El bruñido es la deformación plástica de una superficie debido al contacto deslizante con otro objeto. Alisa la superficie y la hace más brillante. Puede ocurrir bruñido en cualquier superficie deslizante si la tensión de contacto excede localmente el límite elástico del material. El fenómeno puede ocurrir tanto de manera involuntaria como modo de falla , como intencionalmente como parte de un proceso de elaboración de metales o de fabricación . Es una operación de exprimido bajo trabajo en frío .
La acción de una bola endurecida contra una placa plana más blanda ilustra el proceso de bruñido. Si la pelota se empuja directamente hacia el plato, se desarrollan tensiones en ambos objetos alrededor del área donde hacen contacto. A medida que esta fuerza normal aumenta, tanto la superficie de la bola como la de la placa se deforman.
La deformación causada por la bola endurecida aumenta con la magnitud de la fuerza que presiona contra ella. Si la fuerza sobre ella es pequeña, cuando se libere la fuerza, tanto la superficie de la bola como la de la placa volverán a su forma original, sin deformar. En ese caso, las tensiones en la placa son siempre menores que el límite elástico del material, por lo que la deformación es puramente elástica. Dado que la placa plana es más blanda que la bola, la superficie de la placa siempre se deformará más.
Si se utiliza una fuerza mayor, también habrá deformación plástica y la superficie de la placa quedará alterada permanentemente. Quedará una hendidura en forma de cuenco, rodeada por un anillo de material elevado que fue desplazado por la bola. Las tensiones entre la bola y el plato se describen con más detalle mediante la teoría de tensiones de Hertz .
Arrastrar la pelota por el plato tendrá un efecto diferente que presionar. En ese caso, la fuerza sobre la bola se puede descomponer en dos fuerzas componentes: una normal a la superficie de la placa, que la presiona, y la otra tangencial, que la arrastra. A medida que aumenta la componente tangencial, la bola comenzará a deslizarse a lo largo de la placa. Al mismo tiempo, la fuerza normal deformará ambos objetos, al igual que en la situación estática. Si la fuerza normal es baja, la bola rozará contra la placa pero no alterará permanentemente su superficie. La acción de frotar creará fricción y calor, pero no dejará marcas en la placa. Sin embargo, a medida que aumenta la fuerza normal, eventualmente las tensiones en la superficie de la placa excederán su límite elástico. Cuando esto suceda, la bola atravesará la superficie y creará un canal detrás de ella. La acción de arado de la bola es bruñidora. El bruñido también ocurre cuando la bola puede girar, como sucedería en el escenario anterior si se bajara otra placa plana desde arriba para inducir una carga hacia abajo y al mismo tiempo provocar la rotación y traslación de la bola, o en el caso de una rodamiento de bolas.
El bruñido también ocurre en superficies que se adaptan entre sí, como entre dos placas planas, pero ocurre a escala microscópica. Incluso las superficies más lisas tendrán imperfecciones si se ven con un aumento suficiente. Las imperfecciones que se extienden por encima de la forma general de una superficie se llaman asperezas , y pueden arar material sobre otra superficie al igual que la bola que se arrastra por el plato. El efecto combinado de muchas de estas asperezas produce la textura untada que se asocia con el bruñido.
El bruñido normalmente no es deseable en componentes mecánicos por diversas razones, a veces simplemente porque sus efectos son impredecibles. Incluso un ligero bruñido alterará significativamente el acabado superficial de una pieza. Inicialmente el acabado será más suave, pero con una acción de deslizamiento repetitiva, se desarrollarán ranuras en la superficie a lo largo de la dirección de deslizamiento. La deformación plástica asociada con el bruñido endurecerá la superficie y generará tensiones residuales de compresión. Aunque estas propiedades suelen ser ventajosas, un bruñido excesivo provoca grietas subsuperficiales que provocan desconchado , un fenómeno en el que la capa superior de una superficie se desprende del material a granel.
El bruñido también puede afectar el rendimiento de una máquina . La deformación plástica asociada con el bruñido crea mayor calor y fricción que el frotamiento solo. Esto reduce la eficiencia de la máquina y limita su velocidad. Además, la deformación plástica altera la forma y geometría de la pieza. Esto reduce la precisión y exactitud de la máquina. La combinación de una mayor fricción y una forma degradada a menudo conduce a una situación descontrolada que empeora continuamente hasta que el componente falla.
Para evitar un bruñido destructivo, se debe evitar el deslizamiento y, en situaciones de rodadura, las cargas deben estar por debajo del umbral de desconchado. En las zonas de una máquina que se deslizan entre sí, se pueden insertar rodamientos de rodillos para que los componentes estén en contacto rodante en lugar de deslizarse. Si no se puede evitar el deslizamiento, se debe añadir lubricante entre los componentes. El objetivo del lubricante en este caso es separar los componentes con una película lubricante para que no puedan entrar en contacto. El lubricante también distribuye la carga sobre un área mayor, de modo que las fuerzas de contacto locales no son tan altas. Si ya existía lubricante, se debe aumentar el espesor de su película; normalmente esto se puede lograr aumentando la viscosidad del lubricante.
El bruñido no siempre es indeseado. Si ocurre de manera controlada, puede tener efectos deseables. Los procesos de bruñido se utilizan en la fabricación para mejorar el tamaño, la forma, el acabado superficial o la dureza de la superficie de una pieza de trabajo. Es esencialmente una operación de formación que se produce a pequeña escala. Los beneficios del bruñido a menudo incluyen combatir la falla por fatiga , prevenir la corrosión y la corrosión por tensión, texturizar las superficies para eliminar defectos visuales, cerrar la porosidad y crear tensión residual de compresión en la superficie .
Hay varias formas de procesos de bruñido, los más comunes son el bruñido con rodillos y el bruñido con bolas (un subconjunto de los cuales también se conoce como balizado). En ambos casos, una herramienta de bruñido choca contra la pieza y deforma plásticamente su superficie. En algunos casos del último caso (y siempre en la balización), roza, en el primero generalmente gira y rueda. La pieza de trabajo puede estar a temperatura ambiente o calentada para reducir las fuerzas y el desgaste de la herramienta. La herramienta suele estar endurecida y recubierta con materiales especiales para aumentar su vida útil.
El bruñido con bolas, o balizado, es un reemplazo de otras operaciones de acabado de orificios, como esmerilado, bruñido o pulido. Una herramienta de balización consta de una o más bolas de gran tamaño que se empujan a través de un agujero. La herramienta es similar a una brocha , pero en lugar de cortar material, lo aparta. [1]
El bruñido con bolas también se utiliza como operación de desbarbado. Es especialmente útil para eliminar la rebaba en el medio de un orificio pasante perforado desde ambos lados. [1]
A veces se utilizan herramientas de pulido de bolas de otro tipo en los centros de fresado CNC para seguir una operación de fresado de punta esférica: la bola endurecida se aplica a lo largo de una trayectoria en zig-zag en un soporte similar a un bolígrafo, excepto que la "tinta" Es un lubricante reciclado y presurizado. Esto combina la productividad de un acabado mecanizado que se logra mediante un corte de "semiacabado" con un mejor acabado que el que se puede obtener con cortes de acabado lentos y que consumen mucho tiempo. La velocidad de avance para el bruñido es la asociada con el "desplazamiento rápido" en lugar del mecanizado de acabado.
El bruñido con rodillo, o laminado de superficies, se utiliza en piezas de trabajo cilíndricas, cónicas o en forma de disco. La herramienta se parece a un rodamiento de rodillos, pero los rodillos generalmente son ligeramente cónicos para que el diámetro de su envoltura se pueda ajustar con precisión. Los rodillos normalmente giran dentro de una jaula, como en un rodamiento de rodillos. Las aplicaciones típicas del bruñido con rodillos incluyen componentes del sistema hidráulico, filetes de eje y superficies de sellado. [2] Se puede ejercer un control muy estricto del tamaño.
El bruñido también se produce hasta cierto punto en los procesos de mecanizado. Al tornear, el bruñido ocurre si la herramienta de corte no está afilada, si se usa un ángulo de ataque negativo grande , si se usa una profundidad de corte muy pequeña o si el material de la pieza de trabajo es gomoso. A medida que una herramienta de corte se desgasta, se vuelve más desafilada y el efecto de bruñido se vuelve más pronunciado. Al moler, dado que los granos abrasivos están orientados aleatoriamente y algunos no son afilados, siempre hay cierta cantidad de bruñido. Esta es una de las razones por las que el rectificado es menos eficiente y genera más calor que el torneado. En la perforación, el bruñido se produce con taladros que tienen tierras para pulir el material a medida que lo perfora. Las brocas helicoidales normales o las brocas estriadas rectas tienen 2 superficies para guiarlas a través del agujero. En las brocas de bruñido hay 4 o más tierras, similares a los escariadores.
El engaste bruñido , también conocido como engaste al ras, gitano o engaste a tiro, es una técnica de engaste utilizada en el engaste de piedras . Se perfora un espacio en el que se inserta una piedra de modo que el cinturón de la piedra, el punto de diámetro máximo, quede justo debajo de la superficie del metal. Se utiliza una herramienta de bruñido para empujar el metal alrededor de la piedra para sujetarla y darle una apariencia al ras, con un borde bruñido alrededor. Este tipo de engaste tiene una larga historia pero está resurgiendo en la joyería contemporánea.