Desbaste/pulido por deslizamiento. Sistema DF

El desbaste/pulido por arrastre mejora la calidad de herramientas de conformado y estampado

Helmut Gegenheimer30/11/2007
El procedimiento de desbaste/pulido por arrastre reemplaza, no sólo la engorrosa mano de obra al pulir con piedras de esmeril durante la fabricación y el reafilado de las herramientas de conformado y estampado, sino que también aumenta la calidad de los cantos y de las superficies de corte. Esto tiene un efecto positivo sobre la vida útil de la herramienta y la calidad de las piezas trabajadas. Durante dicho procedimiento de redondeo es imposible dañar mecánicamente las herramientas.

Por medio de las herramientas de conformado y estampado se logra el doblado, corte, prensado y embutición profunda de chapas. En consecuencia, se las utiliza sobre todo en las industrias del automóvil, del mueble y eléctrica, donde los cantos y superficies de las herramientas son sometidas regularmente a un desgaste continuo. Esto es válido en especial para herramientas como: machos de conformado, matrices y machos para corte. El desgaste por: rozamiento, soldadura por presión y difusión limita la vida de las herramientas y empeora el resultado del trabajo.

Regularmente, un nuevo reafilado predispone la capacidad de trabajo de las herramientas. En este caso se reafilan los cantos de corte y suavizan las superficies de prensado en matrices, machos de estampado, expulsores y cantos para admisión del material, obteniendo de ese modo, un comportamiento óptimo y constante de no-adhesión del material a conformar. En general se matan los cantos del corte mediante una piedra de esmeril.

Este proceso manual no garantiza en absoluto la seguridad del proceso ni la repetibidad de la calidad obtenida. Entre tanto, diversas investigaciones científicas han demostrado que el micro-redondeo mecánico de los filos de corte conduce a ventajas significativas desde múltiples puntos de vista.

Se reduce los paros por mantenimiento de la herramienta

Los filos redondeados en rango micresimal fortalecen la estabilidad de los mismos, impiden la formación de cantos de corte incrustados y generan menos calor por rozamiento durante el conformado. Esto significa que: la vida útil se prolonga - y al mismo tiempo se mejora la calidad técnica y óptica del producto. Ello se hace posible gracias al procedimiento de desbaste/pulido por arrastre: un método que tiene parcialmente sus raíces en la industria joyera.

El procedimiento de desbaste/pulido por arrastre (Drag Finishing) fue desarrollado por Otec, representado por Edeltec Tecnología, S.L., para uso en la industria de la joyería, concretamente para el proceso de piezas pesadas y geometría compleja - como por ejemplo los anillos ostentosos y pesados o cajas de reloj. Para el proceso, estas piezas son fijadas por medio de útiles de sujeción especial, sumergidos y posteriormente arrastrados a alta velocidad dentro de un contenedor que contiene como agente abrasivo unos granulados especiales. La ventaja esencial es que en un breve espacio de tiempo se logra una superficie exenta de rebabas, lisa o pulida, y sin que las piezas sufran colisiones entre si que las puedan dañar.

En base a un concienzudo y preciso procesado de piezas delicadas, especialmente duras o de formas complejas, el procedimiento ha conquistado entre tanto, campos adicionales de aplicación. Especialmente el suavizado o reafilado manual de herramientas, de forma compleja, consume por lo general mucho tiempo y requiere personal bien calificado. En comparación, el procedimiento de desbaste/pulido por arrastre de Otec es, no sólo más sencillo de utilizar y mucho más rápido, sino que además aumenta la calidad de la superficie. El mismo sistema que ha dotado del más extraordinario brillo a las joyas más nobles, eleva ahora a las herramientas, a un nivel más alto de calidad. Debido a que las herramientas de conformado pueden ser dimensionalmente grandes y pesadas, se utilizan máquinas de desbaste/pulido por arrastre de dimensiones apropiadas. Las piezas pequeñas son - en la medida de lo posible - sujetadas por medio de porta piezas provistos de rotación propia (auto-rotación), por el contrario, las piezas de mayor tamaño son sujetadas por medio de porta piezas fijos. Gracias al movimiento controlado de las piezas fijadas es imposible dañarlas por colisión durante el proceso. Un ángulo de sujeción ideal asegura una corriente óptima del abrasivo sobre la superficie de la herramienta. El secreto de un perfecto resultado, consiste en la combinación óptima del abrasivo, la velocidad de rotación y el ángulo de sujeción de la herramienta. Cuando se trata de herramientas para estampado debe prestarse atención a que el canto de corte no sea excesivamente redondeado - por regla general un máximo entre 8 y 10 µm. Un mecanizado de las superficies tan fino y preciso se considera una novedad en todos los ámbitos del ramo. Incluso las mayores empresas multinacionales, que contamos como clientes, están impresionadas por el perfeccionamiento que se puede lograr gracias al proceso de desbaste/pulido por arrastre. El Director de Producción de un gran grupo en el sector electrónico de renombre mundial reconoce que, hasta la fecha, en rango micresimal, no se consideraba factible tan alta precisión.

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A fin de poder determinar y dimensionar el equipo para el proceso de las herramientas mediante el desbaste/pulido por arrastre, se necesitan datos precisos sobre el redondeo óptimo que necesitará dicha herramienta.

Foto: Otec

Las mejoras en superficie aumentan la calidad del producto

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Con objeto de aplicar de forma efectiva el procedimiento de desbaste/pulido por arrastre con herramientas de embutición profunda, es necesario crear una corriente eficaz del abrasivo de desbaste y pulido sobre la superficie de conformado.

a) herramienta de embutición profunda antes del proceso

b) después del proceso

Procedimiento de desbaste/pulido adecuado a múltiples aplicaciones

Los análisis detallados de superficie y estructura de herramientas y piezas, muestran como el tratamiento de desbaste/pulido por arrastre en herramientas de conformado repercute en el proceso de producción:

• Los picos de la rugosidad de la herramienta son suavizados, al mismo tiempo, sus puntas son redondeadas (véase tabla). Por ello, se necesita menos fuerza para lograr el conformado. Por lo tanto, la tendencia a la rotura del material a trabajar se reduce, ya que debido a una mejor fluidez durante la conformación, se aprovechan mejor los límites de alargamiento y elasticidad del material.

• La superficie de contacto en los filos de la herramienta pueden aumentarse hasta 95 por ciento gracias al suavizado de los picos de rugosidad.

• Debido a la reducción del coeficiente de rugosidad se reduce el desgaste en la superficie de la herramienta. En consecuencia, se prolonga la vida útil de las herramientas. Con facilidad se logra duplicar su duración.

• Con la reducción de la rugosidad se reduce la tendencia a la soldadura en frío entre la pieza a trabajar y la herramienta. Por lo tanto, se requiere menor fuerza para la expulsión o separación, consecuentemente se reduce el porcentaje de descarte debido a las deformaciones involuntarias.

• La conducción de la fibra del material no se ve afectada por una superficie rugosa de la herramienta.

• La calidad de la superficie en elementos procesados mediante el desbaste/pulido por arrastre, es mayor (véase foto 2) y se mantiene uniforme más tiempo durante de utilización del producto.

Se debe añadir otras ventajas de coste, debido a la gran rentabilidad del proceso en comparación con los tradicionales, como por ejemplo: el desbaste con flujo de abrasivo o el proceso manual. El proceso con la máquina de desbaste/pulido por arrastre es significativamente más ventajoso en cuanto a costes y notablemente más rápido. Los tiempos de proceso necesarios van desde pocos segundos - por ejemplo: en el caso del redondeo de cantos de machos delgados de material duro para el estampado - hasta un máximo de 2 horas en el caso de herramientas de conformado con alta rugosidad inicial.

En resumen: menor número de paros en producción debido a trabajos de mantenimiento y como consecuencia, mayor utilización de las instalaciones de producción. Al mismo tiempo, mejor calidad de superficie de las piezas trabajadas.

Muy a menudo se recubren las herramientas de estampado y conformado con un capa de material duro con el propósito de reducir el desgaste. En este caso se forman sobre la superficie del material los llamados Droplets - grumos/gotitas del propio recubrimiento. Mediante el proceso de desbaste/pulido por arrastre se eliminan estos Droplets. Los pequeños orificios y cavidades remanentes almacenan lubricante, por ejemplo aceite, durante el proceso de conformado. Debido a ello, se logra una mejor lubricación, lo que aumenta considerablemente la duración de servicio de la herramienta. Este efecto se puede apreciar en las herramientas de conformado y en las de estampado. (Véase foto 3).

Se debe añadir otras ventajas de coste, debido a la gran rentabilidad del proceso en comparación con los tradicionales, como por ejemplo: el desbaste con flujo de abrasivo o el proceso manual

Gracias a la eliminación de las gotitas (Droplets) se forman cavidades para alojar el lubricante

A la par de los parámetros de proceso ya discutidos anteriormente, juega también un papel importante la selección adecuada del abrasivo para el proceso. Los granulados Six son apropiados para la preparación (alisamiento) de superficies bastas antes del pulido, como por ejemplo: para el desbarbado y redondeo de herramientas de material duro y aceros. Para el mismo propósito son recomendables, en el caso de superficies menos rugosas, los granulados más duros tipo HSC.

Los granulados de cáscaras de nuez se utilizan para el suavizado, pulido y redondeo leve de herramientas de aceros no templados, para el pulido de herramientas de metal duro y de aceros templados, tras la preparación de su superficie mediante granulados Six y HSC. Se ha comprobado, en diversas pruebas, que una mezcla de H1/100 y H1/400 (aproximadamente 30 por ciento por volumen de H1/400) y pasta para pulir tipo P17 satisface todas las exigencias.

La utilización de la técnica del desbaste/pulido por arrastre para herramientas casi no tiene límites.

En general se pueden trabajar todas las herramientas sujetables hasta una longitud máxima de 250 mm y de un diámetro de 200 mm. Las herramientas para conformado o corte de metales o plásticos, sujetas a desgaste mecánico, que han sido recubiertas, o que lo serán, de una capa protectora contra el desgaste, obtienen así una superficie optimizada contra la fricción. En el caso de piezas funcionales como ruedas dentadas, piezas para competición en carreras de automóviles o para la industria aeronáutica o cosmonáutica, el procedimiento de desbaste/pulido por arrastre es una posibilidad económica y efectiva para optimizar las superficies.

Al contrario que con las piedras de esmeril se cumplen los requerimientos de ISO/TS

La utilización de la técnica del desbaste/pulido por arrastre para herramientas casi no tiene límites.

En general se pueden trabajar todas las herramientas sujetables hasta una longitud máxima de 250 mm y de un diámetro de 200 mm

Las herramientas para estampado con cantos redondeados de precisión, logran una duración en servicio evidentemente mayor, ya que la estabilidad del filo se aumenta significativamente. La calidad uniforme y precisa de la superficie del filo de corte garantiza adicionalmente un canto de corte de calidad considerablemente superior en la pieza. El proceso manual por medio de la piedra al aceite, muy frecuente hasta la fecha, no se puede considerar como seguro para el proceso conforme la ISO/TS 16949, ya que no se puede garantizar una calidad de trabajo constante y reproducible de acuerdo a las prescripciones de la Norma.

Asimismo, los procedimientos de trabajado semi-mecánicos como el proceso a chorro de arena, cepillado y flujo abrasivo son - al igual que el proceso manual - sumamente costosos y tampoco conducen a resultados óptimos de fácil repetitividad. Al contrario, el procedimiento de desbaste/pulido por arrastre logra resultados de calidad óptima con costes sensiblemente inferiores. Especialmente en la producción de grandes series se obtienen ventajas decisivas con este procedimiento. Con bajo requerimiento de tiempo, personal y costes se pueden redondear con precisión los filos cortantes de las herramientas de estampado y conformado. Ello significa: mayor calidad del producto con menor coste por pieza. Como resultado se logra mayor productividad y una más que notable rentabilidad.

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