenido con las
medL
das de electrodo de desbaste y fdrmula
(4.2).
Md = 30 mm3/min; valorelegido
de capacidad
de erosidn para programa de desbaste.50,25 min3
Td =
30 mm3/min
Td=
7,2
min
El tiempo tedrico de pulido se&i:
vp =79,54 mm3; valor obtenido con las medi
das de electrodo de pulido yfdrmula
-
(4.2).
Md =Imm3/min; valor real de capacidad de
2
rosidn
para una rugosidad de 6 umen el
programa de pulido.
Tp = 19,54 mm3
7
mm3/min
Tp = 79,54
min
Se puede ver claramente que 10s valores de
tiempo tedrico de mecanieado en mdquina de
electroerosidn difieren de1 valor real obte
nido. Adelantando criterios de an&isis de
resultados, se debe indicar que 10s valores
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737
Te =
tiempo de montar y de desmontar lapie
za y, regresar la herramienta al ini_
cio de la operacidn (min).
Tc = tiempo de camhios de herramientas de2
gastadas (min).
Nt
=
niknero
de herramientas usadas.
Nb=
n&nero de piezas producidas.
ct = costo de cada herramienta
TrabajarZas
hileras enel
minim0
costo es
lo que se busca, esta condicidn debe ir re
lacionada con el requerimiento de acabadog
perficial a obtener.
Para
determinar la depreciacidn decualquier
equip0 0 mdquina se sigue la secuencia si-
guiente:
a. Se considera lamdquina
oequip0
en base
a sus adios de uso y el increment0 de su
valor, en porcentaje, por razones infla-
cionarias.
b. Se divide el valor actual por el n&mero-
de adios de vidafiti
estimadade1
equip0
0 maquina.
c. El valor de la depreciacidn anual que se
obtiene lo dividimospara eln&mero
elng
mero de horas que corresponde al period0
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138
efectivo de trabajo anual.
Para la determinacidn de1 costo total deme
canizado se considera ademas S/30,00
porho
ra,que es el valor de otcos gastos coma pug
den ser energia electrica, el use de1w-w
combustibles y lubricantes que comparten -
con otros equipos,
Para nuestro case:
Nb = 1
N-t
= 1
Tc = 0
Por lo que la f6rmula 4.7 queda:
(4.8)
C = M @I'm + Te) + Ct
Si
Tm + Te =T
donde
T = tiempo tornado en montar, desmontar yrns
quinar la pieza
la f6rmula 4.8
queda
c = MT + Ct (4.9)
Para
efectuar costo de mecanizado de hile -
ras de3,54
mm de didmetro de salida por 2
lectroerosidn,se efectiian'dos pasos:
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1 4 0
maquina de electroerosidn,
M =
(150 + 84,21 +30) sucres/horas
M=
264,2 sucres/horas
Utilizando f6rmula 4.9 y el tiempo T.=92
minutos y, el costo de la herramienta Ct
de -,I85 sucres, el costo de mecanizado -
por electro-erosidn es:
ce = 264,2) sucres/horas horas + 185
sucres.
'e
= 590,l sucres
El costo total de rectificacibn se
C = (590 + 264,2) sucres
C = 824 sucres
Costo determinado en-e1 cual no se encuE
tra el costo de supervisidn de1 ingenie-
ro, 400 sucres/horas
Siguiendo igual procedimiento determinamos-
el costo total de mecanizado por electroerg
sidn de las demas hileras. Colocando en tg
bla N-o 73 10s resultados obtenidos en maqu&
nado de hileras por electroerosidn.
4.6.REsULTADOS EN EL PROCESO DE RECTIFICADO DE HILERAS
POR ABRASION.
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0
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FIGURA N” 38.- CONTROL DE MEDIDAS DE HILERAS RECTIFI
CADMS PORABRASION
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144
4.6.2. DUREZA Y RUGOSIDAD
Para efectos de medir dureea y rugosidadque
se consigue en este proceso, rompemos tres-
hileras longitudinalmente, la dureza medida
en maquina WILSOSN con escala ROCWELL A,por
s er material duro y pequefio espesor el nii -
cleo de la hilera.
La dureza y rugosidad conseguidas en las h&
leras mecanizadas con abrasivo son:
Diametro que
se I obtiene
b-4
Rugosidad
(P)
Dureza
(ro,,
5935
690 89
496
4,o
89
3,6
’
iii,0 89
La rugosidad final obtenida depende delabrg
s i v o utilizado en mdqu i na de pul i r , par a es
ta parte de trabajo se utiliza pasta de di&
mante de 4 )1 , no se puede considerar exac-
t os l a rugosidad obtenida por c uant o f ue me
dida en palpador SIGMA, figura NG.39, queno
es instrument0 m&s adecuado para efectuar -
este tipo de mediciones.
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t r a n s costos d e l a s em s hiler s Todos
10s resultados obtenidos al rectificar hile-
ras por proceso de abrasidn se encuentran ta
bulados en tabla NO 14.
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TABLA No 14
RESULTADOS OBTENIDOS EN RECTIFICACION DE HILERAS POR ABRASION
Didme t r o que Didmetro que Dureaa Rugosidad Tiempo de Costo de
se trabaja se obtiiene mecanizar mecanizar
b4
(=J
RA
Llm
(min) ( s uc r es )
2,8
396
238
3,55
3,8
4,55
398
4,6
4,62
5335
4,65
533
89
-w
89
89
4,o
410
690
65 757
62 750
61 747
59 742
769
67 760
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DO POR ELECTROEROSION,
K3
Fe (CN)(105
solucirjn
aquosa)
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753
I.
FIGURA
N-o 47.- MIDdlO ESTRUCTURA DEL CARJ3URO DETUNGSTE
NO MECANIZADO POR ABRASION
Aumento: 1.000 x
Ataque: KOH (10% solucidn aquosa) 3 partes.
K3 Fe (CN)6(10' solucidn aquosa) I parte
Tiempo de ataque: 3 minutos
Tamafio de g r a np : medio W C - ce
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155
-
De la fo'rmula que nos determinael
costo de mecanizado
C = MT + Ct
La variable que nos determina la economia en el trabajo
es el tiempo.
El tiempo de mecanizado por electroerosidn es mayor, ya
que este tiempo depende de la rugosidad a obtener y de
la capacidad de arranque de viruta, mientras que el tig
po de mecanizado por abrasidn es menor ya que mientras-
m&s
pasta de diamante se coloca en la parte atrabajar-
m&s
rapidamente se llega a las medidas indicadas.
El costo de mecanizado de la hilera por electroerosidn-
es mayor; ya que el costo total (M) maquina-hora de tra
bajo y el cost.0 de hora-hombre son mayores que 10s cos-
tos de maquina-hora de trabajo y el costo de hora-hombre
en mecanizado por abrasidn; que multiplicado por e1ti.e
po de trabajo ( T), el cual tambi& es mayor, m&s elcos
to de la herramienta (Ct), nos determina un costo prom=
dio de mecanizado porelectroerosi&
deS@~O,OO.
Mien
tras que el costo promedio de mecanizado por abrasidnes
de S/755,00.
En ambos cases la variable es el tiempo de trabajoenel
mecanizado, es asi que, podemos reducir el costo de me
canizado por electroerosidn, reduciendo el tiempo det%
bajo, es-to es aumentando la capacidad deerosi&,
per0
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no se llega a la rugosidad deseada. Mientras que en me-
canizado por abrasidn podemos reducirel
tiempo aumentan
do la concentracidn de pasta de diamente y dando m s pr2
si6n a la aguja, aqui lo que hacemos es reducir el costo
MT, pero en cambio aumenta el costoCt
ya queeneste cog
to de herramienta va incluido la cantiaad porcentual, de
terminada por promedio estadistico,de1
costo de la Paz
ta de .diamente que eso si encarece el proceso.
Manteniendo constante la fuerza de estirado, la calidad
de1
material a trefilar y la velocidad de estirado,el
-
promedio de trabajo de la hilera nueva hasta que se eg
pieza a producir fallas es de 90 toneladas, mientras que
las hileras mecanizadas por electroerosidn el promedio
de trabajo es de80 toneladas que se puede mejorar con
un pulido de diamante en su rugosidad. En lashilerasme
canizadas porabrasibn,
el promedio de trabajo es de 65
toneladas. Se puede indicar que esto es debido a las to
lerancias dimensionales y a la rugosidad de la hilera.
Se debe dejar indicado que a10s
costos de mecanizacidn-
de las hileras aqui analizadas, se le debe agregar el va
lor en porcentaje, por razones inflacionarias y la util&
dad que se quiera recibir por el trabajo realizado
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CONCLUSI ONES Y FBCOMEXDACI ONES
Una vez efectuados 10s analisis correspondientes podemos
dec i r
entonces que:
1
.-
2 .-
3 .-
4
.-
5
.-
En el proceso de mecanizado porabrasidn
se obtiene
una superficie lapeada o bru5ida a espejo.
La rugosidad final obtenida en la superficie de to
do eln&leo
de la hilera es m&s homogenea
por pro-
ceso de electro erosi& que por proceso de abrasi6n
y que se puede mejorar con un pulido posterior con
diamante.
La habilidad de1 ope r a r i o e s mu y ne c es a r i a en el me
canieado porabrasidn
ya que facilmente se pueden -
lo- medidas excedentes, por no existir un control
tecnico de medidas.
Las medidas finales de1 nficleo de la hilera en meca
nizaao por electroerosi6n
esta determinada por -
las medidas que se da al electrodo herramienta clue
deben calcularse en base a f6rmula y tablas.
En ninguno de10s
procedimientos ha variado la dure
za de1 ndcleo de la hilera, puesto que son carburos
estables fabricados a elevadas presiones.
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de abrasick, por que ello firoducird mayor fuerza -
de estirado en el alambrdn, ya que la rugosidad no
es la requerida.
12.-
Aunque el costo de mecanizado por electro erosidn-
es mayor, no es mucha la diferencia deL costo de me
canizado por abrasidn, se recomienda este proceso-
de mecanizado por cuanto es tecnicamente m&s con-
fiable llegar a las medidas requeridas y produce -
en la hilera un mayor tiempo de trabajo hasta we
se produzcan fallas en el alambr6n.
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A P E N D I C E S
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c
v
o
\
c
I
H
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TABLA N-0 20
DIAMETRO FINAL OBTENIDO CON SUS RESPECTIVAS TOLERAN-
CIAS DE HILERAS DE REFERENCIA QUE UTILIZA SOLECs4
Diametro final Tolerancia
de salida. Min Max
3,968 3292
4,00
3 175
39 4
3 22
2 381
2132
2,42
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TABLA N-o 27
VALORES INDICATIVOS DE RUGOSIDAD PARA VARIOS MECANIZADOS
MECANIZADOS
DO - LIMADO.
RECTIFICADO
LAMINACION EN
FORJA
MINADO-ESTIW
f TREFILADO EN F
Rugosidad menosf r e c ue n t e
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