Lijado y acabado inteligentes en el taller de fabricación de metales

Aug 16, 2023

FIGURA 1. Un operador muele con un abrasivo aglomerado.

El departamento de esmerilado y acabado sigue siendo una de las áreas más manuales e incomprendidas del fabuloso taller. Un fabricante podría examinar el anidamiento para optimizar el rendimiento del material, marcar los parámetros de corte para lograr ese borde perfecto cortado con láser o perforado y luego examinar el conformado para obtener una calidad óptima y una repetibilidad del ángulo de plegado. Después de eso, las piezas fluyen al departamento de rectificado y acabado donde, con demasiada frecuencia, los trabajadores luchan por utilizar herramientas inadecuadas y técnicas ineficientes en un entorno que obstaculiza la calidad y el rendimiento.

¿Cómo puede un taller fabuloso cambiar las cosas y aumentar la productividad en lo que sigue siendo el más manual de todos los procesos de fabricación de metal? Comienza con el objetivo en mente, incluido el metal que los pulidores deben eliminar y las superficies que los acabadores deben lograr.

Todos los abrasivos eliminan material, pero cómo y por qué se utilizan varía mucho dependiendo de lo que se debe lograr con la operación. El uso de abrasivos en la fabricación de metales se divide en una de tres áreas: el esmerilado funciona bien para eliminar metales pesados, como cuando se esmerilan soldaduras (consulte la Figura 1); la combinación ayuda a combinar diferentes áreas de la pieza de trabajo (consulte la Figura 2), como cuando se combinan soldaduras con el metal base; y el acabado prepara una superficie con un patrón de rayado específico.

En su mayor parte, los que rectifican usan abrasivos aglomerados para una eliminación de material agresiva y efectiva, mientras que los que mezclan usan abrasivos revestidos, que tienen granos abrasivos similares pero con un paño debajo que ayuda a mejorar el acabado de la superficie. Quienes realizan acabados recurren a una variedad de medios dependiendo de lo que necesitan lograr, desde abrasivos recubiertos hasta materiales no tejidos y otros materiales para acondicionamiento de superficies, así como discos de copa, tambores de pulido y pastas de pulido diseñados para crear un acabado de espejo estéticamente agradable. .

Otro aspecto fundamental implica observar el rendimiento general de una operación de rectificado y (especialmente) de acabado. El rendimiento no se rige sólo por la rapidez con la que un abrasivo elimina el material. Cambiar los medios abrasivos lleva tiempo, un hecho que no debe ignorarse.

El acabado consiste en crear patrones de rayado específicos en las superficies de los materiales. Para lograrlos, los operadores pueden seguir varios pasos, progresando gradualmente a través de granos cada vez más finos. Esto parece lógico. Después de todo, a medida que los operadores pasan a utilizar un abrasivo más fino, reemplazan los rayones ligeramente más gruesos por otros ligeramente más finos.

Suponiendo que los finalistas utilizaran la técnica adecuada, el proceso de acabado en sí (es decir, el momento en que el medio abrasivo entra en contacto con la superficie del material) podría ser bastante eficiente. Pero ¿qué pasa con todo el proceso, incluido el cambio de medios y la limpieza entre pasos? Ese tiempo se acumula y los pasos adicionales pueden complicar toda la operación.

Observar a los rematadores experimentados puede revelar lo que es posible. Pueden comenzar con un medio extra grueso, un producto de grano medio y luego un producto de grano fino, después de lo cual (si la aplicación lo requiere) comenzarán a pulir. Es posible que dediquen más tiempo a cada producto abrasivo, pero no dedican tanto tiempo a cambiar sus medios de acabado o limpiar. Y no es porque dediquen menos tiempo a limpiar entre pasos; simplemente tienen menos pasos.

¿Cómo logran esto exactamente? Parte de esto implica aprender a trabajar con los medios de acabado; otra parte implica olvidar lo aprendido en el departamento de molienda.

Los rectificadores podrían llegar hasta el departamento de acabado. Es una carrera profesional natural, pero quienes cambian entre ambas pueden desarrollar algunos malos hábitos. Lo que funciona en el pulido no necesariamente funciona en el acabado. Los dos procesos realmente son animales diferentes.

Piense en las muelas abrasivas como las ruedas de un automóvil; en ambos casos, los bordes hacen la mayor parte del trabajo. Las amoladoras abordan el trabajo a altas RPM y un alto ángulo de ataque, lo que les permite contactar el trabajo a alta velocidad y alta presión. Piense en los discos abrasivos como los frenos de disco de un automóvil. La mayor parte de la superficie del disco realiza algún nivel de trabajo. Esto requiere un ángulo de ataque más plano (ver Figura 3).

Si ingresa a un departamento de acabado y escucha el chirrido de las herramientas, con el tono subiendo y bajando, es probable que algo esté mal. Los operadores de acabado novatos podrían estar llevando a cabo lo que hacían para pulir: acercándose al trabajo en un ángulo de ataque alto con mucha presión. Ahora, en el departamento de acabado, están excavando el metal con un producto abrasivo que no fue hecho para excavar en absoluto. Al mismo tiempo, su exceso de presión está creando rayones más profundos que requerirán pasos adicionales para eliminarlos. Además, los operadores se cansan rápidamente porque presionan sus herramientas eléctricas con más fuerza de lo necesario, por lo que su trabajo se vuelve menos consistente. Al trabajar más duro, crean más trabajo para ellos mismos.

Los discos de acabado abrasivos (consulte las Figuras 4 y 5) están diseñados para aplicarse suavemente (en relación con el esmerilado) sobre la superficie para eliminar los rayones más gruesos y reemplazarlos por otros más finos. Los operadores experimentados intentan utilizarlos a sus RPM nominales óptimas, no a las máximas. Aquellos que son nuevos en el acabado pueden leer la clasificación de “RPM máximas” en la etiqueta y pensar que el fraguado será la forma más rápida de terminar un producto, pero es todo lo contrario. Una clasificación de RPM máxima muestra la velocidad más rápida a la que un operador puede utilizar el producto de forma segura; Las RPM óptimas muestran dónde puede ser más efectivo para muchas aplicaciones.

Una herramienta de 10 amperios diseñada para contener medios de hasta 5 pulgadas de diámetro. Puede pulir a 11 000 RPM pero realizar los pasos de acabado entre 5 000 y 7 000 RPM. Dicho esto, las mejores RPM a utilizar dependen del producto que se esté terminando y de los amperios disponibles que tenga una herramienta eléctrica.

La velocidad también cambia con el diámetro del disco. Los abrasivos cerca de la circunferencia exterior del disco girarán más rápido (es decir, tendrán una velocidad lineal mayor) que los abrasivos cerca del centro, y el cambio se vuelve más pronunciado cuanto más grande es el disco. Abrasivo cerca del borde de un taladro de 7 pulgadas de diámetro. El disco que gira a 5000 RPM se mueve más rápido que el abrasivo cerca del borde de un disco de 4,5 pulgadas. desct. Sus rotaciones por minuto son las mismas; el abrasivo en el 7-in. El disco solo necesita realizar una rotación más larga.

Esta diferencia es la razón por la que a menudo verás a los finalistas experimentados ajustar ligeramente la presión que aplican a medida que se mueven hacia las esquinas, para mezclar el patrón de rayado en toda la pieza de trabajo. Específicamente, podrían aligerar su presión a medida que se arrinconan. En el centro de la pieza de trabajo, todo el disco aplica un patrón de rayado, por lo que cualquier diferencia en la velocidad abrasiva prácticamente se anula. Pero en la esquina la situación cambia. Sólo el abrasivo cerca del borde del disco puede llegar a la esquina, por lo que aumenta la "velocidad promedio" de los granos abrasivos que realizan el trabajo. Entonces, el rematador experimentado se relaja un poco para compensar.

En general, estos ajustes de presión son minuciosos y sutiles. De hecho, para cualquier proceso que utilice medios abrasivos (molienda, mezcla o acabado), la consistencia es primordial. Alguien que pueda mantener una presión óptima en todo momento suele ser el más eficaz. Una vez más, escuchar es importante. Escuche el gemido de una herramienta eléctrica que sube y baja continuamente, y es muy probable que un rematador sin experiencia no esté aplicando una presión constante.

La consistencia en el movimiento también importa, una lección aprendida en muchos departamentos de rectificado que produjeron piezas pavonadas. El azulado se produce por sobrecalentamiento y, para evitarlo, una amoladora mantiene la herramienta en constante movimiento.

La elección del abrasivo también importa aquí. Los abrasivos aglomerados se descomponen continuamente, por lo que si un operador mueve la rueda de manera consistente y constante a lo largo del trabajo, el calor se evacua. Los abrasivos revestidos, por otro lado, tienen solo una capa de medio recubierta sobre el disco. Por lo tanto, la generación de calor puede ser bastante intensa si el operador no sigue el patrón de movimiento correcto para evacuar el calor a través de la pieza.

Los abrasivos revestidos modernos, especialmente los discos de lijado, se han convertido en algunas de las herramientas más utilizadas en la fabricación de metales. Irónicamente, parte de esto tiene que ver con qué tan bien funcionan los medios abrasivos modernos.

FIGURA 2. Un operador utiliza un abrasivo recubierto para mezclar.

Los granos cerámicos y con formas de precisión tienden a tener tasas de eliminación de metal extremadamente altas en los primeros cinco minutos de uso. Luego su efectividad disminuye un poco, no dramáticamente, pero sí lo suficiente como para que muchos operadores se tomen tiempo para reemplazar el disco. La verdad es que el disco probablemente tenga una hora o más de vida útil antes de que su tasa de eliminación disminuya dramáticamente y realmente sea necesario reemplazar el disco.

Reemplazar los medios con tanta frecuencia aumenta los costos de abrasivos. Se podría argumentar que mantener esa tasa de eliminación ultraalta valdría la pena todos los costos adicionales de consumibles, pero ese argumento no incorpora los efectos del tiempo de cambio de herramienta. Esto nuevamente nos lleva a analizar todo el ciclo de acabado. Terminar un poco más lento con menos cambios de herramientas gana la carrera.

Nadie gana la carrera si no se le dan las herramientas adecuadas. Esto incluye contar con el medio abrasivo adecuado y la herramienta eléctrica adecuada. Digamos que alguien intenta colocar un determinado patrón de rayado en una pieza de trabajo mientras utiliza una herramienta eléctrica sin control de velocidad variable. O, a pesar de su técnica adecuada, descubren que necesitan cambiar continuamente a diferentes tamaños de grano, pero un disco de láminas más versátil (con arena agresiva en las láminas complementado con un respaldo más suave debajo) podría satisfacer mejor sus necesidades.

Los factores ambientales también influyen. Los medios no deben almacenarse en ambientes excesivamente secos o húmedos. El trabajo debe estar libre de contaminantes, especialmente si una operación procesa tanto acero inoxidable como acero al carbono. Idealmente, el acero inoxidable y el carbón deberían procesarse y (especialmente) almacenarse por separado, no sólo en diferentes mesas o estantes dentro de la misma celda, sino en áreas completamente diferentes de la planta.

Recientemente, un fabricante de acero inoxidable dedicó tiempo a solucionar un problema de oxidación. La operación esperó de 24 a 48 horas para garantizar que el acero inoxidable estuviera completamente pasivado y, aun así, todavía aparecía óxido en una parte del producto entregado. El departamento de rectificado y acabado estaba limpio y bien organizado, con aire filtrado. El departamento de acabado no fue el culpable; tenía que ver con cómo se almacenaba el trabajo en proceso. El acero inoxidable que se estaba terminando se almacenó en rejillas de acero al carbono después del corte.

Además, no te olvides de la luz. Los operadores necesitan ver lo que están haciendo. Con demasiada frecuencia, los talleres fabulosos no se dan cuenta de que las piezas no tienen el acabado que todos esperaban hasta que esas piezas se encuentran cerca del muelle de envío, con luz que entra desde el exterior. ¿Por qué nadie se dio cuenta? La culpa es la mala iluminación del departamento de acabado.

El tipo de luz y el nivel de brillo pueden ser factores, pero la consideración importante suele ser de dónde proviene la luz, es decir, su dirección. Lo ideal es que la luz provenga de múltiples direcciones, lo que permitirá a los operadores inspeccionar el patrón de rayado final desde todos los ángulos.

El rendimiento en el rectificado y el acabado consiste en prestar atención a los detalles. De esta forma, la operación es un poco como hornear un pastel. Si omites un ingrediente, el resultado no será tan sabroso.

Con este fin, muchas operaciones documentan sus prácticas de rectificado y acabado mediante el desarrollo de recetas. Detallan los pasos de acabado necesarios (ni demasiados ni muy pocos), el tiempo que se debe tomar en cada paso, la técnica (ángulo de aproximación plano, patrón de movimiento, presión, RPM), la limpieza requerida entre cada paso (la solución de limpieza para utilizar junto con un paño de microfibra), los medios abrasivos y la configuración de la herramienta eléctrica.

A continuación, combina estas recetas con una buena cocina (tienda limpia, bien iluminada y con las herramientas adecuadas) y unos chefs que nunca dejan de aprender (formación y documentación sobre la técnica adecuada y los pasos finales). Mezcle todos estos ingredientes de la manera correcta y la calidad y el rendimiento general seguramente mejorarán.