Fluidos Para Mecanizado de Metales PDF

Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE METALES CONOCIMIENTOS BASICOS 9597 Proceso Mecánicos 1 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE MET...

Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE METALES CONOCIMIENTOS BASICOS 9597 Proceso Mecánicos 1 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE METALES Los Fluidos deben poseer la capacidad de: 9597 Proceso Mecánicos lubricar, refrigerar, y retirar las virutas, durante el proceso de mecanizado. 2 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  PROPIEDADES BASICAS DE LOS FLUIDOS Tema 7 Reducir la fricción ü Reduce el desgaste de las herramientas ü Prolonga la vida del herramental ü Reduce el consumo de energia 9597 Proceso Mecánicos ü Mejora el acabado de las piezas Refrigerar ü Reduce la temperatura de la herramienta, viruta y pieza ü Aumenta la capacidad de disipar el calor Remover virutas y residuos de la zona de trabajo Promover protección temporaria contra la corrosión ü Evitar la oxidación causada por el aire, humedad y calor ü Proteger contra otros agentes externos agresivos 3 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FRICCION ? (Coeficiente de fricción = Fuerza / Presión) P F 9597 Proceso Mecánicos L J Seco Con aceite F F f= = 0.6 f= = 0.2 P P 4 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 TIPOS DE LUBRICACION: HIDRODINAMICA (Ej. Sistemas hidráulicos) Separación total de las superficies, las piezas no se tocan ü Film viscoso 4x respecto de la rugosidad combinada de las superficies Carga es soportada por el film lubricante 9597 Proceso Mecánicos Sin desgaste Fricción interna causada por la viscosidad del lubricante Metal Lubricante Camada Superficial 5 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 TIPOS DE LUBRICACION: SUPERFICIE LIMITE Un importante mecanismo en mecanizado Sin contacto no existe remoción de metal No existe separación total - gran cantidad de aristas se tocan ü Film fino < 1 x respecto a la rugosidad combinada de las superficies 9597 Proceso Mecánicos La carga es soportada por la aspereza de las superficies ü Atracción química del film lubricante con el metal Fricción causada por la interacción de las asperezas ü Aditivos para superficie límite – Polaridad Metal Lubricante Camada superficial 6 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 TIPOS DE LUBRICACION: EXTREMA PRESION Es el mas importante mecanismo en mecanizado ü Sin contacto no existe remoción de metal Casi no hay separación – grán cantidad de aristas se tocan ü Film fino < 1 x respecto a la rugosidad combinada de las superficies La carga es soportada por la aspereza de las superficies 9597 Proceso Mecánicos ü Reacción química del film lubricante con el metal Fricción causada por la interacción de las asperezas ü Aditivos de Extrema Presión y antidesgaste Metal Lubricante Camada superficial 7 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 CONTACTO ENTRE HERRAMIENTA Y VIRUTA 95% de la energía usada durante el corte se convierte en calor Viruta 9597 Proceso Mecánicos 3 herramienta O O 500 - 700 C 300 - 600 C 1 2 Pieza 4 Calor de deformación zonas 1 y 2 otros calor generado por fricción 3 y 4 8 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 ANGULO DE CORTE 9597 Proceso Mecánicos 9 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FUNCIONES DEL FLUIDO REQUERIMIENTOS SECUNDARIOS Estabilidad del producto y de la emulsión ü El producto concentrado debe ser estable ü La emulsión no debe separar aceite ni formar jabones (crema) Debe tener buena detergencia 9597 Proceso Mecánicos ü La emulsión debe mantener la máquina límpia Resistencia biológica contra hongos y bacterias Compatibilidad con las piezas producidas ü El fluido no debe causar manchas, corrosión ó excesiva cantidad de residuos Compatibilidad con el agua ü La emulsión no debe formar espuma y debe poseer buena emulsionabilidad aun en aguas duras Compatibilidad con las herramientas ü No debe reaccionar con el material de las herramientas Compatibilidad con las máquinas ü No debe atacar la pintura ni producir ataques en bancadas No debe producir nieblas, humos u olores Debe ser compatible con el medio ambiente 10 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE METALES: RESUMEN Propiedades básicas: 9597 Proceso Mecánicos lubricar, refrigerar, y arrastar las virutas. Propiedades adicionales superiores: estabilidad de emulsión, protección contra la corrosión, protección microbiológica. 11 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS: TIPOS Y ORIGEN Tipos (2 principales categorías) ü Fluidos de corte integrales, usados en concentración del 100% ü Fluidos solubles ó emulsionables en agua. Matéria prima: 9597 Proceso Mecánicos ANIMAL VEGETAL MINERAL SINTÉTICO Acidos grasos Aceite de girasol (Petroleo) Esteres Sebo vacuno Aceite de soja Aceites Glicoles ó porcino Acidos grasos Solventes Alcoholes Lanolina Aceite de ricino Pararfinas polímeros Aceite de palma Aditivos 12 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS DE MECANIZADO INTEGRALES vTambién conocidos como aceites puros ó aceites de corte Insolubles en agua Máxima lubricación filmógena Bajo poder refrigerante 9597 Proceso Mecánicos Dificil tratamiento de efluentes Dificil control de la limpieza Los fluidos integrales pueden estar compuestos solo por: ü Aceite mineral + Aceite vegetal - Animal ó Base Sintética O con aditivos ü Aceite mineral + aditivo anti-desgaste (éster) O con “Extrema Presión” y otros aditivos ü Aceite mineral + lubricante de superficie límite + ZDP (p/ej) 13 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS DE MECANIZADO SOLUBLES O DILUIBLES EN AGUA Minerales (convencional, macro emulsión) 9597 Proceso Mecánicos Semi sintéticos (micro ó macro emulsión) Sintéticos (microemulsiones) 14 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FUNCION DE LOS ADITIVOS Medios de dilución: Agua y/o aceites integrales ü Disuelve los aditivos ü Carrier de aditivos hasta la zona de corte Emulsificantes ü Compuestos a base de boro, alcoholes etoxilados, ésteres glicólicos, amidas, etc. 9597 Proceso Mecánicos ü Suministran detergencia ü Son solubles en agua y aceites Lubricidad ü Acidos grasos, ésteres y aditivos reductores de fricción (EP) Inhibidores de corrosión Control de espuma ü Jabones de calcio finamente dispersos ó antiespumantes varios. Inhibidores de la acción microbiológica ü Acido bórico com aminas (bio-estático) ü Biocidas para el control de micro-organismos (bactérias y hongos) 15 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  ACEITES SOLUBLES CONVENCIONALES Tema 7 § Usados para mecanizado y rectificado (servicio liviano y moderado) Ø Solubles en agua Ø Tenor de aceite mineral > 60% Ø Se usan en concentraciones del 4 - 15 % Composición del aceite concentrado Representación de la emulsión 9597 Proceso Mecánicos CARRIER Aceite mineral o lubricante sintético S o lv Apariencia lechosa Fase água A en te di t iv os Agua Emulsificantes Aceite Glicoles Aceite Lubricante limíte Inhibidor de corrosión Aceite Extrema-presión (opcional) Biocidas Tamaño de partículas 5-25 micrones Emulsificantes 16 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 SEMI SINTETICO § Largamente usado en todos los servicios de mecanizado y rectificado Ø Soluble en agua, micro ó macro emulsión Ø Tenor de aceite 5 - 45 % (aceite mineral) Ø Se usa en concentraciones del 4 - 20 % Ø Combinación de sintético y aceite soluble 9597 Proceso Mecánicos Composición del producto concentrado Representación de emulsión semi sintética Translúcido s o re ad si fic Aceite Aceite ul mineral Em A di Aceite t iv os Agua Fase agua Aceite Lubricante limite Inhibidor de corrosión Biocidas Emulsificador 17 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 SINTETICOS § Tradicionalmente usados para servicio moderado en mecanizado y para rectificado Ø Soluble en agua (solución) Ø Sin aceite, no emulsificable Ø Se usa en concentraciones del 3 - 20 % Ø Optima refrigeración 9597 Proceso Mecánicos Ø Optima rejección de “tramp oil” Composición del producto concentrado Representación de la solución Agua Transparencia Ad it iv os Inhibidores de corrosión Fase agua Lubricante soluble en agua Surfactantes Biocidas Anti-espumante 18 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  ACEITE INTEGRAL vs. SOLUBLE Tema 7 Aceite integral (uso puro) Soluble en agua (uso 3 - 20 %) Ø Positivo Positivo Bajo costo de mantenimiento Mejor capacidad de refrigeración Buena lubricidad Baja generación de nieblas y/o humos Buena protección de equipo y piezas 9597 Proceso Mecánicos Sin riesgos de incendio (ausencia de Control de bacterias medidas de seguridad especiales) Mayor vida del herramental Bajo costo inicial y de reposición Ø Negativo Fácil limpieza Bajo poder refrigerante Bajo consumo Puede producir niebla y/o humos Larga vida del herramental (5mg/m3 limite) Negativo Riesgo de incendio (es necesario contar Alto mantenimiento de las con equipo adecuado) emulsiones (servicio) Alto costo inicial y de reposición No es facilmente reciclable, Mayor dificultad de remoción especialmente en pequeños clientes Alto arrastre de partículas Facil generación de bacterias Riesgos de dermatitis 19 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 FLUIDOS PARA MECANIZADO DE METALES RESUMEN Los aceites de corte integrales son usados puros y se adaptan fácilmente a las más variadas exigencias. 9597 Proceso Mecánicos Los fluidos de mecanizado solubles se dividen en 3 tipos y se usan siempre diluidos en agua: ü Aceites solubles convencionales - emulsión lechosa, compuestos por aceite mineral, emulsificantes y aditivos varios. ü Semi sintéticos - forman una emulsión translúcida, son una combinación de aceite mineral y productos sintéticos. ü Sintéticos - forman una solución transparente (no contienen aceite mineral) 20 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  APLICACIONES Tema 7 Aceite Integral Soluble en agua Generalmente aplicado en 9597 Proceso Mecánicos Generalmente aplicado en operaciones de alta fricción operaciones de baja fricción Requiere viscosidad Mejor poder refrigerante adecuada según la aplicación Baja velocidad de trabajo Alta velocidad de trabajo Brochado Torneado Roscado Fresado Perforado Operaciones en máquinas automáticas 21 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 DIFICULTAD DE MECANIZADO vs. MATERIALES Aleaciones de Titanio Níquel 9597 Proceso Mecánicos Acero inoxidable Monel - aleación para resistencias eléctricas Aceros aleados (0.4 - 0.7 % C) ad ult Bronce con Manganeso fic Cobre Di Hierro fundido (2,5 - 3,0 % carbono) Aceros (mas carbono, mayor dificultad) Alumínio Latón sin Plomo Bronce con Plomo Aleaciones de Zinc Fundición de Alumínio Latón con Plomo Aleación de Magnesio 22 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 DIFICULTAD DE MECANIZADO vs. OPERACION Brochado (broaching) Roscado (tapping/threading) 9597 Proceso Mecánicos Tallado de engranajes (shaving) Mecanizado de engranajes (gear cutting) Trepanación (trepanning) ad ult Agujereado profundo (driling) fic Di Mandrilado/alesado (boring) Fresado (milling) Rectificados (grinding) Torneado (turning) Aserrado (sawing) Rectificados (grinding) 23 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  APLICACIONES Tema 7 Brochado puede ser vertical o horizontal El movimiento se produce a través de una superfície, aumentando la profundidad de corte. 9597 Proceso Mecánicos Agujereado y Roscado Formador de roscas internas, con brocas adecuadas Mecanizado de engranajes Fresando o mandrilando (pequeñas porciones de material son removidas) 24 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  APLICACIONES Tema 7 Acabado de agujeros (reaming) Utilizado después de un proceso de agujereado, donde este necesita tener un buen acabado 9597 Proceso Mecánicos Frezado Ejemplos de herramientas: Rotativas Broca de acabado Fresa de corte Fresa de corte (interna) Torneado La herramienta permanece fija y la pieza gira. 25 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 SELECCION DEL FLUIDO 9597 Proceso Mecánicos 26 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2  METODO PARA LA SELECCION DEL FLUIDO Tema 7 Maquinabilidad Material de la herramienta Operación Definición del tipo de fluido 9597 Proceso Mecánicos Verificar el tipo de agua Definir el producto Test Práctico Aprobación Las informaciones básicas de los parámetros de mecanizado deberán ser analizadas antes de la recomendación del producto a usar. 27 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 RESUMEN PARA LA SELECCION DEL TIPO DE FLUIDO Informaciones requeridas: ü Tipo de metal a mecanizar ü Tipo de máquina y herramienta 9597 Proceso Mecánicos ü Operación(s) y performance requerida. ü Necesidades del cliente, objetivos, problemas que podrían surgir ü Destino intermedio y final del material mecanizado. SOLO EL NOMBRE DEL LUBRICANTE EN USO NO ES SUFICIENTE PARA LA CORRECTA ELECCION DEL NUEVO PRODUCTO. 28 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 COMPRAS POR VALOR AGREGADO Principio del ICEBERG Costos Directos Enfoque Tradicional 9597 Proceso Mecánicos Calidad Enfoque Extendido Productividad 29 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2 Tema 7 CONTROLES DE LOS FLUIDOS y PROCESOS Los parámetros siguientes necesitan ser monitoreados, pues estarán sujetos a variaciones durante su uso: ü Apariencia ü Concentración 9597 Proceso Mecánicos ü pH ü Viscosidad (neat oils) ü Contaminaciones Otros parámetros también deberán ser controlados, pues son responsables de ciertos problemas específicos: ü Protección contra la corrosión ü Niveles microbiológicos ü Tramp oil ü Dureza del agua ü Funcionamiento de filtros y separadores magnéticos 30 Francisco Valenzuela Gálvez. 2024 rev. 2