¿Alguna vez se ha preguntado cómo se corta el metal sin sobrecalentarlo? Las sierras en frío, que utilizan hojas circulares, transfieren el calor al serrín en lugar de a la pieza de trabajo, manteniendo ambos fríos. Este método permite realizar cortes precisos y sin rebabas, ideales para diversas aplicaciones metalúrgicas. En este artículo, conocerá los tipos de hojas de sierra en frío, sus velocidades de corte y las ventajas de utilizar sierras en frío, como una mayor precisión, una menor tensión del material y una mayor vida útil de la hoja. Sumérjase y descubra cómo las sierras en frío pueden mejorar sus procesos de corte de metal.
Una sierra en frío, también conocida como sierra en frío de corte de metal, es una herramienta de corte de metal de precisión que utiliza una cuchilla circular para procesar el material de forma eficaz y precisa. Este método de corte debe su nombre a sus características únicas de gestión térmica durante el funcionamiento. A medida que los dientes de la hoja de sierra entran en contacto con la pieza de trabajo, la mayor parte del calor generado se transfiere eficazmente a las virutas de metal (a menudo denominadas virutas en la terminología de mecanizado), en lugar de ser absorbido por la pieza de trabajo o la propia hoja.
Este mecanismo de disipación del calor ofrece varias ventajas:
Las hojas de sierra en frío se clasifican principalmente en dos tipos: Hojas de acero de alta velocidad (HSS) y hojas de aleación con punta de carburo de tungsteno (TCT). Cada tipo ofrece ventajas distintas para diversas aplicaciones de corte.
Las hojas HSS suelen fabricarse con acero de calidad M2 o M35. Su velocidad de corte oscila entre 10 y 150 metros por minuto, en función del material y las dimensiones de la pieza. Las cuchillas HSS con recubrimiento avanzado pueden alcanzar velocidades de corte de hasta 250 metros por minuto, ofreciendo un mayor rendimiento.
La velocidad de avance de las hojas HSS oscila entre 0,03 y 0,15 milímetros por diente, dependiendo de la potencia, el par y la calidad general del equipo de aserrado. Las hojas HSS están disponibles en diámetros exteriores de 50 a 650 milímetros, con una dureza estándar de HRC 65.
Una ventaja clave de las cuchillas HSS es su capacidad de reafilado, que normalmente permite de 15 a 20 ciclos de afilado en función de las especificaciones de la pieza de trabajo. En el caso de las cuchillas HSS de mayor tamaño, la vida útil de corte puede llegar a 0,3-1 metros cuadrados de superficie de corte.
Para las hojas de más de 2.000 milímetros de diámetro, se suele emplear una construcción compuesta. Se trata de incrustaciones de HSS para los dientes de la sierra, mientras que el cuerpo de la hoja se construye con acero al vanadio o al manganeso, lo que optimiza el rendimiento y la durabilidad.
Las cuchillas TCT incorporan filos de corte de carburo de tungsteno, un material conocido por su excepcional dureza y resistencia al desgaste. Estas hojas funcionan a velocidades de corte de entre 60 y 380 metros por minuto, adaptándose a diversos materiales y dimensiones de las piezas de trabajo. La velocidad de avance de los dientes de las hojas TCT oscila entre 0,04 y 0,08 milímetros por diente.
Las cuchillas de metal duro suelen estar disponibles en diámetros de 250 a 780 milímetros. Para cortar materiales ferrosos, existen dos diseños distintos de cuchillas de metal duro:
1. Cuchillas de alta velocidad y dientes finos:
2. Cuchillas de dientes gruesos para trabajos pesados:
La elección entre cuchillas HSS y TCT, así como los diseños específicos de cuchillas dentro de cada categoría, depende de factores como el material de la pieza de trabajo, el tamaño, los requisitos de velocidad de corte y el equilibrio deseado entre el coste inicial y la eficacia a largo plazo.
(En comparación con la sierra volante de acero al manganeso)
El corte con sierra fría y el corte con sierra de fricción difieren significativamente en sus mecanismos de corte y efectos resultantes:
Sierra volante de acero al manganeso: Este método emplea una hoja giratoria de acero al manganeso de alta velocidad que genera una fricción sustancial con la pieza de trabajo. El intenso calor producido en el punto de contacto provoca la fusión localizada y la posterior separación del tubo soldado. Este proceso es esencialmente un quemado controlado, caracterizado por marcas visibles de quemaduras en la superficie cortada y posibles cambios microestructurales en la zona afectada por el calor.
Sierra de corte en frío de acero rápido: Por el contrario, esta técnica utiliza una hoja de acero rápido de rotación más lenta para realizar una acción de corte similar al fresado en los tubos soldados. La velocidad de corte controlada y la mayor retención del filo de las hojas de HSS dan como resultado un corte suave y preciso con una formación mínima de rebabas. Este método produce mucho menos calor, preservando la microestructura y las propiedades mecánicas del material cerca del corte. Además, el proceso de corte en frío funciona con niveles de ruido notablemente reducidos en comparación con el serrado por fricción.
La elección entre estos métodos depende de factores como las propiedades del material, la calidad de corte deseada, los requisitos de velocidad de producción y las necesidades de procesamiento posterior. El corte con sierra en frío suele ofrecer una calidad de corte superior y tolerancias más ajustadas, por lo que es preferible para aplicaciones que exigen una gran precisión o en las que deben minimizarse las operaciones de acabado posteriores al corte.
La sierra de corte en frío de acero rápido ofrece importantes ventajas en el corte de tubos metálicos:
Eficiencia de corte: La sierra alcanza velocidades de corte óptimas, lo que se traduce en una alta eficiencia de trabajo y productividad.
Precisión y calidad: La hoja presenta una desviación mínima, produciendo cortes con rebabas insignificantes en la superficie del tubo de acero. Esto mejora la precisión de corte de la pieza de trabajo y maximiza la longevidad de la hoja.
Estabilidad térmica: Utilizando un método de fresado y corte en frío, el proceso genera un calor mínimo. Esto preserva la distribución interna de tensiones y la estructura del material de la sección cortada, evitando alteraciones indeseables. La cuchilla ejerce una presión mínima sobre el tubo de acero, evitando la deformación de la pared y la boca del tubo.
Calidad superior de la cara final:
Ergonomía del operario: El proceso induce una baja fatiga del operario, lo que contribuye a una eficacia de corte sostenida durante periodos prolongados.
Ventajas medioambientales y de seguridad: El proceso de corte no produce chispas, polvo ni ruido excesivo, por lo que es respetuoso con el medio ambiente y eficiente energéticamente.
Rentabilidad y longevidad: La cuchilla puede afilarse repetidamente utilizando una rectificadora especializada, manteniendo un rendimiento equivalente al de una cuchilla nueva. Esta característica mejora significativamente la eficiencia de la producción y reduce los costes operativos.
Optimice los parámetros de serrado en función de las propiedades del material y las especificaciones de la pieza:
El problema de las vibraciones y su tratamiento
Durante el proceso de corte, existe una tendencia a que se produzcan vibraciones que pueden provocar un efecto de corte deficiente, un largo tiempo de inactividad del equipo, la rotura de la hoja durante el proceso de corte u otros sucesos como la quemadura de los rodamientos causada por una presión desigual sobre el husillo. El tamaño de la superficie y la rebaba del acero cortado por aserrado están fuera de tolerancia.
Medidas adoptadas:
(1) Método convencional: En el proceso de instalación, se adopta la nivelación (establecer la posición horizontal del soporte de deslizamiento superior y la rueda loca inferior basándose en el punto de referencia), y las ruedas en forma de V se alinean en línea recta utilizando un método de trefilado de alambre, de modo que la rueda loca quede a una altura uniforme y en la misma línea. Basándose en el análisis de fuerza del soporte de deslizamiento superior, se añaden contrapesos a la zona de la cubierta de la sierra para equilibrar la fuerza y garantizar un funcionamiento estable.
El problema del apilamiento del acero y su tratamiento
Durante el proceso de corte, si la tensión es desigual, el acero puede apilarse, especialmente al cortar acero de pequeño tamaño, lo que puede provocar daños en la hoja de sierra y en el equipo.
Medidas adoptadas:
(1) Un par motor accionado por presión de aire sujeción se instala en el puerto de corte para eliminar el fenómeno de apilamiento, proteger la hoja de sierra y reducir la fuerza reactiva generada por la deformación del acero bajo la fuerza radial que actúa sobre la hoja de sierra.
(2) Los rodillos de apoyo se añaden al puerto de corte, y después de aumentar los rodillos de apoyo, trabajan junto con el dispositivo de sujeción para presurizar el acero antes del corte. Esto mejora significativamente la calidad de la superficie del corte de la sierra y reduce en gran medida la tasa de daños de la hoja de sierra.
El problema de la gran superficie de agua pulverizada y su tratamiento
Al entrar en la sierra fría, el acero redondo está a unos 320℃, y se rocía agua para enfriar la hoja de sierra durante los procesos de corte y retirada. En la producción real, el área de pulverización de agua es demasiado grande, lo que provoca una disminución de la calidad superficial del acero y el desperdicio de agua.
Medidas adoptadas:
(1) La tubería de aspersión original se sustituye por una tubería de pulverización. Se añaden más boquillas y se utiliza un método de pulverización de niebla para la pulverización clave en el punto de corte. Dado que el extremo de la boquilla tiene una superficie cóncava de arco circular, puede atomizar el agua nebulizada, hacer que el rociado sea uniforme y es fácil de sustituir gracias al uso de conexiones roscadas, lo que favorece las labores de mantenimiento.
(2) Utilice el método de enfriamiento circundante para enfriar la cubierta de la sierra, y rocíe el puerto de corte y los dientes de corte de manera específica en las partes clave.
(3) Cuando se alimenta durante el aserrado, se utiliza una válvula de pulverización y se aumenta la presión de inyección. La válvula de pulverización se cierra durante la retirada.
Problema de fricción entre la cubierta de la sierra y la hoja de sierra y su tratamiento
La fricción entre la cubierta de la sierra y la hoja de sierra causa la vibración general del soporte deslizante superior, lo que resulta en el aflojamiento del perno de conexión a tierra del motor, y si esto continúa por mucho tiempo, causará directamente la quemadura del rodamiento o la quemadura del motor.
Medidas adoptadas:
(1) El método de conexión del eje de la cubierta de la sierra original no era razonable, y el punto de tensión del eje del pasador de la cubierta de la sierra estaba en una placa lateral del soporte deslizante superior, lo que deformaba fácilmente la placa lateral y hacía que la cubierta de la sierra se inclinara. Alargando el eje del pasador y aumentando el punto de tensión, utilizando la placa lateral como punto de apoyo, y haciendo que el panel interno del soporte deslizante superior fuera el verdadero punto de tensión, la estructura de la cubierta de la sierra se hizo más razonable, evitando accidentes similares.
(2) Al sustituir la hoja de sierra, el método original de utilizar una grúa para levantar la cubierta de la sierra puede deformar fácilmente la cubierta. Ahora cilindros hidráulicos se utilizan para levantar la cubierta de la sierra, y se añaden almohadillas amortiguadoras donde la cubierta entra en contacto con el acero después de voltear la cubierta de la sierra, lo que resuelve eficazmente el problema.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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