Acabados superficiales
- 1. 4.1 Rectificado. El rectificado es una operación de mecanizado en la que una herramienta llamada muela arranca virutas cortas y delgadas obteniendo superficies con un grado de terminación superficial, exactitud de forma geométrica y precisión dimensional generalmente superiores a las obtenidas mediante el torneado, el cepillado o el fresado. 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.
- 2. Los elementos cortantes son granos de material abrasivo de forma irregular, de múltiples puntas y aristas. Cada grano constituye un filo de los numerosos que actúan en forma simultánea. Las muelas son sólidos de revolución moldeados, compuestos por granos abrasivos distribuidos uniformemente y unidos mediante un material ligante o aglomerante. 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. Las rectificadoras pueden ser: Rectificadoras cilíndricas universales. Rectificadoras sin centros. Rectificadoras Verticales. Rectificadoras Frontales o Planas. Rectificadoras Cortadoras. Rectificadoras Especiales (para engranes, cigüeñales, árboles de levas, etc.). 4.2 Pulido. El proceso de pulido es un proceso de lijado ultra fino, en varios pasos que combina el uso de abrasivos convencionales de grano muy fino (para el lijado y eliminación de los defectos) con el uso de abrasivos en pasta (en una suspensión sobre un aceite). De igual manera que en el proceso de lijado en seco la repetición de pasos con granos progresivamente menores permiten disminuir el tamaño del arañazo, en el proceso de pulido se elimina el defecto y se elimina cualquier posible arañazo en la laca por el empleo de abrasivos progresivamente más finos.
- 3. Procedimiento Para realizar un pulido productivo y preciso es necesario elegir correctamente y dosificar estrictamente la cantidad de materiales abrasivos, así como de lubricantes. Una cantidad excesiva de polvo abrasivo o de lubricante obstaculiza el contacto de las piezas que se pulen, por lo que se reducen la productividad y calidad de pulido. Durante el pulido definitivo la elevación de la productividad del trabajo y la calidad del pulido se alcanzan mediante el recubrimiento del pulidor con una capa fina de polvo abrasivo con un manto finísimo de estearina, diluida en bencina. Ejemplos de pulidos Pulido de superficies planas. Generalmente este tipo de pulido se efectúa en mármoles fijos pulidores de fundición. La forma y dimensiones del mármol se eligen en dependencia del tamaño y la forma de las piezas a esmerilar. En la superficie del mármol pulidor se esparrama el polvo pulidor.
- 4. Pulido de piezas finas y estrechas, En este grupo se encuentran las galgas, escuadras, reglas. El mismo se ejecuta con ayuda de las barretas y prismas guías de fundición o acero; a la barreta o prisma se aplica la pieza que se somete al pulido y, conjuntamente se desplazan por el mármol de esmerilar. Pulido de superficies cónicas. El pulido de semejantes superficies se ejecuta al reparar robinetes, válvulas, nidos de válvulas. El pulido de superficies cónicas internas se efectúa con ayuda del pulidor-tapón cónico. Este tiene ranuras helicoidales para retener el material abrasivo pulidor, luego se mete el pulidor en el agujero a pulir y con ayuda del bandeador, se dan varias semivueltas en una y otra dirección, dándole después casi una vuelta completa. Pulido fino mecánico. Se utilizara este tipo de pulido cuando necesite observar inclusiones u óxidos, densidad de poros, medir ancho y largo de fisuras, o el material no admita pulido electroquímico tal es el caso de las fundiciones de acero (Ej:Gris, blanca, nodular, etc) 4.3 Bruñido El bruñido es un proceso mediante el cual un accesorio de corte, alojado en la herramienta de bruñido rota sobre la superficie sobre la que vamos a trabajar, a velocidades relativamente bajas y a presiones de contacto comparables al rectificado. Este proceso es llevado a cabo por una o más piedras de bruñido que giran horizontalmente mediante un movimiento helicoidal dentro de la pieza a trabajar.
- 5. El proceso se basa principalmente en el acabado de orificios después de perforar, escariar... aunque no es necesario que todos los orificios sean mecanizados antes del bruñido; muchos componentes de carburo de tungsteno y cerámico son bruñidos directamente desde su estado sinterizado y los tubos de acero se bruñen a menudo tal y como se reciben de la planta . Un requisito del proceso es que ya sea la herramienta de bruñido o la pieza como la que vamos a trabajar ha de estar en un estado flotante alineado con el eje axial. De otra manera la concentricidad no podrá ser generada por el bruñido aunque estas condiciones se mantengan en el orificio que ha sido correctamente posicionado por el proceso de mecanización anterior. Por este motivo, el bruñido se hace normalmente en etapas primarias de la fabricación del producto para producir una ubicación de referencia para posteriores fases de mecanizado. Por lo general, en diámetros por debajo de 30 mm el bruñido es más rápido que la rectificadora de interiores. Además, el coste de la maquinaria es menor, y la maniobra de carga- descarga es muy rápida porque la pieza se auto centra sin manipulación. 4.4 Lijado, Tamboreo. Tamboreo, también conocido como frotación. Es el proceso de limpieza de partes metálicas pequeñas con la ayuda de un abrasivo. El procedimiento consiste en introducir las piezas metálicas en el tambor y hacerlo girar sobre los muñones las partes que se desean limpiar se empacan ajustadamente en el tambor.
- 6. Se puede decir que el tamboreo es una operación de acabado de metales ya que elimina una gran cantidad de metal y produce superficies limpias. Debido a que se trata de un proceso de remoción de metal no se puede utilizar en la limpieza de componentes que tengan esquinas por que las redondea. La operación de tamboreo es una parte importante del proceso de reparación. Por ello, constituye un condicionante fundamental para la productividad y el encarecimiento de la reparación. Para conseguir un acabado de calidad con el cual el cliente quede satisfecho, el operario debe conocer y dominar todas las operaciones que intervienen en la preparación de superficies como, por ejemplo, la correcta selección del abrasivo y del equipo. 4.5 Esmerilado. Un esmerilado adecuado elimina el material de la superficie dañado o deformado, a la vez que limita la cantidad de deformación adicional en la superficie. El objetivo es lograr una superficie plana con un daño mínimo que se pueda eliminar fácilmente durante el pulido, empleando el mínimo tiempo posible. El esmerilado elimina el material utilizando partículas abrasivas fijas que producen virutas del material de la muestra (véase a continuación). El proceso de
- 7. creación de virutas con un grano abrasivo cortante produce una deformación mínima en la muestra a la vez que logra una elevada tasa de eliminación. El esmerilado se divide en dos procesos: Esmerilado plano (PG). El esmerilado plano garantiza que las superficies de todas las muestras sean similares, con independencia del estado inicial y su tratamiento previo. Además, al procesar varias muestras en un soporte, se debe tener cuidado para que todas estén al mismo nivel, o "plano", antes de continuar con el siguiente paso: el esmerilado fino. Para obtener una tasa de eliminación del material alta y constante, tiempos de esmerilado cortos y máxima planicidad, se prefieren los granos totalmente fijos con un tamaño relativamente grande de grano para el esmerilado plano. Las superficies de esmerilado plano adecuadas proporcionarán muestras perfectamente planas lo que reducirá el tiempo de preparación en el siguiente paso de esmerilado fino. Además, algunas superficies pueden ofrecer buena retención de bordes. Durante el desgaste, aparecen nuevos granos abrasivos lo que garantiza una eliminación constante de material. Esmerilado fino (FG). El esmerilado fino produce una superficie con poca deformación que se puede eliminar fácilmente durante el pulido. Debido a las desventajas de los papeles de esmerilado, se dispone de superficies compuestas para una esmerilado fino alternativo, a fin de mejorar y facilitar el esmerilado fino. Se puede obtener una tasa de eliminación de material alta utilizando granos de tamaños: 15, 9 y 6 µm. Esto se hace con discos compuestos duros (discos rígidos) con una superficie de un material compuesto especial. Así se permite a los granos de diamante, que se suministran continuamente, incrustarse en la superficie y proporcionar un esmerilado fino. Con estos discos se obtiene una superficie de la muestra muy plana. El uso del abrasivo de diamante en los discos de esmerilado fino garantiza una eliminación uniforme de material, tanto en fases duras como blandas. No se
- 8. producen aplastamientos en las fases blandas ni virutas en las fases quebradizas, y las muestras conservan una planitud perfecta. Los pasos sucesivos de pulido se pueden realizar en un período de tiempo muy corto. Ilustración 6 Maquina de esmerilado hidráulica. 4.6 Galvanoplastia. La galvanoplastia o electro plateado es el proceso basado en el traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo en un medio líquido, compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado. Desde el punto de vista de la física, es la electrodeposición de un metal sobre una superficie para mejorar sus características. Con ello se consigue proporcionar dureza, duración, o ambas. El proceso puede resumirse en el traslado de iones metálicos desde un ánodo (carga positiva) a un cátodo (carga negativa) en un medio líquido (electrolito), compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado. La deposición de los iones metálicos sobre la superficie preparada para recibirlos se
- 9. efectúa siguiendo fielmente los detalles que componen dicha superficie, cohesionándose las moléculas al perder su carga positiva y adhiriéndose fuertemente entre ellas, formando así una superficie metálica, con características correspondientes al metal que la compone. Pasos para realizar el proceso El proceso galvanoplástico se compone de varios pasos que garantizan su eficacia: Limpieza: la zona de trabajo es escrupulosamente limpiada, con un proceso inicial de abrasión y pulido mecánico; y un desengrasado químico con productos específicos, incluyendo un proceso de desengrasado electrolítico Calculo de parámetros: tras la medición exhaustiva de la zona de trabajo y la valoración de daños, un proceso completamente informatizado calcula los parámetros precisos necesarios para el sistema La electrolisis: en este paso, se escoge el fluido necesario para el rellenado de material de la zona afectada y se aplica con los parámetros anteriormente obtenidos hasta que el proceso termina, es decir, hasta que la avería desaparece. El acabado final: tras la reparación de la zona de trabajo, se limpia y se le da el acabado final puliendo la zona hasta dejarla en las condiciones de trabajo normales. Ilustración 7 Ejemplo galvanoplastia.
- 10. 4.7 Pintura Se realiza para satisfacer dos necesidades funcionales que son las de: protección y decoración, y los distintos tipos de pintura que nos ofrecen los fabricantes deberán en mayor o menor medida ser capaces de cumplir esos objetivos sin perjuicio que realicen los dos a la vez. Por ello y en función del resultado esperado, la elección del tipo correcto de pintura adquiere una gran importancia La protección que pretendemos realice la pintura sobre los metales es la de evitar la oxidación y corrosión, y sabiendo que estos fenómenos se inician por la superficie de las piezas cuando están en contacto con distintos agentes (aire y agua), parece claro que si conseguimos una separación efectiva de ellos, se habrá alcanzado el objetivo buscado. Pues bien este efecto que se denomina barrera es lo que realiza la pintura, naturalmente esto implica impermeabilidad y adherencia. La impermeabilidad será tanto mayor cuanto lo sea el espesor de la capa de pintura. Ilustración 8 Pintura industrial.
- 11. Es importante resaltar que bajo la capa de pintura no deben de existir trazas de oxígeno y humedad para evitar el inicio de la corrosión. Si la superficie de la pieza tiene muestras de óxido, su combinación con el aire contenido en las bolsas que se forman al aplicar la pintura, da lugar a una nueva corrosión que avanzará de dentro hacia afuera rompiendo la capa de pintura dando lugar a un proceso que acabará por destruir la pieza. De lo anteriormente expuesto se deduce la importancia que tienen los pretratamientos de limpieza y de aplicación de imprimaciones que aparte de evitar la formación de óxido en el tiempo transcurrido entre la limpieza y la aplicación de la pintura, actúen como inhibidores de corrosión y agentes que faciliten la adherencia de ésta. Debe temerse en cuenta que el costo de estos pretratamientos es de alrededor de seis veces el de la pintura y la duración de ésta sobre acero es de 4 a 10 veces mayor con un pretratamiento de chorreado abrasivo. Como resumen podremos decir que el éxito en la aplicación de un proceso de pintura está en la limpieza (decapado, desengrase, eliminación de óxido y polvo, secado), aplicación de imprimación, aplicación de pintura y secado con control de temperatura y polvo. Como función de decoración es claro que la principal característica es el color y su definición como es lógico por la posibilidad de tonalidades no puede ser definida simplemente por las denominaciones: rojo, azul, verde claro, etc. La necesidad de uniformidad requerida en fabricaciones en serie para intercambiabilidad, imagen, etc. a obligado a la aparición de distintas normas que mediante códigos establece los colores y tonos de forma precisa. Las normas de aceptación más ampliamente difundidas son conocidas como RAL y Pantone. Componentes de las pinturas Las pinturas son compuestos de distintos productos que podremos clasificar como: • Pigmentos • Cargas
- 12. • Ligantes • Disolventes • Secantes y aditivos Los pigmentos proporcionan el color, opacidad, viscosidad y el poder cubriente de la pintura, también la fortalecen, le dan consistencia y tienen especial importancia en la protección contra el óxido al conferirle impermeabilidad. Las cargas se puede decir que son un tipo especial de pigmentos de tamaños y formas irregulares, se agregan para dar el aspecto y consistencia adecuado a la pintura a fin de hacerla apta para su aplicación por pulverización, rodillo, brocha, etc. La adición de cargas permite aplicar la pintura en capas gruesas sin que se produzcan des colgamientos. También se pueden agregar para mejorar las condiciones de secado, actuar como agentes emulsificadores o dispersantes, absorber las radiaciones ultravioletas.