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Articulo de referencia

Sierra de alambre

Se está utilizando una sierra de hilo para retirar la losa de hormigón al ras con el entorno; el hilo corta en la esquina inferior derecha de la losa. Una sierra de hilo es una ...

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Se está utilizando una sierra de hilo para retirar la losa de hormigón al ras con el entorno; el hilo corta en la esquina inferior derecha de la losa.

Una sierra de hilo es una sierra que utiliza un alambre o cable metálico para el corte mecánico de materiales sólidos a granel como piedra, madera, vidrio, ferritas, hormigón, metales, cristales, etc. [ 1 ] Las sierras de hilo industriales suelen ser eléctricas. También existen sierras de hilo manuales para supervivencia , adecuadas para cortar ramas de árboles. Las sierras de hilo se clasifican en continuas (o sin fin, o de bucle) u oscilantes (o recíprocas). A veces, al alambre mismo se le denomina "hoja".

Las sierras de hilo son similares en principio a las sierras de cinta o las sierras recíprocas , pero utilizan la abrasión para cortar en lugar de dientes de sierra. Según la aplicación, se puede usar o no material de diamante como abrasivo. El hilo puede tener una o varias hebras trenzadas (cable). Una sierra de hilo simple se puede texturizar para que sea abrasiva, se pueden adherir compuestos abrasivos al cable o se pueden insertar perlas (y espaciadores) impregnadas de diamante en el cable. Las sierras de hilo suelen refrigerarse y lubricarse con agua o aceite.

Tipos

Sierra de cable de acero para supervivencia en la naturaleza

El tipo más sencillo de sierra de hilo es la económica sierra de emergencia, diseñada para cortar ramas, que se vende en tiendas de caza y escalada. Las sierras de hilo continuo se utilizan para cortar paredes y otras grandes estructuras. También se emplean para cortar obleas de silicio en la industria de semiconductores y fotovoltaica . Las sierras de hilo con punta de diamante se utilizan en talleres mecánicos para cortar piezas metálicas.

Las sierras de hilo de precisión se utilizan en laboratorios para cortar cristales frágiles, sustratos y otros materiales. Además, la tecnología se puede utilizar para desmontar estructuras de investigación avanzadas. Por ejemplo, Bluegrass Companies diseñó y fabricó un método de corte con hilo de diamante para desmontar el reactor de prueba de fusión Tokamak para el laboratorio de física de plasma de Princeton. Según la demostración en PPPL en el sustituto TFTR, la tecnología de corte con hilo de diamante es superior a la tecnología de referencia tanto en términos de costo como de seguridad. La combinación del relleno de huecos con esta tecnología de corte reducirá significativamente la exposición a la radiación del personal a través del blindaje, la operación remota (aplicación normal de esta tecnología) y la estabilización de radionúclidos”. [ 2 ] Tanto las sierras de tipo continuo como las oscilantes se utilizan para cortar formas intrincadas en vidrieras .

Materiales

Piedra

TSH2200 Thibaut wire saw

Mining and quarrying industries commonly use a wire saw to cut hard stone into large blocks that can then be shipped to processing plants to be further refined (in the case of ore dressing) or shipped to distributors (in the case of granite or marble for building). These wire saws are large machines that use diamond-impregnated beads on a cable. The saws allow the bottom of a quarry slab to be cut free (after the cable is passed through access drill holes); with the bottom cut, back and side charges (explosives) can cleanly cleave the slab. Quarry saws on this principle date back centuries; before the era of steel cables with diamond cutters, there were fiber ropes that drew sand through the kerf. The sand (flushed with water) cut the stone (albeit more slowly than diamond does today).

Foam

Foam manufacturers commonly use an abrasive wire saw, either manual or automatic, to cut foam to certain sizes or certain profiles (shapes). Foam saws are used in many industries, include housing (insulation, pipe insulation), furniture (couches, couch cushions, chair cushions), and entertainment (foam fingers, foam accessories). Abrasive-wire cutting is often done with a computer numerical control device that automatically cuts the pattern (or patterns) that are specified in a two-dimensional (2D) CAD/CAM drawing. The materials to be cut can range from polystyrene, polyethylene, and polyurethane, to high-density or rigid types of foam, such as cellular glass (e.g., Foamglas®). Oscillating saws are used to cut foam rubber.

Semiconductors

In the semiconductor industry, multi-wire saws are used to cut cylindrical ingots of siliconboules into thin wafers. Thin wire is used to minimize the loss of material. For example, the Peter Wolters DW 291 has a minimum wire diameter of 40 μm and can cut an 860mm work piece into 100 μm wafers.[3][4]

Advantages and disadvantages

One major advantage of wire saws is their smaller kerf, as compared to a blade. Another is the precision of the cut. Their main disadvantage is the slower speed. Other disadvantages include a greater chance the wire will break and any surface imperfections can cause errors in the cut.

Diamond wire cutting

El corte con hilo diamantado (DWC) es un proceso que utiliza alambre de diversos diámetros y longitudes , impregnado con polvo de diamante de diferentes tamaños, para cortar diversos materiales. Debido a la dureza del diamante, esta técnica de corte puede cortar casi cualquier material más blando que el abrasivo de diamante. El DWC también es práctico y menos costoso que otras técnicas de corte. Por ejemplo, en 2005, el hilo diamantado fino costaba entre 10 y 20 centavos de dólar por pie (0,7 dólares/m) para un diámetro de 140 a 500 micrómetros, y se vendía por alrededor de 1,25 dólares por pie (4,10 dólares/m) o más, en comparación con las cuchillas de corte con diamante macizo, que cuestan miles de dólares. Así, una bobina de 300 metros (1000 pies) de hilo diamantado cuesta alrededor de 200 dólares de fabricar y se vende por alrededor de 1250 dólares. El precio de venta puede variar según la calidad del hilo y la demanda. Otras técnicas de corte con hilo diamantado utilizan anillos de diamante con formas específicas insertados en cables. Estos cables más grandes se utilizan para cortar hormigón y en otros proyectos de gran envergadura.

Ventajas

El sistema DWC produce menos material de desecho y genera menos residuos en comparación con las hojas sólidas (el sistema de hilo continuo puede ser similar). En materiales muy costosos, esto podría ahorrar cientos o miles de dólares en desperdicio. A diferencia de las sierras de hilo continuo que utilizan hilo desnudo y contienen el material de corte en el fluido de corte, el sistema DWC utiliza únicamente agua u otro fluido para lubricar, enfriar el corte y eliminar los residuos. En algunos materiales, el sistema DWC puede no requerir agua ni fluido de corte, lo que resulta en un corte limpio y seco.

Desventajas

El uso de hilo diamantado para cortar presenta el inconveniente de ser menos robusto (se rompe al fatigarse, doblarse, atascarse o enredarse) que las hojas de corte sólidas y posiblemente más peligroso, ya que al romperse puede producir un latigazo. Debido a la naturaleza única del hilo diamantado, la mayoría de las sierras son costosas y están diseñadas específicamente para trabajar con este tipo de hilo. Las sierras comerciales que utilizan hojas sólidas pueden complementarse con hojas de diamante para polvo, lo que puede resultar más económico en algunas zonas. Otro problema surge cuando el hilo diamantado se rompe, por ejemplo, en la mitad de un carrete de 910 m (3000 pies ) , dejando dos carretes de 460 m (1500 pies ) de hilo. Esto requiere hasta el doble de ciclos de cambio de dirección de la sierra para realizar el mismo corte, desgastando más rápidamente la sierra y el hilo diamantado restante. Si el hilo diamantado se rompe más cerca de un extremo, estos trozos más cortos ( 150 m (500 pies ) o menos) son prácticamente inservibles y suelen desecharse debido a los cientos de pies necesarios para enhebrar la sierra, dejando poco hilo para el proceso de corte. Debido a que el abrasivo de diamante está unido mecánicamente al alambre, este pierde eficacia de corte tras unos pocos cortes, ya que la mayor parte del abrasivo se desgasta. Esto significa que el último corte puede llevar mucho más tiempo que el primero, lo que hace que los tiempos de producción sean menos predecibles. El alambre de diamante dura aproximadamente seis cortes; después, se rompe en varios puntos o se desgasta funcionalmente. Su durabilidad depende en gran medida del material que se corta y del número de cortes por pasada. El control de calidad del alambre de diamante de menor diámetro también afecta considerablemente su vida útil, y no es raro encontrar lotes defectuosos.      

Calidad de la superficie

La calidad superficial en el proceso de corte con sierra de hilo es importante para las industrias de semiconductores y fotovoltaica, donde la pérdida de material es indeseable. La calidad superficial también es importante en el corte de piedra y hormigón para la industria de la construcción. El proceso de corte con sierra de hilo genera rugosidad en la superficie cortada. La relación entre los parámetros del proceso (velocidad del hilo, velocidad de avance y tensión del hilo) y la rugosidad superficial se ha analizado en la literatura. [ 5 ]

Referencias

  1. ↑ "Sierras de alambre de precisión" . Princeton Scientific . Archivado del original el 23 de mayo de 2022. Consultado el 23 de junio de 2022 .
  2. ↑ "Demostración del corte con hilo diamantado del TFTR". Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton. 2000. CiteSeerX 10.1.1.26.3383 . {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  3. ↑ "Página del producto DW 291" . Archivado del original el 23 de octubre de 2021. Consultado el 22 de octubre de 2021 .
  4. ↑ "Hoja de datos DW 291" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 23 de octubre de 2021. Recuperado el 22 de octubre de 2021 .
  5. ↑ Teomete, Egemen (2011). "Evolución del daño por rugosidad debido al proceso de corte con sierra de hilo". E. Int. J. Precis. Eng. Manuf . 12 (6): 941– 947. doi : 10.1007/s12541-011-0126-4 . S2CID 135489484 . 

Literatura

  • Teomete, E (2011). "Efecto de los parámetros del proceso en la calidad superficial del corte con sierra de hilo de cerámica de alúmina" . Revista de Ciencias de la Universidad de Gazi . 24 (2). Archivado del original el 3 de julio de 2011. Recuperado el 25 de julio de 2011 .
  • El pionero del corte con hilo diamantado , 2014 (archivo)
  • Herramientas y maquinaria de la industria del granito, Parte III" , diciembre de 2006
  • Información y fotos sobre el corte con hilo diamantado , 2010
  • Ejemplo de DWC del DOE , 2005
  • Desmantelando un submarino U-boat de la Segunda Guerra Mundial usando DWC