Haciendo que la sierra de corte abrasvio trabaje para usted

La rueda abrasiva, el avance y la potencia son algunas de las variables que no hay que perder de vista

September 13, 2011

Dar un consejo exacto sobre cómo obtener un desempeño óptimo de una sierra de corte abrasivo es muy difícil, debido a que cada aplicación es única. Sin embargo, unas cuantas directrices pueden ayudar al fabricante en metal a entender el proceso de corte, solucionar áreas con problemas y determinar el equipo correcto para el trabajo de corte.

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Figura 1: Un corte típico funcional tiene una superficie áspera con marcas de quemadura y un borde irregular.

Para muchas compañías, una sierra abrasiva es simplemente una forma funcional de cortar algo. Sin embargo, esas mismas compañías pueden usar la sierra en formas muy diferentes para lograr ciertos resultados:

  • Si usted está aserrando una barra de refuerzo a una longitud específica, el cómo se ve el extremo del material parece no importar, o si su pieza de trabajo está destinada a un maquinado adicional, un corte funcional puede ser completamente aceptable (vea la Figura 1).
  • Si está cortando material que será soldado o si usted quiere un extremo que no necesite maquinado, usted quiere un corte ideal—extremos lisos sin quemaduras y bordes limpios (vea la Figura 2). No se requiere acabado secundario como rectificado o pulido.
  • Si usted está usando una sierra abrasiva para pruebas destructivas como parte de su programa de control de calidad, la superficie debe ser más que simplemente lisa; debe ser un corte metalúrgico ideal, pulido a un acabado de espejo para facilitar la inspección (vea la Figura 3).

A veces, conseguir un corte acep-table puede ser una situación frustrante. Puede pasar semanas haciendo cortes ideales, y entonces, aparentemente sin razón, la calidad decae. O usted cortó exitosamente material de 0.5 pulgadas, pero cortar el mismo material con 2 pulgadas de espesor no produce los resultados que quiere. Esto puede parecer un misterio, pero si usted entiende cómo optimizar su sierra abrasiva para cada aplicación específica de corte, usted podrá lograr ese corte ideal.

Empiece siempre por la aplicación

Aunque pueda pensar que está cortando un trabajo muy familiar, el material que está cortando puede diferir más de lo que usted cree. ¿El material es de tamaño o forma diferente al que usted cortó antes? ¿Es sólido o hueco? ¿Qué tipo de acabado quiere en el lado del corte—liso o altamente pulido? Si está cortando un material diferente, no sólo necesita contestar estas preguntas, sino también determinar si su rueda abrasiva es correcta para el material.

Además, necesita evaluar una gama de funciones del operador. ¿Cómo se sujeta el material? ¿Cómo se programan los controles? ¿Cómo hace el operador un avance manual?

En algunos casos, un poco de experimentación puede generar una solución. En otros casos, es probable que tenga que hacer actualizaciones mayores a su equipo, o comprar una sierra nueva.

Concéntrese en la rueda abrasiva

Así como se hacen diferentes hojas metálicas de sierra para diferentes trabajos de carpintería, las sierras de corte abrasivo vienen en muchas formulaciones para el material que se va a cortar. Los materiales abrasivos más comunes son el óxido de aluminio, el carburo de silicio y el zirconio, con formulaciones patentadas disponibles para aplicaciones específicas. Las ruedas de óxido de aluminio generalmente se usan para cortar acero suave; las ruedas de carburo de silicio generalmente se usan para cortar vidrio, cerámicas, tungsteno y materiales similares; y las ruedas de zirconio se usan cuando se cortan aceros de aleación.

Las ruedas patentadas usualmente contienen varios tipos de materiales abrasivos. El fabricante de la rueda determina la fórmula de los materiales abrasivos, sus proporciones, y otras características requeridas para lograr el corte óptimo en un tipo y tamaño específico de pieza de trabajo. Dada la gama de materiales y aleaciones, es imposible recomendar algún tipo específico de rueda. Usted debe contactar a su distribuidor de sierras o al fabricante de sie-rras, especialmente si va a estar cortando piezas de trabajo grandes o si requiere un corte metalúrgico ideal.

Los materiales abrasivos vienen en tamaños de grano de 8, que es el más grueso, a 600, que es superfino. Una rueda con grano más grueso corta más rápido, pero producirá un acabado de superficie más áspero, y puede dejar una rebaba alrededor del borde. Una rueda de grano superfino corta más lento, pero produce superficies lisas muy pulidas y bordes limpios.

Las ruedas se clasifican de la A, que es la más suave, a la Z, que es la más dura. La dureza determina qué tan apretada es la unión del material abrasivo. En gene-ral, las ruedas duras se usan para cortar materiales suaves como acero suave, y las ruedas suaves se recomiendan para aleaciones duras. La razón de esto es la naturaleza del proceso de corte con abrasivo. Sin importar la composición de la rueda, todas cortan soltando partículas abrasivas de la rueda en el proceso de remover material de la pieza de trabajo. Esta abrasión produce continuamente una superficie de corte lozana conforme la rueda se desgasta. Una rueda suave permite la liberación de partículas abrasivas más rápida que una rueda dura. Esto proporciona la superficie de corte óptima para materiales duros. Dado que los materiales suaves son más fáciles de cortar, la superficie de corte de la rueda dura no se estropea tan rápido.

No pase por alto otros factores

Aun cuando la rueda abrasiva es la clave para hacer cortes ideales, como se mencionó previamente, otros factores como el tamaño y el tipo de material juegan papeles importantes en el éxito—o falla—del proceso. Para entender cómo, considere el ejemplo de una sierra de corte en seco de 14 pulgadas (35.6cm) de un modelo de base con un avance manual.

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Figura 2: Un corte ideal tiene una superficie lisa, y un borde limpio, impecable.

Con la rueda correcta en la sierra, casi cualquier trabajador metalúrgico experimentado podría hacer un buen corte en una pieza de 0.5 pulgadas de material cuadrado en la mayoría de los materiales. Conforme aumenta el tamaño, hacer un corte ideal se vuelve más difícil. A 2.5 pulgadas—la capacidad máxima para una rueda de 14 pulgadas (35.6mm)—un operador experimentado puede ser capaz de producir cortes ideales en material de acero suave, pero no en materiales más duros como HASTELLOY®.

La razón es el porcentaje relativo de área de la superficie de la rueda en contacto con la pieza de trabajo. La fricción generada por el proceso de abrasión durante el corte produce calor—mientras mayor sea el área de contacto, más calor se genera. Con corte en seco, en el cual no se usa fluido refrigerante—el calor no tiene a dónde ir. Obviamente, cortar materiales más duros aumenta la generación de calor, y ésta es la razón de que las piezas de trabajo grandes hechas de material duro tengan más probabilidades de sufrir quemaduras y fusión de bordes.

Considere el combo de refrigerante y avance controlado

Para ayudar a producir cortes ideales en casi cualquier tipo de material, la mayo-ría de las compañías seleccionan sierra de corte en húmedo con algún tipo de avance motorizado. Una sierra de corte en húmedo proporciona un chorro de refrigerante para empapar el corte. Este refrigerante lubrica el proceso de abrasión, produciendo un acabado más liso que el corte en seco. Adicionalmente, el refri-gerante actúa como agente de transferencia de calor y enjuaga continuamente el corte para eliminar partículas sueltas de abrasivo y de material. Para cortes meta-lúrgicos óptimos (usando una rueda de grano fino), el refrigerante contribuye al proceso de pulido para producir una superficie de espejo.

El fluido refrigerante solo no es suficiente. Es casi imposible mantener un ritmo de alimentación consistente con un avance manual. Si usted piensa en el ritmo de alimentación como en la presión aplicada a la rueda conforme está cortando, puede ver que un ritmo de alimentación más alto aumenta potencialmente la generación de calor y el potencial de quemaduras. Una sierra de corte en húmedo de 14 pulgadas con un avance manual puede producir cortes ideales en una gama más amplia de tamaños y composición de material, pero la falta de consistencia en el operador pue-de resultar en variaciones en la calidad.

Un avance motorizado soluciona la cuestión de la consistencia. El tipo más común es el avance de sierra tronzadora estándar, en el cual el ritmo puede ajustarse y mantenerse de una pieza a la siguiente, independientemente del ope-rador. Por supuesto, el ritmo exacto de avance depende del tamaño y del tipo de material de la pieza de trabajo, y del tipo y grado de la rueda abrasiva. En general, mientras más duro sea el material más lento será el ritmo de avance.

Para piezas de trabajo grandes de aleación alta, muchas compañías eligen un avance motorizado oscilatorio. Con esta opción, la rueda “se mece” ligeramente hacia atrás y hacia adelante, rompiendo continuamente el arco de contacto—similar a lo que pasa cuando usted usa una sierra manual para cortar un 2-por-4. El fluido refrigerante y la oscilación reducen más la acumulación de calor, y permiten un enjuague más completo del material y de las partículas de abrasivo sueltas. Esto puede resultar en un corte más liso con cualquier rueda, debido a que la oscilación asegura que ningún punto esté expuesto continuamente a la acción abrasiva de la rueda. Dependiendo del tamaño y composición de la pieza de trabajo, el corte puede hacerse más rápido que con el avance motorizado estilo tronzadora estándar.

Elija la velocidad de la rueda y la potencia correctas

Aun cuando el fabricante de ruedas usual mente ajusta la velocidad de la rueda y la potencia, el operador tiene que poner atención a estos dos factores al optimizar el proceso de corte con sierra. Si la sierra es relativamente nueva, todo debe estar bien. Si usted tiene una sierra vieja, especialmente si se cambió el motor, algunos cálculos sencillos pueden determinar si existe un problema potencial.

La velocidad de la rueda se mide en pies de superficie por minuto (SFPM). Piense en qué tan lejos viajaría una rueda de un diámetro dado en un minuto si estuviera girando a un valor dado de RPM.

La velocidad óptima para sierras en seco es de 12,000 SFPM, y 8,000 SFPM para sierras en húmedo. (Las sierras en húmedo deben funcionar más lento para evitar que el refrigerante sea arrojado del corte.) Estas velocidades se calcularon para producir el mejor corte posible con abrasivo, y los fabricantes de sierras y ruedas abrasivas usan estos cálculos en sus diseños.

Para determinar si su rueda está operando al valor correcto de SFPM, use la siguiente fórmula para encontrar la velocidad de giro requerida para un diámetro dado:

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Figura 3: Un corte metalúrgico ideal tiene bordes impecables y una superficie de espejo.

3.82 × SFPM

Diámetro de la rueda

De nuevo, usando la sierra en seco con una rueda de 14 pulgadas como ejemplo: 3.82 x 12,000 = 45,840. Dividien do esta cantidad entre 14 da alrededor de 3,275 RPM. Para una sierra en húmedo, la velocidad de giro requerida sería de alrededor de 2,183 RPM. No se preocupe si su velocidad de giro difiere un poco de estos ejemplos, pero note la diferencia de 1,000 RPM entre las RPM en seco y en húmedo. Si su velocidad de giro varía de la velocidad óptima eso o más, podría ser la causa de algunos problemas existentes.

Debido a que la velocidad de la rueda y el ritmo de avance trabajan juntos para producir el corte, variar el ritmo de avance puede compensar una velocidad de rueda ligeramente más lenta o más rápida. Si usted está cortando piezas pequeñas, es probable que no pueda detectar alguna diferencia en la calidad de corte. Sin embargo, la velocidad de corte óptima se convierte en un factor importante cuando se cortan piezas de trabajo más grandes, especialmente aceros de alta aleación. Una velocidad de rueda más rápida o más lenta que la óptima puede contribuir a cortes de mala calidad y posiblemente a tiempos de corte mayores.

La potencia de la máquina es importante debido a que usted necesita poder mantener la velocidad de rueda óptima durante el proceso de corte. Esta velocidad depende de un par suficiente, el cual es función de la potencia. En la práctica, los requerimientos de potencia dependen del tipo de material, del tamaño de la pieza de trabajo y del tipo de corte—ideal o metalúrgico.

Una sierra de 14 pulgadas diseñada para corte general debe tener al menos un motor de 5 HP. Si se va a una sierra de 20 pulgadas, necesitará un motor de 15 HP. Una sierra de 30 pulgadas requie-re un mínimo de 25 HP. Si usted quiere hacer cortes metalúrgicos ideales con una sierra de 30 pulgadas, debe tener un motor de 50 HP. Note que el requerimiento de potencia no es lineal—mientras más grande sea la sierra, se necesita más potencia relativa. La potencia extra se necesita para vencer una fricción mayor que se genera mientras se cortan piezas de trabajo más grandes, y para producir un par mayor, el cual se necesita para mantener una velocidad de corte óptima.

La mayoría de los fabricantes de sie-rras abrasivas equipan sus sierras con motores que tienen la potencia adecuada para cualquier aplicación potencial de aserrado. Éste no siempre es el caso con sierras tronzadoras económicas de venta al pormenor. Para mantener el precio bajo, estos fabricantes usan motores de baja potencia. A veces, el mismo motor se usa tanto para hojas metálicas como para ruedas abrasivas, lo que resulta en una velocidad inadecuada de la rueda para su aplicación.

Coloque correctamente la pieza de trabajo

La posición de la rueda con relación a la pieza de trabajo es crítica. Ya sea que esté cortando una sola pieza de material, un paquete o una pieza de trabajo irregular, la rueda siempre debe hacer contacto en el borde inicial superior. Es aquí donde la línea central de la rueda está adelante de la pieza que se está cortando. En esta posición, la rotación de la rueda ayuda a limpiar el corte.

Para minimizar el movimiento y la vibración, sujete la pieza de trabajo en ambos lados del corte. Cuando corte un paquete, siempre asegúrese de que las piezas interiores se mantengan bien sujetas, idealmente con una abrazadera para corte de paquetes—también llamada abrazadera superior. Si las formas redondas tienen libertad de movimiento, éstas pueden rotar cuando la rueda abrasiva las engancha. Si las formas cuadradas o rec-tangulares no están bien sujetas, pueden desplazarse. El resultado puede ser una pesadilla de control de calidad.

A trabajar

Hay tantas variables en el trabajo en metales que plantear parámetros y pasos exactos para el uso de la sierra de corte abrasivo es difícil, si no imposible. Sin embargo, estas directrices pueden ayudarle a entender el proceso, a descubrir áreas con problemas potenciales y a encontrar el equipo y los procedimientos óptimos.

En última instancia, usted tiene que experimentar con piezas de trabajo de muestra. Aun cuando esto parezca ser un trabajo que le ocupa más tiempo del que usted dispone, piense en ello como lograr una ventaja competitiva. Al final de cuentas, usted será capaz de eliminar la necesidad de operaciones secundarias de acabado, y eso podría hacer una gran diferencia en sus ganancias.n



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