Sierra

Antecedentes

Una sierra es una herramienta manual con una hoja dentada que se utiliza para cortar materiales duros como madera o hueso. Se encuentran entre las herramientas más antiguas conocidas. Las innovaciones realizadas durante miles de años todavía están presentes en ejemplos modernos producidos en masa.

Las primeras sierras de sílex aparecieron durante el Paleolítico temprano, entre el 60.000 y el 10.000 a. C. Durante este tiempo también se fabricaron sierras para piedra y sierras compuestas hechas de hojas de piedra o "microlitos" colocados en un mango de hueso. Las primeras hojas de metal fueron posibles gracias al descubrimiento del cobre hace unos 4.000 años.

Cuando comenzó la Edad del Hierro, el cobre y el bronce más débiles fueron descartados y finalmente se hicieron posibles los dientes rastrillados. Con el tiempo, se hizo evidente que el aumento del número de dientes en una sierra aumentaba la eficacia de su uso. Las sierras pequeñas se utilizaron para la carpintería, y los antiguos egipcios utilizaron específicamente las sierras de arrastre de estilo asiático. Los jeroglíficos descubiertos en los monumentos egipcios registran el uso de la sierra por parte de los egipcios en sus métodos de fabricación de muebles. Los ajustes en el diseño de la sierra se realizaron de acuerdo con la aplicación prevista de la sierra. Por ejemplo, los dientes espaciados permitieron que la sierra funcionara como rastrillo después de la carrera de corte, eliminando el aserrín del "grano" o corte en desarrollo.

Las sierras continuaron mejorando a medida que se desarrollaban innovaciones en metalurgia. Leonardo da Vinci inventó una sierra para mármol durante el siglo XV, y muchos desarrolladores en Europa y en el extranjero aprovecharon las mejoras en el acero para crear una mejor vanguardia. A lo largo del siglo XVII, las hojas más fuertes seguían siendo las más estrechas. La sierra de arco, llamada así por su similitud estructural con el arco y la flecha, continuó siendo popular debido a esta limitación. La popularidad de la sierra de marco de madera entre los primeros colonos europeos en América se ha atribuido a la escasez de metal en las colonias en ese momento, así como a la falta de acero laminado ancho.

Con el advenimiento de la Revolución Industrial, se produjeron sierras más resistentes y duraderas. Por ejemplo, a principios del siglo XVIII se fabricaron varias formas de sierra circular, aunque la primera patente en los Estados Unidos se otorgó a Benjamin Cummins de Nueva York en 1814. Hoy en día, se produce una amplia variedad de sierras manuales y eléctricas para tanto para el consumidor como para el uso comercial.

Materias primas

El acero para herramientas templado de alta calidad, aleado con algunos otros metales, es el material principal utilizado para fabricar la hoja de sierra. Los mangos solían estar hechos únicamente de madera, pero las herramientas modernas también se pueden hacer con plástico moldeado.

Diseño

Hay tres tipos principales de sierras manuales:la sierra para metales, la sierra para metales y el corte transversal o sierra de corte icónico y familiar.

La sierra de corte transversal corta a lo largo de la fibra, mientras que la sierra de sierra corta a lo largo de la fibra. Los dientes de una sierra están formulados de manera diferente para satisfacer diferentes necesidades. Si el ángulo es demasiado extremo, los dientes se engancharán en la madera. Si el ángulo es demasiado superficial, los dientes no podrán cortar en absoluto. Los dientes de una sierra de corte transversal tienen un ángulo más obtuso que los de una sierra circular, para cortar Se produce un tipo especial de acero aleado con tungsteno y se lamina en tiras. A continuación, las hojas se estampan en el acero aleado mediante máquinas de estampación. La sierra se muele según las especificaciones. Los calibres se utilizan para medir el ángulo de los dientes de la sierra, que determinan su eficacia en el corte. A continuación, se endurece la hoja y se coloca el mango. en la veta de la madera sin cincelarla. Por el contrario, el borde de corte de la sierra de arco se coloca en ángulo recto con la hoja real, por lo que los dientes actúan como pequeños cinceles. Los dientes de una sierra para madera dura tienen un ángulo óptimo de 60 grados, mientras que las maderas más blandas deben cortarse con los dientes colocados en un ángulo más agudo, generalmente de 45 grados. Las maderas maduras y verdes también requieren hojas de diferentes formas. Una sierra gruesa tiene aproximadamente cinco dientes por pulgada (dos por cm), lo que es mejor para cortar madera verde o blanda. Una sierra fina, con al menos ocho dientes por pulgada (dos por cm), puede hacer cortes suaves en madera dura curada destinada a lucirse, o para construcciones más intrincadas como la cola de milano.

El
proceso de fabricación

1. Se produce un tipo especial de acero aleado con tungsteno y se lamina en tiras. El grosor de la tira establece el grosor de la hoja acabada y se mide con los mismos instrumentos que se utilizan para medir los cables.
2. A continuación, se estampan las hojas del acero aleado con máquinas de estampación. La forma general de la hoja de la sierra de mano se estrecha desde el mango hasta la punta. Las mejores sierras tienen una "corona" o filo de corte curvo, en lugar de uno recto, por lo que hay menos dientes en contacto con la superficie de la madera en un momento dado mientras la sierra está en movimiento. La mayoría de las sierras de mano económicas tienen un grosor uniforme.
3. Luego, la hoja se procesa de acuerdo con los estándares para un uso óptimo. Dependiendo del tipo de sierra, se pueden aplicar diferentes técnicas. La sierra de corte transversal, por ejemplo, está limada en bisel. La parte posterior de una sierra de mano está más fina que el borde dentado para reducir la fricción durante el uso. Las sierras de mano son generalmente de rectificado cónico.
4. El "fraguado" o ajuste de los dientes de la hoja es crucial para la eficacia de la sierra, por lo que los dientes se miden con un calibre de placa de acero que analiza tres dientes a la vez. Luego, se cortan y se doblan en direcciones alternas. Sin embargo, si se alejan demasiado entre sí, la sierra no corta correctamente.
5. El endurecimiento viene a continuación. La técnica clásica utilizada durante siglos incluye martillar la hoja para "tensarla", de modo que muestre la mejor combinación de rigidez y flexibilidad. Son posibles muchas variaciones. Hoy en día, las sierras para metales profesionales están completamente endurecidas, mientras que las destinadas al uso doméstico solo tienen los dientes endurecidos.
6. Se rocía una capa de protección contra el óxido sobre la hoja de sierra endurecida.
7. Finalmente, las hojas se sujetan a mangos moldeados por inyección hechos por separado.

Control de calidad

La Norma Nacional Estadounidense está destinada a regular el juego de hojas por razones de seguridad y uso óptimo, ya que una sierra mal hecha puede representar un peligro. Las hojas de sierra para metales con 24-32 dientes por pulgada (10-13 dientes por cm) deben colocarse onduladas. Otros tipos de sierras requieren un "juego de rastrillos" en el que uno de cada tres dientes se deja sin afilar. El compuesto del metal utilizado también está regulado. Una hoja de acero estándar, para poder llamarse así, no puede tener más de 1,25% de aleación. Para sierras industriales y de alta potencia, una hoja de acero de alta velocidad debe poder soportar una temperatura de hasta 1,000 ° F (537.78 ° C).

El futuro

Gracias a un software de optimización tan fácil de usar como el diseño asistido por computadora (CAD), se están experimentando mejoras que pueden retardar los efectos del movimiento repetitivo en el usuario de la sierra de mano. Los "trastornos de trauma acumulativo", como se los conoce en el campo, deben contrarrestarse mediante la investigación ergonómica. Los objetivos incluyen extender el impacto de usar una sierra en un área más grande, reducir la necesidad de movimientos correctivos bruscos y mejorar el ajuste del mango para evitar posiciones incómodas de manos y brazos. Los grupos de prueba voluntarios se utilizan para evaluar las necesidades de los consumidores y los usuarios profesionales prueban prototipos de productos en desarrollo.

Se está adoptando el mismo enfoque para mejorar las herramientas eléctricas tanto a pequeña como a gran escala. Las técnicas de fabricación asistida por computadora (CAM), fabricación integrada por computadora (CIM) y control numérico (NC) permiten a los fabricantes de sierras reducir los desperdicios y mejorar la eficiencia. Las sierras circulares en la industria de la madera se han reinventado con la ayuda del análisis de elementos finitos. Saw Paw Corporation de Pensilvania posee patentes sobre un vástago y una broca de sierra de carburo de una sola pieza reciclables. El diseño aerodinámico está orientado a mejorar la eficiencia, al tiempo que alarga la esperanza de vida, con el fin de reducir el costo de uso a largo plazo.