Una sierra en frío es una sierra circular diseñada para cortar metal que utiliza una hoja dentada para transferir el calor generado al cortar a las virutas creadas por la hoja de la sierra, permitiendo que tanto la hoja como el material que se corta permanezcan fríos. [1] Esto contrasta con una sierra abrasiva , que desgasta el metal y genera una gran cantidad de calor absorbido por el material que se corta y la hoja de la sierra. [2]
A medida que los metales se expanden cuando se calientan, el corte abrasivo hace que tanto el material que se corta como la hoja se expandan, lo que resulta en un mayor esfuerzo para producir un corte y una posible unión. Esto produce más calor a través de la fricción, lo que resulta en un mayor desgaste de la hoja y un mayor consumo de energía.
Las sierras en frío utilizan una hoja de sierra circular reafilable con punta sólida de acero rápido (HSS) [3] o de carburo de tungsteno . [4] Están equipados con un motor eléctrico y, a menudo, una unidad reductora de engranajes [5] para reducir la velocidad de rotación de la hoja de sierra manteniendo un par constante. Esto permite que la hoja de sierra HSS avance a un ritmo constante con una carga de viruta muy alta por diente.
Las sierras en frío son capaces de mecanizar la mayoría de las aleaciones ferrosas y no ferrosas. Las ventajas adicionales incluyen una producción mínima de rebabas, menos chispas, menos decoloración y ausencia de polvo. Las sierras diseñadas para emplear un sistema de refrigeración por inundación para mantener los dientes de la hoja de sierra refrigerados y lubricados pueden reducir por completo las chispas y la decoloración. El tipo de hoja de sierra y la cantidad de dientes, la velocidad de corte y la velocidad de avance deben ser apropiados para el tipo y tamaño del material que se corta, el cual debe sujetarse mecánicamente para evitar el movimiento durante el proceso de corte.
Las hojas de sierra en frío son hojas de sierra circulares para cortar metales que se clasifican en dos tipos: HSS sólido o con punta de carburo de tungsteno (TCT). Ambos tipos de hojas son reafilables y pueden usarse muchas veces antes de desecharse. Las hojas de sierra en frío se utilizan para cortar metal usando una velocidad de rotación relativamente lenta, generalmente menos de 5000 pies de superficie por minuto (SFM) (25 m/s), y una alta carga de viruta por diente, generalmente entre 0,001" y 0,003". (0,025–0,08 mm) por diente. Estas palas son impulsadas por un motor de alta potencia y una unidad reductora de engranajes de alto par o un accionamiento vectorial de CA. Durante el proceso de corte, los dientes liberan el metal en una acción cortante a medida que la hoja gira y el mecanismo de alimentación mueve la hoja hacia adelante. Se denominan "hojas de sierra en frío" porque transfieren a la viruta toda la energía y el calor generado durante el proceso de corte. Esto permite que la hoja y el material de trabajo permanezcan fríos.
El primer tipo de hoja de sierra en frío, HSS sólido, puede fabricarse con acero para herramientas M2 o acero para herramientas M35, aleado con cobalto adicional . Las hojas de sierra sólidas HSS se tratan térmicamente y se endurecen a 64/65 HRC para aplicaciones de corte ferroso y 58/60 HRC para aplicaciones de corte no ferrosos. Esta alta dureza confiere a los filos de los dientes una alta resistencia al calor y al desgaste . Sin embargo, este aumento de dureza también hace que las hojas sean quebradizas y poco resistentes a los golpes . Para producir una hoja de sierra en frío HSS de alta calidad, es necesario comenzar con una materia prima muy plana y correctamente tensada. Las hojas deben templarse a presión después del endurecimiento para evitar que se deformen. Las hojas de sierra HSS suelen estar huecas para dejar espacio libre durante el proceso de corte. El término HSS no necesariamente significa lo que implica. Por lo general, estas hojas nunca funcionan a velocidades superficiales superiores a 350 SFM. Las hojas sólidas de sierra en frío HSS se pueden usar para cortar muchas formas y tipos diferentes de metal, incluidos: tubos, extrusiones , secciones estructurales, palanquillas, barras, lingotes, piezas fundidas , piezas forjadas , etc. Estas hojas también pueden estar recubiertas con recubrimientos especiales resistentes al desgaste, como nitruro de titanio (TiN) o nitruro de titanio y aluminio (TiAlN), pero se usan más comúnmente comercialmente con una capa de óxido negro que ayuda a una mejor distribución del refrigerante sobre la superficie de la hoja de corte.
El segundo tipo de hoja de sierra en frío, con punta de carburo de tungsteno (TCT), está fabricada con un cuerpo de aleación de acero e inserciones de carburo de tungsteno soldadas a las puntas de los dientes. Estas puntas están rectificadas en todas las superficies para crear un espacio tangencial y radial y proporcionar los ángulos de corte y espacio adecuados en los dientes. El cuerpo de aleación generalmente está hecho de un material resistente al desgaste, como acero al cromo vanadio , tratado térmicamente a 38/42 HRC. Las puntas de carburo de tungsteno son capaces de funcionar a temperaturas mucho más altas que las de HSS sólido, por lo que las hojas de sierra TCT suelen funcionar a velocidades superficiales mucho más altas. Esto permite que las hojas con punta de carburo corten a velocidades más rápidas y aún mantengan una carga de viruta aceptable por diente. Estas hojas se utilizan comúnmente para cortar aleaciones no ferrosas, pero han ganado una popularidad significativa para aplicaciones de corte de metales ferrosos en los últimos 10 años. Los insertos de carburo de tungsteno son extremadamente duros (98 HRC) y tienen una vida útil muy larga. Sin embargo, son menos resistentes a los golpes que las hojas de sierra en frío HSS macizas. Cualquier vibración durante el proceso de corte puede dañar gravemente los dientes. Estas hojas de sierra en frío deben ser impulsadas por una caja de engranajes sin holgura y un mecanismo de alimentación constante como un tornillo de bolas .
Las sierras en frío portátiles se diseñaron principalmente para techadores de chapa en la industria de la construcción, [ cita necesaria ] y pueden cortar acero dulce de hasta 6 mm (0,24 pulgadas) de espesor. Las sierras en frío, a diferencia de las sierras abrasivas , se utilizan para no dañar los revestimientos protectores. Tienen un receptor de aluminio de alta resistencia que resulta útil para capturar las virutas y utilizan hojas con punta de cermet .