Mecanizado de metales: los procesos detrás de los productos que utilizamos a diario

La del mecanizado es una industria clave que respalda numerosas otras industrias y juega un papel fundamental en la fabricación de productos y comodidades de nuestro día a día y de los que marcarán nuestro futuro.

Las piezas metálicas que permiten fabricar los procesos de mecanizado están presentes en el ordenador, el móvil, la tableta o el dispositivo con el que estés leyendo este post. Si lo haces sentado en una silla, una butaca o un sofá, sus estructuras tienen piezas que han sido mecanizadas antes de ser ensambladas. Y la estructura del edificio en el que te encuentras o los que tienes cerca, el mobiliario urbano, los vehículos, etc., están hechos con piezas metálicas que han pasado por procesos de mecanizado.

El mecanizado de metales, como la mayor parte de procesos industriales, usa en varios de sus procesos el vacío para hacerlos más eficientes, gastar menos energía, generar menos calor y mejorar el resultado final. Por esto en este post hablaremos de este proceso.

¿De qué se ocupa la industria del mecanizado?

Como explicábamos, los vehículos, los muebles, los artículos electrónicos, estructuras relacionadas con la energía como paneles solares o turbinas eólicas, etc., no se pueden fabricar directamente de los materiales en su forma primaria. De la misma manera, no es eficiente fabricar piezas directamente de la fundición del metal, porque tienen requisitos concretos y cambiantes para cada producto final.

De ahí que el papel de la industria de mecanizado de metales sea fundamental para transformar esas formas primarias, como bobinas, planchas, tubos, etc.,en las piezas de alta precisión dimensional y tolerancias estrechas para que cumplan con los requisitos de fabricación de numerosas industrias como la automoción, aeroespacial, construcción, electrónica y médica.

Además, la industria del mecanizado de metales permite:

• Producción de piezas precisas: la industria del mecanizado es fundamental para fabricar piezas metálicas con alta precisión dimensional y tolerancias estrechas. Esto es esencial en numerosas industrias, como la automoción, aeroespacial, electrónica y médica, donde las piezas deben encajar correctamente y funcionar de manera precisa.
• Diversidad de aplicaciones: el mecanizado se utiliza en una amplia gama de aplicaciones y sectores industriales. Desde la fabricación de componentes de motores y transmisiones en la industria automotriz, hasta la producción de componentes aeroespaciales de alta precisión, el mecanizado desempeña un papel crucial en numerosas industrias y permite la fabricación de productos avanzados y complejos.
• Innovación y desarrollo tecnológico: hablamos de un motor para la innovación y el desarrollo tecnológico, ya que con la constante búsqueda de mejores técnicas, herramientas y procesos de mecanizado impulsa la mejora continua en la eficiencia, la calidad y la capacidad de fabricación. Esto lleva a avances en la industria manufacturera en general y facilita el desarrollo de productos innovadores.
• Flexibilidad de producción: el mecanizado ofrece una gran flexibilidad en la producción, ayq ye las máquinas herramienta pueden adaptarse a diferentes tipos de materiales, formas y tamaños de piezas, lo que permite una fabricación versátil y personalizada. Además, el mecanizado es capaz de producir piezas únicas, prototipos y pequeñas series, así como volúmenes de producción a gran escala que las fábricas de materias primas no pueden.

Procesos más habituales de mecanizado de metales

El mecanizado puede constar de infinidad de procesos. Entre ellos podemos encontrar:

Torneado

El torneado es un proceso en el cual una pieza de metal gira alrededor de su eje mientras una herramienta de corte se mueve en dirección perpendicular al eje de rotación. Esto permite dar forma a la pieza y crear superficies cilíndricas, cónicas, roscas, entre otras. El torneado se realiza en tornos y puede ser utilizado para mecanizar tanto piezas de revolución como superficies planas. Un ejemplo de torneado es la fabricación de un eje de transmisión para un vehículo.

Fresado

El fresado implica el uso de una herramienta de corte rotativa con múltiples filos (fresas) para eliminar material (lo que llamamos viruta) de una pieza metálica. La pieza permanece estática mientras la herramienta de corte se mueve en diferentes direcciones para crear formas, cortes, ranuras, orificios y superficies complejas. El fresado se lleva a cabo en fresadoras y es un proceso versátil que permite una amplia gama de operaciones de mecanizado. Un ejemplo de fresado es la fabricación de una placa de circuito impreso (PCB).

Taladrado

El taladrado es el proceso de hacer agujeros en una pieza metálica utilizando una broca de corte. La broca gira y se desplaza hacia adelante para perforar la pieza y crear orificios de diferentes diámetros y profundidades. El taladrado lo llevan a cabo los taladros. Un ejemplo de taladrado es la fabricación de agujeros en una estructura de acero para la construcción de un edificio.

Rectificado

El rectificado es un proceso que se requiere para obtener un acabado superficial preciso y una alta precisión dimensional en las piezas metálicas. Utiliza una rueda abrasiva (muela) para eliminar material de la pieza (viruta) mediante abrasión. El rectificado se utiliza cuando se requieren tolerancias estrechas, formas complejas o acabados superficiales de alta calidad. Un ejemplo de rectificado es la fabricación de un eje de precisión para una máquina de alta velocidad.

Escariado

El escariado es un proceso utilizado para mejorar la precisión y la calidad de los agujeros previamente taladrados. Se utiliza una herramienta de escariado con múltiples filos que se introduce en el agujero y elimina una pequeña cantidad de material, mejorando su forma y acabado. El escariado se lleva a cabo en máquinas de escariar y se utiliza para obtener tolerancias y acabados superficiales más precisos. Un ejemplo de escariado es la fabricación de agujeros para asientos de válvulas en culatas de motor.

Roscado

El roscado es el proceso de crear roscas en una pieza metálica para permitir el ensamblaje con otros componentes roscados. Se utiliza una herramienta de roscar o macho de roscar para cortar las estrías de la rosca en el material. El roscado se realiza en roscadoras y es esencial para la fabricación de pernos, tuercas y otros elementos de sujeción. Un ejemplo de roscado es la fabricación de un perno de fijación.

La tecnología de vacío como aliada en sostenibilidad

La industria del mecanizado, al igual que muchas otras ramas de la manufactura, tiene un impacto ambiental significativo debido a la utilización de recursos naturales, la generación de residuos, la emisión de gases y el consumo de energía. Sin embargo, a medida que la conciencia sobre la sostenibilidad crece, se están implementando medidas para reducir este impacto.

Una de las formas en que la industria del mecanizado está abordando la sostenibilidad es a través del uso del vacío. Al aprovechar esta tecnología en los procesos de mecanizado, se pueden lograr beneficios ambientales importantes, como la reducción de residuos, la eficiencia energética, la minimización de sustancias químicas peligrosas y una mayor calidad en la producción de piezas metálicas.

• Reducción de residuos y materiales: mediante el uso de la sujeción por vacío en lugar de abrazaderas mecánicas, se reduce la necesidad de piezas de sujeción adicionales, lo que resulta en una reducción de residuos de materiales. Además, la sujeción por vacío permite un uso más eficiente del material de trabajo, ya que se puede aprovechar al máximo el área de mecanizado sin la interferencia de elementos de sujeción.
• Eficiencia energética: las bombas de vacío modernas están diseñadas para ser más eficientes energéticamente, lo que reduce el consumo de energía en comparación con las generaciones anteriores. La mejora en la eficiencia energética ayuda a disminuir la huella de carbono de la industria del mecanizado y a reducir los costes de operación.
• Mejora en la calidad y precisión: el uso del vacío en el mecanizado puede ayudar a garantizar una mayor precisión en el proceso de mecanizado. Al asegurar una sujeción firme y estable de las piezas de trabajo, se reduce la posibilidad de movimientos no deseados o deformaciones durante el mecanizado, lo que resulta en una mayor calidad y precisión de las piezas fabricadas. Esto, a su vez, reduce la necesidad de retrabajos o rechazos, lo que ahorra recursos y reduce el desperdicio.
• Minimización de lubricantes y refrigerantes: en algunos casos, el mecanizado por vacío puede reducir la necesidad de lubricantes y refrigerantes. Al eliminar la necesidad de una sujeción mecánica, se pueden evitar los problemas de contaminación de las piezas con lubricantes o refrigerantes. Esto no solo disminuye el consumo de estos productos químicos, sino que también facilita la limpieza y el reciclaje de los desechos generados durante el proceso de mecanizado.

¿Cómo se aplica el vacío a las técnicas de mecanizado de metales?

En la industria del mecanizado hay varios procesos en diferentes etapas que se benefician de la tecnología de vacío. Algunos de los más comunes incluyen:

• Sujeción por vacío: este proceso se utiliza para sujetar piezas de trabajo de forma segura durante el mecanizado. Consiste en crear un vacío entre la superficie de la pieza y una mesa o placa de sujeción equipada con orificios o canales de vacío. El vacío generado sujeta firmemente la pieza en su lugar, permitiendo un mecanizado preciso sin el uso de abrazaderas o dispositivos de sujeción mecánicos.
• Depósito por evaporación o deposición física en fase vapor (en inglés, PVD): este proceso se utiliza para aplicar recubrimientos metálicos delgados en las superficies de las piezas. Se coloca la pieza en una cámara de vacío y se evapora el material metálico en forma de vapor. Tras un proceso de condensación, el vapor se deposita sobre la superficie de la pieza, formando una capa metálica uniforme y adherente. El PVD se utiliza para aplicar recubrimientos protectores, decorativos o funcionales, como recubrimientos de nitruro de titanio (TiN) en herramientas de corte. Hablamos de la evaporación al vacío en este post.
• Limpieza por plasma: se utiliza para eliminar contaminantes, óxidos y capas superficiales no deseadas en las piezas metálicas. El proceso implica colocar la pieza en una cámara de vacío y someterla a un plasma de gas ionizado. Los iones y los electrones del plasma colisionan en la superficie de la pieza, eliminando las impurezas y mejorando la limpieza y la adhesión de recubrimientos posteriores.

Bombas de vacío para mecanizado de metales

Cada aplicación de vacío en el mecanizado de metales puede requerir características y capacidades diferentes. Es necesario comprender los parámetros clave del proceso, como el tamaño y tipo de piezas a mecanizar, el nivel de vacío necesario, la velocidad de evacuación requerida y cualquier consideración ambiental o de seguridad. Además, es importante evaluar el entorno de trabajo, como la disponibilidad de energía, el ruido, las vibraciones y el espacio disponible para la instalación.

Con este conocimiento detallado, se puede seleccionar la bomba de vacío adecuada, teniendo en cuenta su capacidad de rendimiento, eficiencia energética, nivel de ruido y requisitos de mantenimiento. Un enfoque personalizado y basado en los requisitos específicos de la empresa mecanizadora es esencial para garantizar que la bomba de vacío seleccionada satisfaga las necesidades del proceso de mecanizado de metales de manera óptima.