Mejores cardas, mejor técnica, mejor limpieza

April 24, 2014

By:

La mayoría de los fabricantes en metal no piensan demasiado en el desbarbado o acabado de una superficie metálica, pero deben considerar cuánto tiempo se pierde en la actividad. Un buen punto de partida es saber cómo afrontan las cardas el proceso de desbarbado o limpieza.

Figura 1

Figura 1
Una carda tipo taza limpia una soldadura, eliminando impurezas y escoria. Foto cortesía de Weiler Corp.

Un cepillado metálico eléctrico re-mueve rebabas y limpia impurezas de diversas superficies. Abundan lostipos de carda—cardas redondas, cardas tipo taza, cardas tipo brocha, y cardas especiales llegan a las esquinas y grietas como pocas herramientas de acabado (vea la Figura 1). Parecido a rectificar metal de soldadura con un disco abrasivo, aunque, limpiar y desbarbar con una carda sigue siendo en general un proceso sumamente manual. Elegir la carda ade-cuada para el trabajo y usar la técnica correcta puede tener un impacto espectacular en el resultado.

A diferencia de un abrasivo recubier-to, una carda no es una herramienta para remover metal. Por supuesto, es posible forzar la carda y remover un poco de metal, pero no se recomienda. Las cardas no duran mucho, simplemente porque no están diseñadas para hacer las tareas de un disco rectificador abrasivo.

También a diferencia de sus primos abrasivos recubiertos, protegidos o no tejidos, las cardas no retendrán partículas previamente rectificadas. Cuando se limpia material superficial como óxido con una carda, en realidad no hay espacio en la carda para que se acumulen partículas.

Antes de adentrarnos en la selección y técnica de las cardas, es útil entender cómo limpia y desbarba una carda en realidad. “Una carda en realidad consta de miles de herramientas de poco impacto sobre la superficie metálica”, dijo Debbie Gaspich, director de gerencia de productos, ruedas delgadas y productos de construcción en Saint-Gobain Abrasives, Worcester, Mass. “Una y otra vez, las puntas de alambre atacan la superficie para remover la adherencia, sea herrumbre, pintura, oxidación, escoria, o cualquier otra cosa”.

Rich Pavlek, ingeniero de servicios técnicos de Osborn, con sede en Brooklyn Heights, Ohio, usó una carda de alambre suave para acabado para ilustrar. Trate de pasar con suavidad sus dedos por las puntas de esos alambres, y por supuesto, sentirá una sensación de rasguño. Si presione las cerdas debajo de las puntas de alambre, esa sensación de rasguño desaparece, porque las puntas no están ha-ciendo contacto directo con su piel.

Las puntas del alambre hacen el trabajo, sólo ellas. Si las puntas no están perpendiculares o lo más perpendicular posible con respecto a la pieza de trabajo, no están haciendo contacto total. Si no están haciendo contacto total con la pieza de trabajo, no están trabajando tan eficientemente como podrían.

Seleccion de la carda

Material. “Una de las grandes preocupaciones que escuchamos es la contaminación cruzada”, dijo Gaspich. “Cuando se trabaja con acero al carbón, se usa una carda de acero al carbón, pero cuando se trabaja con acero inoxidable o aluminio, se necesita usar una carda de acero inoxi-dable o aluminio. Si se usa una carda de acero al carbón en acero inoxidable, el carbón de la carda empezará a contaminar el acero inoxidable y causará oxidación y herrumbre”.

Ella agregó que un operador puede usar una carda de acero inoxidable en acero al carbón, pero que una vez que el alambre de acero inoxidable toca el acero al carbón, ya no deberá usarse para acero inoxidable.

Las fuentes recomiendan que los fa-bricantes etiqueten y quizás hasta usen código de colores en sus cardas para asegurar que los operadores nunca usen la carda equivocada para el material (vea la Figura 2). Un color puede indicar acero inoxidable, otro color carbón, y así sucesivamente.

Forma y diámetro de la carda. Una carda redonda de cordón extendido puede funcionar bien para limpiar soldaduras de tubo y similares entre pasadas. Una carda tipo taza funciona bien para limpiar superficies. Las cardas angostas tipo brocha funcionan bien para limpiar en espacios confinados, como agujeros. La lógica detrás de la selección de una carda se remonta a cómo se comportan las cardas al estar en operación. Si se usan en una superficie plana a alta velocidad, las cardas angostas tipo brocha se abrirán. Esto significa que las puntas de alambre no tienen contacto directo casi perpendicular con la superficie, así que no funcionarán como debieran.

Figura 2

Figura 2
Esta rueda viene con código de colores en rojo, lo que indica su uso para ciertos materiales. (Foto cortesía de Saint- Gobain Abrasives Inc.)

Las cardas tipo taza limpian bien superficies porque tienen un arreglo de alambres que se abre sólo ligeramente al valor correcto de RPM. Si usa una carda tipo brocha en la misma situación, los alambres se abrirán significativamente, dificultando la eficiencia de la limpieza. “La carda tipo brocha en realidad está diseñada para usarse en una aplicación donde la expansión es controlada”, dijo Brian Mills, gerente de producto—producción industrial de Weiler Corp., Cresco, Pa. “Típicamente se usará en un tubo, agujero o canal que restringirá la expansión”.

Los requerimientos de pies cuadrados por minuto (SFPM) de la aplicación y los tamaños de la herramienta eléctrica dictan los diámetros del disco o de la carda. De hecho, la variable del diámetro se entrelaza con los requerimientos de velocidad SFPM (vea la sección de Velocidad).

Diámetro del alambre. Los alambres delgados (como 0.014 pulgadas) son más flexibles y resisten fatiga, pero también son menos agresivos; los alambres más gruesos (como 0.025 pulgadas) son más duros, más agresivos, pero también son menos resistentes a la fatiga. “Siempre se busca elegir el diámetro de alambre más fino que haga el trabajo”, dijo Mills. “Eso es porque entre más grande sea el alambre, más susceptible será a romperse”.

Estilo de alambre. Los estilos torcidos o anudados producen la acción más agresiva, mientras que los alambres rizados son menos agresivos. “Si usted está limpiando oxidación o herrumbre superficial ligera, un estilo rizado funcionará bien”, dijo Pavlek. “Pero si está trabajando con escamado pesado, entonces usted querrá un producto anudado o torcido”.

Densidad del alambre. Como lo explicaron las fuentes, una mayor densidad del alambre también puede ayudar a extender la vida de la carda, porque más puntas de alambre están allí para hacer el trabajo. Dicha densidad de los alambres puede ser un beneficio para algunas aplicaciones, especialmente en extender la vida de la carda, pero puede ser un obstáculo para otras, porque una alta densidad de los alambres hace a la carda menos flexible y cómoda para algunas superficies.

Longitud de recorte. Un alambre más pequeño saliendo del cubo de la carda tiene menos elasticidad y tenderá a tener una mayor acción agresiva. Éste es el caso con las cardas encapsuladas, las cuales dejan sólo las puntas de alambre expuestas alrededor de la circunferencia del cubo.

“La desventaja de los productos encapsulados es que se pierde flexibilidad”, dijo Pavlek. “Pero brindan agresión cuan-do se necesita, porque sólo están expu-estas las puntas de los alambres”.

Longitudes de alambre más largas llegan a áreas estrechas y pueden ser muy efectivas al limpiar ciertas geometrías de partes. Por ejemplo, si los operadores necesitan limpiar roscas, es muy probable que usen una carda con alambres más largos, porque los alambres delgados y largos pueden flexionarse en el valle de cada rosca. “Si usted necesita limpiar una rosca estándar en V”, dijo Pavlek, no querrá una longitud corta de alambre. Más bien preferirá una longitud de alambre más larga, y, digamos, un diámetro de 0.006 pulgadas, dependiendo de las roscas que esté limpiando”.

“Ése es un ejemplo perfecto de lo que hace grandioso al cepillado metálico”, dijo Gaspich. “Las cardas no cambiarán la geometría de las roscas [removiendo material]. Simplemente entrarán y lim-piarán las roscas”.

La sutileza de elegir una carda

El simple hecho de que los alambres se flexionen no significa que puedan llegar a cada rincón de cada pieza de trabajo. La forma de la carda también es importante. Digamos que un operador necesita limpiar una esquina. Así que usa una carda tipo taza para acabar una superficie, lue-go se mueve a una esquina adyacente, pero entonces levanta la carda y ve que aunque el área alrededor de la esquina está limpia, la esquina en sí sigue teniendo suciedad. Así que el operador trata de nuevo, pero en vano.

Figura 3

Figura 3
Cuando un operador presiona una carda, las puntas de los alambres no hacen contacto total con el trabajo, la carda se vuelve menos efectiva y se desgasta prematuramente. Imagen cortesía de Saint- Gobain, Norton Abrasives.

Como explicó Gaspich, una carda cónica podría ser más adecuada en este caso, porque esta geometría de carda está diseñada para llegar a esquinas estrechas como ésa. Debido a que los filamentos de la carda se abren en forma de cono, su ángulo de ataque asegura que los filamentos hagan contacto total con todas las superficies en esquinas estrechas y grietas.

Mills describe una situación que ejemplifica lo sutil que puede ser en realidad la elección de una carda. Digamos que un operador está usando ruedas de cepillo de 10 pulgadas de diámetro con alambre de diámetro grande y longitud larga de alambre, y descubre que las cardas no están durando tanto como quisiera. ¿Y si elige un alambre de diámetro menor con mayor densidad? Esto puede ayudar a extender la vida de la carda, porque hay más alambres para hacer el trabajo. La alta densidad de alambres significa que los alambres están empaquetados de manera muy ceñida, lo que afecta su flexibilidad (densidad alta es menos flexible que densidad baja). Esa flexibilidad puede ajustarse alterando la longitud de la moldura: más larga si el operador necesita más flexibilidad, más corta si necesita una acción de acabado más agresiva.

“Es como un arte”, agregó Mills. “Hay una delgada línea entre lo que funcionará mejor y lo que a duras penas funcionará”.

SPOT

Independientemente de cuánto se le dedique a la elección de la carda, ninguna carda funcionará como debiera con la técnica equivocada de cepillado eléctrico. Es aquí donde SPOT entra en escena. Mills usó este acrónimo para describir los aspectos generales detrás de la elección y uso de una carda: velocidad, presión, o-rientación y tiempo (SPOT, por sus siglas en inglés). Mientras más finamente se ajusten las primeras tres, menor resultará el último.

Velocidad. De acuerdo con las fuentes, la velocidad es una de las variables más malinterpretada, y mucho de esto viene de malinterpretar el sistema de valores de la carda. El valor de velocidad de una carda da su valor máximo de RPM para un uso seguro en un estado de giro libre: la máxima velocidad libre segura, o MSFS. Una carda funcional con un valor de MSFS de 2,000 RPM está diseñada para usarse en una herramienta con bajo valor de RPM, como un taladro eléctrico. “Si usa esa misma carda en una rectificadora de dado de 18,000 RPM, obtendrá un resultado muy peligroso”, dijo Mills.

El valor de MSFS es sólo un valor de seguridad, y no representa una velocidad ideal para una aplicación específica. Una rueda puede tener un valor para trabajar con seguridad de hasta 20,000 RPM, pero es probable que ésta no sea la velocidad ideal para el trabajo.

Los vendedores de cardas publican tablas que muestran los pies cuadrados por minuto recomendados para aplicaciones de cepillado. Si una rueda se usa, por decir, para remover rebabas de cierto material o para limpiar ciertas soldaduras, la tabla muestra un valor de SFPM recomendado. “Usted lo calcula sabiendo el diámetro de la carda y a qué RPM está funcionando”, dijo Gaspich.

Digamos que un operador está usando una rueda de 6 pulgadas de diámetro operando a 3,500 RPM. Eso equivale a alrededor de 5,400 SFPM lineal. Como explicó Gaspich, si un operador necesita limpiar soldaduras, las tablas específicas del vendedor pueden recomendar 7,000 SFPM o incluso más, por lo que el operador tiene la carda y/o la herramienta eléctrica equivocada para el trabajo.

Las fuentes enfatizaron que esto es sólo un punto de partida. El valor ideal real de RPM depende del trabajo en cuestión—la geometría, el tipo de rebabas, las características de la carda, el material, etc. Para encontrar la velocidad óptima, un operador puede “ajustar” la aplicación de cepillado con el tiempo. Y en muchos casos, las RPM óptimas pueden ser solo una fracción de la MSFS.

La elección de herramienta de potencia importa aquí, ya sea una rectificadora a ángulo recto o alguna otra herramienta. Como la carda, la herramienta de potencia debe hermanarse con la aplicación. En algunos casos, las rectificadoras de velocidad variable pueden ser una sabia inversión, porque permiten al operador ajustar y encontrar la velocidad óptima para la carda y la pieza de trabajo.

Figura 4

Figura 4
Los operadores se aproximan a las piezas de trabajo a un ángulo que asegura que las puntas de los alambres hagan contacto total con la pieza de trabajo. En este arreglo, el operador puede hacer un acercamiento casi paralelo porque está usando una herramienta con un valor de RPM relativamente bajo (Foto cortesía de Osborn).

Con mucha frecuencia los problemas de velocidad no son por errores del operador, dijeron las fuentes, sino simplemente porque no tienen la herramienta de potencia correcta para el trabajo. Digamos que un operador tiene una rectificadora de 4.5 pulgadas con una sola velocidad de 10,000 RPM. “Para adaptarse, podría bajarse el diámetro del alambre, para obtener un poco más de flexibilidad”, dijo Pavlek. Por supuesto, esto no es lo ideal.

El valor MSFS es un factor clave, por supuesto, y debe considerarse desde el principio al acoplar una carda a una herramienta de potencia. “Si tiene una rectificadora de 4.5 pulgadas, no piense automáticamente que cualquier accesorio de 4.5 pulgadas le quedará”, dijo Gaspich, “aun cuando la carda entre en el espacio”.

Por ejemplo, una carda tipo taza de 4 pulgadas de diámetro puede tener una MSFS más lenta (como 8,500 o 9,000 RPM), mucho más lenta que la velocidad máxima de una rectificadora en ángulo de 4.5 pulgadas. A un valor excesivo de RPM, los filamentos de la carda se abren, se vuelven menos efectivos, y se romperán pronto. La velocidad excesiva también pone un esfuerzo tremendo en el filamento, donde encuentra el borde de la taza, debido a la expansión excesiva. “Ésa es la razón de que sea tan importante conocer las RPM de su rectificadora y el valor de RPM de su carda”, dijo Gaspich.

Presión. Sin importar lo perfecta que sea una elección de carda o el “ajuste” de la velocidad, la carda no funcionará bien bajo presión excesiva. De acuerdo con las fuentes, la presión excesiva sigue siendo la causa más común de problemas de las cardas (vea la Figura 3).

“Si la gente ve que no está remov-iendo el material que necesita remover, siente la necesidad de empujar y poner mucha presión en la carda”, dijo Gaspich. “Pero hace exactamente lo opuesto de lo que quiere. Hace que los alambres se calienten, se fatiguen y se rompan prematuramente”.

Como lo describe Mills, “se crea una acción de golpeteo, y se deja de tener la acción de martillado para remover las rebabas”.

Todo esto reduce la efectividad de la carda, así que de nuevo el operador empuja, la herramienta de potencia cruje. Una herramienta de potencia que cruje es el indicador más fácil de que un ope-rador está presionando demasiado una carda. Otros signos incluyen desgaste prematuro de la herramienta, y azulado de los alambres en sí (por la acumulación del calor por fricción), y, por supuesto, ruptura prematura de los alambres.

“Esto crea un problema de seguridad”, dijo Mills. “Los alambres pueden empezar a romperse y a convertirse en proyectiles”.

Sin embargo, una presión excesiva no siempre tiene que ver con un error o falta de capacitación del operador. De hecho, el que un operador empuje más fuerte puede resultar de algunas otras causas mayores. Puede tener la carda o la he-rramienta de potencia equivocada para el trabajo. “Si usted necesita presionar con más de 10 libras (4.5kg) de presión para hacer el trabajo”, dijo Mills, “es probable que tenga la carda equivocada para el trabajo”.

Orientación. Problemas similares surgen con la orientación incorrecta de la carda. Los operadores usualmente aga-rran las cardas de forma que se acercan a la pieza de trabajo a un ángulo (vea la Figura 4). En una orientación de taza, las puntas de los alambres de manera natural se abren, por lo que sostener la carda a un ángulo ayuda a asegurar que los alambres hagan contacto total con la pieza de trabajo.

“El ángulo de aproximación realmente depende de la velocidad de la herramienta y de la longitud de taza que se esté usando”, dijo Pavlek. “Cargas diferentes se abrirán más o menos dependiendo del tamaño del alambre, de la longitud útil del alambre y de otros factores”. Para un uso correcto, agregó, el operador realmente necesita ver qué tanto se abren las puntas de la carda. “Recuerde, las puntas hacen el trabajo”.

Ciertas cardas tienen anillos, o bridas, que evitan que la carda se abra tanto, y están diseñadas para crear un mayor contacto superficial. “Y si quiere más contacto”, dijo Gaspich, “puede usar una carda tipo taza de doble hilera”—efectivamente, dos hileras de filamentos torcidos-anudados, usados para limpieza pesada.

De manera similar, la carda debe viajar en una dirección que pueda limpiar o desbarbar efectivamente el material. “Si la carda está girando en la misma dirección que la rebaba, simplemente va a golpear la rebaba y no va a remover nada”, dijo Mills, y agregó que, para una máxima efectividad, la dirección de la carda debe viajar perpendicular, y no paralela, a la dirección de la rebaba.

Las cardas algunas veces pueden reorientarse para exponer alambres nuevos. “Conforme se desgasta una carda, los alambres se vuelven romos después de estar funcionando continuamente en la misma dirección”, dijo Mills. “Las cardas redondas pueden voltearse para exponer nuevas puntas filosas”.

Tiempo. Optimice las primeras tres variables y la variable final—tiempo—se acorta espectacularmente. Como explicaron las fuentes, el tiempo lo es todo. Después de todo, sin importar lo rápido que las máquinas produzcan partes corriente arriba—desde corte láser y punzonado hasta doblado y soldadura robótica—un taller puede completar un trabajo sólo tan rápido como su proceso limitador. Con frecuencia esa limitación ocurre en el acabado.



FMA Communications Inc.

Tim Heston

Senior Editor
FMA Communications Inc.
833 Featherstone Road
Rockford, IL 61107
Phone: 815-381-1314

Related Companies

More in Finishing from TheFabricator.com

comments powered by Disqus