Práctica 4 FLOWLa - Campus Monterrey

Campus Monterrey
Escuela de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Mecánica
Laboratorio de Procesos de Manufactura
Práctica 5: Water-Jet FLOW
MARCO TEÓRICO
La tecnología de corte por chorro de agua consiste en el disparo de un chorro de agua a alta
presión, a través de una boquilla que se desplaza sobre el área de trabajo. Dicha boquilla, llamada
cabezal de corte, se encuentra montada en una estructura que le permite moverse en 3 ejes (X, Y,
Z) e incluso girar e inclinarse, dependiendo del modelo de máquina con el cual se trabaje. Estos
movimientos son controlados mediante un sistema de retroalimentación computarizado, lo cual
brinda una gran precisión y repetibilidad en los cortes.
Se puede cortar prácticamente cualquier material, gracias a la capacidad de la máquina de mezclar
un tipo de arena abrasiva con el agua, con lo cual se pueden cortar materiales de alta resistencia o
espesor. Si se está trabajando con materiales blandos, pueden realizarse cortes sólo con agua.
Figura 1: Máquina de corte por chorro de agua de 3 ejes.
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Entre las aplicaciones de este tipo de tecnología se encuentran el corte de metales, polímeros,
madera, roca, textiles e incluso alimentos.
PARÁMETROS DE PROCESO
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Presión de agua: 55 ksi
Presión de aire (abrasivo): 20-45 psi
Consumo de agua: 0.85 Gal/min
Velocidad de disparo: 1 Km/s aprox. (3 veces la velocidad del sonido)
Velocidad máxima de desplazamiento: 150 in/min
VENTAJAS
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Mecanización de piezas planas y tridimensionales.
Ranuras de corte de elevada calidad.
Aristas de corte limpias y sin rebabas.
No se produce viruta.
Altas velocidades de avance.
Ausencia de altas temperaturas de corte. La pieza no sufre modificación de sus
propiedades.
Los materiales blandos no se deforman con el corte.
Reducida pérdida de material en las ranuras del corte.
Se pueden cortar espesores de acero de hasta 5”.
ESTRUCTURA DEL CABEZAL DE CORTE
Jewel: Pequeño orificio por donde se succiona el agua para aumentar su velocidad y enviarla al
tubo de mezclado.
Tubo de Mezclado (Tobera): Es donde son mezclados el abrasivo y el agua.
Entrada de Agua: Suministro de agua para corte.
Guarda: Protección para el tubo de mezclado.
Manguera alimentadora de abrasivo: Transporta la arena abrasiva para los cortes.
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Figura 2: Estructura del cabezal de corte.
CIRCUITO HIDRÁULICO
Proceso:
1. El motor eléctrico energiza la bomba hidráulica.
2. La bomba hidráulica toma aceite de la reserva y lo presuriza a 3000 psi.
3. El aceite presurizado es enviado a las válvulas donde es aumentada la presión y
posteriormente enviada a los pistones.
4. El intensificador es una bomba recíproca, en la cual el pistón se expande y contrae,
entregando agua a alta presión de un lado del intensificador mientras que el agua a baja
presión llena al otro lado.
5. Posteriormente el aceite hidráulico es enfriado al retorno de la reserva.
CIRCUITO DE AGUA
Consiste en los filtros de agua de entrada, bombas de incremento de presión, intensificador y
atenuador de impacto.
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Proceso:
1. Agua ordinaria es filtrada utilizando un cartucho de filtrado.
2. El agua viaja a la bomba que aumenta la presión aproximadamente a 90 psi y la envía al
intensificador.
3. El agua pasa través del atenuador de impacto para garantizar que la presión del chorro
salga sin fluctuaciones, sea constante y consistente.
4. El agua es disparada a través de la boquilla.
Figura 3: Diagrama del circuito hidráulico.
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OBJETIVOS
1) El alumno comprenderá las normas de seguridad específicas aplicables a la práctica.
2) El alumno conocerá el funcionamiento de la máquina de corte por chorro de agua.
3) El alumno realizará cortes en distintos materiales y variando la velocidad de avance, con apoyo
del personal del laboratorio.
4) El alumno estimará la precisión dimensional de los cortes realizados y comparará el acabado de
corte entre los diversos materiales y las velocidades de avance utilizados.
SEGURIDAD
Para utilizar los instrumentos básicos de medición durante esta práctica es necesario que se
adopten los siguientes cuidados:
¡ATENCIÓN!
No aplicar fuerza excesiva al instrumento de
medición.
Limpiar la pieza y superficie del área de
contacto del instrumento con la pieza.
Mantener limpio en todo momento el
instrumento que se ha utilizado.
Las herramientas de medición no se deben
dejar sobre superficies donde haya viruta,
grasa o cualquier otra suciedad.
MOTIVO
Esto podría provocar una deformación
permanente en el instrumento.
Lograr una medición correcta.
No perder la calibración y así no perder la
precisión del instrumento.
Esto podría provocar daño permanente en el
instrumento.
Para utilizar las máquinas-herramienta del laboratorio es obligatorio atender los siguientes
cuidados:
¡ATENCIÓN!
Usar siempre lentes o gafas de seguridad al
manejar cualquier máquina.
Nunca usar el cabello suelto, ropa holgada,
anillos o relojes al manejar cualquier tipo de
máquina.
MOTIVO
El riesgo de que una viruta salte y dañe un ojo
permanentemente es muy real y además es
alto.
Los elementos giratorios de la maquinaria
pueden atrapar su ropa o joyas y causarle un
gran daño físico.
Conservar el piso limpio alrededor de la
máquina, sin virutas, aceite y fluido de corte.
Es fácil resbalar o tropezar causando un
accidente grave.
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Durante la operación de las máquinas-herramienta se deberá siempre seguir los procedimientos
siguientes:
¡ATENCIÓN!
Nunca intente manejar una máquina
herramienta hasta que esté familiarizado con
su funcionamiento.
No se incline sobre las máquinas.
Manténgase siempre erguido, procurando que
su cara y ojos queden alejados de las virutas
que salen volando.
Nunca intente montar, medir o ajustar la pieza
hasta que la máquina se haya detenido por
completo.
En todo instante mantenga las manos, las
brochas y los trapos lejos de las partes
móviles de la máquina herramienta.
Antes de realizar un corte, asegúrese de que
la pieza y la herramienta estén montadas de
forma correcta y aseguradas con firmeza.
Todo trabajo que se realice en una máquinaherramienta debe estar firmemente sujeto ya
sea con prensa, grapas o cualquier otro
dispositivo de sujeción; nunca trate de sujetar
las piezas con las manos.
Nunca deje llaves o accesorios montados en
mecanismos que van a girar.
Use siempre una brocha para retirar virutas;
nunca utilice las manos.
Nunca intente variar las velocidades de una
máquina herramienta cuando esté en
funcionamiento.
Nunca se debe de golpear las bancadas de las
máquinas.
La viruta debe ser retirada con brocha de las
bancadas de la máquina al finalizar cada
operación.
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MOTIVO
El riesgo de daño a su persona y/o a la
máquina es alto.
Los elementos giratorios de la maquinaria
pueden atrapar su ropa o joyas y causarle un
gran daño físico. Además, el riesgo de que una
viruta salte y dañe un ojo permanentemente
es muy real y muy alto.
La inercia de las máquinas es grande y
fácilmente puede dislocar una articulación,
dañar la piel o incluso arrancar un dedo.
Una pieza o herramienta que salga despedida
de la máquina es un proyectil de alta
peligrosidad.
La viruta es muy afilada y además puede estar
caliente.
Desengranar las transmisiones en movimiento
daña los mecanismos; se trata de
transmisiones sin sincronización.
La bancada es el “alma” de la máquina,
golpearlas o rayarlas quita vida y precisión a la
misma.
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MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO
1) Material
a) Placas y barras de materiales diversos.
2) Herramientas
a) Vernier.
3) Equipo y maquinaria
a) Máquina de corte por chorro de agua.
b) Estereoscopio.
4) Equipo de seguridad
a) Lentes de seguridad.
PROCEDIMIENTO
1) Imprimir y leer toda la práctica antes de ir al laboratorio. Preparar el pre-reporte.
2) Presentarse puntualmente a la práctica, con ropa cómoda, calzado cerrado y fuerte, sin joyas ni
cadenas, el pre-reporte completo y el reporte impreso y engrapado (páginas 8 a 12).
3) El instructor aplicará un examen al inicio de la sesión, que evaluará su comprensión del marco
teórico y también se utilizará como lista de asistencia.
4) El instructor explicará los principios de funcionamiento de la máquina de corte por chorro de
agua.
5) Con ayuda del personal del laboratorio se realizarán cortes en diversos materiales, variando la
velocidad de avance.
6) Finalmente, los alumnos analizarán el acabado de corte de las diversas piezas obtenidas.
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Práctica 5
Corte por
chorro de agua
Alumno
Matrícula
Grupo
Instructor
PRE-REPORTE DE LA PRÁCTICA
Acuse de Recibo
Plasmando mi firma al calce, acuso el recibo expreso de las normas y procedimientos de seguridad
obligatorios para realizar la Práctica 5: Corte por chorro de agua, del Laboratorio de Procesos de
Manufactura.
Nombre Completo: ___________________________________________________________
Matrícula: __________________ Clave del curso: _________________ Grupo: ___________
Firma: _________________________________ Fecha: ______________________________
1) Describa los siguientes componentes de la máquina de corte por chorro de agua: sistema de
bombeo, cabezal de corte.
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Referencia bibliográfica que se consultó:
2) Mencione 5 aplicaciones del corte por chorro de agua (productos).
Referencia bibliográfica que se consultó:
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Práctica 5
Corte por
chorro de agua
Alumno
Matrícula
Grupo
Instructor
REPORTE DE LA PRÁCTICA
1) ¿Qué relación presenta la velocidad de corte de la máquina con el acabado de las piezas
realizadas?
2) Explique la relación entre la velocidad de corte, la resistencia del material a cortar y el espesor
del mismo, para un proceso de corte por chorro de agua.
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3) En la pieza de acero realice las siguientes mediciones (dos veces cada una), cara superior y
cara inferior. ¿Existe variación en las dimensiones?
4) Explique por qué existe variación en las mediciones realizadas anteriormente.
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5) ¿Cuál material presentó la superficie más rayada? ¿Por qué?
6) ¿Qué ventajas presenta el corte por chorro de agua sobre los procesos de mecanizado
convencional (fresadora, torno)?
ENTREGA DEL PRE-REPORTE Y REPORTE DE LA PRÁCTICA
Asegúrese de que su pre-reporte y reporte tengan todos los datos del recuadro de identificación y
que haya contestado todos los elementos solicitados, antes de entregarlos al instructor. Después,
pase al almacén a entregar los materiales, herramientas y accesorios, y asegúrese de dejar el área
de trabajo limpia y en orden, antes de retirarse.
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