El rectificado es un proceso en el que se produce un gran efecto térmico. Si no se controla este efecto térmico, se puede provocar daños en la superficie del material de la pieza en proceso y, como consecuencia, se tendrá un rendimiento insatisfactorio debido a tasas de arranque de material inadecuadas y/o desgaste excesivo de la muela. La energía consumida por el proceso fluye hacia la muela, la pieza, la viruta y el refrigerante. La energía que ingresa a la pieza de trabajo debe eliminarse rápidamente para evitar que se desarrollen altas temperaturas locales y transformaciones de fase del material. El lubricante refrigerante tiene una labor primordial en este proceso.
Funciones generales
Los procesos de cizallamiento, corte y fricción del rectificado generan un gran flujo de calor, que sólo puede ser eliminado en pequeña medida con las virutas y, por tanto, puede provocar un considerable estrés térmico en la pieza y en la herramienta.
En el rectificado, el lubricante refrigerante debe cumplir tareas primarias y secundarias. Sus dos funciones primarias son:
- reducción de la fricción entre el grano abrasivo y la pieza, y entre el aglomerado y la pieza mediante la formación de una película lubricante estable y
- enfriar la zona de contacto y la superficie de la pieza mediante la absorción y el transporte del calor.
Las funciones secundarias específicas incluyen la purificación de la muela y de la pieza, el transporte de las virutas desde el lugar de mecanizado y la creación de una resistencia a la corrosión, tanto para la máquina como para el material de la pieza.
Dado que las propiedades físicas, químicas y biológicas del lubricante refrigerante influyen de forma decisiva en el proceso de mecanizado, no sólo la selección de la herramienta, sino también la selección del lubricante refrigerante adecuado es de suma importancia.
Cuál de las tareas del lubricante refrigerante está en primer plano depende de la tarea de mecanizado que se realice.
El sistema tribológico del rectificado
En el proceso de rectificado, todos los componentes que intervienen como el material del grano (incluido el aglomerado), el material de la pieza, el lubricante refrigerante como sustancia intermedia y el aire como medio ambiental forman un sistema tribológico. Por tanto, para optimizar el sistema de refrigeración/lubricación, todos los componentes implicados, así como la carga tribológica colectiva dominante (movimiento, presión, temperatura) deben tenerse en cuenta.
Además de refrigerar el proceso, el lubricante refrigerante también tiene la misión de influir ventajosamente en las condiciones de fricción entre el material del grano y el material de la pieza y, por tanto, de disminuir el desgaste de la muela en general. Las propiedades físicas y químicas de los lubricantes refrigerantes determinan su eficacia en el contacto tribológico. Al reaccionar con el lubricante refrigerante en la zona de contacto, pueden surgir capas intermedias que pueden ayudar a separar las superficies y reducir la fricción. De este modo, el lubricante refrigerante influye de forma esencial en el estado de fricción entre la muela y la pieza y, por tanto, también afecta al proceso de formación de virutas y al desgaste de la muela.
Requisitos de los lubricantes refrigerantes en el proceso de rectificado
Las propiedades de los lubricantes refrigerantes y las exigencias que se les plantean son múltiples. No sólo el rendimiento técnico, sino también los aspectos económicos y ecológicos, así como la seguridad y la salud, desempeñan un papel importante.
Una de las propiedades físicas más importantes de los lubricantes refrigerantes es la viscosidad. Ésta describe la resistencia interna de un fluido a la deformación. La viscosidad influye directamente en la capacidad de carga de la película lubricante que se forma entre la herramienta y la pieza, pero también influye en otras propiedades importantes del lubricante refrigerante. Una baja viscosidad aumenta el efecto de enfriamiento y aclarado, y también se reducen las pérdidas por arrastre, ya que los lubricantes refrigerantes de baja viscosidad son más fáciles de usar.
Principios de los lubricantes refrigerantes en el proceso de rectificado
La baja viscosidad también facilita el comportamiento del filtro y las características de separación del aire. Por otro lado, la baja viscosidad suele conllevar también una mayor propensión a la formación de vapores y aerosoles de aceite (niebla de aceite), un punto de inflamación bajo, así como un aumento de las irritaciones cutáneas debidas al desengrasado.
La diferencia clave es si el lubricante refrigerante contiene o no agua en su estado de aplicación.
Aceites
En principio, los lubricantes refrigerantes se componen siempre de un fluido base adecuado, al que se pueden añadir diversas sustancias activas (aditivos) según la aplicación y los requisitos respectivos. Los fluidos base deben ajustarse tanto a las condiciones particulares del respectivo proceso de mecanizado, como a los requisitos toxicológicos actuales. En la actualidad, los aceites minerales, los aceites hidrocráticos, las polialfaolefinas y aceites basados en ésteres son fluidos base.
Los refinados de aceite mineral extraídos directamente del petróleo crudo siguen siendo los fluidos base de hidrocarburos más dominantes, principalmente por razones económicas.
Los aceites hidrocraqueados son refinados con hidrógeno de aceite mineral. En comparación con los aceites minerales, tienen un menor contenido de aromáticos y, como consecuencia de un menor número de moléculas insaturadas, una mayor estabilidad a la oxidación. Además, se caracterizan por un mayor índice de viscosidad y una mayor lubricidad. Por otro lado, gracias a una distribución más homogénea del tamaño de las moléculas, son claramente menos propensos a la vaporización que los aceites minerales.
Las polialfaolefinas (PAO) son hidrocarburos sintéticos con una estructura molecular definida y consistente. Su consistente composición hace que la inclinación a la vaporización sea mucho menor que la de los aceites minerales o de hidrocraqueo. La escasa solubilidad de muchos aditivos en los PAO puede ser una desventaja.
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