Bruñido (trabajo de metales)

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El bruñido es un proceso de mecanizado abrasivo que produce una superficie de precisión en una pieza de metal frotando una piedra de afilar abrasiva o una muela de afilar contra ella a lo largo de una trayectoria controlada. El bruñido se utiliza principalmente para mejorar la forma geométrica de una superficie, pero también puede mejorar el acabado de la superficie .

Las aplicaciones típicas son el acabado de cilindros para motores de combustión interna , husillos de cojinetes de aire y engranajes . Hay muchos tipos de piedras de afilar, pero todas consisten en una o más piedras abrasivas que se mantienen bajo presión contra la superficie sobre la que se está trabajando.

Otros procesos similares son el lapeado y el superacabado .

Una bruñidora es una herramienta de precisión que se utiliza en el mecanizado para mejorar el acabado de la superficie y la precisión dimensional de los componentes. Funciona mediante herramientas de bruñido abrasivas, que giran y se mueven en vaivén dentro de los componentes, normalmente un cilindro o un orificio. Este proceso mejora la calidad de la superficie interna, logrando dimensiones precisas y acabados suaves.

Las máquinas de bruñido vienen en varios tipos, incluidos los modelos cilíndricos, verticales y horizontales. Las máquinas de bruñido cilíndricas están diseñadas para superficies interiores de componentes cilíndricos, mientras que los modelos verticales y horizontales son adecuados para diferentes orientaciones y tamaños de piezas de trabajo.

Estas máquinas son esenciales en la fabricación para lograr una alta precisión y consistencia en piezas como cilindros de motor y componentes hidráulicos. Los modelos avanzados, como las máquinas de bruñido de una sola pasada con expansión y calibración automática, cuentan con sistemas de automatización y medición en tiempo real para mejorar aún más la eficiencia y la precisión.

Los accesorios de bruñido son herramientas especializadas que se utilizan en el proceso de bruñido del mecanizado y están diseñadas para garantizar la alineación precisa y la estabilidad de los componentes durante la operación de bruñido. Estos accesorios son esenciales para lograr una alta precisión y un acabado superficial excelente en componentes cilíndricos y otros componentes complejos. Los accesorios de bruñido, que se emplean normalmente en aplicaciones de fabricación y mantenimiento, facilitan la eliminación eficaz de material para lograr las tolerancias y la calidad de superficie deseadas.

El bruñido utiliza una herramienta especial, llamada piedra de afilar o piedra de afilar , para lograr una superficie precisa. La piedra de afilar está compuesta de granos abrasivos unidos entre sí con un adhesivo. Por lo general, los granos de afilar tienen una forma irregular y un diámetro de entre 10 y 50 micrómetros (grano de malla de 300 a 1500). Los tamaños de grano más pequeños producen una superficie más lisa en la pieza de trabajo.

Una piedra de afilar es similar a una muela de afilar en muchos sentidos, pero las piedras de afilar suelen ser más friables , de modo que se adaptan a la forma de la pieza de trabajo a medida que se desgastan. Para contrarrestar su friabilidad, las piedras de afilar pueden tratarse con cera o azufre para mejorar su vida útil; la cera suele preferirse por razones medioambientales. ^[1]

Se puede utilizar cualquier material abrasivo para crear una piedra de afilar, pero los más utilizados son el corindón , el carburo de silicio , el nitruro de boro cúbico y el diamante . La elección del material abrasivo suele estar determinada por las características del material de la pieza de trabajo. En la mayoría de los casos, el corindón o el carburo de silicio son aceptables, pero los materiales de la pieza de trabajo extremadamente duros deben afilarse utilizando superabrasivos. ^[1]

El bruñidor se suele girar en el orificio mientras se mueve hacia dentro y hacia fuera. Se utilizan fluidos de corte especiales para lograr un corte suave y eliminar el material que se ha desgastado. Las máquinas pueden ser portátiles, máquinas manuales sencillas o totalmente automáticas con calibración, según la aplicación.

Los avances modernos en abrasivos han hecho posible eliminar una cantidad de material mucho mayor que la que se podía lograr antes. Esto ha desplazado al rectificado en muchas aplicaciones en las que es posible el "mecanizado completo". Los bruñidores externos realizan la misma función en los ejes.

Dado que las piedras de afilar se parecen a las muelas de afilar, es tentador pensar en el afilamiento como una forma de rectificado con bajo nivel de eliminación de material . En cambio, es mejor pensar en él como un proceso de rectificado autocentrante. ^[2]

En el rectificado, la muela sigue un camino simple. Por ejemplo, en el rectificado por inmersión de un eje, la muela se mueve hacia el eje de la pieza, la rectifica y luego se mueve hacia afuera. Dado que cada segmento de la muela toca repetidamente el mismo segmento de la pieza de trabajo, cualquier imprecisión en la forma geométrica de la muela se transferirá a la pieza. Por lo tanto, la precisión de la geometría de la pieza de trabajo terminada está limitada a la precisión del rectificador. La precisión se vuelve aún peor a medida que la muela se desgasta, por lo que se debe rectificar periódicamente para remodelarla.

La limitación de la precisión geométrica se supera en el bruñido porque la piedra de bruñir sigue una trayectoria compleja. En el bruñido de orificios, por ejemplo, la piedra se mueve a lo largo de dos trayectorias simultáneamente. Las piedras se presionan radialmente hacia afuera para agrandar el orificio mientras oscilan axialmente simultáneamente. Debido a la oscilación, cada rebanada de las piedras de bruñir toca una gran área de la pieza de trabajo. Por lo tanto, las imperfecciones en el perfil de la piedra de bruñir no se pueden transferir al orificio. En cambio, tanto el orificio como las piedras de bruñir se adaptan a la forma promedio del movimiento de las piedras de bruñir, que en el caso del bruñido de orificios es un cilindro. Este efecto de promediado ocurre en todos los procesos de bruñido; tanto la pieza de trabajo como las piedras se erosionan hasta que se adaptan a la forma promedio de la superficie de corte de las piedras. Dado que las piedras de bruñir tienden a erosionarse hacia una forma geométrica deseada, no hay necesidad de centrarlas. Como resultado del efecto de promediado, la precisión de un componente bruñido a menudo excede la precisión de la máquina herramienta que lo creó.

La trayectoria de la piedra no es la única diferencia entre las rectificadoras y las bruñidoras, también se diferencian en la rigidez de su construcción. Las rectificadoras son mucho más flexibles que las rectificadoras. El objetivo del rectificado es conseguir una tolerancia dimensional ajustada. Para ello, la muela de rectificar debe situarse en una posición exacta con respecto a la pieza de trabajo. Por tanto, una rectificadora debe ser muy rígida y sus ejes deben moverse con una precisión muy alta.

Una bruñidora es relativamente imprecisa e imperfecta. En lugar de depender de la precisión de la máquina herramienta, depende del efecto de promediación entre la piedra y la pieza de trabajo. La conformidad es un requisito de una bruñidora que es necesario para que se produzca el efecto de promediación. Esto lleva a una diferencia obvia entre las dos máquinas: en una rectificadora, la piedra está fijada rígidamente a un carro, mientras que en una bruñidora la piedra se acciona con presión neumática o hidráulica.

Las piezas de trabajo de alta precisión suelen rectificarse y luego afilarse. El rectificado determina el tamaño y el afilamiento mejora la forma.

La diferencia entre bruñido y rectificado no siempre es la misma. Algunas rectificadoras tienen movimientos complejos y se autocentran, y algunas máquinas de bruñido están equipadas con un calibrador en proceso para el control del tamaño. Muchas operaciones de rectificado continuo dependen del mismo efecto de promediado que el bruñido.

• Bruñido de orificios
• Afilado plano
• Bruñido OD / Acabado superior / Acabado fino (cónico y recto)
• Bruñido esférico
• Afilado de pistas/carreras

Dado que el bruñido es un proceso de alta precisión, también es relativamente caro. Por lo tanto, solo se utiliza en componentes que exigen el más alto nivel de precisión. Por lo general, es la última operación de fabricación antes de enviar la pieza a un cliente. El tamaño dimensional del objeto se establece mediante operaciones anteriores, la última de las cuales suele ser el rectificado. Luego, la pieza se bruñe para mejorar una característica de forma como el acabado de la superficie, la redondez, la planitud, la cilindricidad o la esfericidad. ^[3]

Dado que el bruñido es un proceso de fabricación relativamente caro, solo se justifica económicamente en aplicaciones que requieren una precisión de forma muy buena. La forma mejorada después del bruñido puede dar como resultado un componente de funcionamiento más silencioso o de mayor precisión. ^[3]

La herramienta de bruñido flexible proporciona un proceso de bruñido relativamente económico. Esta herramienta produce una condición de superficie controlada que no se puede obtener con ningún otro método. Implica acabado, geometría y estructura metalúrgica. Se produce una meseta con un alto porcentaje libre de metal cortado, rasgado y doblado. La herramienta de bruñido flexible es una herramienta de bruñido resistente y flexible con una acción de corte suave. Cada uno de los glóbulos abrasivos tiene una suspensión independiente que asegura que la herramienta se centre automáticamente, se alinee automáticamente con el orificio y se compense automáticamente por el desgaste. ^{[ cita requerida ]}

Se utiliza un patrón de "rayas cruzadas" para retener aceite o grasa y garantizar una lubricación adecuada y el sellado de los anillos de los pistones en los cilindros. Una pared de cilindro lisa y vidriada puede provocar que los anillos del pistón y el cilindro se desgasten. El patrón de "rayas cruzadas" se utiliza en los rotores de freno y los volantes. ^{[ cita requerida ]}

El acabado de meseta se caracteriza por la eliminación de "picos" en el metal mientras se deja la trama cruzada intacta para la retención de aceite. ^{[ cita requerida ]} El acabado de meseta aumenta el área de apoyo del acabado y no requiere que el pistón o el anillo se "ablanden" en las paredes del cilindro.

Especificación de afilado de meseta: ^{[ cita requerida ]}

1. Rz (altura de rugosidad de 10 puntos)... 3–6 micrómetros,
2. Rpk (altura de pico reducida).... ≤0,3 micrómetros,
3. Rk (profundidad de rugosidad del núcleo).... 0,3–1,5 micrómetros,
4. Rvk (profundidad de valle reducida)... 0,8–2,0 micrómetros.

Un perfilómetro proporciona descripciones modernas y definidas del acabado del orificio del cilindro que incluyen "RPK" (altura de pico reducida), "RVK" (profundidad de valle reducida) y "RK" (profundidad de rugosidad del núcleo), que se basa en las mediciones "RPK" y "RVK".

• Acabado de orificios en una sola pasada