Guía Esencial del Proceso de Bruñido: Acabado de Precisión para Aplicaciones Industriales

El proceso de bruñido (honing) es un proceso de microacabado usado para obtener geometría de orificio perfecta. La industria valora la importancia de las máquinas de bruñido, ya que el proceso ofrece dimensionado final y crea el patrón de acabado deseado en el interior de tubos o camisas de cilindro.

Este proceso puede considerarse de mecanizado porque se produce eliminación de microvirutas. El bruñido usa una herramienta llamada piedra de bruñido (honing stone). Hoy conocerás la definición, función, aplicaciones, operaciones, componentes, tipos, diagrama y funcionamiento del bruñido como proceso industrial, así como sus ventajas e inconvenientes y la diferencia entre bruñido y lapeado.

¿Qué es el bruñido?

El bruñido es un proceso desarrollado para lograr perfección en geometría de orificio, control dimensional, estructuración de superficie y acabado final. Ofrece dimensionado final y produce el patrón de acabado deseado en el interior de tubos o camisas de cilindro.

El término «bruñido» (honing) deriva de «hone» (piedra de afilar). Es un método abrasivo para acabado de superficies previamente mecanizadas, como taladros o barrenos. La herramienta se llama «hone» o piedra de bruñido: una piedra abrasiva aglomerada para corrección o modificación de diámetro, acabado superficial, forma y tolerancias de posición de orificios.

El bruñido es un proceso de abrasión a baja velocidad; la eliminación de material ocurre a bajas velocidades de corte. Por tanto, calor y presión se reducen, logrando excelente control dimensional y geométrico. Puede mecanizar orificios con tolerancia inferior a 0,001 pulg. (0,025 mm) en diámetro, manteniendo redondez y rectitud verdaderas con acabados inferiores a 20 µin (0,5 µm). Es una de las operaciones más difíciles en fabricación.

Aunque el barrenado de precisión o rectificado interior pueden realizar esta tarea, la deflexión del husillo, variaciones en dureza del material y dificultades en sujeción precisa hacen el resultado imperfecto y lento. El bruñido, en cambio, usa piedras abrasivas rectangulares en lugar de muelas circulares para eliminar estas irregularidades.

El proceso puede producir consistentemente acabados de 4 µin (0,1 µm). Acabados aún más finos son posibles, pues puede retirar tan solo 0,0001 pulg. (0,0025 mm) y hasta 0,125 pulg. (3,175 mm) de material. Aunque lo habitual es dejar 0,002-0,020 pulg. (0,05-0,5 mm) en diámetro para bruñir.

Aplicaciones del proceso de bruñido

La función principal es lograr cotas precisas en orificios cilíndricos. Es ideal para acabado de superficies internas de cilindros de motores de combustión interna, cilindros hidráulicos y otros donde es necesario retener película lubricante sobre la superficie.

Aplicaciones industriales del bruñido: automoción, aeroespacial, petróleo y gas, aviación, ingeniería agrícola, etc. Se usa en la producción de:

• Válvulas hidráulicas
• Inyectores de combustible
• Válvulas de cartucho
• Engranajes
• Bielas
• Muñequillas de cigüeñal
• Bloques de motor
• Cañones de armas
• Orificios redondos, etc.

La función del bruñido como método de mecanizado rentable incluye:

• Tolerancia de orificio
• Eliminación de material
• Generación de geometría exigente
• Pulido de orificios
• Acabado de orificios en casi cualquier material: CGI, cerámicas, recubrimientos proyectados, etc.

Componentes de la máquina de bruñido

Las distintas partes se mencionan en el diagrama y se explican en el principio de funcionamiento.

Diagrama de máquina de bruñido:

Operaciones de la máquina de bruñido

La máquina tiene capacidad para tres tareas principales:

1. Eliminación de material (stock removal)
2. Producción de patrón de acabado que ofrezca la mejor superficie para condiciones óptimas de lubricación.
3. Garantía de rectitud, redondez y dimensión extremadamente precisas de superficie cilíndrica.

Tipos de máquina de bruñido

Dos tipos principales:

Bruñido manual:

Raramente usado hoy. La piedra gira continuamente y la pieza se mueve manualmente adelante y atrás.

Bruñido a máquina:

La piedra combina movimiento rotatorio y alternativo con poca intervención manual. Se subdivide en dos tipos.

Máquina de husillo horizontal:

De las más usadas. Gira la piedra a 100-250 fpm (30-76 m/min). El operario mueve la pieza adelante y atrás (carrera) sobre la piedra giratoria. Debe «flotar» la pieza, sin presionarla contra la piedra, o el orificio quedará ligeramente ovalado. A veces la pieza debe rotar. Estas máquinas disponen de carrera motorizada.

Máquina de husillo vertical:

Diseñada para piezas más pesadas y grandes. Carrera motorizada a 20-120 fpm (6-36 m/min). La longitud de carrera también es controlada por topes ajustados por el operario. Las máquinas verticales tienen múltiples husillos, permitiendo mecanizar varios orificios a la vez.

Piedra de bruñido (honing stone)

Como se dijo, la piedra de bruñido es la herramienta usada, consistente en granos abrasivos. El tamaño del grano varía según la textura superficial deseada. Para textura rugosa, piedra de grano bajo; para textura lisa, grano alto.

No obstante, toda operación de bruñido debe usar piedra de bruñido. Al estar hechas de muchos granos aglomerados, son algo friables y susceptibles a rotura. Por eso a menudo se tratan con cera para prolongar su vida.

El cuerpo de la piedra se fabrica en varios estilos: piedra única para orificios pequeños, y de dos a ocho piedras según aumenta el tamaño. Disponibles en distintos tamaños y formas. Debe incluirse fluido de corte en el proceso para varios propósitos: limpiar virutas de la piedra y la pieza, refrigerar ambas y lubricar la acción de corte.

Principio de funcionamiento del proceso de bruñido

El funcionamiento es sencillo. El proceso se logra expandiendo piedras abrasivas de grano y grado adecuados contra la superficie de la pieza. Las piedras giran y alternan en la pieza con presión y velocidad controladas. Al combinar rotación y alternancia se produce un patrón de cruce (cross-hatch) en la superficie.

Esta piedra abrasiva se usa en forma de barras, montadas en el mandril. Hoy también se usan diamante, nitruro de boro cúbico, óxido de aluminio, carburo de silicio. Pueden completar la operación en una sola pasada. Estos granos se aglomeran en ligantes resinoides o vitrificados para formar la piedra.

La piedra es forzada contra la superficie del orificio por presión mecánica o hidráulica. Se mueve adelante y atrás, típicamente a baja velocidad, para retirar material de la superficie de la pieza.

Mira el vídeo para aprender más sobre el funcionamiento del proceso de bruñido:

Ventajas e inconvenientes del proceso de bruñido

Ventajas:

Beneficios en sus aplicaciones:

• Proceso de alta precisión.
• Poco complejo.
• Pueden procesarse orificios largos y cortos.
• Independientemente de la dureza, cualquier material puede acabarse.
• Mantiene la línea central original del orificio.
• La pieza no requiere rotación motorizada.
• El eje central impulsa la piedra, eliminando orificios cónicos.

Inconvenientes:

Limitaciones a pesar de sus beneficios:

• Proceso lento, aunque nuevas máquinas y piedras han reducido el tiempo.
• Pueden crearse orificios ovalados si la pieza no rota o no se soporta.
• Coste inicial de máquina elevado.

Diferencia entre bruñido y lapeado

La diferencia se descubre en sus aplicaciones finales. Aunque son similares en aspectos como trabajo a baja velocidad, mejora de textura superficial y trabajo de precisión, ambos son procesos de acabado final.

La diferencia es que el bruñido se usa para tubos y superficies cilíndricas, mientras que el lapeado se usa en superficies planas.

Conclusión

El bruñido es un proceso de mecanizado que ayuda a obtener geometría perfecta de orificio, control dimensional, estructuración de superficie y acabado final. Permite dimensionado final y produce el patrón de acabado deseado en el interior de tubos o cilindros. En este artículo hemos dado definición, función, aplicaciones, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento del proceso de bruñido, así como sus ventajas e inconvenientes.

Espero que saques provecho de este artículo; si es así, compártelo con otros estudiantes. ¡Gracias por leer! Hasta la próxima.