¿Por qué el amolado de espejos requiere refrigerante filtrado?

Has pasado horas puliendo un molde hasta conseguir un acabado de espejo perfecto. Entonces ve un solo arañazo bajo la luz. Arruina todo el trabajo y te hace perder dinero.

El refrigerante filtrado es esencial para el amolado de espejos a fin de evitar los arañazos de "cola de cometa" causados por residuos de tamaño micrométrico. Evita el corte secundario en el que las virutas se vuelven a introducir en la superficie, mantiene la porosidad de la muela y evita la expansión térmica (el acero se expande 1,2 µm/100 mm/°C), garantizando que la rugosidad de la superficie se mantenga por debajo de Ra 0,2 µm.

Aunque una máquina de alta precisión es la base, el sistema de apoyo auxiliar a menudo dicta el resultado final. En el rectificado de espejos, incluso el equipo más avanzado fallará si el entorno de refrigeración se ve comprometido. Para lograr una perfección submicrónica, el refrigerante debe tratarse como un componente crítico de la geometría de la máquina y no como un simple consumible. Comprender la mecánica de la gestión de fluidos es la única manera de salvaguardar su acabado y su cuenta de resultados.

¿Por qué las partículas micrométricas del refrigerante sucio provocan "colas de cometa" y arañazos en la superficie?

Miras la pieza bajo una luz. Ve pequeñas estelas que se arrastran por el brillo. Estas marcas destruyen la calidad visual de su producto.

Las partículas de tamaño micrométrico del refrigerante sucio quedan atrapadas entre la muela y la pieza. Al girar, la muela arrastra estas partículas duras por la superficie, abriendo surcos profundos que parecen cometas con una cabeza y una cola que se desvanece. Este daño físico impide conseguir un verdadero acabado de espejo.

Tenemos que mirar a nivel microscópico para entender este fallo. El esmerilado de espejos es delicado. Intentamos conseguir un rugosidad superficial (Ra) de 0,2μm o superior¹. En el refrigerante sucio, hay residuos flotantes. Se trata de pequeñas partículas duras. Pueden ser granos abrasivos desprendidos de la rueda, virutas metálicas de la pieza o simplemente polvo del suelo del taller.
Cuando el refrigerante inunda la zona de rectificado, arrastra consigo estas partículas. El espacio entre la muela y la pieza es increíblemente pequeño. Una partícula queda atrapada en este hueco. La muela gira a gran velocidad. Atrapa la partícula y la arrastra por la superficie de la pieza.

Esta acción crea una "cola de cometa". Al principio, la partícula penetra profundamente. Ésta es la cabeza del cometa. Después, la partícula puede rodar, rebotar o romperse. El rasguño se hace menos profundo y se desvanece. Es la cola. Estos arañazos suelen seguir el sentido de rotación de la rueda o el avance de la mesa. Con un aumento de 200X, se puede ver claramente el punto de "arrancamiento" donde comienza el daño.
A veces, las partículas ruedan de forma aleatoria. Esto provoca arañazos irregulares y aleatorios por toda la superficie.
Existe otro riesgo denominado "corte secundario²." Esto ocurre cuando se acumulan virutas. La rueda vuelve a presionar esta viruta contra el metal. Vuelve a cortar la superficie que acaba de terminar. Esto arruina el brillo y aumenta la rugosidad. Debe filtrar estas partículas para detener este daño mecánico.

¿Por qué es esencial el control de la temperatura del refrigerante para mantener tolerancias estrictas durante turnos largos?

Su primera parte por la mañana es perfecta. Para el almuerzo, las piezas están sobredimensionadas. Te pasas el día persiguiendo la tolerancia y creando chatarra.

El control de la temperatura evita la dilatación térmica. El acero se dilata aproximadamente 1,2μm por cada 100 mm por cada 1°C de aumento. Sin un enfriador, el refrigerante se calienta, lo que hace que la pieza crezca y la muela se desgaste más rápido, imposibilitando el mantenimiento de las tolerancias submicrónicas necesarias para el rectificado espejo.

La estabilidad de la temperatura es el secreto de la uniformidad. En el rectificado de espejos, a menudo trabajamos con tolerancias en torno a 0,01 mm (10μm) o incluso más ajustadas, a veces hasta ±0,001 mm. El metal es extremadamente sensible al calor.
Piense en las matemáticas. En el caso del acero, cada vez que la temperatura aumenta 1 °C, el metal se dilata. Crece aproximadamente 1,2μm por cada 100 mm de longitud. Parece poco. Pero si el refrigerante se calienta 5 °C o 10 °C durante un turno largo, la pieza cambia de tamaño significativamente. Puede que rectifique la pieza hasta el número correcto en la pantalla, pero cuando se enfría, se encoge y se sale de la tolerancia.

El calor también crea un círculo vicioso para la máquina. El proceso de rectificado crea fricción. Esta fricción genera calor. El refrigerante absorbe el calor. Si no se dispone de un refrigerador, el refrigerante del depósito se calienta cada vez más.
El refrigerante caliente no puede enfriar la rueda eficazmente. La rueda empieza a sufrir. La película lubricante se rompe. La fricción aumenta. Esto provoca el "glaseado" o "deslizamiento" de la rueda. La rueda roza en lugar de cortar. Esto genera aún más calor. Puede provocar quemaduras en la superficie del espejo.
Se llega a una situación en la que "cuanto más se muele, más se calienta". Las amoladoras de espejo de gama alta deben utilizar un unidad de refrigeración independiente³. Esto mantiene el líquido a una temperatura constante. Detiene la deriva térmica antes de que arruine su lote.

¿Qué sistema de filtración se adapta a su esmerilado de espejos?

Tiene un filtro, pero el refrigerante sigue turbio. Los filtros estándar dejan pasar el peligroso polvo fino y dañan las piezas.

Para el rectificado de espejos, necesita un sistema de filtración de varias etapas capaz de eliminar partículas de hasta 5 micras. Empiece con un separador magnético para las virutas de hierro, seguido de un filtro de malla de cobre o de banda de papel. Por último, una filtración fina estricta elimina el limo en suspensión para proteger los poros de la muela.

No se puede confiar en un único método de filtrado para trabajos de alta precisión. Necesita una defensa en profundidad. Recomendamos un enfoque de varias etapas para limpiar el refrigerante.
En primer lugar, utilice filtración magnética⁴. La mayor parte de la molienda afecta a metales ferrosos. Un separador magnético extrae las limaduras de hierro pesadas y las virutas grandes. Esto protege sus bombas y quita la carga pesada de los filtros más finos.
En segundo lugar, utilice un filtro de barrera. Suele ser una malla de cobre o un filtro de banda de papel. El refrigerante pasa a través de esta barrera física. Atrapa las partículas de tamaño medio y los residuos no magnéticos.

Sin embargo, para acabados de espejo, esto no es suficiente. Es necesario eliminar el limo microscópico. Incluso partículas tan pequeñas como 10-20 micras pueden comprometer las superficies de calidad óptica. Es necesario filtración de hasta 5 micras⁵. Si no lo hace, estos finos obstruirán los poros de su muela. Una muela obstruida no puede cortar. Frota y quema.
Debe aplicar un estricto programa de sustitución. Compruebe regularmente el nivel de contaminación. Si el refrigerante parece sucio, ya es demasiado tarde. También debe sellar el sistema. El polvo del taller es un enemigo. Mantenga el depósito tapado y las tuberías selladas.
Un refrigerante limpio también protege la química de la máquina. Las impurezas pueden arruinar los aditivos antioxidantes del líquido. Esto provoca corrosión en la costosa bancada de su máquina.

Etapa de filtración	Contaminante eliminado	Propósito
Separador magnético	Limaduras de hierro, virutas pesadas	Protege las bombas, elimina los residuos a granel
Filtro de papel/malla	Partículas medianas, grano de rueda	Evita la contaminación grave
Filtración fina	Partículas <5 micras	Evita arañazos y atascos en las ruedas

¿Cómo equilibra la concentración de refrigerante la lubricidad y el rendimiento de refrigeración en la zona de rectificado?

Añades agua para ahorrar dinero. De repente, la rueda se atasca y la pieza se quema. La mezcla es tan importante como la propia máquina.

Una concentración de 8%-10% proporciona la lubricación necesaria para reducir la fricción y evitar el embotamiento de las ruedas. Mientras que el agua enfría mejor, este mayor contenido de aceite evita que se queme y permite un acabado más suave. Debe combinarse con chorros de alta presión (3-5MPa) para romper la barrera de aire y alcanzar el corte.

Encontrar el equilibrio es complicado. El agua es el mejor refrigerante del mundo. El aceite es el mejor lubricante. En el rectificado espejo, se necesitan ambos.
Si la concentración es demasiado baja (pobre), la mayor parte es agua. Se obtiene una gran refrigeración, pero una lubricación deficiente. Los granos abrasivos de la rueda se desgastan rápidamente. Los poros de la rueda se obstruirán con metal. Es posible que aparezcan marcas de quemaduras en la pieza porque la fricción es demasiado alta.
Si la concentración es demasiado alta (rica), tiene demasiado aceite. El calor no se disipa con suficiente rapidez. La pieza podría deformarse térmicamente.

Para el esmerilado espejo, recomendamos una concentración superior a la del esmerilado estándar. El objetivo es de 8% a 10%. Preferimos emulsiones de extrema presión⁶ o fluidos a base de aceite. Esta rica mezcla crea una fuerte película lubricante. Hace que la acción de corte sea más suave. Ayuda a conseguir ese acabado Ra ≤ 0,2μm.
Pero no se puede verter sin más. La zona de molienda está caliente, hasta 1000°C. La rueda giratoria crea una barrera de aire que bloquea el líquido. Se necesita fuerza. Hay que utilizar chorros de alta presión⁷idealmente de 3 a 5 MPa. Esta presión perfora la barrera de aire. Lleva el refrigerante rico directamente al punto de contacto. Elimina inmediatamente las virutas para que no puedan arañar la superficie.
Para materiales sensibles como la cerámica, el fluido estándar puede no ser suficiente. Es posible que necesite tecnologías de refrigeración compuestas. Pero para la mayoría de los metales, mantenga la concentración a 8-10% y la presión alta.

Conclusión

Para lograr un acabado de espejo, debe filtrar los residuos de menos de 5 micras para detener los arañazos, controlar la temperatura para mantener las tolerancias y mantener la concentración de refrigerante 8-10% para la lubricación.

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