Comprender las muelas abrasivas: Componentes clave y aplicaciones

David Goetz, Ingeniero de Aplicaciones, Norton | Saint-Gobain Abrasives

Muchos fabricantes hoy usan abrasivos en alguna parte de su proceso. De hecho, sin abrasivos nuestros aviones no volarían, nuestros coches no conducirían, y la lista continúa. Ya sea fabricando cojinetes de precisión, eliminando soldaduras en una obra, rectificando cigüeñales o puliendo un molde de inyección para hacer electrodomésticos, los abrasivos están en todas partes, y uno de los productos abrasivos más comúnmente usados es la muela abrasiva.

ABRASIVOS: UNA PERSPECTIVA HISTÓRICA

Los abrasivos, incluso en su forma más rudimentaria, han existido tanto tiempo como el hombre ha estado fabricando cosas.

• Usar una piedra para dar forma a otra se remonta a la Edad de Piedra
• Hace 7.000 años, los chinos usaban conchas marinas trituradas pegadas a pergamino para pulir
• Usar piedras de molino para triturar granos de comida se remonta al 200 a.C.
• En el siglo X, las piedras de afilar se usaban para hacer espadas, escudos, arados y herramientas

Hoy, los abrasivos modernos han evolucionado a productos técnicos altamente sofisticados, usados para fabricar componentes muy complejos hechos de algunas de las aleaciones más duras y materiales conocidos.

Pero, ¿qué sabemos realmente de ellos?

¿QUÉ HAY EN UNA MUELA?

Las muelas abrasivas, independientemente de su fabricante, están compuestas por tres componentes principales:

Granos abrasivos

• Óxido de aluminio, carburo de silicio, circonia, alúmina cerámica, cBN o diamante son los más comunes

Agente aglutinante

• Vitrificado – aglutinante tipo vidrio
• Orgánico – resina u otro agente

Aire/Espacio vacío

• Huecos o porosidad (natural o inducida)

Si la muela es un superabrasivo, el segmento abrasivo real (Diamante o cBN) se montará en un núcleo o buje para formar la muela.

Materiales del buje de la muela

• Acero, aluminio, fibra de carbono, baquelita, etc.

¿CÓMO SE FABRICAN LAS MUELAS ABRASIVAS?

Al hablar con un fabricante de muelas abrasivas, muchos usan la analogía de que hacer una muela es como hornear un pastel, y en su forma más simple, eso es exactamente cómo se hace.

Cuando un pastelero recibe un pedido de pastel, mira la receta y mide los ingredientes. Los ingredientes húmedos y secos se mezclan para hacer la masa, y una vez mezclados, vierten la mezcla en un molde y ponen el molde en el horno a hornear. Una vez que la masa está cocida, sacan el pastel del molde, lo limpian, lo terminan y se lo envían al cliente.

Cuando un fabricante de muelas recibe un pedido de muelas, ya sea para stock o hecho a medida para un cliente particular, sigue un proceso casi idéntico, aunque mucho más industrializado. El proceso de fabricación comienza con un pedido para una muela particular. La especificación indica qué grano abrasivo y químicos aglutinantes van en las muelas, y el tamaño les dice cuánto de cada uno se requiere. Estas materias primas se mezclan en una mezcladora industrial grande, muy similar a mezclar mortero o cemento. Una vez que alcanza la consistencia requerida, la mezcla pasa a las prensas de moldeo donde se dosifica, moldea y prensa en muelas en un estado muy crudo o verde. Estas muelas verdes se cargan en un horno y se cuecen para hornear o curar la muela en un producto de rectificado rugoso pero usable. Cuando las muelas se enfrían, se mueven a un área de acabado donde se limpian, inspeccionan por calidad y seguridad, se equilibran, se estampan, empaquetan y finalmente se envían al usuario final.

DESCIFRANDO EL CÓDIGO: CÓMO INTERPRETAR LA ESPECIFICACIÓN DE UNA MUELA ABRASIVA

Muchos que trabajan con muelas abrasivas a diario no suelen pensar en la especificación y lo que está estampado en el lado de la muela, solo asegurándose de que lo que está en la muela coincida con lo que la operación requiere para que no se monte y/o use accidentalmente la muela equivocada.

Para quienes fabrican muelas y tienen la tarea de optimizarlas, hay mucha información en una especificación de muela. Si sabe cómo descifrar el código y descifrar lo que significa la información de la especificación, casi todo lo que hay que saber sobre esa muela en particular puede determinarse.

Aunque cada fabricante de muelas tiene su propia lista de granos abrasivos y aglutinantes, y no hay un estándar industrial establecido ni requisito para seguir un formato establecido, el "Sistema de Marcado" como lo conocemos se ha establecido por convención. Veamos una especificación de muela abrasiva y descifremos qué significa cada parte.

32A46-I8VBE

32A46-I8VBE – La primera parte de la especificación identifica cuál es el grano abrasivo. Cada fabricante tiene su propia lista de abrasivos, pero en general, una 'A' es óxido de aluminio, una 'B' indica cBN, una 'C' indica carburo de silicio, una 'D' es para diamante, y una 'Z' denota un grano abrasivo de circonia. Donde se complica es cuando se especifica un grano cerámico o mezcla cerámica. Aquí es donde cada fabricante a veces puede ser un poco creativo.

32A46-I8VBE – La segunda parte de la especificación identifica el tamaño de grano abrasivo. En términos generales, el rango de tamaño de grano para muelas abrasivas va desde grano 12 para operaciones de desbaste rugoso, como las de acerías, hasta grano 220 para operaciones de rectificado de precisión muy fino.

De nuevo, no hay estándar industrial, pero en términos generales:

• Granos gruesos: 12 a 24
• Granos medios: 30 a 70
• Granos finos: 80 a 220 (y más finos)

32A46-I8VBE – La tercera parte del sistema de marcado identifica el grado o dureza de la muela. El sistema de marcado usa letras entre A y Z o ZZ para indicar qué tan dura es la muela. Cada fabricante puede usar el mismo sistema de marcado, pero esto no significa que el grado particular de cada fabricante sea el mismo. Norton puede tener una muela de rango medio marcada como grado 'J', y otro fabricante puede también marcar su muela como grado 'J', pero no significa que tengan la misma dureza o actúen igual. Generalmente, solo significa que ambas son muelas de rango medio.

Como referencia:

• Grados blandos: D a H
• Grados medios: I a P
• Grados duros: Q a Z

32A46-I8VBE – Este número, el cuarto elemento en el sistema de marcado, a veces se omite. Este número representa la estructura de la muela. La estructura es una medida del espaciado relativo de grano o porosidad de la muela. Cuanto mayor sea este número, más abierta o porosa es la muela. Cuanto menor sea este número, más densamente empaquetados están los granos en la muela. En caso de que este número se omita, se considera una estructura '8', que se considera el valor "normal" o estándar.

32A46-I8VBE – La parte final de la especificación identifica qué tipo de aglutinante se usa en la muela y qué modificadores, si los hay, se han añadido. Los valores más comunes son 'B' para aglutinantes resinoides, 'R' para caucho, y 'V' para aglutinantes vitrificados. En el caso de que haya múltiples aglutinantes disponibles para un tipo dado, como suele ocurrir en el grupo de aglutinantes vitrificados, esta parte del sistema de marcado indicará qué aglutinante particular se usa del grupo.

Para muchas personas, las muelas abrasivas son un misterio. Pero como con la mayoría de las cosas, cuando las desglosas a sus componentes y miras lo que realmente son, puedes correr el telón y ver las muelas abrasivas por lo que son: herramientas de corte de múltiples puntas usadas en fabricación de precisión.

Publicado anteriormente en la página de Recursos de Norton Abrasives.