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La quemadura es uno de los defectos más indeseables en el proceso de rectificado de piezas de precisión. Los daños térmicos (superficie negra, rayas negras o azules) afectan la integridad de las piezas y provocan perjuicios en componentes valiosos. Cuando se usan CBN (nitruro cúbico de boro) , que no solo poseen propiedades superabrasivas, sino que también operan a alta velocidad, generando altas temperaturas; el problema se agrava. Afortunadamente, esto no es lo habitual, ya que modificando algunos parámetros del resto del engranaje se puede evitar por completo.
¿Por qué ocurre la quemadura de la pieza de trabajo?
Los daños térmicos se producen cuando el calor generado en la zona de rectificado supera la capacidad de disipación del sistema. Debido a las muy altas temperaturas de rectificado, se sobrepasa el punto de transición de fase del material de la pieza de trabajo, y se altera la metalurgia en su superficie. En piezas de acero, esto se manifiesta como una capa superficial martensítica y una capa subyacente sobrecalentada, lo que implica que la pieza presenta menor dureza y una vida útil más corta.
Las muelas de CBN consumen menos energía específica de rectificado en comparación con las muelas abrasivas convencionales, y además la alta conductividad térmica del CBN extrae efectivamente el calor de la pieza de trabajo. Sin embargo, pueden seguir produciéndose quemaduras si se emplean procesos inadecuados. Para ser claros: normalmente, un paquete que contiene un cambio o corrección dirigido resuelve el problema.
Parámetro 1: Velocidad de la muela
Una causa frecuente de quemaduras son los defectos por quemadura que aparecen en la pieza de trabajo debido a la velocidad de la muela. Una rotación excesivamente rápida hace que la estructura comience a desgastarse, y el calor y la fricción generados por los granos resultan excesivos. Esto puede convertirse en un problema grave si la muela de CBN sometida a bombardeo electrónico es del tipo «unión vítrea», diseñada para aplicaciones a mayor velocidad; las vibraciones generadas por el funcionamiento a alta velocidad podrían agravar el problema.
Cómo ajustar: Si se producen quemaduras, reduzca la velocidad de rotación de la muela y las tasas de eliminación de material. La tasa crítica de eliminación de material que provoca quemaduras en una muela de CBN aumenta con el flujo de calor conductivo hacia los granos. Parece haber una oportunidad para disipar el calor durante el intervalo entre el inicio de la desaceleración y su finalización. Si reducir la velocidad no mejora la productividad, experimente con el siguiente parámetro.
Parámetro 2: Velocidad de avance y profundidad de corte
Los factores velocidad de avance y profundidad de corte están estrechamente acoplados y afectan tanto las tensiones de rectificado que actúan sobre el material como el calor generado dentro de este. Si el corte es demasiado profundo o la velocidad de avance excesivamente alta, la muela no podrá eliminar las virutas ni enfriar adecuadamente. Desde el punto de vista mecánico, por otro lado, una profundidad de corte excesiva puede causar problemas: las quemaduras pueden aparecer en la pieza terminada tras un rectificado de desbaste y quedar un sobreespesor de acabado demasiado pequeño para eliminar la capa quemada.
Cómo ajustar: Reduzca gradualmente la cantidad de material alimentado y cortado para evitar quemaduras. Con una profundidad de corte ligera, la carga térmica es menor en la zona de rectificado. En algunas aplicaciones, se puede reducir la velocidad de avance hacia la pieza de trabajo, manteniendo la misma profundidad de corte; esto podría optimizar aún más el proceso de corte y prevenir el sobrecalentamiento. Los resultados de un estudio previo han demostrado que la velocidad de la muela y la profundidad desempeñan un papel significativo en las respuestas de la fuerza de rectificado.
Parámetro 3: Especificación de la muela
Si la muela no está especificada para su aplicación prevista, el problema podría radicar en la propia muela CBN. El tipo de aglomerante, el tamaño y la dureza de la muela, así como el tamaño de las partículas, influyen todos en la capacidad de la muela para funcionar en una zona caliente. Si es demasiado dura o tiene un grano demasiado fino, se desgasta lentamente, pero genera más calor. Una baja porosidad reducirá el flujo de refrigerante hacia la zona de rectificado. Además, no debe pasarse por alto el estado de la muela: si una muela mal trazada o con material adherido a su superficie obstruye los poros, no cortará, sino que frotará la superficie, generando fricción y calor.
Cómo ajustar: Intente utilizar un grano más grueso o una mayor porosidad; esto debería permitir una mejor circulación del refrigerante a través del material. Con ranuras poco profundas, se ha comprobado que las ranuras helicoidales mejoran notablemente el flujo del refrigerante y reducen la quema. Asegúrese de que la muela se rectifique periódicamente y de que los parámetros de rectificado sean adecuados. Algunos fabricantes también han obtenido buenos resultados al emplear materiales innovadores, como muelas CBN impregnadas con nanotubos de carbono (CNT), lo que reduce la quema del material y aumenta significativamente la cantidad de material eliminado.
Cuando debe buscar ayuda
Si, tras cambiar la velocidad, la velocidad de avance, la profundidad de corte y el tipo de muela, sigue produciéndose quema, es posible que el problema no resida en el punto final del proceso. Verificar la presión y el caudal del refrigerante, comprobar la rigidez de la máquina y examinar la sujeción de las piezas de trabajo podría revelar causas de daño térmico.
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