El superacabado , también conocido como microacabado [1] y bruñido de carrera corta , es un proceso de trabajo de metales que mejora el acabado de la superficie y la geometría de la pieza de trabajo. Esto se logra eliminando solo la fina capa superficial amorfa de metal fragmentado o manchado que quedó del último proceso con una piedra o cinta abrasiva ; esta capa suele tener una magnitud de aproximadamente 1 μm.
Después de que una pieza de metal se rectifica hasta obtener un acabado inicial, se le aplica un superacabado con una piedra abrasiva de grano más fino . La piedra oscila o gira mientras se mueve la pieza de trabajo de tal manera que cada grano de abrasivo ligado sigue una trayectoria aleatoria con variaciones de velocidad, dirección y presión. Este movimiento múltiple es una característica clave del superacabado porque evita el tipo de acabado manchado que resulta de la acumulación de bordes . De esta manera, el superacabado es similar al lapeado , pero con una piedra abrasiva ligada en lugar de un abrasivo suelto o incrustado. [2] La geometría del abrasivo depende de la geometría de la superficie de la pieza de trabajo; una piedra (forma rectangular) es para superficies cilíndricas y copas y ruedas se utilizan para superficies planas y esféricas. [3] Se utiliza un lubricante para minimizar la producción de calor, que puede alterar las propiedades metalúrgicas, y para eliminar las virutas ; el queroseno es un lubricante común. [4] [5]
El abrasivo corta la superficie de la pieza de trabajo en tres fases. La primera fase es cuando el abrasivo entra en contacto por primera vez con la superficie de la pieza de trabajo: los granos opacos del abrasivo se fracturan y se caen dejando una nueva superficie de corte afilada. En la segunda fase, el abrasivo se "autoafila" mientras se elimina la mayor parte del material. Finalmente, los granos abrasivos se opacan a medida que trabajan, lo que mejora la geometría de la superficie. [3]
El superacabado se diferencia del rectificado en que la velocidad relativa entre el abrasivo y la pieza de trabajo se mantiene lo suficientemente baja para evitar el calentamiento y la presión es ligera. El superacabado se diferencia del bruñido de carrera larga en que se utiliza un lubricante de viscosidad controlada para que se forme una cuña de aceite que termina automáticamente el corte a una presión de corte predeterminada. [2] : 359 El superacabado es único porque implica cambios rápidos en la velocidad, la dirección y la presión en cada grano de abrasivo en la piedra abrasiva. Este "movimiento múltiple" es fundamental para lograr el mejor acabado posible porque evita la formación de una capa amorfa de metal manchado debido a la acumulación de filo . [2] : 404
El superacabado puede dar un acabado superficial de 0,01 μm. [3] [5]
Existen tres tipos de superacabado: de avance continuo, de inmersión y por ruedas.
Los abrasivos comunes utilizados para el superacabado incluyen óxido de aluminio , carburo de silicio , nitruro de boro cúbico (CBN) y diamante .
El óxido de aluminio se utiliza para operaciones de "desbaste". El carburo de silicio, que es más duro que el óxido de aluminio, se utiliza para operaciones de "acabado". El CBN y el diamante no se utilizan con tanta frecuencia, pero se utilizan con materiales especializados como la cerámica y el acero para herramientas M50 . Tenga en cuenta que el grafito se puede mezclar con otros abrasivos para agregar lubricidad y mejorar la apariencia del acabado. [3]
Los granos abrasivos deben ser muy finos para poder utilizarse con superacabado; normalmente de 5 a 8 μm. [5]
Las aplicaciones comunes incluyen: componentes de cremallera de dirección , componentes de transmisión , componentes de inyectores de combustible , lóbulos de árboles de levas , vástagos de cilindros hidráulicos , pistas de cojinetes , rodillos de agujas y piedras y ruedas de afilar. [3] [6]
Se ha demostrado que el superacabado de ciertas piezas las hace más duraderas. Por ejemplo, si los dientes de un engranaje están superacabados, durarán hasta cuatro veces más. [7]
El superacabado fue ideado por la Chrysler Corporation en 1934 como respuesta a los daños generalizados que sufrían los cojinetes de las ruedas instalados en los automóviles transportados por ferrocarril desde Detroit a California. El problema se manifestaba como un zumbido o un chasquido que molestaba a los compradores de coches y camiones nuevos, pero la causa no estaba clara, por lo que los concesionarios de coches del oeste de los Estados Unidos acabaron recurriendo a la sustitución de todos los cojinetes de las ruedas instalados de fábrica por cojinetes nuevos antes de la venta. [2] : 29–40
Finalmente se identificó que la causa del ruido era el efecto Brinell de las pistas de rodamiento, pero no se encontró una manera de evitarlo. Se probaron miles de variaciones de diseño y proceso para intentar evitar el efecto Brinell, pero ninguna tuvo efecto. Se reemplazó un lote de rodamientos que habían sido tratados con Brinell eliminando las marcas Brinell a mano con papel de lija fino y estos rodamientos reemplazados se instalaron en automóviles que se cargaron en un tren y se enviaron desde Detroit a California como experimento. Un fabricante de herramientas viajó en el mismo tren y luego inspeccionó los rodamientos cuando llegaron a California. Encontró que los rodamientos no tenían daños, lo que convirtió a este método en el primer que tuvo algún efecto sobre el problema. [2] : 39
El método de acabado manual para eliminar la "pelusa de pulido" amorfa del metal base cristalino utilizando papel de lija se mecanizó para una producción de bajo ritmo. Se accionaban pequeñas muelas de pulido en un soporte de goma flexible mediante un taladro de columna operado manualmente para eliminar la pelusa de pulido de las copas de los cojinetes. Luego se desarrollaron máquinas de superacabado completamente automatizadas. [2] : 39
Se descubrió que el movimiento aleatorio entre la piedra abrasiva y la pieza de trabajo era fundamental para el proceso de superacabado. El lapeado y lijado a mano implican naturalmente variaciones irregulares en la dirección, la velocidad y la presión, pero los procesos de acabado de metales mecanizados hasta el desarrollo del superacabado no habían apreciado la importancia del "movimiento múltiple". [2] : 60
La investigación demostró que el multimovimiento es importante para lograr el mejor acabado posible porque evita las manchas causadas por la acumulación de filo . [2] : 198 El multimovimiento evita las manchas al descargar continuamente el filo de corte de un grano abrasivo determinado, de modo que el filo acumulado que se ha formado se interrumpe y nunca alcanza un tamaño suficiente para mancharse contra la pieza de trabajo. [2] : 387