Acabados superficiales físico-químicos (página 2)

Maquina para sand-blasting (arenado) de piezas
pequeñas

Arenado de un barco de gran calado

Lapeado

En el lapeado, el abrasivo se aplica en una
suspensión sobre una superficie dura. Las
partículas no pueden ser presionadas contra dicha
superficie, dejándolas fijadas a la misma, por lo que
ruedan y se mueven libremente en todas las direcciones. Las
partículas de abrasivo arrancan pequeñas
partículas de la superficie de la muestra,
provocando en ella deformaciones profundas. Ello es debido a que
la partícula de abrasivo, que goza de libertad de un
movimiento, no
es capaz de extraer una autentica "viruta" de la superficie de la
muestra. Por dicha razón, la velocidad de
eliminación de material (la cantidad de material que es
eliminado en un determinado periodo de tiempo) es muy
baja durante el lapeado, lo que hace que los tiempos de
preparación sean muy largos. En el caso de los materiales
blandos, las partículas de abrasivos a menudo son
introducidas a presión en
la superficie de la muestra, en la que quedan firmemente
incrustadas. Tanto las deformaciones profundas como los
gránulos incrustados son defectos extremadamente poco
deseables en la preparación de muestras
materialográficas. Por las razones expuestas
anteriormente, el lapeado solo se utiliza para la
preparación de materiales quebradizos muy duros, como los
materiales cerámicos y las muestras mineralogicas.

Proceso de
lapeado

Tres posiciones de una superficie de abrasivo,
pasando sobre la superficie de la muestra,
rodando.Posición 1: La partícula empieza a
introducirse en la superficie de la muestra. Posición
2: La partícula rueda y extrae un fragmento del
material de la muestra por percusión. Debido al "efecto de
martilleo" se producen deformaciones importantes en el material
de la muestra.Posición 3: La partícula sigue
rodando sin tocar ya la superficie de la muestra. Cuando la
partícula vuelve a pasar de nuevo sobre la muestra, es
extraído un nuevo fragmento, mas pequeño o mas
grande, en función de
la forma de la partícula.

Esmerilado

El esmerilado consiste en la eliminación del material,
mediante la utilización de partículas de abrasivos
fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El proceso
de extracción de virutas con una grano de abrasivo de
aristas vivas provoca el menor grado de deformación de la
muestra, proporcionando simultáneamente la tasa mas alta
de eliminación de material. El pulido utiliza
básicamente el mismo mecanismo que el esmerilado.

Pulido

El pulido, como proceso, se ha descrito ya
anteriormente junto con el esmerilado. El pulido incluye los
últimos pasos del proceso de preparación.
Utilizando de forma sucesiva tamaños de grano cada vez mas
pequeños y paños cada vez mas elásticos, el
pulido permite eliminar todas las deformaciones y rayas
provocadas por el esmerilado fino. El riesgo del pulido
radica en la aparición de relieves y en el redondeo de los
bordes, como consecuencia de la elasticidad de
los paños. Dichos inconvenientes se reducen utilizando
unos tiempos de pulido tan cortos como sea posible.

Desbarbado

Las rebabas o barbas son montículos
delgados que se forman en los bordes de una pieza debido al
maquinado, al cizallado de láminas y en el recorte de
forjas y piezas fundidas.

Entre sus efectos perjudiciales están:
interferir con el ensamble de las partes, ocasionar atascamientos
de las mismas, desalineamientos, y cortocircuitos en componentes
eléctricos. Además, pueden reducir la vida a la
fatiga de los componentes. En forma tradicional, éstas se
han quitado siempre manualmente, lo cual puede ocupar hasta un
10% del costo de la
pieza. En general, la economía del desbarbado depende del grado
de desbarbado requerido, la complejidad de la parte y el lugar de
las barbas, así como de la cantidad de las partes.

Abrillantado

Es muy parecido al pulido, sólo que se
realiza con partículas muy finas sobre discos suaves de
tela o piel. El
abrasivo se suministra externamente con un lápiz de
compuesto abrasivo.

Rectificado

El rectificado es un proceso de remoción
de virutas que utiliza un grano abrasivo individual como
herramienta de corte. Las principales diferencias entre las
acciones de
grano y de herramienta de una punta son las siguientes:

1. Los granos abrasivos individuales tienen
formas irregulares y están a distancias aleatorias en la
periferia de la piedra.

2. El ángulo promedio de ataque de los
granos es muy negativo, como por ejemplo

– 60º o menos, lo que hace que las
virutas del material sufran una deformación mayor que en
los otros procesos de
corte.

3. Las posiciones radiales de los granos
varían.

4. Las velocidades de corte son, en general, muy
altas, del orden de 30 m/s.

Maquina rectificadora

Electropulido

El electropulido es un tratamiento superficial
mediante el cual el metal a ser pulido actúa como
ánodo en una celda electrolítica,
disolviéndose. Con la aplicación de corriente, se
forma un film polarizado en la superficie metálica bajo
tratamiento, permitiendo a los iones metálicos difundir a
través de dicho film. Las micro y macro proyecciones, o
puntos altos de la superficie rugosa, lo mismo que zonas con
rebabas, son áreas de mayor densidad de
corriente que el resto de la superficie, y se disuelven a mayor
velocidad, dando lugar a una superficie más lisa, nivelada
y/o rebabada. Simultáneamente, y bajo condiciones
controladas de intensidad de corriente y temperatura,
tiene lugar un abrillantamiento de la superficie.

En aleaciones,
como el acero inoxidable,
se tiene además la ventaja adicional que, al ser el
hierro un
metal que se disuelve fácilmente, se incrementa el
contenido de cromo y níquel en la superficie, aumentando
así la resistencia a la
corrosión. En una escala
macroscópica, el contorno de una superficie maquinada se
puede considerar como una serie de picos y valles. La profundidad
de los mismos y la distancia entre los picos dependen de los
métodos
utilizados para producir la superficie.

En una escala microscópica, la superficie
es aún más compleja, con pequeñas
irregularidades sobrepuestas a los picos y valles. Con el fin de
producir una superficie verdaderamente lisa, ambos tipos de
irregularidades (macroscópicas y microscópicas)
deben ser eliminadas. Así, las funciones de un
proceso de pulido ideal se pueden distinguir como:

a) Alisado: eliminación de las
irregularidades a gran escala (tamaño superior a 1
micrón).

b) Abrillantado: remoción de
pequeñas irregularidades de un tamaño inferior a
centésimas de micrón.

Galvanizado

La galvanización en caliente es un proceso
mediante el que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro
o acero, por inmersión en un baño de zinc fundido,
a una temperatura aproximada de 450º C. A esta
operación se la conoce también como
galvanización por inmersión o galvanización
al fuego. El proceso de galvanizado tiene como principal objetivo
evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la
contaminación ambiental pueden ocasionar
sobre el hierro.

Moleteado

Moleteado de una superficie es la
terminación que se le da a la misma para facilitar el
agarre. Puede realizarse por deformación, extrusión
o por corte, este último de mayor profundidad y mejor
acabado.

Anodizado

El proceso de anodizado consiste en obtener de
manera artificial películas de oxido de mucho mas espesor
y  con mejores características de protección
que las capas   naturales, estas se obtienen mediante
procesos químicos y electrolíticos. Artificialmente
se pueden obtener películas en las que el espesor es de
25/30 micrones en el tratamiento de protección o
decoración y de casi 100 micrones con el procedimiento de
endurecimiento superficial (Anodizado Duro).

Podemos decir que el proceso de anodizado
consiste en formar artificialmente una capa de oxido de aluminio en la
superficie del metal, este procedimiento llevado a cabo en un
medio sulfúrico produce la oxidación del material
desde la superficie hacia el interior, como dijimos anteriormente
el material que produce la oxidación, es oxido de
aluminio, muy característico por su excelente resistencia
a los agentes químicos, dureza, baja conductividad
eléctrica y estructura
molecular porosa, esta ultima junto con las anteriores, es la que
nos permite darle una excelente terminación,
características que la hacen adecuada y valiosa a la hora
de elegir un medio de protección para este elemento.

Conceptos
generales

. La rugosidad superficial: es el
conjunto de irregularidades de la superficie real, definidas
convencionalmente en una sección donde los errores de
forma y las ondulaciones han sido eliminados

. Superficie real: superficie que limita
el cuerpo y lo separa del medio que lo separa.

. Superficie geométrica:
Superficie ideal cuya forma está especificada por el
dibujo y/o
todo documento técnico

• Superficie de referencia. Superficie
  a partir de la cual se determinan los parámetros de
  rugosidad. Tiene la forma de la superficie geométrica.
  Se puede calcular por el método de mínimos
  cuadrados.

• Perfil real: es la
  intersección de la superficie real con un plano
  normal.

• Ondulaciones. Procedentes de
  holguras y desajustes en las máquinas-herramienta que
  fabricaron la pieza.

Altura de una cresta del perfil, yp:
Distancia entre la línea media y el punto más alto
de una cresta respecto a la dirección de las alturas.

• Altura máxima de una cresta,
  Rp: Distancia del punto más alto del perfil a la
  línea media, dentro de l.

• Profundidad máxima de un
  valle, Rm: Distancia del punto más bajo del
  perfil a la línea media, dentro de l.

• Altura máxima del perfil,
  Rmax: Máxima distancia entre la cresta más
  alta (Rp) y el valle más bajo (Rm).

La indicación básica del estado
superficial de una pieza se consigna mediante dos trazos
desiguales inclinados unos 60¼ respecto a la línea
que representa la superficie. A partir de este símbolo
base, y mediante la adición de símbolos complementarios, se puede indicar
si la conformación de la superficie se va a realizar con o
sin arranque de viruta

Simbología

Cuando se especifica un solo valor,
éste se refiere al máximo valor permitido de
rugosidad superficial. Si fuera necesario establecer criterios de
valor máximo y mínimo para la rugosidad, deben
indicarse como en la figura situando el valor máximo
encima del mínimo.

Ejemplo:

El significado de cada número y
símbolo es el siguiente:

1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en
µm.

2 es el valor de la altura de la
ondulación (no necesario).

= es la orientación de la rugosidad (en
este caso paralela a la línea).

0, 13 es el paso de la rugosidad en µm (no
necesario)

6 es el valor del paso de la ondulación en
mm (no necesario).

Cuando se exija un determinado proceso de
fabricación para la obtención de la superficie,
debe indicarse sobre un trazo horizontal situado a
continuación del trazo más largo del símbolo
básico. También sobre dicho trazo horizontal
deberán reflejarse los recubrimientos o tratamientos
superficiales necesarios para el acabado de la superficie.

Salvo que se indique lo contrario, el valor de la
rugosidad se refiere a la superficie después del
tratamiento o del recubrimiento. Cuando sea necesario indicar el
estado de la superficie antes o después del tratamiento se
hará como en la figura.

Si es necesario indicar la dirección de
las huellas producidas por las herramientas,
se colocarán a continuación de los símbolos
de mecanizado los indicados en la tabla. De acuerdo a la
orientación de las huellas, la norma UNE, las clasifica
según los siguientes grupos:

Normatividad

Norma ISO 1302 78
equivalente norma une 1037 83

Estados de superficie. Cuando se exija un
determinado proceso de fabricación para la
obtención de la superficie, debe indicarse sobre un trazo
horizontal situado a continuación del trazo más
largo del símbolo básico, como se muestra en la
siguiente figura.

Cuando sea necesario indicar el estado de la
superficie antes o después del tratamiento se hará
como se muestra en la siguiente figura.

Si es necesario indicar la dirección de
las huellas producidas por las herramientas, se
consignarán a continuación de los símbolos
de mecanizado con los símbolos indicados en la siguiente
tabla:

Medición
del acabado superficial

Comparadores visotáctiles

. Elementos para evaluar el acabado superficial
de piezas por comparación visual y táctil con
superficies de diferentes acabados obtenidas por el mismo proceso
de fabricación.

Rugosímetro de palpador
mecánico

Instrumento para la medida de la calidad
superficial basado en la amplificación eléctrica de
la señal generada por un palpador que traduce las
irregularidades del perfil de la sección de la pieza

. Sus elementos principales son el palpador, el
mecanismo de soporte y arrastre de éste, el amplificador
electrónico, un calculador y un registrador

Rugosímetro: Palpador inductivo

. El desplazamiento de la aguja al describir las
irregularidades del perfil modifica la longitud del entrehierro
del circuito magnético, y con ello el flujo de campo
magnético que lo atraviesa, generando una señal
eléctrica.

Rugosímetro: Palpador capacitivo

. El desplazamiento vertical del palpador
aproxima las dos láminas de un condensador, modificando su
capacidad y con ella la señal eléctrica.

Rugosímetro: Palpador
piezoeléctrico

. El desplazamiento de la aguja del palpador
deforma elásticamente un material piezoeléctrico,
que responde a dicha deformación generando una
señal eléctrica.

Rugosímetro de palpador
mecánico

. Actualmente los rugosímetros permiten
calcular y tratar numerosos parámetros de rugosidad,
compensar la forma de la pieza o programar la medida.

Laboratorio de
acabado superficial

Brillómetro para determinar brillo
superficial.

Rugosímetro para medir rugosidad

Conclusión

Hoy en día la industria
requiere una mejor calidad de acabado en las piezas, dependiendo
de su utilización final y de vital importancia para la
elaboración de piezas el saber seleccionar el acabado
superficial, qué consideraciones de uso, formales,
estructurales, tecnológicas, etc. Debemos tener en cuenta
a la hora de proponer un acabado superficial para un producto a
diseñar. Necesario y el subsecuente método
para lograr este acabado pensando en una relación optima
entre costo y funcionalidad.

También es muy importante conocer la
simbología de acabado al momento de interpretar planos de
maquinado de piezas y conocer los aparatos y dispositivos de
medición de rugosidad e imperfecciones en
la superficie de las piezas.

Referecias

• Mikell P. Groover. Fundamentos de
  manufactura moderna:materiales, procesos y sistemas. Ed.
  Perarson Educacion.

• Moore kibbey. Maeriales y procesos de
  fabrcacion industria metal mecanica y de plastica. Ed
  Limusa

• www.scribd.com

• www.loeser.de

• www.cea-ifac.es

• www.cenam.mx

• www.vc.ehu.es

• www.iso.org

• Dof.gob.mx

• www.unizar.es

• www.cimm.ucr.ac.cr

• www.isa.umh.es

• www.ib.cnea.gov.ar

Autor:

Francisco Javier Carrasco Salgado

Catedrático: Ing. Pedro Zambrano

Instituto Tecnológico de Chihuahua