Para garantizar una pasivación adecuada, los técnicos limpian electroquímicamente las soldaduras longitudinales de las secciones laminadas de acero inoxidable. Imagen cortesía de Walter Surface Technologies
Imagine que un fabricante celebra un contrato relacionado con la fabricación de acero inoxidable clave. Las secciones de chapa y tubo se cortan, doblan y sueldan antes de aterrizar en una estación de acabado. La pieza consiste en placas soldadas verticalmente al tubo. Las soldaduras se ven bien, pero no es la moneda de diez centavos perfecta que el cliente está buscando. requisitos del cliente.
El esmerilado y el acabado, que a menudo se realizan manualmente, requieren destreza y habilidad. Los errores en el acabado pueden ser muy costosos, dado todo el valor que se le ha dado a la pieza de trabajo. La adición de materiales costosos sensibles al calor, como el acero inoxidable, la reelaboración y los costos de instalación de desecho, pueden ser más altos. Combinado con complicaciones como la contaminación y las fallas de pasivación, un trabajo de acero inoxidable que alguna vez fue lucrativo puede convertirse en una pérdida de dinero o incluso en un percance que daña la reputación.
¿Cómo evitan todo esto los fabricantes? Pueden empezar por desarrollar sus conocimientos sobre rectificado y acabado, comprendiendo las funciones que desempeña cada uno y cómo afectan a las piezas de trabajo de acero inoxidable.
No son sinónimos. De hecho, todos tienen un objetivo fundamentalmente diferente. El esmerilado elimina materiales como las rebabas y el exceso de metal de soldadura, mientras que el acabado brinda un acabado en la superficie del metal. La confusión es comprensible, considerando que aquellos que esmerilan con muelas abrasivas grandes eliminan una gran cantidad de metal muy rápidamente y al hacerlo pueden dejar rayones muy profundos. Pero al esmerilar, los rayones son solo un efecto secundario;el objetivo es eliminar material rápidamente, especialmente cuando se trabaja con metales sensibles al calor como el acero inoxidable.
El acabado se realiza en pasos, a medida que el operador comienza con un grano más grande y avanza hacia muelas abrasivas más finas, abrasivos no tejidos y tal vez tela de fieltro y pasta de pulir para lograr un acabado de espejo. El objetivo es lograr un cierto acabado final (patrón de raspado). Cada paso (el grano más fino) elimina los rasguños más profundos del paso anterior y los reemplaza con rasguños más pequeños.
Debido a que el esmerilado y el acabado tienen objetivos diferentes, a menudo no se complementan entre sí y, de hecho, pueden jugar en contra si se utiliza una estrategia de consumibles incorrecta. Para eliminar el exceso de metal de soldadura, los operadores usan muelas abrasivas para hacer rasguños muy profundos y luego entregan la pieza a un reparador, que ahora tiene que dedicar mucho tiempo a eliminar estos rasguños profundos. Esta secuencia desde el esmerilado hasta el acabado puede seguir siendo la forma más eficiente de cumplir con los requisitos de acabado del cliente.
Las superficies de las piezas de trabajo diseñadas para la fabricación generalmente no requieren esmerilado ni acabado. Las piezas que se esmerilan solo hacen esto porque el esmerilado es la forma más rápida de eliminar soldaduras u otro material y los rasguños profundos que deja la muela abrasiva son exactamente lo que el cliente quiere. Las piezas que solo requieren acabado se fabrican de una manera que no requiere una remoción excesiva de material. Un ejemplo típico es una pieza de acero inoxidable con una hermosa soldadura protegida con tungsteno de gas que solo necesita mezclarse y adaptarse al patrón de acabado del sustrato.
Las amoladoras con muelas de remoción baja pueden presentar desafíos importantes cuando se trabaja con acero inoxidable. Del mismo modo, el sobrecalentamiento puede provocar el azulado y cambiar las propiedades del material. El objetivo es mantener el acero inoxidable lo más frío posible durante todo el proceso.
Con este fin, ayuda seleccionar la muela abrasiva con la tasa de remoción más rápida para la aplicación y el presupuesto. Las muelas de zirconio muelen más rápido que las de alúmina, pero en la mayoría de los casos, las muelas de cerámica funcionan mejor.
Las partículas de cerámica extremadamente duras y afiladas se desgastan de una manera única. A medida que se desintegran gradualmente, no se aplanan, sino que mantienen un borde afilado. Esto significa que pueden eliminar material muy rápidamente, a menudo en una fracción del tiempo que tardan otras muelas abrasivas. Esto generalmente hace que las muelas cerámicas valga la pena. Son ideales para aplicaciones de acero inoxidable porque eliminan virutas grandes rápidamente y generan menos calor y distorsión.
Independientemente de la muela abrasiva que elija un fabricante, se debe tener en cuenta la contaminación potencial. La mayoría de los fabricantes saben que no pueden usar la misma muela abrasiva en acero al carbono y acero inoxidable. Muchas personas separan físicamente sus operaciones de rectificado de acero inoxidable y al carbono. Incluso las chispas más pequeñas de acero al carbono que caen sobre las piezas de acero inoxidable pueden causar problemas de contaminación. Muchas industrias, como la farmacéutica y la nuclear, requieren que los consumibles estén clasificados como libres de contaminación.
Las muelas abrasivas no pueden pulirse solas;necesitan una herramienta eléctrica. Cualquiera puede promocionar los beneficios de las muelas abrasivas o las herramientas eléctricas, pero la realidad es que las herramientas eléctricas y sus muelas abrasivas funcionan como un sistema. Las muelas abrasivas de cerámica están diseñadas para amoladoras angulares con cierta potencia y par. Mientras que algunas amoladoras neumáticas tienen las especificaciones necesarias, la mayoría de las muelas abrasivas de cerámica se realizan con herramientas eléctricas.
Las amoladoras con potencia y torque insuficientes pueden causar serios problemas, incluso con los abrasivos más avanzados. La falta de potencia y torque puede hacer que la herramienta se ralentice significativamente bajo presión, lo que esencialmente evita que las partículas de cerámica en la muela abrasiva hagan lo que fueron diseñadas para hacer: eliminar rápidamente piezas grandes de metal, reduciendo así la cantidad de material térmico que ingresa a la muela abrasiva.
Esto exacerba un círculo vicioso: los operadores de rectificado ven que el material no se elimina, por lo que instintivamente empujan con más fuerza, lo que a su vez genera un exceso de calor y azulado. Terminan empujando con tanta fuerza que vidrian las ruedas, lo que hace que trabajen más y generen más calor antes de que se den cuenta de que necesitan reemplazar las ruedas. Si trabaja de esta manera en tubos o láminas delgadas, terminan atravesando el material.
Por supuesto, si los operadores no están debidamente capacitados, incluso con las mejores herramientas, este círculo vicioso puede ocurrir, especialmente cuando se trata de la presión que ejercen sobre la pieza de trabajo. La mejor práctica es acercarse lo más posible a la clasificación de corriente nominal de la amoladora.
El uso de un amperímetro puede ayudar a estandarizar las operaciones de esmerilado si el fabricante procesa grandes cantidades de acero inoxidable costoso. Por supuesto, pocas operaciones usan un amperímetro de manera regular, por lo que lo mejor es escuchar con atención. Si el operador escucha y siente que las RPM caen rápidamente, es posible que esté presionando demasiado.
Escuchar los toques que son demasiado ligeros (es decir, muy poca presión) puede ser difícil, por lo que, en este caso, puede ser útil prestar atención al flujo de chispas. Esmerilar acero inoxidable producirá chispas más oscuras que el acero al carbono, pero aún deben ser visibles y sobresalir del área de trabajo de manera consistente. Si el operador de repente ve menos chispas, puede deberse a que no está aplicando suficiente presión o esmaltando la rueda.
Los operadores también deben mantener un ángulo de trabajo constante. Si se acercan a la pieza de trabajo en un ángulo casi plano (casi paralelo a la pieza de trabajo), pueden causar un sobrecalentamiento considerable;si se acercan en un ángulo demasiado alto (casi vertical), corren el riesgo de clavar el borde de la rueda en el metal. Si están usando una rueda Tipo 27, deben acercarse al trabajo en un ángulo de 20 a 30 grados. Si tienen ruedas Tipo 29, su ángulo de trabajo debe ser de alrededor de 10 grados.
Los discos abrasivos tipo 28 (cónicos) generalmente se usan para esmerilar superficies planas para eliminar material en caminos de esmerilado más anchos. Estos discos cónicos también funcionan mejor en ángulos de esmerilado más bajos (alrededor de 5 grados), por lo que ayudan a reducir la fatiga del operador.
Esto introduce otro factor crítico: elegir el tipo correcto de muela abrasiva. La muela Tipo 27 tiene un punto de contacto en la superficie metálica;la rueda Tipo 28 tiene una línea de contacto debido a su forma cónica;la rueda Tipo 29 tiene una superficie de contacto.
Con mucho, los discos Tipo 27 más comunes pueden hacer el trabajo en muchas aplicaciones, pero su forma dificulta el manejo de piezas con perfiles profundos y curvas, como ensamblajes soldados de tubos de acero inoxidable. La forma del perfil del disco Tipo 29 hace que sea más fácil para los operadores que necesitan rectificar una combinación de superficies curvas y planas. El disco Tipo 29 hace esto al aumentar el área de contacto de la superficie, lo que significa que el operador no tiene que pasar mucho tiempo rectificando en cada ubicación, una buena estrategia para reducir la acumulación de calor.
De hecho, esto se aplica a cualquier disco abrasivo. Al esmerilar, el operador no debe permanecer en el mismo lugar durante mucho tiempo. Suponga que un operador está quitando metal de un filete de varios pies de largo. Puede dirigir el disco en movimientos cortos hacia arriba y hacia abajo, pero hacerlo puede sobrecalentar la pieza de trabajo porque mantiene el disco en un área pequeña durante largos períodos de tiempo. en la misma dirección cerca del otro dedo del pie. Otras técnicas funcionan, pero todas tienen una característica en común: evitan el sobrecalentamiento manteniendo la muela en movimiento.
Las técnicas de "cardado" comúnmente utilizadas también ayudan a lograr esto. Suponga que el operador está rectificando una soldadura a tope en una posición plana. Para reducir el estrés térmico y la excavación excesiva, evita empujar la esmeriladora a lo largo de la junta. En su lugar, comienza por el extremo y tira de la esmeriladora a lo largo de la junta. Esto también evita que la rueda se hunda demasiado en el material.
Por supuesto, cualquier técnica puede sobrecalentar el metal si el operador avanza demasiado despacio. Vaya demasiado despacio y el operador sobrecalentará la pieza de trabajo;vaya demasiado rápido y el esmerilado puede llevar mucho tiempo. Por lo general, encontrar el punto ideal de la velocidad de avance requiere experiencia. Pero si el operador no está familiarizado con el trabajo, puede esmerilar la chatarra para obtener la "sensación" de la velocidad de avance adecuada para la pieza de trabajo en cuestión.
La estrategia de acabado gira en torno a la condición de la superficie del material a medida que llega y sale del departamento de acabado. Identifique el punto de inicio (condición de la superficie recibida) y el punto final (acabado requerido), luego haga un plan para encontrar el mejor camino entre esos dos puntos.
A menudo, el mejor camino no comienza con un abrasivo altamente agresivo. Esto puede sonar contradictorio. Después de todo, ¿por qué no comenzar con arena gruesa para obtener una superficie rugosa y luego cambiar a arena más fina? ¿No sería muy ineficiente comenzar con un grano más fino?
No necesariamente, esto nuevamente tiene que ver con la naturaleza de la colación. A medida que cada paso alcanza un grano más pequeño, el acondicionador reemplaza los rasguños más profundos con rasguños más superficiales y finos. Si comienzan con papel de lija de grano 40 o un disco giratorio, dejarán rasguños profundos en el metal. Sería genial si esos rasguños acercaran la superficie al acabado deseado;es por eso que existen esos suministros de acabado de grano 40. Sin embargo, si el cliente solicita un acabado n.° 4 (acabado con cepillado direccional), los rayones profundos creados por un abrasivo n.° 40 tardarán mucho tiempo en eliminarse. Los revestidores reducen varios tamaños de grano o pasan mucho tiempo usando abrasivos de grano fino para eliminar esos rayones grandes y reemplazarlos con rayones más pequeños. No solo es todo esto ineficiente, sino que también introduce demasiado calor en la pieza de trabajo.
Por supuesto, el uso de abrasivos de grano fino en superficies ásperas puede ser lento y, combinado con una técnica deficiente, introducir demasiado calor. Aquí es donde un disco de láminas escalonadas o dos en uno puede ayudar. Estos discos incluyen telas abrasivas combinadas con materiales de tratamiento de superficie. Permiten que el tocador use abrasivos para eliminar material y, al mismo tiempo, deja un acabado más suave.
El siguiente paso en el acabado final puede implicar el uso de telas no tejidas, lo que ilustra otra característica única del acabado: el proceso funciona mejor con herramientas eléctricas de velocidad variable. Una amoladora de ángulo recto que funcione a 10 000 RPM puede funcionar con algunos medios de molienda, pero derretirá completamente algunas telas no tejidas. Los discos normalmente giran entre 3000 y 4000 RPM, mientras que los discos de tratamiento de superficie normalmente giran entre 4000 y 6000 RPM.
Tener las herramientas adecuadas (amoladoras de velocidad variable, diferentes medios de acabado) y determinar el número óptimo de pasos básicamente proporciona un mapa que revela el mejor camino entre el material entrante y el acabado. El camino exacto varía según la aplicación, pero los recortadores experimentados siguen este camino utilizando técnicas de recorte similares.
Los rodillos no tejidos completan la superficie de acero inoxidable. Para lograr un acabado eficiente y una vida útil óptima de los consumibles, diferentes medios de acabado funcionan a diferentes RPM.
Primero, se toman su tiempo. Si ven que una pieza de trabajo delgada de acero inoxidable se calienta, dejan de terminar en un área y comienzan en otra. O pueden estar trabajando en dos artefactos diferentes al mismo tiempo. Trabajan un poco en uno y luego en el otro, dando tiempo a que la otra pieza de trabajo se enfríe.
Al pulir hasta obtener un acabado de espejo, el pulidor puede pulir en cruz con un tambor de pulido o un disco de pulido, en una dirección perpendicular al paso anterior. El lijado en cruz resalta las áreas que necesitan mezclarse con el patrón de raspado anterior, pero aún así no lograrán que la superficie tenga un acabado de espejo del n.° 8. Una vez que se hayan eliminado todos los rasguños, se requiere un paño de fieltro y una rueda de pulido para crear el acabado brillante deseado.
Para lograr el acabado correcto, los fabricantes deben proporcionar a los acabadores las herramientas correctas, incluidas las herramientas y los medios reales, así como las herramientas de comunicación, como el establecimiento de muestras estándar para determinar cómo debe verse un determinado acabado. Estas muestras (publicadas cerca del departamento de acabado, en documentos de capacitación y en literatura de ventas) ayudan a que todos estén en la misma página.
Con respecto a las herramientas reales (incluidas las herramientas eléctricas y los medios abrasivos), la geometría de ciertas piezas puede presentar desafíos incluso para los empleados más experimentados en el departamento de acabado. Aquí es donde las herramientas profesionales pueden ayudar.
Supongamos que un operador necesita completar un ensamblaje tubular de pared delgada de acero inoxidable. El uso de discos de láminas o incluso tambores puede causar problemas, causar sobrecalentamiento y, a veces, incluso crear un punto plano en el tubo mismo. Aquí, las lijadoras de banda diseñadas para tubería pueden ayudar. La banda transportadora envuelve la mayor parte del diámetro de la tubería, extendiendo los puntos de contacto, aumentando la eficiencia y reduciendo la entrada de calor. .
Lo mismo se aplica a otras herramientas profesionales de acabado. Considere una lijadora de banda de dedos diseñada para espacios reducidos. Un acabador podría usarla para seguir una soldadura de filete entre dos tablas en un ángulo agudo. En lugar de mover la lijadora de banda de dedos verticalmente (algo así como cepillarse los dientes), el tocador la mueve horizontalmente a lo largo de la punta superior de la soldadura de filete, luego la punta inferior, mientras se asegura de que la lijadora de dedos no permanezca en una por mucho tiempo.
La soldadura, el esmerilado y el acabado del acero inoxidable presentan otra complicación: garantizar una pasivación adecuada. Después de todas estas perturbaciones en la superficie del material, ¿quedan contaminantes que impidan que la capa de cromo del acero inoxidable se forme de forma natural en toda la superficie? Lo último que quiere un fabricante es un cliente enojado que se queje de las piezas oxidadas o contaminadas. Aquí es donde entran en juego la limpieza adecuada y la trazabilidad.
La limpieza electroquímica puede ayudar a eliminar los contaminantes para garantizar una pasivación adecuada, pero ¿cuándo se debe realizar esta limpieza? Depende de la aplicación. Si los fabricantes limpian el acero inoxidable para promover la pasivación completa, por lo general lo hacen inmediatamente después de soldar. De lo contrario, el medio de acabado puede recoger contaminantes de la superficie de la pieza de trabajo y esparcirlos por otros lugares.
Supongamos que un fabricante suelda un componente crítico de acero inoxidable para la industria nuclear. Un soldador de arco de tungsteno con gas profesional coloca una costura de centavo que luce perfecta. Pero nuevamente, esta es una aplicación crítica. un dispositivo de prueba portátil para probar la pasivación adecuada de la pieza. Los resultados, registrados y conservados con el trabajo, mostraron que la pieza estaba completamente pasivada antes de salir de la fábrica.
En la mayoría de las plantas de fabricación, el esmerilado, el acabado y la limpieza de la pasivación del acero inoxidable suelen realizarse aguas abajo. De hecho, suelen ejecutarse poco antes de enviar el trabajo.
Las piezas terminadas incorrectamente generan algunos de los desechos y reelaboraciones más costosos, por lo que tiene sentido que los fabricantes vuelvan a revisar sus departamentos de rectificado y acabado. Las mejoras en el rectificado y el acabado ayudan a aliviar los principales cuellos de botella, mejorar la calidad, eliminar dolores de cabeza y, lo que es más importante, aumentar la satisfacción del cliente.
FABRICATOR es la revista líder de la industria de conformado y fabricación de metales de América del Norte. La revista ofrece noticias, artículos técnicos e historias de casos que permiten a los fabricantes hacer su trabajo de manera más eficiente. FABRICATOR ha estado sirviendo a la industria desde 1970.
Ahora con acceso completo a la edición digital de The FABRICATOR, fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
La edición digital de The Tube & Pipe Journal ahora es completamente accesible, lo que proporciona un fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
Disfrute de acceso completo a la edición digital de STAMPING Journal, que brinda los últimos avances tecnológicos, mejores prácticas y noticias de la industria para el mercado de estampado de metales.
Ahora con acceso completo a la edición digital de The Fabricator en Español, fácil acceso a valiosos recursos de la industria.