¿Alguna vez se ha preguntado cómo conseguir un acabado impecable del metal? Este artículo se sumerge en diversas técnicas de pulido, desde métodos mecánicos a ultrasónicos, detallando sus aplicaciones y ventajas. Aprenderá cómo funciona cada técnica y cómo elegir la adecuada para su proyecto, garantizando una calidad y eficacia óptimas de la superficie. Descubra los secretos para conseguir un brillo de espejo y la ciencia que lo hace posible.
Actualmente, los métodos de pulido más utilizados son los siguientes:
El pulido mecánico se basa en el corte y la deformación plástica de la superficie del material para eliminar los salientes tras el pulido y obtener una superficie lisa. Generalmente utiliza piedras de aceite, ruedas de lana, papel de lija, etc., y se realiza principalmente a mano.
Los componentes especiales, como las superficies de carrocerías giratorias, pueden utilizar mesas giratorias y otras herramientas auxiliares. Para requisitos de alta calidad superficial, pueden adoptarse métodos de rectificado y pulido de ultraprecisión.
El esmerilado y pulido de ultraprecisión implica el uso de herramientas de esmerilado fabricadas especialmente. En un fluido de esmerilado y pulido que contiene abrasivos, se presiona fuertemente sobre la superficie de la pieza para realizar un movimiento de rotación a alta velocidad. Esta técnica puede lograr un rugosidad superficial de Ra0,008μm, el más alto entre todos los métodos de pulido. Los moldes de lentes ópticas suelen utilizar este método.
El pulido químico permite que el material disuelva preferentemente las protuberancias microscópicas de la superficie en un medio químico, obteniendo así una superficie lisa. La principal ventaja de este método es que no requiere equipos complejos y puede pulir piezas de formas complejas, así como pulir muchas piezas al mismo tiempo, por lo que es muy eficaz.
La cuestión central del pulido químico es la preparación del fluido de pulido. La rugosidad superficial obtenida mediante pulido químico suele ser de varios 10μm.
El principio básico de pulido electrolítico es igual que el pulido químico, es decir, disolviendo selectivamente las pequeñas protuberancias de la superficie del material para alisar la superficie. En comparación con el pulido químico, puede eliminar la influencia de las reacciones catódicas y consigue mejores resultados.
La electroquímica proceso de pulido se divide en dos etapas:
(1) Macronivelación: Los productos de disolución se difunden en el electrolito, y la rugosidad geométrica de la superficie del material disminuye, con Ra＞1μm.
(2) Micronivelación: La polarización del ánodo aumenta el brillo de la superficie, con Ra＜1μm.
En el pulido por ultrasonidos, la pieza se coloca en una suspensión abrasiva y se introduce en un campo de ultrasonidos. La acción oscilatoria de los ultrasonidos hace que los abrasivos esmerilen y pulan la superficie de la pieza.
Mecanizado por ultrasonidos ejerce fuerzas macroscópicas bajas, que no provocan la deformación de la pieza. Sin embargo, la fabricación e instalación de las herramientas puede resultar complicada. El mecanizado por ultrasonidos puede combinarse con métodos químicos o electroquímicos.
Sobre la base de la corrosión en solución y la electrólisis, se aplican vibraciones ultrasónicas para agitar la solución, lo que permite que los productos de disolución en la superficie de la pieza se desprendan y mantengan la corrosión uniforme o el electrolito cerca de la superficie. El efecto de cavitación de los ultrasonidos en el líquido también puede inhibir el proceso de corrosión, lo que favorece el abrillantado de la superficie.
El pulido por fluidos se basa en el flujo a alta velocidad del líquido y los granos abrasivos transportados para pulir la superficie de la pieza. Entre los métodos más comunes se encuentran el mecanizado por chorro abrasivo, el mecanizado por chorro líquido y el rectificado por fluidos.
El rectificado hidráulico se acciona mediante presión hidráulica, haciendo que el medio líquido que transporta los granos abrasivos fluya rápidamente hacia delante y hacia atrás sobre la superficie de la pieza. El medio utiliza principalmente compuestos especiales (sustancias similares a polímeros) con buenas propiedades de flujo a baja presión y mezclados con abrasivos. Los abrasivos pueden ser de polvo de carburo de silicio.
El pulido por abrasión magnética utiliza abrasivos magnéticos para formar un cepillo abrasivo bajo la acción de un campo magnético, que desbasta la pieza. Este método tiene una gran eficacia de mecanizado, buena calidad, condiciones de procesamiento fáciles de controlar y buenas condiciones de trabajo.
Con los abrasivos adecuados, la rugosidad superficial puede alcanzar Ra0,1μm.
En el procesamiento de moldes de plástico, el pulido requerido es significativamente diferente del pulido de superficies requerido en otras industrias. En sentido estricto, el pulido de moldes debería denominarse procesamiento de superficies de espejo.
Esto no sólo exige un alto nivel de exigencia en el pulido en sí, sino también en la planitud, suavidad y precisión geométrica de la superficie. El pulido de superficies suele requerir únicamente una superficie brillante.
Las normas para el tratamiento de la superficie del espejo se dividen en cuatro niveles: AO=Ra0,008μm, A1=Ra0,016μm, A3=Ra0,032μm, A4=Ra0,063μm. Porque es difícil que métodos como el pulido electrolítico y el pulido fluido controlen con precisión la exactitud geométrica de las piezas, y la calidad superficial de métodos como el pulido químico, el pulido ultrasónico y el pulido abrasivo magnético no pueden cumplir los requisitos, pulido mecánico se utiliza principalmente para el tratamiento de superficies de espejo de moldes de precisión.
Para conseguir un efecto de pulido de alta calidad, es fundamental contar con herramientas de pulido de alta calidad y elementos auxiliares como piedras de aceite, papel de lija y pasta de esmerilado de diamante.
La elección del procedimiento de pulido depende del estado de la superficie tras el tratamiento previo, como el tratamiento mecánico, el mecanizado por chispas, el esmerilado, etc.
El procedimiento general para el pulido mecánico es el siguiente:
(1) Pulido basto
La superficie tras el fresado, el mecanizado por chispas, el rectificado, etc., puede pulirse utilizando una pulidora de superficies giratoria con una velocidad de 35000-40000rpm o una rectificadora ultrasónica.
Los métodos habituales incluyen el uso de una muela con un diámetro de Φ3mm y WA#400 para eliminar la capa de chispa blanca. A esto le sigue el rectificado manual con piedra de aceite, con piedras de aceite en tiras y queroseno como lubricante o refrigerante.
La secuencia general de uso es #180~#240~#320~#400~#600~#800~#1000. Muchos fabricantes de moldes, para ahorrar tiempo, optan por empezar por #400.
En el pulido semifino se utiliza principalmente papel de lija y queroseno. La secuencia de granos de lija es: #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500.
De hecho, la lija #1500 sólo es adecuada para acero de molde endurecido (52HRC y superior), y no es adecuada para acero preendurecido, ya que puede provocar quemaduras superficiales en las piezas de acero preendurecido.
El pulido fino utiliza principalmente pasta de esmerilado de diamante. Si para el pulido se utiliza una rueda de tela de pulido mezclada con polvo de pulido de diamante o pasta de pulido, la secuencia de pulido habitual es de 9μm (#1800) ~ 6μm (#3000) ~ 3μm (#8000).
La pasta de esmerilado diamantada de 9μm y la rueda de tela de pulido pueden utilizarse para eliminar las marcas de esmerilado peludas dejadas por las lijas #1200 y #1500. A continuación, el pulido se realiza con fieltro adhesivo y pasta de esmerilado diamantada, en la secuencia de 1μm (#14000) ~ 1/2μm (#60000) ~1/4μm (#100000).
Los procesos de pulido con requisitos de precisión superiores a 1μm (incluido 1μm) pueden realizarse en una sala de pulido limpia del taller de procesamiento de moldes. Para un pulido más preciso, se requiere un espacio absolutamente limpio. El polvo, el humo, la caspa y las gotas de saliva pueden arruinar potencialmente la superficie pulida de alta precisión obtenida tras varias horas de trabajo.
Al pulir con papel de lija, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:
(1) El pulido con papel de lija requiere el uso de palos de madera blanda o bambú. Al pulir superficies circulares o esféricas, el uso de palos de madera blanda puede adaptarse mejor a la curvatura de las superficies circulares y esféricas.
Por otro lado, la madera más dura, como la de cerezo, es más adecuada para pulir superficies planas. Los extremos de los palillos de madera deben recortarse para que se correspondan con la forma de la superficie de las piezas de acero, lo que puede evitar que las esquinas afiladas de los palillos de madera (o bambú) rayen la superficie de las piezas de acero.
(2) Cuando se cambia a diferentes tipos de papel de lija, la dirección de pulido debe cambiarse de 45° ~ 90°. Esto permite distinguir las sombras de rayas dejadas por el tipo de lija anterior después del pulido. Antes de cambiar a otros tipos de papel de lija, la superficie de pulido debe limpiarse cuidadosamente con una solución limpiadora, como alcohol, utilizando algodón puro 100%.
Esto se debe a que incluso un pequeño trozo de gravilla que quede en la superficie puede arruinar todo el proceso de pulido posterior. Este proceso de limpieza es igualmente importante cuando se pasa del pulido con papel de lija al pulido con pasta de diamante. Todas las partículas y el queroseno deben limpiarse completamente antes de continuar con el proceso de pulido.
(3) Para evitar rayar y quemar la superficie de la pieza, hay que tener especial cuidado al pulir con lijas #1200 y #1500. Por lo tanto, es necesario aplicar una carga ligera y utilizar un método de pulido en dos pasos para la superficie. Para cada tipo de papel de lija utilizado para pulir, deben realizarse dos pulidos en dos direcciones diferentes, girando 45° ~ 90° entre cada dirección.
Entre los puntos a tener en cuenta para el esmerilado y pulido con diamante se incluyen:
(1) Este tipo de pulido debe realizarse con la menor presión posible, especialmente cuando se pulen piezas de acero preendurecido y se utiliza pasta de esmerilado fina. Al pulir con pasta de esmerilado #8000, la carga comúnmente utilizada es de 100~200g/cm2, pero es difícil mantener esta carga con precisión. Para facilitar esta tarea, se puede hacer un mango fino y estrecho en la vara de madera, por ejemplo añadiendo una pieza de cobre; o se puede cortar parte de la vara de bambú para hacerla más flexible. Esto puede ayudar a controlar la presión de pulido para garantizar que la presión sobre la superficie del molde no sea demasiado alta.
(2) Cuando se utiliza el rectificado con diamante para pulir, no sólo debe estar limpia la superficie de trabajo, sino que también deben limpiarse cuidadosamente las manos del trabajador.
(3) Cada sesión de pulido no debe ser demasiado larga, cuanto más corta, mejor. Si el proceso de pulido es demasiado largo, provocará "piel de naranja" y "picaduras".
(4) Para conseguir un efecto de pulido de alta calidad, deben evitarse los métodos y herramientas de pulido que generen fácilmente calor. Por ejemplo, el pulido con muela puede generar calor que puede causar fácilmente "piel de naranja".
(5) Una vez finalizado el proceso de pulido, es muy importante garantizar la limpieza de la superficie de la pieza y eliminar cuidadosamente todos los abrasivos y lubricantes. Posteriormente, debe pulverizarse sobre la superficie un revestimiento antioxidante para moldes.
Dado que el pulido mecánico se realiza principalmente de forma manual, la tecnología de pulido actual es el principal factor que afecta a la calidad del pulido. Además, también está relacionado con el material del molde, el estado de la superficie antes del pulido y el proceso de tratamiento térmico.
Un acero de alta calidad es un requisito previo para lograr una buena calidad de pulido. Si la dureza de la superficie del acero es desigual o las características son diferentes, suelen surgir dificultades en el pulido. Diversas inclusiones y poros en el acero no favorecen el pulido.
3.1 El impacto de las diferentes durezas en el proceso de pulido
Un aumento de la dureza dificulta el rectificado, pero reduce la rugosidad tras el pulido. Con el aumento de la dureza, aumenta proporcionalmente el tiempo de pulido necesario para conseguir una rugosidad menor. Al mismo tiempo, al aumentar la dureza, disminuye la posibilidad de sobrepulido.
3.2 Impacto del estado de la superficie de la pieza en el proceso de pulido
La capa superficial del acero se dañará debido al calor, tensión interna, u otros factores durante el proceso de rotura del mecanizado de corte. Unos parámetros de corte inadecuados afectarán al efecto de pulido. La superficie después del mecanizado por chispa es más difícil de pulir que la superficie después del procesamiento mecánico ordinario o tratamiento térmico.
Por lo tanto, se debe adoptar el reavivado de chispas de precisión antes de finalizar el mecanizado por chispas, de lo contrario, se formará una fina capa endurecida en la superficie. Si la chispa de precisión se elige incorrectamente, la profundidad de la capa afectada por el calor puede alcanzar hasta 0,4 mm. La dureza de la capa fina endurecida es superior a la dureza base y debe eliminarse.
Por lo tanto, lo mejor es añadir un proceso de rectificado grueso, eliminar a fondo la capa superficial dañada, crear una superficie metálica de rugosidad media y proporcionar una buena base para el proceso de pulido.
El pulido químico es para ocasiones en las que los requisitos de pulido no son elevados y es necesario calentarlo. Con la tecnología actual, si se pueden utilizar los tres tipos de pulido anteriores, no utilice el pulido químico, porque el efecto del pulido químico es pobre y el coste total es elevado.
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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