La eliminación de calamina en una superficie de acero es un proceso tedioso y molesto, aunque necesario para aportar las máximas garantías al conjunto resultante, ya sea soldado, pulido, o protegido mediante cualquier recubrimiento. Utilizando las herramientas y el procedimiento adecuado podemos aumentar de forma notable la productividad de nuestro proceso de fabricación.
Con el objetivo de convertir este proceso que parece ser eterno en una operación más efectiva dentro de su sistema productivo, en este post se analizan tres aspectos que ayudarán a evaluar el tiempo de lijado y a decidir el tipo de abrasivo a utilizar.
Familia de grano
Entre los abrasivos utilizados industrialmente se pueden encontrar varios tipos de grano obtenidos a partir de diversos materiales, todos ellos pertenecientes a la familia de cerámicas técnicas. Entre los más destacados están el Carburo de Silicio, el Óxido de Aluminio (corindón), la Zirconia Alúmina (Zirconia) y el Óxido de Aluminio obtenido mediante proceso Sol-Gel denominado Grano Cerámico. Al lijar una superficie metálica, las propiedades más importantes de estos abrasivos son la dureza y la tenacidad a fractura, ambas representadas en el gráfico posterior.
Por un lado, la dureza de un abrasivo debe ser superior a la de la superficie que se pretende lijar, pues solamente de esta manera se conseguirá que el lijado sea efectivo. Analizando la gráfica anterior, se puede observar que, con cualquiera de los abrasivos comentados, se puede lijar prácticamente todos los materiales metálicos. Por otro lado, la tenacidad a fractura influye en el rendimiento del abrasivo. Esta propiedad indica la resistencia del material a la propagación inestable de una grieta bajo condiciones de deformación plana. Cuanto mayor sea, las grietas se propagarán con más dificultad y los granos abrasivos se desgastarán más lentamente.
En el caso de la calamina, esta tiene una elevada dureza (muy superior incluso a la del acero base) y una baja tenacidad a fractura, su composición y estructura, la sitúan más en una zona entre los cerámicos y el vidrio que en el grupo de materiales metálicos. Aunque su composición hace que estas propiedades puedan llegar a ser muy variables en función de las características del procedimiento térmico o natural que ha dado lugar a la generación de la calamina, se podría estar hablando de durezas mayores a los 1000 HV y de una tenacidad a fractura inferior a los 2 MPa·m1/2. Por tanto, a nivel teórico se podría establecer que abrasivos como la Circonia Alúmina no serían, a priori, la mejor opción para eliminar la calamina. Por cuestiones de dureza, parece ser que el Óxido de Aluminio estaría justo en el límite y el Carburo de silicio sería la opción más segura, aunque este, debido a su baja tenacidad, podría sufrir un desgaste demasiado rápido.
Pasando al plano experimental, los resultados indican que para lijar una superficie de 175 cm2 de acero al carbono recubierta de calamina, lo más conveniente sería hacerlo con carburo de silicio u óxido de aluminio en su versión SOL-GEL (Grano Cerámico) conformado, más agresivo, tenaz y resistente. En este último caso, los granos conformados con un recubrimiento refrigerante ofrecen una clara ventaja respecto a los que no llevan este recubrimiento.
Nota: CER indica que el grano abrasivo es óxido de aluminio en versión SOL-GEL (Grano CERÁMICO) CONFORMADO: indica que el grano tiene una forma geométrica específica para mayor índice de penetración.
En cuanto al rendimiento de los dos mejores abrasivos anteriores, los resultados demuestran que los granos cerámicos conformados con refrigerante no solo tienen una excelente capacidad de corte, sino también una vida útil más larga que los de carburo de silicio en el lijado de calamina. En la siguiente gráfica se presenta una prueba de ello:
Estos resultados indican que, después de haber lijado 4 piezas (175cm2) recubiertas de calamina con un disco de carburo de silicio, éste deja de ser efectivo. En cambio, con un disco de grano cerámico conformado y recubrimiento refrigerante se ha podido procesar de forma efectiva hasta 6 piezas.
En la figura que sigue a continuación se observa el aspecto de los discos abrasivos después de la prueba de rendimiento. El desprendimiento de los granos de carburo silicio se debe a su menor tenacidad, lo que provoca su fractura prematura en cuanto entran en contacto con el acero que se esconde bajo la calamina.
Tamaño de grano
Otro aspecto que considerar antes de seleccionar el abrasivo para el lijado de calamina es el tamaño de grano abrasivo. Cuanto mayor sea éste, mayor será la capacidad de arranque, pero el acabado superficial será peor, puesto que la penetración del grano mayor dejará un surco más profundo. En resumen, la mejora en rapidez se sacrificará con un peor acabado, aunque cada cliente valora como apto sus acabados. Los resultados que se muestran a continuación indican el tiempo requerido para lijar la misma superficie del apartado previo con un grano cerámico convencional (Óxido de Aluminio en versión Sol-Gel, no conformado) con distintos tamaños de grano.
Apertura de grano
El tercer aspecto está relacionado con el esparcimiento o separación entre los granos abrasivos. En este caso, se evalúan los dos tipos más comunes: capa estándar y capa combi.
En una capa estándar, el grano se une a la capa base con el grano en posición vertical. El espacio entre los granos puede ser estrecho (densidad de recubrimiento cerrado) o medio (densidad de recubrimiento semi cerrado).
Cuando se aplica una capa combi, los granos de soporte se colocan en los espacios entre los granos para mantener el grano en su posición. Este tipo de recubrimiento funciona mejor para aplicaciones donde la presión de contacto pueda ser limitada.
La siguiente gráfica muestra los resultados obtenidos después de haber lijado la superficie recubierta de calamina previa con cada una de las aperturas de grano comentadas. El resultado muestra de forma evidente que el esparcimiento tipo combi es más efectivo, disminuyendo el tiempo de lijado.
Conclusiones
De los ensayos realizados se desprenden unas conclusiones claras:
- El tipo de grano seleccionado puede proporcionar reducciones del 70% en el tiempo de lijado. El abrasivo de Carburo de Silicio es altamente efectivo mientras no entre en contacto con el acero que se oculta sobre la capa de calamina, mientras que un grano cerámico conformado y refrigerado muestra los mejores resultados en cuanto al equilibrio velocidad de proceso y durabilidad.
- El tamaño de grano debe ser lo mayor posible. El único parámetro que determinará su límite es que el rayado obtenido sea admisible por parte del cliente.
- A mayor apertura del grano, mejor penetración y por tanto más rapidez de proceso.
Esperamos que este estudio sobre la eliminación de la calamina te haya ayudado. En VSM Abrasivos estamos especializados en la fabricación de abrasivos.
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