Muelas de Rectificar: Fabricación, Clasificación y Aplicaciones Industriales

En este artículo discutiremos sobre: 1. Fabricación de Muela de Rectificar 2. Procesos de Muela de Rectificar 3. Grado 4. Estructura 5. Área de Contacto.

Fabricación de Muela de Rectificar:

(i) Las partículas abrasivas se trituran primero a forma de polvo y pasan por separadores magnéticos para remover impurezas de hierro.

(ii) Luego se lavan con agua para remover elementos extraños como polvo o impurezas y luego con compuesto químico para remover grasa.

(iii) Las partículas se clasifican según su tamaño de grano pasándolas por tamices adecuados.

(iv) Las partículas abrasivas se mezclan con materiales de aglomerante apropiados (el material aglomerante se basa en el abrasivo y el proceso usado) y se moldean en forma adecuada y luego se secan.

(v) Después del secado, se hornean (el calentamiento depende del proceso usado). Después del horneado, el material aglomerante se solidifica y mantiene las partículas unidas.

(vi) Luego se cortan y se les da forma final.

(vii) Por último se prueban para grietas, fugas y balance. Dado que la muela debe girar a velocidades muy altas, no se pueden tolerar grietas. Para fugas, etc., se prueba hidráulicamente o como sea posible. Finalmente se balancea estática y dinámicamente. Generalmente el balanceo estático se hace antes de usarla montándola en un mandril.

Un control estricto durante la fabricación en términos de control de densidad, flujo de mezcla y precisión geométrica resulta en muelas más uniformes y consistentes. Estos objetivos se logran por automatización de prensas de muelas, mezclas de flujo libre, mejor control de tamaño durante el moldeado, control por microprocesador de hornos, y facilidades de acondicionado CNC.

Procesos de Muela de Rectificar:

1. Proceso de Aglomerado (Bonding Process):

Un aglomerante es un material que mantiene unidos los granos abrasivos permitiendo que la mezcla se mantenga en una forma deseada en forma de muela.

Los aglomerantes más comúnmente usados durante la fabricación de muelas de rectificar son:

(i) Aglomerante Vitrificado (denotado por V)

(ii) Aglomerante de Silicato (denotado por S)

(iii) Aglomerante de Goma Laca (denotado por E)

(iv) Aglomerante de Caucho (denotado por R)

(v) Aglomerante de Baquelita o Resinoide (denotado por B).

En estos, los aglomerantes vitrificado, silicato, caucho y baquelita se denotan por el proceso y el aglomerante de goma laca se denota por su propiedad, es decir, elasticidad (E) para evitar confusión con el aglomerante de silicato.

Para obtener el máximo del abrasivo, es importante que el sistema de aglomerante sea fuerte, versátil y tenga propiedades superiores de retención de esquinas. El sistema de aglomerante ideal debe facilitar una liberación uniforme del grano, resultando en la muela permaneciendo de corte libre por un período más largo.

Sistemas de aglomerante extremadamente resistentes a la carga y de corte libre con mayor capacidad de retención de forma resultan en reducción de la frecuencia de acondicionado. Esto resulta en aumento significativo en la vida de la muela. Esto también mejora las piezas producidas por hora debido a ahorros en tiempo de acondicionado y vida de muela aumentada.

2. Proceso de Moldeado:

(i) Proceso Vitrificado (para Aglomerante Vitrificado):

Este proceso se usa para fabricar la mayoría de las muelas. En este proceso, después de la fabricación de abrasivos, todos los tipos de granos se mezclan con porcelana cerámica, moldeados en moldes, secados, asentados adecuadamente y cocidos a 715°C por 12 a 14 días.

Ventajas:

(a) Las muelas producidas por este proceso son muy fuertes y porosas. Debido a la porosidad, la tasa de remoción de metal es muy alta.

(b) Las muelas no son afectadas por ácidos, álcalis y son químicamente inertes.

Desventajas:

(a) Debido a la alta temperatura de fusión, hay mayores posibilidades de distorsión térmica incluyendo grietas. Así, las muelas producidas por este proceso están disponibles en diferentes grados dependiendo del grado de distorsión.

(b) Debido a dificultad en fabricación, el diámetro de la muela no puede ser demasiado grande y está limitado a 90 cm.

(c) La muela no puede trabajarse bajo condiciones severas, porque debido a fluctuaciones forzadas y auto-vibraciones en la máquina, la muela al ser frágil es probable que se rompa.

(d) La fabricación de la muela toma mucho tiempo del orden de 30 días.

(e) No puede usarse a más de 2000 m/min para propósitos de corte. (La operación de corte por muela abrasiva es operación muy rápida y da muy buen acabado).

(ii) Proceso de Silicato (para Aglomerante de Silicato):

En este proceso, el silicato de sodio se mezcla con granos abrasivos; la mezcla se moldea en un molde, se seca por varias horas y finalmente se hornea a temperatura de 270°C por unas 20-80 horas.

Ventajas:

(a) Dado que se procesa a baja temperatura, por lo tanto acción de corte libre es posible.

(b) El proceso es rápido, tomando solo unos días.

(c) Muela más grandes, es decir, mayores de 90 cm también pueden fabricarse.

(d) Las muelas preparadas por este proceso son muy eficientes. Esto es porque la fuerza de aglomerado no es tan fuerte como en el proceso vitrificado, y así las partículas abrasivas caen rápidamente, no dejando chances de que ninguna partícula se embote. Es por esta razón que la fricción en la acción de rectificado será menor, y habrá menor generación de calor.

Debido a menor generación de calor, estas muelas son más adecuadas para rectificar fresas, cuchillas, cuchillos, etc. ya que no perderán su propiedad adquirida después del proceso de tratamiento térmico. Otras muelas generan mucho calor y, por tanto, no son muy adecuadas para este propósito.

Desventajas:

No puede usarse para proceso de rectificado común debido al desgaste rápido de la muela, para lo cual el aglomerante vitrificado es el más adecuado.

(iii) Proceso de Goma Laca (para Aglomerante de Goma Laca):

En este proceso, las partículas abrasivas se recubren con goma laca y la mezcla se calienta para dar mezcla uniforme y luego la mezcla se enrolla. La mezcla resultante es muy pegajosa y, por tanto, no puede moldearse. La mezcla se prensa para dar el conjunto deseado y finalmente se hornea a unos 300°C por menos de unas horas.

Ventajas:

Este proceso da considerable elasticidad a la muela y así puede usarse para rectificado bajo condiciones severas de trabajo.

Desventaja:

No se pueden producir muelas de mayor diámetro.

Aplicaciones:

(a) Muela producidas por este proceso se usan como muelas de corte o ranurado (> 0,80 mm de espesor).

(b) Muela producidas por este proceso se usan para rectificado de acabado fino como rectificado de árbol de levas, rectificado de pista de bolas, etc.

(c) Muy buen acabado pulido puede obtenerse por estas muelas.

(iv) Proceso de Caucho (para Aglomerante de Caucho):

En este caso, el material aglomerante es caucho puro con algo de azufre que actúa como agente de vulcanización. Los granos abrasivos se extienden entre láminas de caucho y luego se enrollan al espesor deseado y finalmente se vulcanizan. Por la vulcanización, toda la masa se une y actúa como una muela sólida, el caucho actuando como aglomerante.

Ventajas:

(a) Las muelas producidas por este proceso son muy duras y tenaces.

(b) Muela de hasta 0,1 mm de espesor pueden fabricarse por este proceso y son, por tanto, las más adecuadas para operaciones de corte fino. Las muelas pueden operarse a velocidades de 3000 a 5000 m/min.

(c) También se usan como muelas de desbaste (snagging wheels), es decir, para remoción de escoria exterior, canales, alimentadores, escorias, etc.

(d) Se usan para muelas de control en rectificado sin centros.

(v) Proceso de Baquelita y Resinoide (para Aglomerante B):

En este proceso, las partículas abrasivas se pulverizan y mezclan con resina sintética y un solvente líquido que disuelve la resina. La mezcla se enrolla o prensa a la forma deseada y se hornea por unas horas a temperatura de 205 a 260°C.

Ventaja:

Este aglomerante es muy duro y fuerte. Velocidad de operación de 3000 a 5000 m/min puede lograrse. Las muelas producidas por este proceso se usan como muelas de desbaste (es decir, para rectificado de desbaste para remoción de inclusiones de arena, escamas, etc.). Da una tasa de remoción de material muy rápida.

Grado de una Muela de Rectificar:

El grado de una muela indica la fuerza de los granos y el poder de retención del aglomerante. Usualmente se refiere como dureza de la muela. El espesor de la capa de aglomerado que mantiene los abrasivos controla el grado de la muela de rectificar.

Una muela dura se desgasta lentamente y una muela blanda se desgasta rápidamente. La muela dura se usa para rectificado de precisión y para materiales más blandos y también cuando el área de contacto de la muela con la pieza es pequeña.

La dureza de la muela de rectificar se clasifica como muy blanda (A a G), blanda (H a K), media (L a O), dura (P a S) y muy dura (T a Z).

Estructura de la Muela de Rectificar:

La estructura de una muela se refiere a los vacíos entre partículas abrasivas. Para un material aglomerante dado, el tamaño del vacío se controla por el espaciamiento de los granos y esta estructura puede ser densa o abierta.

Muela de estructura abierta (con granos más finos por unidad de volumen) se usan para alta remoción de material y muela de estructura densa para mantener formas y perfiles de precisión. La estructura se representa por números del 0 al 15, los números más bajos indicando estructura densa y números más altos representan estructura abierta.

Área de Contacto:

Si el área de contacto entre la muela y la pieza es mayor como en operación de rectificado interior, entonces el esfuerzo será menor y la muela tenderá a actuar más dura, y por tanto se debe usar muela más blanda. Este aspecto se vuelve importante en la selección de una muela para una operación específica.

Si el área de contacto es grande, el despeje de viruta debe ser mayor y estructura tipo abierto. Si el área de contacto es pequeña, se requieren muchos puntos de corte finos y los granos deben ser de tamaño fino.