15/12/2021

Defectos en las chapas, ¿se multiplican cuando intentas quitarlos?

Es muy común que surja esta pregunta cuando después de haber lijado una superficie metálica con defectos, se observa que unos productos dejan marcas o defectos superiores a otros, tales como grietas o poros, que no se dejen eliminar y se incrementan.

En sentido estricto, esto no quiere decir que los defectos presentes en la chapa se multipliquen, sino que el lijado no es satisfactorio porque el abrasivo seleccionado no es el adecuado.

¿Qué defectos pueden aparecer cuando se intenta eliminar rayas, marcas o poros?

  • Marcas profundas o hendiduras provocadas por la misma herramienta: esto ocurre especialmente con los discos de desbaste rígidos, si el ángulo es demasiado grande o la fuerza excesiva, se pueden provocar socavones o concavidades en las piezas, que después podrá resultar difícil corregir.
  • Decoloraciones térmicas: los metales con baja conductividad térmica, como los aceros inoxidables, son muy sensibles a la aportación de calor. Si se lijan con productos poco adecuados o se hace incorrectamente, insistiendo mucho en una misma zona, pueden aparecer las indeseadas decoloraciones, las cuales, aparte de consideraciones estéticas, suponen una alteración en las propiedades metalográficas en la zona afectada.
  • Aparición de poros inferiores: toda pieza obtenida por un proceso previo de fundición es susceptible de tener poros, especialmente en las proximidades de su superficie. Se trata de burbujas de aire que no se han logrado extraer dentro del proceso, y luego pueden suponer focos de concentración de tensiones a lo largo de vida de las piezas. En ocasiones, al pretender quitar estos poros superficiales, aparecerán otros nuevos que no eran visibles por estar en capas inferiores. No es un defecto debido al proceso de lijado, pero es importante quitarlos de todas formas.
  • Generar “cuevas” si el grano es demasiado fino: cuando se pretende afinar una superficie, se puede cometer el error de hacerlo con un grano demasiado fino. En lugar de sanear la superficie correctamente, en ocasiones se estarán aplastando defectos sobre la superficie lijada, generando cavidades que serán futuros focos de problemas, como corrosiones o puntos de rotura, dado que, a pesar de no estar visibles, siguen estando ahí.
  • Marcas de agua por exceso de rigidez de la herramienta: una herramienta abrasiva muy rígida dejará una huella más profunda y estrecha sobre la superficie, resultando muchas veces complicado eliminar las diferentes pistas que deja el disco al pasar, quedando así la superficie con ondulaciones.

Con los objetivos de evitar que se formen marcas mayores de las ya existentes en su producto y de aumentar su productividad, en este post, se explican tres aspectos para tener en cuenta a la hora de elegir un abrasivo.

 Formato

Las lijas abrasivas suelen fabricarse en forma de bandas abrasivas o discos, siendo estos últimos los más empleados para eliminar los defectos presentes en las chapas. Actualmente existe una gran variedad de discos abrasivos y entre los más comunes destacan:

  • Disco de desbaste rígido. Se trata de un disco de centro cóncavo (o deprimido) donde los granos cerámicos se hallan dispersos aleatoriamente en un medio aglomerante. Su espesor suele estar comprendido entre 4 y 8 mm, y tal como lo indica su nombre, es completamente rígido. Esta rigidez provoca que el lijado sea inestable y poco ergonómico, pues se generan vibraciones de gran amplitud. Si además no se tiene mucha experiencia en el uso de estos discos, los defectos que se pretendan eliminar pueden persistir. Aunque no se asegure un lijado perfecto, se recomienda trabajar con ángulos de contacto entre 30y 45.
  • Disco de fibra. Son los más utilizados en la actualidad debido a su alta tasa de arranque, su excelente adaptabilidad sobre superficies curvas, su fácil manejo y a la buena calidad de lijado que proporcionan. Están formados por un soporte de fibra vulcanizada (plástico laminado compuesto de celulosa) y un ligante sobre el cual se depositan los granos abrasivos. Este sistema fibra-ligante-grano abrasivo es lo suficientemente compacto y a su vez flexible como para eliminar todo defecto presente en cualquier área de la chapa. Se recomienda trabajar con ángulos de contacto entorno a los 10-20.
  • Disco de láminas. Son discos abrasivos hechos a partir de láminas abrasivas encoladas sobre un soporte rígido. Este soporte suele ser de fibra de vidrio, ya que tiene una alta resistencia específica (mayor a la del acero), es ligera y absorbe bastante bien las vibraciones generadas durante el lijado. Esto los hace más controlables y facilitan el manejo de la herramienta rotativa. Aunque pueda parecer la mejor opción para eliminar los defectos de una pieza porque no deja muchas rayas, su capacidad de arranque no es muy elevada en comparación con los anteriores. Además, si se le exige demasiado la cola puede perder su efecto adhesivo y las láminas pueden desgastarse más rápidamente (o incluso desprenderse). En este caso, se recomienda trabajar con ángulos de contacto similares al de los discos de fibra. Un inconveniente es la rigidez de su soporte de fibra de vidrio que impide al abrasivo adaptarse bien a una superficie plana, pudiendo provocar marcas de agua en manos poco experimentadas.

Tipo de grano

Los hay de muchos tipos y su elección depende de las propiedades del material a lijar, siendo la dureza y la tenacidad los factores más relevantes. De forma general, se puede establecer que para chapas de aceros al carbono y aceros inoxidables lo más recomendable es utilizar granos de óxido de aluminio, mientras que, para chapas de cobre, latón, aleaciones de zinc, aleaciones de aluminio y aleaciones de titanio es más conveniente utilizar granos de óxido de zirconio.

En el caso de los discos de desbaste, lo normal es que los granos estén hechos a partir de los materiales comentados: óxido de aluminio y óxido de zirconio. Y en el caso de los discos de fibra y de láminas, lo granos pueden estar hechos de los óxidos anteriores, una combinación de estos (óxido de aluminio + óxido de zirconio), carburo de silicio, nitruro de boro cúbico o incluso diamante. El hecho de tener una mayor variedad de granos hace que los discos de fibra y de láminas puedan ser empleados en aplicaciones más específicas y en cualquier superficie metálica (ej. chapas de aceros de alta resistencia como los HSLA o chapas de superaleaciones de níquel).

Algo a destacar de los discos de fibra, es que los granos pueden ser conformados en forma triangular, lo que los hace mucho más agresivos y duraderos. Además, sobre los granos se puede poner un recubrimiento con el fin de dotar al disco de alguna cualidad específica, como por ejemplo que tenga un efecto autolubricante.

El grano cerámico de forma geométrica se descompone de manera definida, creando en todo momento aristas de corte nuevas y afiladas.

  • Máximo arranque de material y corte más rápido al trabajar con superaleaciones y acero inoxidable.
  • La menor temperatura en la superficie de contacto prolonga su vida útil.

El recubrimiento autolubricante envuelve los granos cerámicos reduciendo la temperatura en la zona de contacto abrasivo-superficie metálica.

  • Minimiza las zonas de afectación térmica.
  • Ideal para materiales con baja conductividad térmica como es el caso de los aceros inoxidables.

Para evitar que su producto quede con marcas después del lijado o se produzcan decoloraciones por un exceso de temperatura, es muy importante tener en cuenta todos estos aspectos y evaluar las bondades e inconvenientes que ofrecen los distintos granos abrasivos.

A la hora de elegir un tamaño de grano abrasivo, debe buscarse un equilibrio entre la capacidad de arranque de material alrededor del defecto y el rayado que se considere admisible, ya sea para ofrecer un producto final o para acondicionar la pieza de cara a procesos posteriores (ej. aplicación de una pintura).

Cuanto menor sea el número de grano, mayor será la capacidad de arranque, pero más basto será el resultado (y probablemente deje marcas más acentuadas). Lo más normal es que se desee que el proceso de lijado sea rápido y se consiga un buen acabado, por lo que se recomienda empezar con tamaños entre 20 y 40 y luego hacer un lijado con un grano de tamaño medio. Y si el acabado es muy exigente, se puede continuar con granos más finos.

A parte de los tres aspectos comentados, también se debe considerar la dispersión entre granos (separación entre ellos) o, en el caso de los discos de fibra, la dureza del plato de soporte. Una dispersión mayor indicará que los granos están más separados, lo cual implica que cada uno soporte una mayor presión. El resultado podría ser una mayor separación entre las rayas de lijado. En cuanto al plato, si este es más duro las vibraciones tenderán a ser más intensas y el acabado puede ser un tanto peor.

A modo de conclusión se podría decir que, para conseguir que su producto quede libre de marcas y el lijado se lleve a cabo en el tiempo óptimo, se debe buscar la mejor combinación entre formato de disco, tipo y tamaño de grano.

En VSM somos especialistas en abrasivos flexibles, y esperamos que este post te haya servido de ayuda. En nuestro blog puedes encontrar más información sobre el mundo de los abrasivos, como por ejemplo, el lijado al agua.

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