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Universidad de Oriente Núcleo de Anzoátegui Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Departamento de Mecánica Procesos de manufactura II (061-4244) RECTIFICADO Y PROCESOS ESPECIALES DE ABRASIÓN Revisado por: Realizado por: Prof. Luis Martinez Simosa Moises C.I.: 18848663 Meta Carlos C.I: 17069592 Sección 01

RECTIFICADO Y PROCESOS ESPECIALES DE ABRASIÓN

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Universidad de Oriente

Núcleo de Anzoátegui

Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Departamento de Mecánica

Procesos de manufactura II (061-4244)

RECTIFICADO Y PROCESOS ESPECIALES

DE ABRASIÓN

Revisado por: Realizado por:

Prof. Luis Martinez Simosa Moises C.I.: 18848663

Meta Carlos C.I: 17069592

Sección 01

Barcelona, 29 de Octubre de 2013

RECTIFICADO.

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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.

La máquina utilizada para rectificar se llama rectificadora. La herramienta con la que se rectifica se llama muela o piedra de rectificar. El movimiento principal del equipo lo da la muela que gira a alta velocidad y el movimiento secundario lo tiene la pieza y la herramienta.

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.

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Tipos de rectificadora

Rectificadora cilíndrica.

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.1

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).2

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.

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Fig. 1. Rectificadora planeadora plana.

Fig. 2. Rectificadora afiladora de herramientas de corte.

Fig. 3. Rectificadora cilíndrica.

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Fig. 4. Muela de rectificadora universal.

Abrasivos.

Un abrasivo es una sustancia que tiene como finalidad actuar sobre otros materiales con diferentes clases de esfuerzo mecánico (triturado, molienda, corte, pulido). Es de elevada dureza y se emplea en todo tipo de procesos industriales y artesanos.

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 es la escala de Mohs, establecida en 1820 por el mineralogista alemán Friedrich Mohs.

Entre los abrasivos se encuentran el óxido de aluminio (alúmina), la arena, el carburo de silicio, el nitruro de boro cúbico, y el diamante.

Otro tipo de abrasivo es el esmeril con el cual se fabrican diversas ruedas y discos para el desbate y corte de materiales como piedra y metal. Los elementos básicos que afectan en la operación de corte y rendimiento de las ruedas de esmeril son: tipo y tamaño de grano, liga o aglutinante, la dureza y su estructura.

El grano es el elemento que efectúa el trabajo de corte y desbaste. Para saber elegir un grano es importante considerar su tamaño y su tipo. Existen los granos naturales y los manufacturados, entre los naturales están los diamantes, esmeriles, areniscas, coridón y cuarzos. Generalmente contienen porcentajes grandes de impurezas las cuales podrían hacer difícil la acción de corte y

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desbaste. Los granos manufacturados se elaboran por métodos controlables en hornos de arco eléctrico por lo que la calidad y características de una rueda cumple ciertos requerimientos del rectificado. Se emplean materiales como óxido de aluminio, carburo de silicio, zirconio y materiales cerámicos.

Ya que el grano es el elemento primordial del abrasivo es importante considerar el tamaño que se utilizará. Éste está determinado por el número de malla por pulgada lineal que tiene el tamiz a través del cual pasa el grano en cuestión. Grano grueso sirve para materiales suaves, de desbaste rápido, cuando el acabado no es importante y para abarcar grandes áreas de contacto. Un grano fino sirve para materiales duros, frágiles y quebradizos como aceros.

Es importante considerar la dureza del material, éste es el límite de resistencia con que el material de liga sujeta los granos en la forma de una rueda. También es una medida de resistencia del esfuerzo compuesto del material de liga y granos con las tensiones del rectificado. Esta se puede indicar por medio de letras, empezando con A, B, C, D, etc. como las más blandas y terminando con X, Y, Z como las más duras.

Fig. 5. Abrasivos Industriales - Marca Bacor

Productos - Discos de corte y desbaste - Generalidades sobre abrasivos

Una rueda abrasiva es una herramienta que mecaniza por arranque de viruta. Está compuesta por el grano abrasivo y la liga. Mientras el grano abrasivo efectúa el proceso del mecanizado propiamente dicho, la liga tiene la misión de sujetar los granos abrasivos individualmente.

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La unión de los granos entre sí por medio de la liga, confiere a la rueda abrasiva su estabilidad mecánica. El mecanizado por abrasión es un proceso de arranque de virutas por medio de una infinidad de granos abrasivos irregulares, aglomerados en un conjunto. Comparándose con otros sistemas de mecanizado, como torneado, fresado, taladrado, etc., el mecanizado por abrasión se efectúa a una velocidad relativamente alta (velocidad periférica). Las ruedas abrasivas son, por lo tanto, herramientas sometidas a grandes esfuerzos, a causa del contacto con la pieza y de la contínua fuerza centrífuga. Además de las necesidades técnicas encaminadas a conseguir el mecanizado deseado, deben considerarse una cantidad de factores, con el fin de evitar posibles riesgos para la pieza a mecanizar, la máquina, el operario u otro personal. Los elementos que determinan las características de una rueda abrasiva son:

El tipo de abrasivo.

El tamaño del grano.

La dureza.

La porosidad o estructura.

La liga o aglomerante.

Fig. 6. Rueda abrasiva.

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El tipo de abrasivo.

Los dos tipos de abrasivos manufacturados que se utilizan en la fabricación son el óxido de aluminio y el carburo de silicio en sus diferentes variedades.

Oxido de aluminio. Se obtiene de la electofusión a 2.100º C de la bauxita, dando un producto de elevada dureza (escala Mohs=9). Su capacidad de corte, friabilidad y tenacidad varían en función de su pureza.

Carburo de silicio. Se obtiene de la electrofusión a 2.000º C del cuarzo y el carbono. Es un producto más duro (escala Mohs>9) y más friable que el óxido de aluminio, con una dureza cercana al diamante, por este motivo sus granos son más filosos y tiene mayor capacidad de corte.

La composición, pureza y friabilidad son continuamente controlados. En la tabla 1 indicamos los tipos y combinaciones más usuales.

Tabla 1. Tipos de Abrasivos más comunes.

Tamaño del grano.

El tamaño del grano se identifica con número, que indica la cantidad de divisiones por pulgada lineal que tiene el tamiz más fino utilizado para clasificar los granos. Cuando se requiere una gran remoción de viruta debe seleccionarse un grano grueso; por otro lado, una buena calidad de terminación requiere grano fino. En la tabla 2 se indican medidas y aplicaciones de los distintos tipos de granos.

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Tabla 2. Diferentes tamaños de granos.

Tipo de liga.

La liga da a los abrasivos la fuerza y dureza necesaria para resistir las exigencias físicas a que serán sometidos. En función de obtener los mejores resultados y preparar ligas adecuadas a los distintos materiales y métodos de esmerilado, estos productos son controlados y analizados cuidadosamente antes de ser utilizados.

Dureza.

El grado de dureza indica la resistencia relativa (o fuerza de sujeción) de la liga para sujetar los granos abrasivos en su lugar. Este depende principalmente de las propiedades de la liga y su porcentaje en el volúmen de la rueda. El tipo, forma y tamaño del grano, así como la estructura, tienen influencia en la dureza.

Se recomienda, como regla general, utilizar ruedas duras para materiales blandos, y a la inversa, ruedas blandas para materiales duros. Esto se debe a que frente a un material blando los granos se desprenden más fácilmente; por consiguiente, la fuerza de corte aumenta provocando un mayor arrastre sobre los mismos.

La solución ideal es graduar la dureza de la rueda para que a través de un desgaste paulatino presente un correcto autoafilado; esto se traduce en una mayor economía de la operación.

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Grados. Es posible seleccionar la dureza correcta por medio de los diferentes grados. Ellos están estandarizados y se indican por una letra, en progresión ascendente (Fig. 7).

Fig. 7. Diagrama de grado de dureza.

Con un mismo grano, estructura y tipo de liga se obtienen ruedas más duras aumentando la proporción de liga en el volumen de la rueda (Fig. 8).

Fig. 8. Grado de dureza en función de la proporción de liga.

Estructura.

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Es el espaciamiento de los granos, determinado por la proporción y disposición del abrasivo dentro del volumen de la rueda. Se expresa por medio de números, correspondiéndole el número "1" a la más cerrada y el número "12" a la más abierta (Fig. 9). Esto permite comparar elementos abrasivos del mismo tamaño de grano.

Fig. 9. Volumen de grano vs número de la estructura.Al graduar sistemáticamente la estructura se puede obtener la capacidad de corte óptima para una operación en particular.

Considerando una misma cantidad de material a remover, el tamaño de la viruta que cada grano remueve es más grande cuanto más separados se encuentren entre sí. Para un mismo tamaño de grano, cuando se disminuye el porcentaje en volumen, la distancia entre los granos aumenta; consecuentemente, la cantidad de puntas cortantes por unidad de superficie disminuye. Esto da como resultado una mayor exigencia sobre los granos que hace que se fracturen y caigan favoreciendo la propiedad de autoafilado. Esto está limitado por la calidad de terminación exigida.

Maquinas rectificadoras.

Rectificadoras planas o de superficie.

Estas máquinas son las que presentan el manejo más sencillo, ya que constan solamente de un carro longitudinal que otorga el movimiento de translación a la pieza y la muela, que imprime el movimiento de rotación. Se distinguen dos subtipos según la posición de la muela:

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Rectificadoras frontales: la muela gira sobre un husillo vertical, trabaja plana contra la pieza y se desplaza con un movimiento rectilíneo. Se utilizan generalmente para la eliminación rápida del material, aunque algunas máquinas pueden lograr una elevada precisión.

Rectificadoras tangenciales: la muela gira sobre un husillo horizontal, trabaja de canto sobre la pieza y se desplaza con un movimiento circular y pendular. Se utilizan para trabajos de alta precisión en superficies planas sencillas, superficies abocinadas o inclinadas, ranuras, superficies planas próximas a hombros, superficies empotradas y perfiles.

Como lo implica su nombre, estas rectificadoras se emplean para piezas planas, generalmente mecanizadas en otras máquinas del taller, como tornos, fresadoras y limadoras. Las piezas se fijan a la mesa mediante una placa de sujeción magnética y se pueden mover manual o mecánicamente bajo la muela abrasiva. La máquina está provista de una bomba interna y una red de tubos para la aplicación y recirculación automática de un líquido refrigerante para la pieza y la muela.

Rectificadoras cilíndricas.

La rectificadora cilíndrica puede funcionar de una variedad de formas, sin embargo, la pieza debe tener un eje central de rotación. Esto incluye pero no se limita a las formas tales como un cilindro, un cono, una elipse, una leva o un cigüeñal. También se distinguen varios subtipos:

Rectificadoras cilíndricas externas: el rectificado se realiza en la superficie externa de una pieza entre centros, los cuales permiten la rotación de la misma. A su vez, la muela también gira en la misma dirección cuando entra en contacto con la pieza, tal como muestra la siguiente figura.

Rectificadoras cilíndricas internas: el rectificado se realiza en el interior de una pieza. La muela abrasiva es siempre menor que el ancho de la pieza. Un anillo metálico sostiene a la pieza, imprimiéndole el movimiento.

Rectificadoras sin centros: este tipo de máquinas rectifican piezas cilíndricas de dimensiones pequeñas, como casquillos, bulones o pasadores. El mecanismo consta de dos muelas que giran en el mismo sentido, entre medio de las cuales se coloca la pieza, sin sujeción (por eso el mecanismo se denomina “sin centros”) que gira en sentido opuesto al de las muelas, impulsada por el movimiento de la

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muela de arrastre, que está inclinada un cierto ángulo de entre 1 y 5 grados, dependiendo de la dureza del material a rectificar y del diámetro de la pieza.

Rectificadoras universales.

Se trata de las máquinas que ofrecen mayor capacidad de trabajo, ya que mecanizan cuerpos de revolución. Con estas máquinas de gran robustez y envergadura se logra el rectificado tanto de exteriores como interiores de árboles de levas, cigüeñales, interiores de cilindros, conos, camisas y muchas otras piezas.

El carro longitudinal de la máquina proporciona el movimiento de traslación a las piezas en rotación a través de su avance y retorno automático provisto por un mecanismo hidráulico, mientras las muelas reciben el movimiento de rotación, opuesto al de la pieza. La dureza o las características de las piezas definen la velocidad de rotación del eje por medio de reguladores de velocidad.

Rectificadoras especiales.

Para el rectificado de piezas con cierta geometría mecánica o que contienen orificios y que no pueden girar sobre sí mismas se utilizan máquinas especiales, cuyo tamaño es por lo general de pequeñas dimensiones y envergadura, que reciben el nombre de rectificadoras especiales. Poseen un husillo vertical (a veces denominado husillo planetario) cuya muela, además de girar, realiza una traslación circular. Estas máquinas se utilizan, por ejemplo, para rectificar una infinidad de piezas, tales como, entre otros, dientes de engranajes, perfiles, ruedas dentadas, roscas, cilindros de laminación, guías de bancada, pastillas de freno, estrías, fresas madre, rodamientos, radios, álabes de turbina y trenes de aterrizaje de aviones.

En lo que respecta a la principal herramienta de las rectificadoras, la muela, existe una variedad de muelas de diversas formas y tamaño de grano, todas normalizadas por estándares internacionales.

Rectificadoras con sistema de control CNC.

Hoy en día, el avance tecnológico ha introducido en el mercado las rectificadoras con control CNC para todos los tipos vistos más arriba, las cuales reúnen una serie de ventajas con respecto a las convencionales, entre las que podemos mencionar:

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Unificación de movimientos para el rectificado (superior, frontal e inferior) en una sola máquina.

Total automatización, con mínima intervención del operario. Mayores dimensiones de la máquina, lo que posibilita rectificar piezas de

gran tamaño. Sistemas de sujeción magnética de la pieza. Disponibilidad de diversas formas de bancadas o mesas de trabajo. Mejoramiento de los tiempos y la precisión del rectificado. Incorporación de servomores para cada eje, lo que permite un

posicionamiento más preciso de la pieza. Control automático del estado de las muelas. Posibilidad de programar coordenadas cartesianas y establecer la

distancia exacta de rectificado. Funcionamiento en un entorno cerrado, sin proyección externa de virutas,

polvo o residuos.

Afiladora.

Es el nombre que se da a los aparatos que se emplean para afilar toda clase de instrumentos y herramientas cortantes.

Existen afiladoras de varias clases, si bien comúnmente comprenden como órgano afilador una o varias muelas de esmeril montadas sobre un eje que gira a toda velocidad. Algunas consisten en una correa sin fin recubierta de una materia afiladora que se mantiene en tensión girando entre dos tambores, o también se emplea un disco giratorio recubierto de la afiladora de herramientas es algo que puede facilitar el manejo. Para afilar las sierras en sus múltiples operaciones de afilar, formar y rectificar la vía se usan máquinas muy perfeccionadas que hacen su trabajo automáticamente.

PROCESOS ESPECIALES DE ABRASIÓN.

Lapeado.

El lapeado es una operación de mecanizado en la que se frotan dos superficies con un abrasivo de grano muy fino entre ambas, para mejorar el acabado y disminuir la rugosidad superficial.

Se emplea para acabar bloques patrón o conseguir uniones estancas entre dos superficies metálicas.

La herramienta de lapear permite sujetar las partículas abrasivas y está fabricada con un material más blando que la pieza a mecanizar. Para preparar metales

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endurecidos para un examen metalográfico este material es textil. Cuando el abrasivo es polvo de diamante se emplea cobre, pero el material más frecuente es hierro fundido de grano fino.

Se puede realizar a mano o usando máquinas especiales. Se puede aplicar a materiales metálicos y no metálicos de casi cualquier dureza, pero si el material es excesivamente blando los granos de abrasivo se pueden quedar incrustados en la pieza.

Cuando el lapeado se realiza manualmente se emplea una placa plana estriada. Por ejemplo, se podría extender polvo de esmeril sobre la superficie de la placa, que después se frotaría contra la pieza a lapear con un movimiento irregular, rotatorio, quizás en forma de ocho para que el desgaste sea uniforme.

Rugosidad superficial.

El lapeado elimina unas micras de material, normalmente menos de 0,025 mm6 y permite obtener superficies con una rugosidad superficial muy baja (Ra < 0,16 µm7 ), mejor que la de otras operaciones como el rectificado.

Proceso de chorro de arena (sand blast).

El nombre de este proceso proviene del termino sand que significa arena, y blast que significa presión, por lo cual el término hace relación a la técnica llamada “arena a presión” sin embargo este sistema no emplea necesariamente arena para su funcionamiento pues puede utilizar diversos abrasivos a presión.

Uno de los métodos más utilizados para efectuar la limpieza y el decapado de una superficie metálica y de otros materiales es el lanzamiento a presión de un abrasivo. Mediante el impacto de las partículas del abrasivo sobre el material objeto de tratamiento se desprende la capa superficial. Su aplicación está extendida en una amplia gama de actividades de tratamiento superficial de estructuras y piezas metálicas, entre otras:

Retirada de material oxidado, pintura, grasa y otros restos indeseados de la superficie de las piezas metálicas.

Retirar los restos de los moldes e irregularidades de las piezas de fundición. Limpiar y eliminar la pintura y las incrustaciones superficiales del casco de

un buque, de un puente metálico y de otras estructuras metálicas. Limpiar el interior de un tanque de almacenamiento de productos químicos. Obtener una superficie rugosa, etc.

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Los abrasivos son materiales caracterizados por su elevada dureza y alta capacidad de corte. Muchos de ellos son de origen mineral extraídos directamente de la naturaleza, como la arena, en tanto otros se obtienen mediante un proceso químico, por ejemplo, la alúmina. La mayoría de los materiales utilizados como abrasivos tienen estructura cristalina, formada por enlaces químicos de elevada resistencia que les confiere una alta estabilidad frente a la alteración química y dureza frente a la compresión. De otro lado, suelen ser malos conductores, tanto eléctricos como térmicos.

Las características técnicas más importantes de un abrasivo para chorrear son la dureza, el tamaño relativamente pequeño del grano y la estructura afilada de sus aristas.

La arena de cuarzo suele cumplir estas exigencias, lo que unido al menor precio en comparación con otros abrasivos, hace que buena parte de los empresarios dedicados al chorreado no dudarían en adquirirla para aplicarla en el chorreado. Sin embargo, considerando que el chorreado puede ocasionar un grave riesgo a la salud de las personas expuestas al polvo de arena de cuarzo, desde hace varios decenios bastantes empresas han ido sustituyéndola por otros abrasivos, si bien de mayor precio (en 2010, un kilogramo de corindón marrón tenía un precio en el mercado nueve veces mayor que la arena, en tanto las microesferas de vidrio seis veces más y el silicato de aluminio el doble).

La arena de cuarzo es un material sólido, inodoro y de color blanquecino, gris o marrón claro, dependiendo de su procedencia. La que habitualmente se maneja en el chorreado tiene un contenido de sílice cristalina de aproximadamente un 95 a 99 %, el resto son pequeñas cantidades de otros minerales, generalmente en forma de óxidos. El diámetro de los granos de arena antes de proyectarse suele ser de 0,8 a 2 milímetros, granulometría obtenida por los suministradores después de haber tamizado la arena con el fin de retirar los finos, pues estos no son efectivos para la acción abrasiva, así como los granos gruesos, que obstruirían los equipos.

Para su aprovechamiento industrial, la arena se clasifica de acuerdo con el tamaño de los granos. Mediante el análisis granulométrico se separa el árido en diferentes fracciones según el tamaño de las partículas comprendidas dentro de unos determinados límites y especificando el porcentaje que hay de cada fracción. En el chorreado se utilizan arenas en las que dominan las fracciones comprendidas entre 0,32 y 1,25 mm.

Otros abrasivos que pueden sustituir a la arena.

Hay una gran variedad de abrasivos, generalmente de un precio más elevado que la arena. Los hay naturales, que se extraen directamente de la naturaleza, y sintéticos, obtenidos mediante procesos químicos o físicos.

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Corindón. Adecuado para un amplio campo de aplicaciones tales como desoxidado, decapado de piezas de hierro y/o acero, en aplicaciones en las que se requiere obtener una cierta rugosidad en la superficie de la pieza metálica, como es el caso de preparación de superficies para pintado o recubrimiento con resina sintética o goma, limpieza y desbarbado de soldadura; limpieza de capas de pintura y laca. Se presenta en forma de granos de formas angulares lo que le confiere un alto índice de abrasión.

Microesferas de vidrio. Formas esféricas regulares, no porosas. Adecuado para una gran variedad de aplicaciones. Por la forma redondeada de estas partículas, el índice de abrasión es bajo. Son especialmente recomendables para la limpieza de pequeñas piezas metálicas.

Silicato de Aluminio. Los granos de este material son de formas irregulares, angulosas, ligeramente laminares y de perfiles variados, con aristas ligeramente cortantes. La partícula actúa por roce y deslizamiento, que unido a sus aristas ligeramente cortantes, ejerce una acción de cizallado, con baja abrasión. Su granulometría, muy ajustada y controlada, presenta la ventaja de efectuar una acción homogénea y delicada sobre las superficies a tratar. Sobre superficies metálicas, y principalmente hierro. Es apropiado para eliminar pinturas y retirar oxidaciones. Tiene características parecidas al corindón.

Los materiales en los que se puede aplicar el sand blast son:

Vidrio Mármol Losa Loseta Azulejo Acrílico Madera Acero al carbón e inoxidable Fierro Cerámica Aluminio Bronce Cobre

Bruñido.

El bruñido es un proceso de superacabado con arranque de viruta y con abrasivo duro que se realiza a una pieza rectificada previamente, con el objetivo de elevar la precisión y calidad superficial además de mejorar la macrogeometría

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(cilindridad, planicidad, redondez,…). Generalmente es utilizado en la mayoría de los casos para rectificar diámetros interiores, este tipo de trabajo consiste en alisar y mejorar la superficie con relieves y/o surcos unidireccionales por medio de piedras bruñidoras. Es muy utilizado en la fabricación de camisas de motores, bielas, diámetros interiores de engranajes, etc. El Bruñido es una operación de acabado de la superficie, no una operación de modificación de la geometría en bruto. Las herramientas que se utilizan en el bruñido se denominan piedras o barretas abrasivas.

Fig. 10. Superficie de una pieza bruñida.

Herramienta para el bruñido de cilindros.

En el bruñido se utiliza una herramienta especial, llamada piedra o barreta abrasiva, para obtener una superficie de precisión y eliminar cualquier marca de rectificado. La piedra o barreta abrasiva va montada en un cabezal expansible con una rotación de izquierda a derecha y un avance con carrera vertical ascendente y descendente igual al largo del material a bruñir. Está compuesta de granos abrasivos y aglomerante.

El tamaño del grano se obtiene por el número de mallas de la criba por pulgada. En el bruñido se utiliza abrasivo fino por tanto, el tamaño de grano está entre 80 y 600. Cuanto mayor sea este número, más fino es el grano abrasivo. Además pequeños tamaños de grano producen superficies más lisas en la pieza que estemos trabajando.La elección del material abrasivo depende de las características del material de la pieza. Los materiales abrasivos más utilizados son el Corindón o Alundum (Al2O3), Carburo de silicio o Carborundum (CSi), Nitruro de boro cúbico y el diamante natural o sinterizado. Para aumentar la rentabilidad y alargar la vida de la herramienta pueden ser tratadas con cera o azufre, preferiblemente cera por razones medioambientales.

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El aglomerante es el encargado de retener el grano de abrasivo en la piedra o barreta hasta que se haya despuntado por el proceso de corte. El aglomerante se desprenderá de estos granos gastados haciendo que aparezcan granos nuevos que están por debajo de los desparecidos, esto se denomina auto-afilado.

A las barretas bruñidoras se las identifica como forma: HON3, donde las medidas están indicadas por las cotas. B= Ancho x C=alto x L=largo.

En el bruñido se utilizan aceites para dar una acción de corte más suave y eliminar el material que se haya desprendido, además hay que tener cuidado con el filtrado de este aceite ya que si no se realiza adecuadamente las partículas no filtradas pueden producir rayas profundas en la superficie.

Fig. 11. Herramienta para el bruñido de cilindros.

Descripción del proceso.

Durante el premecanizado de piezas aparecen fallos que solo se pueden eliminar a través del bruñido. Este proceso de bruñido consiste en nivelar los desniveles (montes y valles) mediante una fricción continua entre las superficies de la pieza de contacto y la piedra de bruñir. Para que el tratamiento de bruñido se realice correctamente debe cumplir las siguientes condiciones:

Debe existir un buen acabado superficial en la superficie premaquinada de la pieza a tratar (en torno a 3,2-6,3 µm) y no debe tener desgarraduras, ni estrías, ni presencia de viruta.

La superficie premaquinada debe estar bien dimensionada. Al bruñir el diámetro se reduce y se debe controlar este factor para obtener la pieza dentro de la tolerancia dimensional. También se debe tener en cuenta el

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espesor de la pieza a bruñir ya que la pieza tiene que soportar la fuerza compresiva del bruñido. En el caso de piezas cilíndricas huecas el espesor será superior al 20% del diámetro interior.

Por último es necesario utilizar fluidos que actúen como refrigerante, para permitir la transferencia de calor generado, y como lubricantes para disminuir la fricción entre herramienta y pieza. Uno de los factores más importantes para conseguir un buen acabado, junto con la remoción del material durante el proceso de perfeccionar la mano es el lavado, lubricación y refrigeración suministrada por el aceite de bruñido. Un flujo continuo de aceite elimina el abrasivo gastado y los materiales. Si este material no se recoge, acaba causando un desgaste excesivo de las barretas. Esto afectará también al acabado del material. Un buen acabado solo puede ser alcanzado con aceite limpio y la lubricidad adecuada.

El mayor campo de aplicación del bruñido se encuentra en el de las superficies cilíndricas interiores y exteriores, dando lugar al bruñido de interiores y al bruñido de exteriores.

Bruñido de interiores.

La herramienta consiste en una especie de escariador de diámetro graduable y provisto de piedras abrasivas denominado bruñidor. Este bruñidor se fija al husillo de la bruñidora. Es necesario colocarlo de forma coaxial por medio de un cabezal pendular. Al bruñir se producen dos movimientos que se solapan:

Movimiento giratorio de la herramienta bruñidora (Vu). Velocidad: 15-90m/min.Movimiento lineal (de sube y baja) de la herramienta bruñidora (Va).

Con estos dos movimientos se evita que un mismo grano repita la misma trayectoria sobre la superficie. Al producirse el cambio de sentido de la carrera se obtienen las marcas típicas en estrías cruzadas con el ángulo de estrías cruzadas (α).

Se suele utilizar líquido de corte como medio lubricante (80% de petróleo y 20% de aceite universal) enviado con chorro fuerte.

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Fig. 12. Bruñido de interiores.

Bruñido de exteriores.

En este caso la pieza se sujeta entre puntos y se la hace girar mientras la herramienta realiza un movimiento longitudinal oscilatorio variable. Con estos dos movimientos volvemos a evitar que un mismo grano repita la misma trayectoria sobre la superficie como en el caso del bruñido interior.

Fig. 13. Bruñido de exteriores.

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Ventajas del proceso.

Las ventajas que podemos obtener del proceso de bruñido son las siguientes:

Buen acabado superficial (0,63-0,04 µm). Se produce un endurecimiento superficial debido a las dislocaciones

generadas por la deformación. Se pueden obtener tolerancias estrechas y precisiones de IT1-IT0. Mejora las propiedades mecánicas de la pieza logrando alargar la vida útil

de la pieza. Aumenta la resistencia al desgaste ya que en el bruñido se igualan las crestas y los valles.

Corrige los defectos que se hayan podido producir en las operaciones previas de maquinado, como pueden ser cilindridad, redondez, planicidad, etc.

Las piezas de las herramientas son intercambiables, además, el mantenimiento resulta sencillo y fácil, en cuanto al cambio de herramienta se realiza de forma rápida, dando lugar a un ahorro de tiempo y un aumento de productividad.

Reducir la rugosidad, eliminando las crestas dejadas por operaciones de mecanizado previo, eliminando los puntos donde se inician las grietas de fatiga y la corrosión.

Inducir un estado de tensiones fuertemente compresivo en las capas más externas del material, dificultando la propagación de las grietas de la fatiga que deberían superar el campo de tensiones compresivas para poder crecer.

Permitir una superficie que favorezca la formación de la película lubricante de aceite durante funcionamiento del motor.

Materiales.

Los materiales utilizados en el proceso de bruñido son:

Materiales no ferrosos: Aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre, aleaciones de titanio, aleaciones de magnesio.

Materiales ferrosos: Aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, aceros de herramientas, aleaciones de níquel, aleaciones de tungsteno.