Escuela de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica



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Campus Monterrey

Escuela de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Procesos de Manufactura




Práctica 4: 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 : Máquina de corte por chorro de agua de 3 ejes.

Entre las aplicaciones de este tipo de tecnología se encuentran el corte de metales, polímeros, madera, roca, textiles e incluso alimentos.



PARÁMETROS DE PROCESO

  • 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


  • 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.



Figura : 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.

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 : Diagrama del circuito hidráulico.




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!

MOTIVO

No aplicar fuerza excesiva al instrumento de medición.

Esto podría provocar una deformación permanente en el instrumento.

Limpiar la pieza y superficie del área de contacto del instrumento con la pieza.

Lograr una medición correcta.

Mantener limpio en todo momento el instrumento que se ha utilizado.

No perder la calibración y así no perder la precisión del instrumento.

Las herramientas de medición no se deben dejar sobre superficies donde haya viruta, grasa o cualquier otra suciedad.

Esto podría provocar daño permanente en el instrumento.

Para utilizar las máquinas-herramienta del laboratorio es obligatorio atender los siguientes cuidados:



¡ATENCIÓN!

MOTIVO

Usar siempre lentes o gafas de seguridad al manejar cualquier máquina.

El riesgo de que una viruta salte y dañe un ojo permanentemente es muy real y además es alto.

Nunca usar el cabello suelto, ropa holgada, anillos o relojes al manejar cualquier tipo de máquina.

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.

Durante la operación de las máquinas-herramienta se deberá siempre seguir los procedimientos siguientes:



¡ATENCIÓN!

MOTIVO

Nunca intente manejar una máquina herramienta hasta que esté familiarizado con su funcionamiento.

El riesgo de daño a su persona y/o a la máquina es alto.


No se incline sobre las máquinas.

Manténgase siempre erguido, procurando que su cara y ojos queden alejados de las virutas que salen volando.



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.

Nunca intente montar, medir o ajustar la pieza hasta que la máquina se haya detenido por completo.

La inercia de las máquinas es grande y fácilmente puede dislocar una articulación, dañar la piel o incluso arrancar un dedo.


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.

Una pieza o herramienta que salga despedida de la máquina es un proyectil de alta peligrosidad.

Todo trabajo que se realice en una máquina- herramienta 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.

La viruta es muy afilada y además puede estar caliente.

Nunca intente variar las velocidades de una máquina herramienta cuando esté en funcionamiento.

Desengranar las transmisiones en movimiento daña los mecanismos; se trata de transmisiones sin sincronización.

Nunca se debe de golpear las bancadas de las máquinas.

La bancada es el “alma” de la máquina,

golpearlas o rayarlas quita vida y precisión a la misma.



La viruta debe ser retirada con brocha de las bancadas de la máquina al finalizar cada operación.






MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO


  1. Material

    1. Placas y barras de materiales diversos.



  2. Herramientas

    1. Vernier.



  3. Equipo y maquinaria

    1. Máquina de corte por chorro de agua.

    2. Estereoscopio.



  4. Equipo de seguridad

    1. 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.

Práctica 5

Corte por chorro de agua


Alumno




Matrícula




Grupo




Instructor





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Laboratorio de Procesos de Manufactura




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.




    Referencia bibliográfica que se consultó:



  2. Mencione 5 aplicaciones del corte por chorro de agua (productos).




Referencia bibliográfica que se consultó:





Práctica 5

Corte por chorro de agua


Alumno




Matrícula




Grupo




Instructor






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REPORTE DE LA PRÁCTICA


  1. ¿Qué relación presenta la velocidad de corte de la máquina con el acabado de las piezas realizadas?






  1. 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.






  1. En la pieza de acero realice las siguientes mediciones (dos veces cada una), cara superior y cara inferior. ¿Existe variación en las dimensiones? c:\users\sp4929\desktop\master\laboratorios\sin título-1 copia.jpg




  1. Explique por qué existe variación en las mediciones realizadas anteriormente.






  1. ¿Cuál material presentó la superficie más rayada? ¿Por qué?






  1. ¿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.

Laboratorio de Procesos de Manufactura /


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