Mejora la tribología de superficies de orificios con bruñido mecanoquímico

Este proceso "mecanoquímico" puede mejorar las propiedades tribológicas de materiales ferrosos como acero y fundición mediante bruñido/alisado, mientras impregna la superficie a nivel nano con wolframio. Crédito: Sunnen

Frecuentemente, el brunido es una de las operaciones finales de mecanizado para piezas con orificios de precisión que deben alojar componentes internos acoplados. Según el fabricante de equipos y abrasivos de brunido Sunnen, el proceso puede corregir diversas condiciones desfavorables del orificio, como tamaño de diámetro, boca de campana, ondulación, conicidad, forma de arcoíris, forma de barril, vibración de escariador, marcas de mandrinado y orificios fuera de redondez. Puede alcanzar tolerancias de diámetro de ±0,0002 pulgadas, dejando su característico patrón de cruce para retención de lubricante.

Dando un paso adelante, Sunnen se asoció recientemente con Applied Nano Surfaces (ANS) de Suecia para ofrecer la tecnología Triboconditioning de ANS en equipos CNC de brunido estándar de Sunnen. El Triboconditioning, proceso realizado después del brunido y muy similar a una operación de brunido, puede mejorar el acabado superficial del orificio y el sellado de combustión, reduciendo fricción y desgaste entre componentes acoplados.

Lo logra mediante un proceso "mecanoquímico" diseñado para mejorar las propiedades tribológicas de materiales ferrosos (acero y fundición) mediante bruñido/alisado, impregnando la superficie a nivel nano con wolframio.

Imagine una operación típica de brunido: una herramienta giratoria (mandril) equipada con piedras abrasivas realiza recorridos dentro y fuera del orificio, lubricada con aceite. Durante el proceso, la herramienta expande los abrasivos para contactar la superficie del orificio, permitiendo remover pequeñas cantidades de material para llevar el orificio a su tamaño y acabado adecuados.

La presión de los "bordes" de carburo sobre la superficie del orificio, combinada con el calor generado, hace que el wolframio en el fluido de Triboconditioning se impregne —química y físicamente— en la superficie del material base a nivel submicrónico. Crédito: Sunnen

En el Triboconditioning, las piedras abrasivas se reemplazan con "bordes" de carburo rectificados y pulidos, y el aceite se sustituye por el fluido de proceso que contiene wolframio. La presión de los bordes sobre la superficie del orificio, combinada con el calor desarrollado, provoca que el wolframio del fluido se impregne —infundido y unido químicamente— en la superficie del material base a nivel submicrónico. Como el wolframio se impregna en el material base, no está sujeto a descamación o desprendimiento como ocurre con otros recubrimientos resistentes al desgaste (el Triboconditioning no es un proceso de recubrimiento). Además, resiste mejor la degradación por solventes, combustibles y lubricantes. El proceso produce un efecto "as-run" en la superficie alisada por brunido, manteniendo el patrón de cruce subyacente.

Una aplicación ideal es cilindros y camisas de motores automotrices, donde la reducción de fricción entre estos componentes y los segmentos del pistón significa menor pérdida de energía y emisiones reducidas. El efecto de bruñido sirve como proceso de "rodaje" para cilindros y camisas, que de otro modo ocurriría al ensamblar y arrancar el motor por primera vez. Las piezas tratadas son más compatibles con lubricantes de menor viscosidad, mejorando la economía de combustible sin riesgo de fallos por desgaste.

Para componentes como camisas de cilindro, el proceso produce una superficie "as run" en la superficie alisada por brunido, manteniendo el patrón de cruce subyacente.

Otros componentes automotrices aplicables al Triboconditioning en máquinas de brunido incluyen cojinetes, guías de válvulas y bielas. El proceso también es adecuado para engranajes y conjuntos hidráulicos como válvulas de cartucho.

Sunnen ofrece tratamiento de Triboconditioning para sus nuevas máquinas de brunido, pero la tecnología también puede adaptarse a máquinas existentes que cumplan con los requisitos de sistemas de avance y control de precisión necesarios para generar las fuerzas requeridas.

Más allá del tratamiento de superficies de diámetro interior, ANS ha desarrollado procesos de Triboconditioning para superficies de diámetro exterior con geometrías complejas, como levas, cigüeñales y dientes de engranajes, utilizando otras plataformas de máquinas herramienta convencionales.