Rectificación y Maquinado por Abrasivos

I.P.N. ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROCESOS DE MANUFACTURA II

UNIDAD PROFESIONAL CULHUACÁN

I N T R O D U C C I Ó N

Máquina estacionaria y motorizada que se utiliza para dar forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales. El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con una forma determinada. Son la base de la industria moderna y se utilizan directa o indirectamente para fabricar piezas de máquinas y herramientas.

Estas máquinas pueden clasificarse en tres categorías: máquinas desbastadoras convencionales, prensas y máquinas herramientas especiales. Las máquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del material y produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos métodos de modelado, como prensado o estirado. Las máquinas herramientas especiales utilizan la energía luminosa, eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partículas de alta energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones utilizadas en la tecnología moderna.

Historia de las Máquinas Herramientas

Las máquinas herramientas modernas datan de 1775, año en el que el inventor británico John Wilkinson construyó una taladradora horizontal que permitía conseguir superficies cilíndricas interiores. Hacia 1794 Henry Maudslay desarrolló el primer torno mecánico. Más adelante, Joseph Whitwirth aceleró la expansión de las máquinas de Wilkinson y de Maudslay al desarrollar en 1830 varios instrumentos que permitían una precisión de una millonésima de pulgada. Sus trabajos tuvieron gran relevancia ya que se necesitaban métodos precisos de medida para la fabricación de productos hechos con piezas intercambiables.

Las primeras pruebas de fabricación de piezas intercambiables se dieron al mismo tiempo en Europa y en Estados Unidos. Estos experimentos se basaban en el uso de calibres de catalogación, con los que las piezas podían clasificarse en dimensiones prácticamente idénticas. El primer sistema de verdadera producción en masa fue creado por el inventor estadounidense Eli Whitney, quien consiguió

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en 1798 un contrato del gobierno para producir 10.000 mosquetes hechos con piezas intercambiables.

Durante el siglo XIX se alcanzó un grado de precisión relativamente alto en tornos, perfiladoras, cepilladoras, pulidoras, sierras, fresas, taladradoras y perforadoras. La utilización de estas máquinas se extendió a todos los países industrializados. Durante los albores del siglo XX aparecieron máquinas herramientas más grandes y de mayor precisión. A partir de 1920 estas máquinas se especializaron y entre 1930 y 1950 se desarrollaron máquinas más potentes y rígidas que aprovechaban los nuevos materiales de corte desarrollados en aquel momento.

Estas máquinas especializadas permitían fabricar productos estandarizados con un coste bajo, utilizando mano de obra sin cualificación especial. Sin embargo, carecían de flexibilidad y no podían utilizarse para varios productos ni para variaciones en los estándares de fabricación. Para solucionar este problema, los ingenieros se han dedicado durante las últimas décadas a diseñar máquinas herramientas muy versátiles y precisas, controladas por ordenadores o computadoras, que permiten fabricar de forma barata productos con formas complejas. Estas nuevas máquinas se aplican hoy en todos los campos.

Máquinas-herramientas

Desde el punto de vista funcional, estas máquinas pueden considerarse formadas por los siguientes grupos de órganos:

órgano motor; órganos de transmisión y de variación del movimiento; mecanismos de transformación y amortiguación del movimiento

principal; árganos de automatización de los mandos; grupo operativo (herramienta y pieza en elaboración); órganos para la producción y la transmisión del movimiento.

Las máquinas-herramientas modernas están dotadas de mandos directos. Cada máquina posee sus órganos propios de producción y transmisión del movimiento. Esta evolución de los mandos indirectos,




que antes consistían en la obtención del movimiento desde un sólo árbol motor que atravesaba todo el taller, se ha hecho posible con el progreso registrado en el campo de los pequeños motores eléctricos. Los buenos rendimientos logrados actualmente permiten destinar, en las unidades modernas medianas y grandes, motores de adecuada potencia para cada movimiento particular requerido por la máquina. En los casos más sencillos todos los movimientos, tanto de la herra-mienta como de la pieza, provienen de un solo motor a través de un embrague de fricción, un freno, una conexión elástica (correas o juntas), un cambio y los oportunos acoplamientos cinemáticos.

Los motores, exclusivamente eléctricos, por obvias razones prácticas y económicas son generalmente de corriente alterna (asincrónicos trifásicos) por sus cualidades de resistencia y sencillez de manejo (la red eléctrica es alterna); sin embargo, presentan un límite a sus escasas posibilidades de regulación de velocidad. Cuando se desea una regulación continua directa del motor, se recurre a los de corriente continua, que precisan la complicación adicional de un grupo convertidor de la corriente de la red.

El embrague sirve para separar las partes conducidas de la máquina del órgano motor cuando se desea interrumpir el movimiento; la energía requerida en el arranque hace desaconsejable la parada frecuente del motor eléctrico. Los embragues de fricción se diferen-cian por el tipo y el número de las superficies de rozamiento y pueden ser de conos, de anillos, de expansión o de discos. El freno sirve para detener durante un tiempo breve las masas en movimiento, una vez efectuado su desembrague. La inercia de estas partes podría exigir largos tiempos para su frenado, incidiendo pasivamente sobre el tiempo total del trabajo y en otros in-convenientes fáciles de imaginar. Además, la necesidad de no transmitir las vibraciones producidas por el motor a los órganos de mando de los trabajos impone la inserción de juntas elásticas entre las transmisiones rígidas.

MÁQUINAS PARA EL ACABADO DE SUPERFICIES




La definición de grado de acabado superficial, independiente del sistema con que se haya obtenido, implica la introducción de parámetros relacionados con la microgeometría de las superficies.

El acabado superficial carece de interés como problema en sí mismo; pero afecta directamente, por su grado más o menos notable, a las condiciones de rozamiento, desgaste, formación de arrugas, lubrica-ción, etc. en órganos móviles y, en general, es un factor ligado a la precisión de las dimensiones en la construcción de elementos mecánicos. En consecuencia, las máquinas acabadoras (rectificadoras, super cavadoras, pulidoras y lapeadoras) son muy cuidadas, rígidas y bien equilibradas dinámicamente

RECTIFICADO

Rectificar significa abrasión, desgastar por fricción o afilar. En manufactura se refiere al arranque del metal por medio de una rueda abrasiva rotatoria. La acción de la rueda es similar a la de un cortador para fresado. La rueda de corte está compuesta de muchos granos pequeños unidos entre si, actuando cada uno de ellos como punto de corte de miniatura. Históricamente la rectificación se utilizo primero para hacer herramientas para otras maquinas de producción.

Finalidades:

• El rectificado tiene por finalidad corregir las imperfecciones de carácter geométrico y dimensional que se producen durante las operaciones de manufactura de piezas, ya sea por maquinado o por tratamiento térmico. Este último caso es particularmente importante para el acero, ya que las piezas son calentadas y sumergidas en un baño de enfriamiento con lo cual sufren deformaciones más o menos pronunciadas.

Por lo tanto, con el rectificado se pueden corregir: excentricidad, circularidad, rugosidad, etc. y por otro lado, llevar las dimensiones de una pieza a las tolerancias especificadas según su diseño. Hoy en día este proceso también se ha ampliado a piezas de acero sin templar, bronces, aluminio y fundición.

MAQUINA RECTIFICADORA




La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para realizar mecanizados por abrasión, con mayor precisión dimensional y menores rugosidades que en el mecanizado por arranque de viruta.

Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento térmico. Para el rectificado se utilizan discos abrasivos robustos, llamados muelas. El rectificado se aplica luego que la pieza ha sido sometida a otras máquinas herramientas que han quitado las impurezas mayores, dejando solamente un pequeño excedente de material para ser eliminado por la rectificadora con precisión. A veces a una operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado, como por ejemplo en la fabricación de cristales para lentes.

Tipos de rectificadora Rectificadora cilíndrica.

Muela de rectificadora universal.

Las rectificadoras para piezas metálicas consisten en un bastidor que contiene una muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a la rotura. La velocidad de giro de las muelas puede llegar a 30.000 rpm, dependiendo del diámetro de la muela.

Según las características de las piezas a rectificar se utilizan diversos tipos de rectificadoras, siendo las más destacadas las siguientes:




Las rectificadoras planeadoras o tangenciales consisten de un cabezal provisto de una muela y un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén en el que se coloca la pieza a rectificar. También puede colocarse sobre una plataforma magnética. Generalmente se utiliza para rectificar matrices, calzos y ajustes con superficies planas.

La rectificadora sin centros (centerless) consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc. Permite automatizar la alimentación de las piezas, facilitando el funcionamiento continuo y la producción de grandes series de la misma pieza. En este caso la superficie de la pieza se apoya sobre la platina de soporte entre el disco rectificador (que gira rápidamente) y la platina regulable pequeña (que se mueve lentamente).

Las rectificadoras universales se utilizan para todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes. Son máquinas de gran envergadura cuyo cabezal portamuelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características de la muela que lleva incorporada y al tipo de pieza que rectifica.

La abrasión: La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante.

Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial puede ser muy buena pero los tiempos productivos son muy prolongados.

M U E L A S

Están compuestas por granos abrasivos aglomerados en dispersión en un cemento que define la forma de la herramienta. Los granos representan infinitos filos que, al actuar con elevada velocidad sobre




la pieza en elaboración, arrancan minúsculas partículas de material. Este modo de trabajar indica también los requisitos que deben poseer los abrasivos: dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la rotura.

Los abrasivos utilizados actualmente son artificiales. El Alundum (hasta 99 % de Ah03 cristalizado) conocido en el comercio también con los nombres de Corundum, Coralund, Aloxite y Alucoromax, se utiliza generalmente para trabajar aceros. El carburo de silicio (SiC) conocido como Carborundo. Crystolon y Carborite, más duro, pero menos resistentes a la rotura, se utiliza para materiales durísimos que son poco tenaces (fundiciones y carburos metálicos) o materiales blandos (aluminio, latón y bronce). El Borolón es el abrasivo artificial más duro y resistente que se conoce.

La dimensión de los granos está vinculada a la utilización de la muela: para muelas desbastadoras se emplea grano grueso; para operaciones de rectificado se pasa de los granos medianos a los finos, hasta llegar a los polvos utilizados para el pulido. El número índice del grosor de los granos expresa el número de hilos por pulgada contenido en el último cedazo separador atravesado (los granos más finos llegan hasta 240 hilos).

Los aglomerantes de las muelas pueden ser cerámicos, de silicato sódico y arcilla, o elásticos.

Los aglomerantes cerámicos, constituidos por arcillas, cuarzo y feldespato, que reducidos a polvo se empastan con el abrasivo y se conforman con moldes apropiados, después de un periodo de desecación lenta se vitrifican en hornos de túnel (a unos 1.500 0C durante 3-5 días). Son de uso corriente y poseen óptimas cualidades, pero presentan poca elasticidad. Los aglomerantes de silicato sódico y arcilla requieren una cocción a 200-300 0C; con esta pasta se construyen muelas menos duras que las anteriores y con acción abrasiva reducida; son más económicas, pero de menor duración. Los aglomerantes elásticos, adoptados para la construcción de muelas delgadas para corte o capaces de un elevado grado de acabado, pueden ser el caucho vulcanizado, la baquelita u otras resinas sin-téticas, o goma laca.




Los datos característicos de una muela son el tipo de abrasivo, su granulación (gruesa, mediana, fina o muy fina), su tenacidad (muy blanda, blanda, mediana, dura o muy dura), su estructura (cerrada,, mediana o abierta) y el tipo de cemento aglomerante.

RECTIFICADORA CILÍNDRICA

La rectificadora cilíndrica es una máquina-herramienta utilizada en la industria para trabajos mecanizados de rectificado de piezas. La operación de rectificado consiste en el acabado de superficies por abrasión gracias a la acción de unos discos que reciben el nombre de muelas. La rectificadora cilíndrica desarrolla actuaciones de precisión sobre piezas que previamente han sido trabajadas con otras máquinas. Mediante el rectificado se consiguen piezas con afinados exactos dentro de un estrecho margen de maniobra.

Ejemplo de una rectificadora cilíndrica 250 x 915mm




La rectificación sin centros pertenece a los procesos de rectificadora cilíndrica de exteriores. Al contrario de la rectificación entre centros, la pieza no se sujeta durante la rectificación y por lo tanto no se necesita un contra taladro o un mecanismo de fijación en los extremos. En lugar de eso se apoya la pieza con su superficie sobre la platina de soporte y se coloca entre el disco rectificador que gira rápidamente y la platina regulable pequeña que se mueve lentamente.

G: Rueda rectificadora

R: Disco regulable

B: Platina de soporte - W: Pieza




La platina de soporte de la rectificadora (también

llamada regla de soporte o regla de dirección) está generalmente

posicionada así que el

centro del eje de la pieza se encuentra sobre la línea de unión entre los puntos medios del disco regulable y del disco rectificador. Más, la platina de soporte está biselada para sostener la pieza en el disco regulable y el disco rectificador. El disco regulable está hecho de un material blando, por ejemplo una mezcla de caucho que puede tener granos duros para garantizar la fuerza de acople entre la pieza y el disco regulable.

Ejemplo de una Rectificadora sin Centros




- Ventajas de la rectificación sin centros

Debido a la forma lineal del soporte de las piezas es posible trabajar piezas maleables y frágiles (bajo sometimiento a la flexión y a la torsión

No es necesario tensionar para la transmisión de la rotación. El cambio de piezas no es complicado y es fácilmente

automatizable. No hay demoras en el cambio de piezas porque no es necesario

tensionar las piezas. En la rectificación a lo largo es posible trabajar piezas de

longitud extrema.




Se alcanzan altas velocidades periféricas del disco rectificador.

- Área operacional principal de rectificadoras sin centros

Fabricación en serie alta por ejemplo: bulón, ejes, elementos cojinetes antifriccionados, asiento del cojinete válvula empujadora, ejes de rotores.

Aplicación en unos sin número de casos por ejemplo: barras, tubos, bolas de billar.

RECTIFICADORA DE INTERIORES

En la Fig. 23.7 se muestra un diagrama del trabajo que se efectúa en a una rectificadora de interiores. Los agujeros cónicos o aquellos que tienen más de un diámetro pueden terminarse con exactitud en esta forma.




Figura 23.7 Dando una medida por rectificado interior.

De acuerdo a la construcción general, hay varios tipos de rectificador de interiores en las que:

1. La rueda gira en una posición mientras la pieza gira lentamente y se desplaza hacia uno y otros lados.

2. La rueda gira y al mismo tiempo se desplaza a uno y otros lados a toda la longitud del agujero.

3. La pieza permanece estacionaria y se le da al árbol rotatorio un movimiento excéntrico de acuerdo al diámetro del agujero por rectificar. Este tipo de rectificadora es de frecuentemente llamado planetario y se usa para piezas que son difíciles de girar. En construcciones modernas el árbol de la rueda se ajusta excéntricamente en otro de mayor diámetro que gira con respecto a un eje fijo. El árbol de la rueda se conduce a alta velocidad y al mismo tiempo gira con respecto al eje del árbol mayor.

4. En otro tipo de rectificadora en el que se incorpora el principio de rectificación sin centros, la pieza gira sobre su diámetro exterior por medio de rodillos conducidos, haciendo posible así rectificar el agujero absolutamente concéntrico exterior. Este arreglo permite en si el trabajo en serie ya que la forma de cargar se simplifica y puede utilizarse en almacén de alimentación.

En la Fig. 23.8 se muestra un diagrama de una rectificación de interiores, sin centros. Se utilizan tres rodillos para soportar e impulsar la pieza, uno de regulación, apoyo y presión. Las




rectificadoras sin centros de este tipo pueden prepararse para carga y descarga automática girando hacia afuera el rodillo de presión al final del ciclo. Entre las ventajas de la rectificación de interiores sin centros se incluye la eliminación de dispositivos de sujeción y la posibilidad de la máquina de rectificar tanto agujeros rectos como cónicos.

Figura 23.8 Rectificación sin centros de interiores. Ya que las ruedas abrasivas para interiores son diámetros pequeños, la velocidad del árbol es mucho mayor que para el rectificado, con objeto de lograr velocidades periféricas hasta de 1800 m/min.

La mayoría de os rectificadores de taller se hacen en seco, pero la práctica común en trabajos de producción es rectificar el acero usando refrigerante y el bronce, latón y fierro fundido en seco la cantidad de metal que se deja para el rectificación interna depende del tamaño del agujero para rectificar, en muchos casos este sobreespesor es de alrededor de 0.25 mm.

RECTIFICACIÓN DE SUPERFICIES PLANAS

La rectificación de superficies planas se conoce como rectificación plana. Para este propósito se han desarrollado dos tipos generales de maquinas, aquellas de tipo cepilladora con mesa de movimiento alternativo y aquellas que tienen mesa rotatoria. Cada tipo de




máquina tiene variaciones posibles en la posición del árbol de la rueda abrasiva ya sea horizontal o vertical. Las cuatro posibilidades de construcción se ilustran en el diagrama de la Fig. 23.9.

Figura 23.9 Tipos de máquinas rectificadoras de superficies planas.

La Fig. 23.10 muestra un diagrama de una rectificadora plana con sus partes principales señaladas. Esta máquina se suministra con control hidráulico de los movimientos de la mesa y del avance transversal de la rueda abrasiva. Se utilizan ruedas planas o con cajas (tipos 1, 5 o 7 en la Fig. 23.22) que rectifican por su cara lateral o su circunstancia. Las máquinas de este tipo se adaptan para reacondicionar moldes, rectificar guías de máquinas herramienta y otras superficies planas.




Figura 23.10 Rectificadora plana de mesa alternativa, con árbol horizontal.

Otro tipo de construcción de rectificadora de mesa alternativa es el de árbol vertical, en que el rectificado se efectúa con una rueda abrasiva formada por segmentos o por un anillo. Estas máquinas se usan para rectificar caras laterales de engranes, arandelas de empuje, superficies de cabezas de cilindros y muchas otras piezas que requieren superficies planas.

En la Fig. 23.11 se muestra una rectificadora plana, rotatoria de árbol vertical, de alta potencia, instalada para rectificación de piezas grandes. Máquinas similares equipadas con motores de alta potencia, pueden desprender hasta 270 kg. De metal por hora y competir con la mayoría de las maquinas herramientas en capacidad de arranque de viruta y exactitud. Mientras se rectifica, el árbol de la maquina puede inclinarse para reducir el área de la rueda abrasiva en contacto con la pieza, produciendo así una penetración más profunda, menos calentamiento y mejor utilización de la potencia disponible.




Para acabado de rectificado, el árbol se vuelve a su posición perpendicular presentando la rueda abrasiva una superficie plana a la pieza. Pueden obtenerse exactitudes de planicidad de 0.01 mm sobre el diámetro completo.

Figura 23.11 Rectificadora plana rotatoria, de árbol vertical, de alta potencia para desprendimiento rápido de metal.

AFILADORAS DE HERRAMIENTAS

En el afilado de herramientas a mano (conocido como afilado a mano libre) se utiliza una afiladora tipo de banco o pedestal. La herramienta se sujeta con la mano y se mueve a través del ancho de la rueda continuamente para evitar el afilado excesivo en una zona. Este tipo de afilado se usa en gran escala de herramientas de punta simple y depende de la destreza del operador para obtener buenos resultados. En grandes plantas de producción la mayoría de este tipo de afiladoras sencillas de propósito especial.

Para el afilado de cortadores diversos se utiliza una afiladora de tipo universal que está equipada con un cabezal universal, prensa de




sujeción, cabezal y contrapunto y muchos otros dispositivos para sujetar a las herramientas, aunque está proyectada para afilado de herramientas puede utilizarse también para rectificación cilíndrica, cónica, interior, y planta, la exactitud es de importancia principal en trabajos de taller de herramientas particularmente cuando se afilan cortadores especiales y de forma. Algunas afiladoras, como la mostrada en la Fig. 23.12 utilizan amplificación óptica de 10x, 20x y 50x para vigilar el balance del trabajo y la exactitud.

En la Fig. 23.13 se muestra una rectificadora para plantillas, que tiene una variedad de velocidades de rectificado de 6700 a 175 00 rpm y que puede utilizarse para prototipos, taller de herramientas o trabajos de producción. Pueden obtenerse hasta exactitudes de + 0.003 mm. Esta máquina puede obtenerse con control numérico en la mesa y en el carro, y se aconseja su uso frecuentemente en trabajos de producción. Tiene toda la apariencia de la máquina taladradora de plantillas pero opera a velocidades demasiado altas para taladrar o barrenar.

Figura 23.12 Rectificadora de perfiles Opti-grind.




Figura 23.13 Rectificadora para plantillas, de precisión para taller de herramientas y para producción.

ACABADO DE SUPERFICIES

Bruñido

El bruñido es un proceso de abrasión a baja velocidad. Ya que el desprendimiento de material se efectúa a velocidades de corte más bajas que en la rectificación, el calor y la presión se reducen, dando por resultado dimensiones y control metalúrgico. La acción de corte se obtiene de las barras abrasivas (óxido de aluminio y carburo de silicio) montadas sobre un mandril metálico, en la Fig. 23.14 se muestra una máquina de carrera de manual para bruñido de diámetros de 1.6 a 115 mm. Ya que la pieza flota y no está sujeta con grapa ni mandril de mordazas, no hay distorsión, para piezas de diámetro pequeño, se utiliza un mandril de una sola pieza que tiene una sección transversal en forma de U. Se usan dos zapatas integrales y un abrasivo angosto para bruñido que proporciona un contacto en tres líneas (espaciadas desigualmente) con la circunferencia de la pieza. La piedra abrasiva se monta sobre un sujetador accionado por cuña. A la pieza se le da un movimiento alternativo lento mientras el mandril gira, generando así un agujero




recto y circular. En las piezas bruñidas para acabado se desprenden sólo 0.03 mm. o menos; sin embargo, pueden corregirse ciertas inexactitudes en magnitudes hasta de 0.50 mm. Los refrigerantes son esenciales para arrastrar las pequeñas virutas y mantener uniformes las temperaturas. Se usan generalmente aceite sulfurado de base mineral o manteca de cerdo mezclada con kerosena. Las inexactitudes que se encuentran comúnmente en el maquinado de agujeros que pueden corregirse por el bruñido se ilustran en la Fig. 23.15.

Figura 23.14 Máquina bruñidora de carrera manual para diámetros internos.

Todo bruñido proporciona un acabado terso con la apariencia característica de líneas que se entrecruzan. La profundidad de estas marcas del bruñido puede regularse variando la presión, velocidad y tipo de abrasivo usado. Pueden mantenerse dimensiones exactas con el uso de dispositivos de control automático de la cota en relación con la piedra de bruñir.




Figura 23.15 Errores comunes en el maquinado de agujeros que pueden corregirse por bruñido.

A S E N T A D O




El propósito del asentado es producir superficies geométricamente exactas, corregir las mínimas imperfecciones superficiales, mejorara la exactitud dimensional o proporcionar un ajuste reducido entre las superficies en contacto. Aunque es una operación de desprendimiento de material, no es económico para este propósito. La cantidad de material desprendido normalmente es menor a 0.03 mm de espesor.

El asentado se utiliza en superficies planas, cilíndricas, esféricas o con forma especial. La operación consiste en mantener las superficies de la pieza en contacto con el pulidor, produciéndose el movimiento de unos respecto al otro en tal forma que se tenga constantemente nuevos contactos. El abrasivo suelto, contenido en un medio tal como aceite, grasa o agua, se utiliza entre el pulidor y la pieza para producir la abrasión necesaria. Algunas veces el abrasivo está en la forma de una rueda aglomerada y la operación de asentado es similar a la rectificación sin centros con el árbol vertical. Los metales para asentado deben ser más suaves que la pieza y, para asentado en maquina se hace normalmente de hierro fundido de grano compacto.

Se usan otros materiales como acero, cobre, plomo y madera en casos especiales donde el hierro fundido no puede conseguirse. Utilizando el pulidor más suave que la pieza, las partículas abrasivas (normalmente carburo de boro, carburo de silicio, oxido de aluminio en tamaños finamente tamizados o flúor) se incrustan en el pulidor y ocasionan el mayor desgaste que aparecen en la superficie dura. En el asentado de herramientas de carburo y aglomeradas permanentemente en pulidores de cobre.

Las maquinas verticales para asentado, similares a la mostrada en la fig. 23.16 se utilizan para piezas tanto planas como cilíndricas. Esta máquina tiene dos pulidores, uno inferior que sostiene la pieza y gira a velocidad relativamente baja y otro estacionario en la parte superior. El pulidor superior flota sobre la pieza y proporciona la presión para la acción de abrasión. las piezas cilíndricas se mantienen sueltas y se guían por una porta pieza tipo placa de tal forma que recorra de uno a otro lado el radio, mientras la pieza impulsa al porta pieza con movimiento que recibe del pulidor inferior.




En el asentado de superficies planas, se utiliza un soporte similar y es este el que impulsa a las piezas. En los dos casos están provistos los soportes de pernos impulsores, los que les imparten un movimiento rotatorio y otro giratorio, lo que produce un movimiento planetario. En una u otra formas, la pieza se pone en contacto con la superficie completa del pulidor en una trayectoria que cambia continuamente. La exactitud que puede lograrse llega a 0.0006 mm y aun a limites más reducidos si es necesario. Entre los productos comúnmente acabados con este proceso se incluyen calibradores, pernos para embolo, válvulas, engranes, rodamientos de rodillos, arandelas de empuje y partes ópticas.

Fig. 23.16 Maquina asentadora con mesa rotatoria de alta producción.

S U P E R A C A B A D O

Todas las operaciones de acabado, así como los procesos comunes de rectificación dejan una superficie cubierta con metal fragmentado, no cristalino o en polvo, los que se pueden quitar fácilmente por contacto deslizante, producen un desgaste excesivo, aumente los juegos, la operación ruidosa y las dificultades de lubricación. El




superacabado es un proceso de mejoramiento de la superficie que elimina esos fragmentos de metal indeseables dejando una base de metal solido cristalino. Es algo similar al bruñido, ya que ambos procesos usan una piedra abrasiva, pero difieren en el tiempo de movimiento dado a la piedra. Este proceso, que es esencialmente de acabado y no dimensional, puede superponerse con otras operaciones de acabado.

En el superacabado cilíndrico, véase la fig, 23.17m una piedra abrasiva aglomerada, que tenga un ancho aproximadamente dos tercios del diámetro de la pieza acabar y la misma longitud, se opera a baja velocidad y baja presión. El movimiento dado a la piedras es oscilatorio con una amplitud de 1.6 a 6.4 mm y aproximadamente de 8 Hz. Cuando la pieza es de mayor longitud que la piedra, es necesario un movimiento longitudinal adicional ya sea de las piedras o de la pieza. La pieza se hace girar a una velocidad aproximada de 15 m/min y durante la operación se inunda con un aceite ligero que arrastra las minúsculas partículas desprendidas de la superficie por las carreras cortas oscilatorias de las piedras. La acción de la piedras es similar a un movimiento de cepillo y elimina todo el exceso del metal fragmentado de la superficie con bajas presiones de la piedras abrasiva entre 21 y 275 kpa.

El superacabado en superficies planas se ilustra en las fig. 23.17- se utiliza unas piedras abrasivas rotatorias en forma de taza apoyando la pieza en una mesa circular que impulsa un mandril giratorio. Puede darse a las piedras un movimiento oscilatorio adicional, pero ya que tanto las piedras como la pieza son rotatorias, esta acción no es tan importante para el desarrollo de una trayectoria variable continuamente de las partículas abrasivas. El superacabado de superficies esféricas es similar al usado para superficies planas excepto que el árbol de la rueda de taza esta en un ángulo con el árbol porta pieza y no se usa movimiento oscilatorio.




Fig. 23.17 Movimiento entre piedra abrasiva y pieza. A, superacabado cilíndrico, B, superacabado plano.

ESMERILADO POR BANDA ABRASIVA

Este método se utiliza para arranque de material y preparación de las superficies. Algunas veces se le llama esmerilado por alta energía. Se efectúa utilizando una banda abrasiva en tensión sobre poleas de




precisión a velocidades entre 75 y 1800 m/min. La fig. 23.18 muestra una maquina esmeriladora de banda. Entre las áreas de mayo aplicación se incluye la preparación de placas, tubos y extrusiones y acabado de estampados parcialmente fabricados, forjas y fundiciones. Algunas maquinas esmeriladoras de banda utilizan bandas húmedas y telas plásticas impermeables pegadas. Esta maquinas compiten con el fusado ligero, torneado y algunas operaciones de rectificado. El acabado superficial es comparable y se produce endurecimiento y alabeo mínimos de la pieza por generación de calor. Las profundidades de corte cuando se limitan a 0.4 mm resultan más económicas para la operación con banda abrasiva.

La mesa puede ser de tipo rotatorio o alternativo. SI la mesa es rotatoria, entonces la banda se zambulle en la pieza como se muestra en la fig. 23.19. La banda rotativa concentra la fuerza de un motor de impulsión de 112 kW en una línea angosta de contacto con la pieza, como la pieza oscila y gira, se cubre la superficie completa de la misma.

En la aplicación mostrada por la fig. 23.19 con una banda abrasiva de 600 mm de ancho o mayor puede esperarse desprender material a razón de 500 cm/min en hierro fundido.

Es posible desprender material a profundidades de 2.50 a 6.35 mm




Fig.

23.18 Maquina esmeriladora de banda, de cabezal doble Fig. 23.19 Maquina banda abrasiva

ACABADOS CON ABRASIVOS A GRANEL

Tamboreo

El tamboreo o pulido por fricción es un método controlado de procesar piezas para eliminar rebabas, escamas, bordes y óxidos, así como mejorar el acabado superficial. Se utiliza ampliamente con una operación de acabado para muchas piezas. Se obtiene una uniformidad en el acabado superficial que no es posible con el acabado en mano. Para grandes cantidades de piezas pequeñas generalmente es el método más económico de limpiar y acondicionar las superficies. Entre los materiales que pueden ser tamboreados se incluyen todos los metales, vidrio, plástico y hule.

Las piezas por acabarse se colocan en un barril rotatorio o unidad vibratoria según se muestra en la fig, 23.20, con un medio abrasivo, agua, o aceite y normalmente un compuesto químico para ayudar en la operación.

Conforme gira con lentitud el barril, ala capa superior de las piezas se le da un movimiento deslizante hacia la parte inferior del barril, originando la acción abrasiva o de pulido. Puede lograrse los mismos




resultados en una unidad vibratoria en la cual el contenido completo del recipiente esta en movimiento constante. Las maquinas para pulido por fricción pueden ser en forma de cuba donde se procesan las piezas por lotos. También el acabado con abrasivos a granel puede ser continuo como en la fig. 23.21

Fig. 23.20 Dos métodos de tamboreo. A, acción deslizante, B, Acabado por vibración.

Fig. Maquina vibratoria de alimentación longitudinal con

separador oscilatoria de piezas

Las piezas entran a la cuba transportadora de una maquina de acabado vibratorio y luego se mueva a lo largo de un conducto oscilatorio abierto, a una criba separadora donde el medio abrasivo cae. Los abrasivos d pulido regresan automáticamente al punto de partida.

ABRASIVOS REVESTIDOS:

Se conoce con el nombre de abrasivos, determinados materiales naturales o artificiales de gran dureza y que en forma de granos sueltos o aglomerados se emplean para la limpieza y Conformado de toda clase de materiales.




Los abrasivos se proyectan o frotan sobre la superficie de la pieza que se desea limpiar, y los Diminutos cristales que lo forman arrancan parte del material cuando sus aristas agudas se restan de forma favorable.

Sin embargo los abrasivos, no se emplean Generalmente para

arranques importantes de Material, si no más bién para limpieza, acabado y pulido.

Abrasivas

Libre : En este modo las partículas abrasivas actúan de un modo flotante, es decir, las partículas van sueltas gracias a la utilización de un fluido (agua, aire, aceite…).

Encolados: Es cuando los abrasivos van pegados con un pegamento adecuado para la dureza sobre un soporte rígido o flexible con forma de bandas.

Aglomerados: En este caso se utiliza una herramienta importante llamada muela abrasiva. Esta herramienta está formada por partículas abrasivas resistentes unidas por un aglutinante.




Abrasivos

Friabilidad: es una propiedad de los materiales que significa la capacidad de reducir a sólido sustancia en pedazos más pequeños con capacidad de poco esfuerzo.

Clases de Abrasivos

Naturales: Los abrasivos que pueden ser naturales o artificiales se clasifican en función de su mayor o menor dureza. Para ello se valoran según diversas escalas, la más utilizada de las cuales es la escala de Mohs.

• Artificiales: El Corindón Artificial o Alumdum se obtiene de la bauxita por la fusión a 400°C y si obtenemos de este abrasivo que tiene del 75 al 85 % de alúmina.

• El corindón blanco de mayor dureza se obtiene por la fusión de la alúmina pura.

• El carborundum es el nombre comercial del Carburo de Silicio y se obtiene a 2200°C carbón de cock, arena silícea, cloruro de sódico y serrín es el abrasivo más duro que se conoce.




TAMAÑO DE LOS GRANOS:

MUELAS ABRASIVAS

Es una rueda consumible que lleva un compuesto abrasivo en su periferia. Estas ruedas se utilizan en las máquinas de pulir.

La rueda se hace generalmente de una matriz de las partículas gruesa presionadas y enlazado junta para formar un sólido, la forma circular, varios perfiles, y secciones representativas están disponibles dependiendo del uso previsto para la rueda. Pueden también ser hechos de un disco sólido del acero o del aluminio con las partículas enlazadas a la superficie.

Algunas piedras abrasivas:




TAMAÑOS DE LAS MUELAS:

GRADO DE DUREZA:

MUELAS

Estructura: Puede valorarse por la relación: Volumen total de abrasivo / Volumen total de muela.




DESIGNACIÓN:




OPERACIONES DE ACABADO MISCELÁNEAS

Cepillado metálico

Los cepillos rotatorios con cerdas de alambre se usan para limpiar piezas de fundición y eliminar rayaduras, incrustaciones, bordes afilados y otras imperfecciones superficiales. Pueden utilizarse también cepillos tampoco con un compuesto abrasivo adecuado, si el material no es demasiado duro. Se elimina muy poco material con los cepillos pide con un acabado satinado sobre la superficie normalmente es necesaria una operación de pulido si se requiere un acabado fino

Pulido

También se usan para pulido ruedas o bandas de tela, recubierta con partículas abrasivas. Aunque no se consideran como procesos de arranque de metal de precisión, se puede desprender suficiente metal para eliminar rayaduras y otras imperfecciones menores de la superficie. Tanto las ruedas como las bandas son flexibles y se adaptan a las áreas irregulares o redondeadas cuando es necesario. Se usan bandas anchas para pulir placas, láminas y otras piezas metálicas anchas. La cantidad de metal desprendido y el acabado superficial se regulan por las características del material que se pule, por la velocidad de la banda, presión y tamaño del grano abrasivo.




Las ruedas para pulido se hacen de discos de tela de algodón, lona, cuero, fieltro o materiales similares pegados o cocidos entre ellos para proporcionar el ancho de cara requerido y a menudo se refuerzan con placas metálicas laterales. Estas ruedas están recubiertas con cola o un cemento frío, haciéndolas rodar inmediatamente sobre los granos abrasivos. Después del secado puede dárseles una segunda aplicación de cola y abrasivos.

Cuando la rueda está seca, la superficie dura recubierta con abrasivos se agrieta golpeando diagonalmente con respecto a la cara de la rueda con una barra de hierro. Esta operación divide la capa de cola y abrasivo en pequeñas áreas que proporcionan flexibilidad y una acción adecuada de pulido a la rueda. El óxido de aluminio y el carburo de silicio de varios tamaños de grano, se utilizan como abrasivos. Normalmente, una pieza se pasa por varias ruedas con el tamaño de grano decreciente antes de que se obtenga el pulido final

Lustrado

El lustrado es una operación final para mejorar el pulido de un metal y lograr el lustre máximo. Las ruedas son similares a las usadas para pulido y se hacen generalmente de algodón, tela de cáñamo, franela, lino o piel de oveja. Están cubiertas con un abrasivo fino tal como sílice roja, tripoli o sílice amorfa. El lustrado es una operación frecuente antes de un revestimiento metálico

ABRASIVOS

Los abrasivos para rectificado, bruñido y superacabado están ligados estrechamente a una herramienta adecuada para un proceso específico. Existen materiales duros que se fabrican para cortar o desgastar materiales más suaves. En lo que sigue se da una clasificación breve de los materiales abrasivos comunes usados para ruedas y formas especiales:

A. Naturales




1. Piedra arsénica o cuarzo solido2. Esmeril, con 50 a 60% de Al2O3 cristalino más oxido de hierro3. Corindón, con75 a 90% de Al2O3 cristalino más oxido de hierro4. Diamantes5. Granates

B. Fabricados

1. Carburo de silicio, SiC2. Oxido de aluminio, Al2O3

3. Carburo de boro, B4C4. Oxido de circonio, ZrO2

Por muchos años fue necesario atenerse a los abrasivos naturales en la manufactura de ruedas para rectificación. Con cierta frecuencia, todavía se usan ruedas de piedra arenisca para amoladoras operadas a mano. Aunque se cortan de cuarzo y piedra arenisca de alta calidad, frecuentemente no se desgastan los suficiente en su uso, debido a las variaciones de la liga natural

El corindón y el esmeril se han usado por mucho tiempo para fines de rectificación, ambos se hacen de óxido de aluminio cristalino en combinación con óxido de hierro y otras impurezas. Como la piedra arenisca, estos minerales carecen de una liga uniformes y no son adecuados para trabajos de producción

Las ruedas con diamante, hechas con una liga resinoide, se usan particularmente para el afilado de herramientas de carburo cementado. A pesar del alto costo inicial, han probado ser económicas debido a su capacidad de corte rápido, con poco desgaste y su operación de corte fácil. Se genera muy poco calor durante su uso lo cual significa otra ventaja

Los abrasivos fabricados o de horno eléctrico fueron conocidos hasta finales del siglo XIX. El carburo de silicio fue descubierto durante un intento de manufacturar piedras preciosas en un horno eléctrico. La dureza de este material, de acuerdo a la escala de Mohs, es ligeramente superior a 9.5, la que es próxima a la dureza del diamante. Los materiales en bruto que se usan con arena sílica, coque de petróleo, virutas de aserrado y sal. El horno se calienta




aproximadamente a 2300°C y se mantiene así por un período considerable.

El producto consiste en una masa de cristales circundados por material en bruto parcialmente no convertido. Después del enfriamiento el material se quiebra, se clasifica y tritura al tamaño de grano. Los cristales de carburo de silicio son muy agudos y extremadamente duros, pero su uso como abrasivo es limitado debido a su fragilidad

El desarrollo del óxido de aluminio, ocurrió algunos años después del descubrimiento del carburo de silicio. El material en bruto para este proceso es el mineral arcilloso bauxita que es la fuente principal del aluminio. El óxido de aluminio es ligeramente más suave que el carburo de silicio pero es mucho más tenaz. La mayor parte de las ruedas abrasivas manufacturadas se hacen de óxido de aluminio

MANUFACTURAS DE RUEDAS ABRASIVAS

El proceso de fabricar una rueda abrasiva es el mismo para todos los tipos manufacturados. El procedimiento es como si sigue:

1. El material se reduce a tamaño pequeño haciéndolo pasar a través de rodillos y quebradoras de quijadas. Entre las operaciones de quebrado se separan las partículas finas pasando el material por cribas

2. Todo el material se pasa por separadores magnéticos para eliminar los compuestos de hierro

3. Con un proceso de lavado se elimina todo el polvo y materiales extraños

4. Los granos se clasifican pasándolos por varias cribas vibratorias normalizadas. Una criba normalizadas con malla 30 tienen 30 mayas por pulgada lineal o 900 aberturas por pulgada cuadrada (abertura nominal del tamiz 0.59 mm). El material de tamaño Num. 30 es el que pasa a través de una criba Núm. 30 y es detenido en la siguiente maya más fina, que en este caso es la Núm. 40 (0.420 mm).




El número se refiere al tamaño de la abertura, por ejemplo, el tamiz Núm. 40 tiene aberturas de la mitad del tamaño de las del Núm. 20 (0.840 mm).

5. Los granos se mezclan con material aglutinante, se moldean o cortan a la forma adecuada y se calientan. Los procedimientos de calentamiento o cocido varían considerablemente conforme al tipo de rutina usado

6. Las ruedas se limpian con cepillo, se rectifican, se puedan hacer inspeccionan finalmente

PROCESO DE AGLUTINADO

1. Proceso de vitrificado. Los granos abrasivos se mezclan con ingredientes arcillosos los cuales se transforman en un material vidrioso una vez que se han cocido a alta temperatura. Se utilizan generalmente un proceso de prensado en seco. Se requiere agregar un poco de agua y las ruedas toman su forma en moldes metálicos bajo presión hidráulica. Las ruedas hechas por este método son densas y tienen forma exacta. El tiempo de cocción varía con el tamaño de la rueda y puede ser entre 1 y 14 días. El proceso es similar al de la cocción de azulejos o alfarería

Las ruedas vitrificadas son porosas, resistentes y no las afecta el agua, los ácidos, aceites, ni las condiciones climáticas o de temperatura. Aproximadamente el 75% de las ruedas se hacen por este proceso. Las velocidades recomendadas varían de la muy baja como 450m/min cuando se rectifican materiales tales como el titanio hasta una velocidad máxima segura de 3600 m/min para ruedas de rectificación reforzadas especialmente. La velocidad máxima normal usada generalmente es de 2000 m/min

2. Proceso de silicato. En este proceso se mezcla silicato de sodio con los granos abrasivos y la mezcla se apisona en moldes metálicos. Después de secar por varias horas, las ruedas se hornean a 260°C de 1 a 3 días

Las ruedas de silicato actúan más suavemente que aquellas hechas por otros procesos y producen desgaste más rápido. Son adecuadas




para rectificar filos de herramientas en que el calor debe reducirse al un mínimo. Este proceso también se recomienda para ruedas de grandes dimensiones ya que tienen poca tendencia a agrietarse o alabearse durante el proceso de horneado. La dureza de la rueda se regula por la cantidad de silicato de sodio utilizado y la magnitud del apisonado producido sobre el material en el molde

3. Proceso de laca. Los granos abrasivos se recubren primero con laca mezclándolos en una revolvedora calentador con vapor. El material secoloca luego en moldes calientes de acero para ser laminados o prensados. Finalmente, las ruedas se hornean algunas horas a una temperatura alrededor de 150°C. Este aglutinado se adapta a ruedas delgadas ya que es muy resistente y tiene cierta elasticidad

4. Proceso con hule. Se mezclan hule puro y azufre como gente vulcanizante con el abrasivo haciendo pasar el material entre rodillos mezcladores calientes. Después de laminado al espesor, las ruedas se cortan con dados de troquelado y se vulcanizan bajo presión. Pueden hacerse ruedas muy delgadas con este proceso debido a la elasticidad del material. Las ruedas que tienen este aglutinante se usan para rectificado de alta velocidad (2750 a 5000m/min), ya que producen un rápido desprendimiento del material. Se usan como ruedas de desbaste en las funciones y también para tronzar

5. Proceso con baquelita o resinoide. Los granos abrasivos en este proceso se mezclan con una resina sintética termofija en polvo y un solvente líquido, se moldea la mezcla y se hornea. Esta liga es muy dura y resistente; las ruedas hechas con este proceso pueden operarse a velocidades de 2895 a 5000m/min. Se utilizan para rectificados de propósito general y en fundiciones y secciones de lingotes para propósitos de desbastado debido a su capacidad para desprender material rápidamente

SELECCIÓN DE RUEDAS ABRASIVAS

La selección adecuada de una rueda abrasiva para un propósito definido es importante. Esa selección entre una gran variedad de ruedas es difícil debido a los muchos factores involucrados. Los factores por considerarse en orden de importancia son:




1. Tamaño y forma de la rueda. Las formas normales que se pueden conseguir se muestran en la fig. 1, donde cada tipo tiene su propio número. Las ruedas abrasivas del tipo recto se han normalizado de acuerdo a la cara de la rueda como se muestra en la fig. 2

FIGURA 1

FIGURA 2




2. Clase de abrasivo. La decisión de usar ya sea carburo de silicio u óxido de aluminio depende en gran parte de las propiedades físicas de los materiales por rectificar. Las ruedas de carburo de silicio se recomiendan para materiales de baja resistencia a la tensión, tales como hierro fundido, bronce, piedra, hule, cuero y carburos cementados. Las ruedas de óxido de aluminio se usan más en materiales de alta resistencia a la tensión como acero templado, acero de alta velocidad, acero aleado y hierro maleable

3. Tamaño de grano de las partículas abrasivas. En general, se usan ruedas con grano grueso para el desprendimiento rápido de materiales. Las ruedas de grano fino se usan donde es importante el acabado. Las de grano grueso pueden usarse para materiales suaves, pero generalmente deben utilizarse de grano fino para materiales duros y frágiles

4. Grado o resistencia del aglutinante. El grado depende de la clase y dureza del material aglutinante. Si el aglutinante elmo resistente y capaz de retener los granos abrasivos contra las fuerzas que tienden a separarlos, se dice que es duro. Si sólo se necesita una pequeña fuerza para despegar el grano, se dice que la rueda es suave. Las ruedas duras se recomiendan para materiales suaves y las suaves para materiales duros

5. Estructura o separación de grano. La estructura se refiere al número de filos cortantes por unidad de área de la cara de la rueda así como al número y tamaño de espacios vacíos entre granos. Los materiales suaves y dúctiles requieren un espacio amplio. Un acabado fino requiere una rueda con espacios reducidos de las partículas abrasivas

6. Clase del material aglutinante. El aglutinante vitrificado es el que más comúnmente se usa, pero donde se requieren ruedas delgadas, o velocidad de operación alta o es necesario un acabado muy fino, otros aglutinantes tienen mayores ventajas

En el cuadro que sigue se muestra el sistema normalizado de marcar las ruedas abrasivas, adoptado por el American National Standards Institute.




ABRASIVOS REVESTIDOS CLASIFICACIÓN

Información general sobre los productos abrasivos revestidos

En la manufactura de abrasivos revestidos se combinan tres materias primas básicas:

(1) un mineral(2) un material de respaldo sobre el cual se coloca el mineral(3) un enlace adhesivo para pegar el mineral al material de respaldo.

Se obtiene una gran variedad de abrasivos revestidos de las muchas combinaciones de estas tres materias primas. La siguiente información de fondo sobre estos materiales le será muy útil para seleccionar el producto abrasivo que le proporcione el mejor resultado al menor costo.




I. Abrasivos Revestidos - Minerales En la manufactura de los abrasivos revestidos se utilizan seis minerales básicos que pertenecen a dos categorías generales:

Grano sintético Grano natural

óxido de aluminio carburo de silicio

sílex esmeril granate azafrán

Óxido de aluminio – es de color marrón. Este material sintético es sumamente duro y se caracteriza por su enorme capacidad de penetración aún a velocidades altas. El óxido de aluminio cuenta con la mayor variedad de usos entre los minerales abrasivos recubiertos. Al ser el más duro de los granos, su vida útil es larga y su filo proporciona corte rápido. Se recomienda para la mayoría de aplicaciones de acabado de metales.

Carburo de silicio – es de color negro brillante. Cuenta con mucho filo, prácticamente de igual dureza que el diamante y quebradizo. Se fractura con nuevas aristas cortantes durante el uso. Es apropiado para materiales muy duros o muy suaves, con preferencia para el titanio, el caucho, el cuero y otros materiales similares y para lacas y esmaltes de frotamiento y acabado.

Sílex – es cuarzo de color blanco. Suele usarse para trabajos caseros.

Esmeril – es de color negro mate. Es de grano muy duro y de forma redonda. Se usa mucho para el lustrado. Viene a ser óxido de aluminio natural.

Granate – es de color marrón rojizo. Dada su dureza y filo medianos, se utiliza ampliamente en la industria de productos de madera.

Azafrán – es de color marrón profundo o granate. De grano muy suave, se usa principalmente para el lustrado de metales suaves.

Clasificación de granos minerales: Hay un total de veintidós tamaños de grano que varían del #12 (el más grueso) al #600 (el




más fino). El siguiente cuadro de comparación de tamaños de grano indica el desglose de las designaciones.

Designación moderna del número de

grano

Designación antigua de

"papel de lija"

Designación moderna del número de

grano

Designación antigua de

"papel de lija"

600 100 2/0500 80 1/0400 60 1/2360 10/0 50 1320 9/0 40 1-1/2280 8/0 36 2240 7/0 30 1-1/2220 6/0 24 3180 5/0 20 3-1/2150 4/0 16 4120 3/0 12 4-1/2

2. Abrasivos revestidos - Materiales de respaldo

Los materiales de respaldo que se emplean en la manufactura de productos abrasivos revestidos están clasificados en cuatro grupos básicos: 1) Tela, 2) Papel, 3) Fibra, 4) Combinación. Estos cuatro materiales de respaldo se han categorizado a su vez de la siguiente manera:

1. Tela

Peso "J" (Jeans)- livianos y flexibles – se suele usar para el acabado y pulido fino.

Peso “X” (Taladros) – más pesado, duradero y resistente que el peso "J" – se recomienda para trabajos medianos y pesados.

2. Papel




Peso "A" – el más liviano y flexible de los papeles – utilizado principalmente para operaciones de acabado.

Pesos "C" y "D" – pesos intermedios que son más fuertes pero menos flexibles – se usan para el lijado manual o para el lijado con maquinas oscilantes.

eso "E" – el más fuerte y duradero y el menos flexible. Es el más resistente al rompimiento y se usa principalmente para el lijado con máquina.

3. Fibra - hecho con papel impregnado que ha sido condensado y endurecido. La fibra es dura, fuerte y resistente y puede soportar el calor que se emplea en el lijado con disco o con barril.

4. Combinación

Papel y tela: laminados juntos, se usan en las lijadoras de barril de alta velocidad y para lijar pisos.

Fibra y tela: laminados juntos, se usan en discos. 3. Enlaces adhesivos de los abrasivos revestidos

La tercera materia prima básica empleada en la manufactura de abrasivos revestidos es el adhesivo. Hay dos capas de adhesivos que pegan y sujetan el mineral abrasivo al material de respaldo. Primero se aplica adhesivo a la tela, luego se aplica el abrasivo sobre esta primera capa y al final se aplica la última capa de adhesivo. Se emplean cinco tipos de enlaces adhesivos:

1. Pegamento – se usa en ambas capas (pegamento sobre pegamento, suele dar el acabado más liso o fino).

2. Pegamento y relleno – se agrega un relleno fino al pegamento de cuero de animal que produce un enlace duradero y fuerte.

3. Resina sobre pegamento – se usa pegamento para la primera capa (enlace) y una resina sintética para la segunda (tamaño). Este enlace adhesivo tiene mayor resistencia al calor que el pegamento.

4. Resina sobre resina – la resina sintética se utiliza para ambas capas y produce el enlace adhesivo más fuerte y duro y con la mayor resistencia al calor.

5. Resistente al agua – este enlace consiste en dos capas de resina sintética sobre un material de respaldo resistente al agua. Esto permite emplear agua o lubricantes líquidos con el abrasivo revestido.

4. Recubrimientos de los abrasivos revestidos




Hay dos tipos básicos de recubrimientos: el cerrado y el abierto.

Recubrimiento cerrado – se refiere al recubrimiento en el que toda la superficie del material de respaldo se cubre con grano abrasivo, sin dejar espacios vacíos entre los granos. De uso generalizado, permite el mayor grado de remoción de material metálico.

Recubrimiento abierto – en el cual se recubre entre el 50 y el 70% del material de respaldo con grano abrasivo. Hay espacio entre los granos para evitar que las pequeñas virutas removidas por el abrasivo se acumulen sobre el material recubierto y “asfixien” su eficacia. Si se recomienda el uso, suele serlo para aplicaciones de grano grueso.

5. Flexibilidad de los abrasivos revestidos

Los abrasivos revestidos son de manufactura rígida debido a la dureza del enlace adhesivo. La combinación más rígida es de resina sobre resina con un respaldo de peso X. La de manufactura más flexible es de pegamento sobre pegamento con un respaldo de peso J.

En la mayoría de las aplicaciones se requiere un abrasivo revestido de flexibilidad controlada que se determina según el contorno de la pieza a pulirse y el diámetro y tamaño de la rueda de contacto. Si el pulido de una pieza plana se realiza con una rueda de contacto duro y de diámetro grande se requiere un poco o nada de flexibilidad. Un objeto de contorno irregular que se va a pulir con una rueda de contacto suave o pequeña requiere de un abrasivo revestido con mucha flexibilidad que le permita seguir el contorno de la pieza. Darle flexibilidad al abrasivo revestido disminuye su vida útil; por lo tanto es importante no solicitar mayor flexibilidad que la que se necesite en la aplicación específica.

ABRASIVOS REVESTIDOS EN LA MANUFACTURA

Cuando las partículas se pegan al papel u otro respaldo flexible, se conocen como abrasivos revestidos. Cualquiera de los abrasivos utilizados en la manufactura de ruedas puede aplicarse en esta forma. El tipo más común es la lija, cuyo nombre frecuentemente se aplica al grupo completo. El abrasivo en este producto es un pedernal de cuarzo, el cual se extrae en grandes trozos y luego se quiebra al tamaño y se clasifica. Otro abrasivo natural importante, es el mineral rojo, granate. De los varios tipos de granates conocidos, el llamado




almandina es el mejor para abrasivos, revestidos. Es mucho más duro y agudo que el pedernal y cuando se tritura se descompone en cristales con muchos filos cortantes. Otros abrasivos naturales son el esmeril y el corindón. Los dos abrasivos manufacturados que tienen amplia aplicación son el carburo de silicio y el oxido de aluminio. Los 5 tipos de respaldo utilizados son papel, tela, fibra, papel- tela, y tela con fibra. Cada respaldo tiene ciertas características que lo hacen ventajoso para una aplicación particular.

Una fase importante en la manufactura de abrasivos revestidos es la aplicación de las partículas abrasivas en el material de respaldo. Los granos abrasivos deben mantenerse firmemente en tal forma que produzca la mejor operación de corte para el tipo de trabajo que se hace. Para trabajo pesado se recomienda un revestimiento compacto, en que los granos cubren completamente la superficie de respaldo. Cuando se requiere aumentar la flexibilidad y que las partículas no tiendan a sobrecargarse u obstruirse, se utiliza un revestimiento abierto. Existe un método para revestir conocido como proceso de electrorevestimiento. Esté método se basa en el hecho de que las partículas opuestamente cargadas se atraen entre sí. Las partículas abrasivas pasan sobre una banda transportadora por un campo electrostático intenso. Conforme a las partículas entran al campo, permanecen primero en el extremo, se alinean en la dirección del flujo de la fuerza eléctrica y luego son atraídas hacia el respaldo cubierto de cola, el que se desplaza en la misma dirección que la otra banda. Los granos abrasivos se enclavan en un extremo y quedan espaciados uniformemente en el respaldo.

La mayoría de las máquinas de abrasivos revestidos utilizan ya sea bandas o discos. En las maquinas de discos, un disco metálico forma el respaldo del abrasivo revestido. La banda o maquina de banda abrasiva pasa sobre una rueda de contacto y otra tensión y el esmerilado se hace entre la rueda de contacto. Cuando el esmerilado se hace entre la rueda de contacto y la de tensión, la banda está sostenida por una placa. Las ruedas de contacto se hacen de acero, hule, resina fenólica o tela dependiendo del tipo de trabajo que se vaya a hacer. Las ruedas de contacto duras proporcionan un arranque de material más rápido y las suaves, un mejor acabado.




No todos los abrasivos revestidos se clasifican en la misma forma. La lija de pedernal y la tela de esmeril tienen sus propios sistemas, mientras que el granate y los abrasivos manufacturados se clasifican por otro sistema. La tabla anterior puede ser de ayuda en la selección de los grados adecuados por utilizar.

ABRASIVOS A GRANEL

Un factor importante en la operación satisfactoria del tamboreo es la selección del abrasivo. El oxido de aluminio y carburo de silicio manufacturado, en varios tamaños y formas, han mostrado ser satisfactorios debido a su capacidad de corte. La selección adecuada del abrasivo depende del tamaño y forma de la pieza por procesarse,




la clase de material y el acabado requerido. Los abrasivos pueden adquirirse casi en la misma gama de tamaños de grano que hay disponibles para las ruedas. Cuando se procesan piezas plásticas usan tambores revestidos de hule. Para el acabado de artículos de hule, las piezas se enfrían rápidamente agregando CO2 como refrigerante de tal forma que la viruta se rompe con facilidad. En el acabado por tamboreo de piezas de acero, se eleva la resistencia a la fatiga del material.

Los tamaños de las pepitas para pulido varían de 2.4 a 50mm y se presentan en una variedad de formas como se ve en la figura a continuación, las formas se clasifican como al azar y preformadas. Las formas de las preformadas son triangulares, cilíndricas o esféricas. Las formas al azar se prefieren donde la geometría de la pieza impide el alojamiento de la pepita y cuando la fuerza de la acción del pulido por fricción proporciona una vida razonable al abrasivo.


Documents

Rectificación y Maquinado por Abrasivos