Filtración Avanzada de Refrigerante para Mecanizado de Precisión: Mejore Rendimiento y Longevidad

En el proceso de fabricación mecánica, el mecanizado de precisión incluye rectificado fino, pulido, superacabado, rectificado, lapeado y mandrinado/alemanado fino. Se usa refrigerante lubricante en estos mecanizados. Es muy importante mantener las características inherentes del refrigerante en uso, lo que depende de la filtración.

Determinación de la Precisión de Filtración

La precisión de filtración del refrigerante se mide generalmente por el tamaño o cantidad de residuos en el líquido filtrado. El método es transferir los residuos depositados en el fondo del tanque a papel de filtro (o filtrar cierta cantidad de líquido limpio con papel); tras secar, observar el tamaño de partícula de residuos con microscopio. Se puede tomar el promedio de las 5 partículas mayores, y es mejor ampliarlas y fotografiarlas para archivo. También hay métodos simples como PPM (partes por millón) y MPL (mg/L), es decir, la relación entre el peso de partículas sólidas en el líquido limpio y el peso del líquido o la relación volumétrica.

El método MPL toma 1 litro de líquido filtrado y lo filtra con papel, deja residuos en el papel, y pesa el peso (mg) tras secar. Si el peso es 50mg, MPL es 50; también puede usarse porcentaje.

El método PPM pone el líquido limpio filtrado en un tubo de vidrio recto largo, deja sedimentar, y mide la altura de sedimentación de residuos y la del nivel de líquido para hallar la relación. Si la altura de escoria es 0,5cm y el nivel 50cm, entonces 0,5/50 = 1% (en volumen). Es decir, el contenido de escoria es 1000 PPM.

Métodos de Filtrado Comúnmente Usados

1. Características del refrigerante de mecanizado de precisión

(1) Las virutas de rectificado, lapeado, pulido y superacabado son partículas extremadamente finas, usualmente suspendidas en el refrigerante. Si la pieza es de hierro fundido, las virutas se combinan con grafito haciendo el refrigerante negro, y puede filtrarse y clarificarse por tratamiento general.

(2) Residuos en fundición son finos y uniformes, contienen grafito. Si se mezcla aceite orgánico, fácil producir materia flotante o lodo de polvo de hierro-grafito, que puede obstruir el filtro.

(3) Refrigerante en mecanizado de metales ferrosos. Las virutas son más finas, o pueden ser tiras grandes.

(4) Para metales no ferrosos, las virutas son generalmente tiras grandes, también mezcladas con polvo fino.

2. Métodos de filtrado comúnmente usados

La selección de filtros se determina según el tamaño de partícula de residuos requerido en el refrigerante y la cantidad de filtración/purificación por unidad de tiempo. A continuación se describen características de varios métodos.

(1) Método de sedimentación

Puede usarse tanque de sedimentación, que requiere mayor área y tiempo, por lo que el contenedor es generalmente rectangular con varios tanques intermedios. No debe ser demasiado profundo, para que los residuos puedan hundirse al fondo. La tubería de retorno debe colocarse en un extremo y extenderse al medio de la superficie, y la bomba en el tanque de líquido limpio del otro extremo. La filtración por sedimentación es el método más simple y grueso, adecuado para la mayoría del desbaste.

(2) Método de separación magnética

Use imanes permanentes circulares de alta energía o rodillos magnéticos apuntando al área estrecha de retorno del refrigerante y gírelos para capturar partículas ferromagnéticas en el fluido. También puede llevarse algunas partículas no magnéticas, como arena, para formar lodo de escoria que sale por raspador. Tamaño separable 80-100 micras, adecuado para filtrar refrigerante con escoria ferromagnética durante mecanizado.

(3) Método de separación por vórtice

Es un filtro con superficie formadora de vórtice y cabezal guía cónico. El refrigerante usado se bombea tangencialmente al cabezal por presión. La fuerza centrífuga genera vórtice para separar partículas de suciedad del líquido, y hace que los residuos se hundan por la pared del tubo cónico al fondo; líquido limpio rebosa por el medio al tanque limpio, cerca del 1-3% del líquido sale por orificios pequeños del fondo con residuos, por lo que el dispositivo debe disponerse razonablemente para mejores resultados. Así, parte del líquido puede recuperarse tras sedimentar el líquido de escoria filtrado, y a la vez separar líquido sucio y limpio sin mezclarlos.

Este filtro tiene precisión de 20-40 micras, adecuado para acabado general, pero no para filtrar tiras largas o gravedad específica ligera como grafito en hierro fundido, virutas de aluminio y escamas/escorias esponjosas de rectificado, que afectan el efecto y obstruyen orificios de descarga.

(4) Método de separación centrífuga

El refrigerante fluye al tambor de alta velocidad. La fuerza centrífuga obliga a partículas pesadas a adherirse a la pared exterior. El líquido limpio rebosa por la parte superior. Precisión de 10-20 micras. El problema es limpiar la escoria de la pared, aunque existen descargadores automáticos. Capacidad pequeña, 20-90 L/min, adecuado para filtrado de pequeño caudal en mecanizado de precisión.

(5) Tanque de sedimentación con cadena transportadora

El líquido regresa al tanque tras trabajar. El tanque se divide en varios tanques con tabiques, pero los fondos están conectados. La cadena arrastra placas por el fondo raspando sedimento a la caja de virutas, resolviendo mejor la limpieza del tanque, adecuado para rectificado o mecanizado general.

Desarrollo de la Tecnología de Filtración

Debido al progreso continuo de la tecnología de procesamiento, la comprensión del efecto de filtrado del refrigerante se profundiza. La filtración no solo debe eliminar residuos, sino hacer que los residuos restantes cumplan requisitos de proceso predeterminados. Además, debe eliminar manchas de aceite u objetos flotantes, disipar calor del refrigerante de la zona de procesamiento, y mantener el refrigerante limpio, claro y a temperatura ambiente. Por tanto, la tecnología de filtrado ha evolucionado. Por ejemplo, filtros de banda de papel se usan ampliamente en el extranjero.

1. Filtro de banda de papel por gravedad

Se caracteriza por usar papel como medio filtrante. El papel es de fibras inorgánicas, también llamado no tejido, y usa sus poros para filtrar. Tiene amplia aplicabilidad, no limitado por materiales. Se pueden seleccionar papeles de distintas densidades según precisión requerida, logrando fácilmente mayor precisión.

Este filtro tiene mejor disipación de calor, eliminación de virutas y absorción de aceite, adecuado para filtrado de refrigerante de caudal medio/pequeño en varios mecanizados de precisión. Sus especificaciones de caudal: 25, 50, 75, 100, 150, 200 L/min, y su precisión depende de la densidad del papel. Al seleccionar papel, además de especificaciones según ancho del filtro, debe seleccionarse densidad (g/m²) según precisión requerida.

2. Filtro de banda de papel por presión negativa

El principio es inyectar refrigerante en la caja de filtro por entrada sucia. El fondo está cubierto con medio filtrante y papel no tejido, soportado por rejilla de acero inoxidable, y un raspador transportador por cadena descansa sobre el papel, moviéndose con él.

Este filtro no necesita bomba de vacío para formar presión negativa naturalmente. Comparado con filtro por gravedad, capacidad y precisión mejoran. Es un método de filtrado más avanzado hoy.

3. Sistema de filtración multi-etapa

Para mejorar eficiencia y precisión, a menudo es difícil lograr ambos en una sola filtración. Filtro grueso y fino se usan combinados. Primero filtro grueso para eliminar gran cantidad de escoria, luego filtro fino para precisión requerida, e incluso instalaciones auxiliares para eliminar objetos flotantes o aceite. El sistema multi-etapa usa dos o tres filtros en serie para filtrado grueso y fino, por ejemplo: separación por vórtice + banda de papel, cadena + sedimentación + banda de papel, o separación magnética + banda de papel + caja de sedimentación. Este tipo de dispositivo se usa ampliamente en equipos de precisión actuales.