Rueda Abrasiva de Diamante:

·      Granos de Diamante

                El diamante usado en la manufactura de nuestras ruedas abrasivas de diamantes es clasificado en dos categorías: Diamante natural y Diamante Sintético. La aplicación del diamante sintético se inicia desde la fecha de su introducción al mercado en 1957. Al día de hoy es aceptado como el principal material para la fabricación de ruedas superabrasivas.

                Se puede disponer comercialmente de polvo de diamante en cerca de 50 diferentes grados cada uno teniendo su propia y única aplicación y es seleccionado meticulosamente en las siguientes categorías:

·       Para matrices de resina

·       Para matrices metálicas y vitrificadas

·       Para matrices electrorrevestidas

·       Para sierras

                La selección del grado y el tamaño de grano depende del tipo de materiales a trabajar, tipo de liga ó matriz y las condiciones de trabajo.

·       Con el objeto de ayudarnos a diseñar el mejor arreglo de formulación y materiales para su aplicación, les solicitamos a llenar el formato  “ COMO ORDENAR” .En donde les solicitamos información acerca de su proceso, material de trabajo y necesidades de producción. Para brindar mejores rendimientos en aplicaciones específicas se pueden diseñar ruedas con diamante recubierto con diferentes metales, así como diferentes grados de tenacidad de los granos utilizados. El correcto llenado del formato “COMO ORDENAR” nos brindará una ayuda invaluable para encontrar la mejor combinación de materiales y la liga adecuada para su aplicación.

·      Concentración

                Concentración significa cuanto diamante está contenido en una unidad de volumen dentro de una rueda de diamante.

                Cuando contiene el 25% en volumen, se dice que la concentración el 100, esto es equivalente a 4.4 qt/cm3 de diamante dentro de la formulación de la rueda. Así que la relación de contenido de diamante según la concentración es la siguiente:

                En base a lo anterior, podemos concluir que el precio de una rueda de diamante depende en gran forma de su concentración.

                La concentración depende también del tipo de trabajo, materiales y condiciones de esmerilado

·      Tamaños de malla

                Los tamaños de malla están clasificados en 22 tamaños, como se muestra en la siguiente tabla. El tamaño de malla de una rueda superabrasiva indica el tamaño de las partículas con las que está hecha, por ejemplo: El polvo tamizado en un rango de mallas #140/#170 la malla deja pasar los granos menores a #140 y atrapa los mayores a #170 y el tamaño de malla indicado en una rueda fabricada con este rango de mallas es el # 140.

                La clasificación de los granos por mallas, es posible solo hasta malla #325, debido a que seria muy complicado fabricar mallas con mas de 325 alambres por pulgada lineal, es por eso que se utilizan otros métodos, en general electrónicos para poder micronizar mallas de menores diámetros. Aun así se puede expresar estas mediciones en términos de mallas.

·      Aglutinante

                Existen cuatro alternativas para aglutinar la liga, que son: liga resinoide, liga metálica, liga vitrificada y liga electrodepositada.

·      Liga resinoide

                Las ruedas de diamante de liga resinoide se hacen, mezclando los componentes resinoides y el polvo de diamante, teniendo excelentes características de corte para:

1.     Esmerilado de aleaciones de carburo de tungsteno

2.     Esmerilado de combinaciones de carburo de tungsteno y acero

3.     Esmerilado de CERMET

4.     Esmerilado de precisión de materiales magnéticos, vidrio, cerámica etc.

·      Las ruedas de poliamida son recomendadas para el esmerilado pesado y esmerilado de profundidad (“creep feed”)

·      Liga metálica

                Las ligas metálicas se fabrican mezclando polvos metálicos con el polvo de diamante y posteriormente sinterizandolos. Las rueda de diamante fabricadas con este método son recomendables para altos porcentajes de retención del grano, y son preferidas para:

1.     Donde un servicio largo es requerido

2.     Donde el desgaste de la rueda de diamante debe ser minimizado como en el caso de las ruedas de forma

3.     Esmerilado manual de aleaciones de carburo de tungsteno

4.     Esmerilado de perfiles de forma

5.     Corte y esmerilado de materiales duros y quebradizos

6.     Corte y esmerilado de materiales magnéticos como la ferrita

7.     Corte y esmerilado de piedras

8.     Corte y esmerilado de grafito etc.

                Las ruedas de diamante de liga metálica tienen mejores propiedades de retención del grano, pero esto puede causar que la rueda se tape y de esta forma exigir mayor presión de corte y generar grandes temperaturas, que posiblemente causen daño físico a la pieza de trabajo. Para evitar este problema es necesario tener particular cuidado en la selección del proceso de esmerilado y las condiciones de trabajo, así como el refrigerante y los intervalos de aderezado del esmeril.

·       LIGA VITRIFICADA

                Las ruedas vitrificadas de diamante se elaboran mezclando granos de diamante con ligas vitrificadas, obteniendo una cierta porosidad, la cual ayuda a eliminar problemas de formado y aderezado, encontrados en las ruedas de tipo resinoide y metálicas en la aplicación a materiales de trabajo como carburo de tungsteno, Herramientas de diamante sinterizadas etc.

·       RUEDAS ELECTRODEPOSITADAS

                Este es un método de tener granos de diamante depositado en la superficie de metal preformada  con un método especial de galvanoplastía.

Las ventajas de esta liga es su costo bajo inicial, comparado con otras ligas. Otra ventaja es la habilidad de esta liga para generar cortes fríos comparada con las demás ligas. La vida de una rueda electrodepositada, es equivalente a una sola capa de granos de diamante, pero el metal base es recuperado para bajar los costos del esmeril.

Este tipo de rueda abrasiva es recomendable para las siguientes aplicaciones:

1.        Rectificado interno de cavidades pequeñas

2.        Rectificado de ranuras

3.        Esmerilado de escantillones

4.        Esmerilado de formas etc.

·        Diámetro de la rueda

                El calor generado por la fricción propia del esmerilado es disipada de la rueda y de la pieza de trabajo, ya sea por aire o por el fluido refrigerante. Cuando el diámetro de la rueda es pequeño, los granos calentados en el proceso, probablemente no tengan suficiente tiempo para enfriarse antes de entrar en corte otra vez en la siguiente revolución. Esto genera una acumulación de calor progresiva en la medida que el esmerilado continua. La consecuencia primaria es un acelerado desgaste de los granos, así como el deterioro de la resina en las fronteras del grano sobrecalentado. Esto genera que se desprendan los granos que en sus fronteras de haya degenerado las propiedades de adhesividad y dureza de la resina.

Incrementando el diámetro de la rueda al máximo permitido en la aplicación se obtendrán mejores rendimientos por volumen removido de material, puesto que el diamante trabaja mas frío y se evita el desgaste excesivo del grano así como la degradación de la liga de resina por calor excesivo.

·        Ancho de la banda

                Cuando la rueda entra en contacto con la pieza de trabajo la remoción de material es hecho por el área “S” y sus dimensiones están dadas por el ancho de la banda y la longitud de contacto “T”.

                Un requerimiento básico para el corte con diamante, es la superficie de contacto de la rueda con la pieza de  trabajo. La fuerza actuando entre la rueda de diamante y el material de trabajo y la profundidad de corte, dependen de forma directa de la rigidez de la máquina, así como de el sistema de sujeción de la pieza a esmerilar.

Cuando la fuerza de alimentación se mantiene constante, la presión en la superficie “S” de contacto (Kg/Cm2) disminuye en la medida que el ancho de la rueda “W” crece. Esto incrementa el desempeño del corte de los granos, y la relación de remoción de material es incrementada. En este punto, es necesario tomar en consideración el tipo de trabajo a realizar y las capacidades de potencia y rigidez de la máquina, puesto que el desempeño del corte será mejor cuando el área de contacto “S” sea tan pequeña como sea posible, mientras que al aumentar la medida “W” en la banda de la rueda se incrementará la vida de la rueda.

·        Maquinaria

                La  maquinaria usada en el esmerilado con superabrasivas, debe contar con una gran rigidez, si la mesa de trabajo ó el husillo tienen vibración, se generarán marcas de oscilación y se promoverá el desgaste prematuro de la rueda. Es estrictamente necesario que la máquina tenga suficiente potencia para sostener estable la velocidad periférica de la rueda, así como un avance uniforme de la mesa de trabajo. Si se trabaja con maquinaria de poca potencia, la cual no garantice las condiciones anteriormente mencionadas, se tendrá como resultado una velocidad no estable de la rueda al corte, un desgaste anormal de la rueda y por consiguiente una BAJA SUBSTANCIAL de la eficiencia y rendimientos en el corte.

                Siempre será recomendable el uso de maquinaria sin vibración, altamente rígida y con suficiente potencia.

·        Montaje de la rueda superabrasiva

                Si la rueda no es ajustada adecuadamente, y la periferia y los costados de la rueda en contacto con el eje de la máquina tienen vibración, se generan problemas con la duración  de la rueda como:

1.        Generación de marcas de oscilación en la pieza de trabajo

2.        La maquina vibra y el sonido de esmerilado incrementa

3.        La vida de la rueda es extremadamente corta.

                Para evitar estos problemas, es necesario que la rueda sea montada y ajustada apropiadamente. Ya sea una rueda de copa o plato la que se pretenda montar en la máquina, el error en paralaje contra el husillo debe ser menor a 0.02 mm y en el caso de ruedas rectas, el descentrado de la periferia debe ser menor a 0.02 mm. Se puede ajustara las ruedas con los siguientes procedimientos:

1.        Apriete suavemente la rueda al husillo de la máquina

2.        Revise el descentrado periférico de la rueda con un indicador de carátula de milésimas

3.        Reduzca el descentrado de la rueda golpeando suavemente con un martillo y un trozo de madera la zona que muestre mayor error

4.        Revise el descentrado periférico otra vez, utilizando un indicador de carátula, al momento que la rueda entre en el ajuste deseado apriete la rueda y mida otra vez con el indicador de carátula

5.                El procedimiento anterior solo se podrá aplicar cuando exista espacio suficiente entre la flecha de la máquina y el barreno de la rueda, si este no es suficiente, la rueda se tendrá que rectificar en su propia montadura

·        Rectificado y Aderezado

                En ambos casos, si el descentrado de la rueda es severo cuando esta ya este montada ya sea por el perfil generado por el desgaste ó por desbalanceos detectados, es necesario ajustar  el descentrado y el perfil. Rectificando la rueda. De esta forma  se corrige cualquier defecto de montaje de la rueda.

                Una rueda de diamante recién rectificada no debe ser utilizada inmediatamente, puesto que  los granos de abrasivo en este punto no están expuestos ni en condiciones de corte.

                Para acondicionar los granos de forma correcta para el corte, es necesario escarbar la liga alrededor del grano para exponer sus filos, a este procedimiento se le llama aderezado. Si este procedimiento no es realizado satisfactoriamente, el desempeño de la rueda no será el esperado, es necesario poner mucho cuidado en la aplicación de los siguientes métodos.

*         Selección de la rueda de carburo de silicio adecuada para el rectificado de la rueda;

                Para generar un rectificado adecuado de la rueda de diamante en el menor tiempo posible, el tamaño de grano de la rueda de carburo de silicio debe estar en dos rangos mas grande que la rueda de diamante, el grado de la rueda de carburo de silicio se muestra en la siguiente tabla:

*         Métodos de Rectificado

                existen cuatro métodos para rectificar ruedas de diamante:

1.        Método del aderezado de freno. Independientemente de los cuatro métodos descritos, el método del aderezado de freno, es el mas recomendable para un rectificado rápido estable y simple, para rectificar ruedas que ya están montadas en la máquina

2.        Método de la barra de abrasivo. En el rectificado de ruedas de diamante con este método es necesario poner mucha atención para no deformar los cantos de la rueda a la hora de rectificarla.

3.        Método de l acero dulce. Este método es sencillo de aplicar, puesto que no requiere de ningún tipo de implemento par a aplicarlo, sin embargo se debe tener mucha precaución de no tapar la rueda a un grado que se pueda dañar.

Método de rectificado posterior. En este método la rueda se desmonta de la máquina, y se monta en otra para

rectificarla. Al momento de montar y desmontar la rueda de una a otra máquina es posible que se encuentren

variaciones en el montaje.

*         Selección de la barra aderezadora:

·        Aderezado con Barra

                Con este método se adereza la rueda de diamante empujando una barra aderezadora contra la banda de la rueda. el aderezado deberá ser efectuado con refrigerante, y en el caso de ser imposible se deberá humedecer la barra. en el caso de utilizar una barra de lapeado deberá hacerse en seco.

·        Selección de las condiciones de trabajo

                Mientras que en el pasado el uso de las ruedas de diamante era caro y las  ruedas consideradas como herramientas preciosas,  el proceso se juzgaba solamente por la vida de la rueda en relación a su costo. Al día de hoy  es común encontrar que los parámetros de costo son totales con los conceptos de costos totales de trabajo. Los costos totales de trabajo son:

(Costo de la rueda)+(Todos los demás costos incluyendo la mano de obra).

Recientemente con los incrementos en la mano de obra, la proporción de “Los otros costos” se ha incrementado significativamente, es por esto que a la fecha es muy importante encontrar la eficiencia de trabajo de acuerdo a las condiciones del mismo. La siguiente gráfica muestra la importancia de estos conceptos.

·        Velocidad periférica

                La vida de la rueda, la tasa de remoción de material, el acabado superficial etc. depende de forma directa de la velocidad periférica de la rueda de diamante. Es así que es muy importante encontrar la optima velocidad periférica de la rueda a usarse. Las recomendaciones de velocidades periféricas se muestran en la siguiente tabla:

La velocidad periférica es función del diámetro de la rueda y las revoluciones (r.p.m.) del husillo.

·     Refrigerante

                el afilado de una herramienta tiene que hacerse observando directamente el punto de contacto entre la herramienta y la rueda de diamante, esto se hace normalmente con esmerilado en seco, de cualquier forma cuando el área de contacto entre la rueda y el material de trabajo es relativamente grande, la temperatura crece significativamente, provocando un incremento en la temperatura que puede llegar a quemar la herramienta así como degenerar la liga de la rueda. Esto disminuye la vida de la rueda e incrementa la proporción de costo del costo total. En estos casos es recomendable utilizar refrigerante. En el esmerilado en húmedo es necesario apuntar la tovera del refrigerante directamente a la superficie de contacto entre el material de trabajo y la rueda de diamante. En el caso de esmerilado pesado ó (Creep feed) el cual genera importante acumulación de calor en el esmerilado, es recomendable aplicar líquido refrigerante de un grado superior de lubricación, y aplicarlo en alta presión en el área de contacto entre la pieza de trabajo y la rueda de diamante.

·     Profundidad de corte

                La profundidad de corte es de vital importancia para lograr una buena eficiencia en el esmerilado. Un incremento indebido en la profundidad de corte con el objeto de mejorar la eficiencia en el esmerilado, puede provocar una caída significativa en la vida de la rueda es por eso que es recomendable que se sigan las recomendaciones de profundidad de corte que se indican en la tabla siguiente. Por otro lado, cuando se trate de esmerilado de forma, es recomendable que se disminuya el avance de la mesa, para evitar la deformación de la forma de la rueda.

·     Acabado superficial

                El acabado superficial de la pieza de trabajo depende en el método de esmerilado y el tipo de material de la pieza de trabajo, así como de el tamaño de grano de la rueda de diamante. La recomendación para lograr las metas de acabado superficial esta llena de limitaciones y dificultades. Para poder lograr un buen acabado superficial con una substancial remoción de material, es recomendable dividir en dos el esmerilado, el primer paso para desbastar con un grano grueso y el segundo paso para dar el acabado con el tamaño de grano recomendado. La tabla que se presenta a continuación presenta una guía para seleccionar los tamaños de grano en relación con el acabado superficial-

En todos los casos la practica del rectificado en vacío (Spark-Out) mejora el acabado superficial.

·   Ruedas de CBN

·     CBN

                El CBN es un superabrasivo que se utiliza para el esmerilado de aceros de alta dureza, este es un material que no se encuentra en la naturaleza, y se obtiene de la síntesis mediante temperatura y presión de un material conocido vulgarmente como grafito blanco. Este método es similar al utilizado en la síntesis del diamante sintético.

·       Características del CBN

                En dureza, el CBN es el segundo material mas duro conocido sobre la tierra, después del diamante y antes del carburo de silicio y el oxido de aluminio. Si nuestra única consideración fuera la dureza, el diamante sería la mejor opción, pero extrañamente este se desgasta rápidamente al alcanzar temperaturas de 600 a 700 ºC en presencia de aire, por oxidación. Aparte de que este reacciona muy fácilmente con el Hierro y el acero, resultando en un desgaste excesivo, siendo que el diamante esta formado principalmente de carbón. En contraste con el diamante, el CBN no se gasta puesto que es estable a 1370ºC de temperatura, y no reacciona con el hierro.

·       Tamaños de grano

                Los tamaños de grano disponibles en CBN se muestran en la tabla siguiente:

·       Velocidad de corte

                Las velocidades de corte recomendadas para el uso de CBN en liga resinoide se muestran en la tabla siguiente:

                Independientemente de lo anterior, si existe suficiente capacidad en la bomba de alta presión del refrigerante, la velocidad periférica se puede elevar hasta 4000 m/min., siendo esto un factor significativo para promover la vida de la rueda.
 

·       Líquido refrigerante:

                Los líquidos refrigerantes pueden ser divididos en dos grandes categorías, la primera como aceites, y la segunda como solubles.

                Los aceites refrigerantes no son solubles en agua, y son prominentemente lubricantes, pero el efecto de refrigeración en la pieza de trabajo no es satisfactoria, de todas formas, cuando las condiciones de trabajo son severas ó se esmerilan metales suaves como acero inoxidable ó inconel, generan condiciones excelentes de esmerilado.

                Los refrigerantes solubles en agua son divididos en tres diferentes categorías, Las emulsiones, los solubles y los químicos. Las emulsiones tienen excelentes características de lubricación así como refrigerante. Si las condiciones de trabajo no son recomendadas para el uso de aceites de corte, las emulsiones son una buena elección. Los solubles en agua se convierten en refrigerantes translúcidos que poseen excelentes capacidades de lubricación y para efectos de refrigeración son mejores que las emulsiones. Para trabajos en general los solubles son mas que suficiente para obtener buenas condiciones de corte. Los químicos son los refrigerantes que tienen mejores características de enfriamiento sobre los demás, pero las peores en lubricación.

·       Profundidad de corte:

                Las recomendaciones de profundidad de corte por pasada, se muestran en la tabla siguiente: