Diseño de una máquina arenadora para pequeñas piezas

Abstract

El arenado-granallado constituye un proceso secundario de fabricación en el cual un flujo de partículas se proyecta a una velocidad adecuada hacia la superficie a tratar. El resultado es la abrasión, al golpeteo, efecto que modifica la condición superficial del elemento procesado. El sistema de arenado, es entonces, un método que sirve para sacar y remover capas de óxido, cascarillas de laminación, en piezas de fundición, moldes de inyección y muchos otros. Para tales fines se utilizan “abrasivos” (arena, granalla metálica esférica y angular, oxido de aluminio, carburo de silicio, cuarzo, micro esfera de vidrio, etc.) Existen dos métodos comercialmente difundidos para la impulsión del flujo de partículas abrasivas: uno de ellos utiliza una turbina, que impulsa el abrasivo a alta velocidad mediante una combinación de fuerzas radial y tangencial, y el otro mediante un aire comprimido como medio de transporte e impulsión del flujo abrasivo. El primer método sólo utiliza como abrasivo granalla metálica, para instalaciones fijas y de alta capacidad de producción; mientras tanto que el segundo es adecuado tanto en obra (cielo abierto) como en instalaciones circuito cerrado usando cuartos o cabinas y emplea toda la gama de abrasivos existentes. Las cabinas de granallado por proyección neumática son equipos que permiten ejecutar tratamientos de limpieza y remoción o de terminación superficial sin contaminar el ambiente de trabajo con el polvo, producto de la operación o el abrasivo de trabajo. Este se emplea en un circuito cerrado dentro de una cámara hermética, haciendo muy económica la operación por la sencillez de la misma y por el rendimiento del abrasivo obteniéndose consumos mínimos de éstos, se traduce entonces en ventaja para el caso de abrasivos costosos tales como óxido de aluminio o carburo de silicio. La reutilización del abrasivo se efectúa seleccionándolo por peso y separación del polvo mediante el sistema de recuperación, constituido por un separador, ventilador centrífugo y filtro de polvo. El aire circulante en él, vuelve el medio de trabajo totalmente filtrado. Estas cabinas son empleadas para el granallado de piezas pequeñas y medianas. Normalmente los modelos de fabricación standard son útiles para dimensiones hasta los 1.50 metros pero dependiendo de la conformación de la pieza a tratar, puede tratarse elementos de mucho mayor tamaño en cabinas especiales. Las limitaciones en cuanto a tamaño máximo de la pieza está dada por el alcance del operario a través de la guantera; y cuando el tamaño de la pieza supera este alcance y no se pueda girar la pieza alrededor de su eje de simetría, se debe de recurrir a los cuartos de granallado en los cuales el operario trabajo dentro del mismo. En consecuencia, por las razones que se exponen en el presente proyecto como principal objetivo la de establecer los parámetros necesarios y realizar el diseño adecuado, consistente, versátil y de fácil operatividad mediante una metodología de arenado. El concepto de “Granallado” abarca una amplísima gama de utilización de piezas, superficies y resultados de superficies excelentes no solo con el elemento abrasivo arena; sino, con otros abrasivos existentes. La utilización del granallado se justifica porque es irremplazable en la mayoría de casos debido a la gran variedad de propósitos y alcances que tiene y sobre todo aún más tiene mayor difusión en la preparación de superficies para aplicaciones posteriores de pintura, obteniéndose con este sistema mejor acabado y el mejor anclaje para el sistema de pintura a aplicar (patrón de anclaje que recomiendan los fabricantes de pintura de alta calidad). En la industria del metal este proceso es de gran utilidad, por las razones siguientes: 1. Granallado de componentes electrónicos en un proceso de gran precisión y sometido a riguroso control. 2. El arenado del casco de un barco sometido a pautas normativas y controles mediante una tarea a cielo abierto con elevados rendimientos. 3. El arenado en el caso más general para eliminar herrumbre, cascarillas de laminación, restos de pintura obsoleta y preparar la superficie adecuadamente para recibir las nuevas capas de revestimiento protector. 4. Se utiliza también para obtener terminaciones superficiales decorativas, principalmente en acero inoxidable, bronces y aluminio. 5. Para realizar limpieza y remoción en elementos tales como matrices de extrusión y soplado de plásticos y vulcanizado. 6. Rebarbados en piezas de fundición o inyección, mediante partículas muy abrasivas. 7. Microbarbados en pequeños componentes mediante partículas de grano fino. 8. Texturado de matrices de inyección de plástico, bronce, zamac, etc. 9. Limpieza y eliminación de sales de tratamientos térmicos y decoloración producidos en partes endurecidas o aceros de alta dureza. 10. Tratamiento superficial manteniendo estrictas tolerancias dimensionales (mínima abrasividad). 11. Preparación de superficies otorgando muy bajas rugosidades para tratamientos galvánicos, es decir, niquelados, cromados, anodizados, plateados, cromoduro, etc. 12. Terminaciones antireflectivas para instrumento, tablero, limpiaparabrisas, etc. 13. Graneados microscópicos para retener lubricantes o desmoldantes. 14. Obtención de rugosidades específicas para diferenciar áreas de deslizamiento o retención. 15. De contaminación radioactiva en elementos de reactores o centrales nucleares. 16. Tratamiento de shot peening para incrementar la resistencia a la fatiga en partes criticas de turbinas, motores a reacción, resortes, etc. 17. Modelado de chapas delgadas de aluminio para la industria aeronaval. 18. Y, además infinidad de procesos que encuentran en el granallado la solución compatible a un determinado problema productivo y su aplicación para la industria general. Por consiguiente, la enumeración anterior por si misma demuestra la amplitud de utilización de las tareas de granallado y además que distante esta de ceñirse a la denominación tan generalizada de “arenado”. El sistema de proyección de abrasivos a utilizar en el presente trabajo es el de la cabina de arenado por aire comprimido seco por el sistema de vacío por succión, tipo estacionario por razones aplicables a instalaciones fijas y montadas en forma permanente a los sistemas de recuperación y selección del abrasivo. Cuando el arenado el arenado-granallado seco por aire comprimido es permanente se justifica la instalación de un cuarto o cabina de granallado en el cual de encierra la pieza a tratar y el operador queda afuera del ambiente creado por la acción de granallado. Estos cuartos o cabinas reemplazan a las instalaciones insalubres y precarias, haciendo a la operación apta para compartir espacios y tiempos productivos. No solo la de disponer la operación dentro de la planta fabril; sino de poder integrarlo a una línea de producción. En cuanto a los alcances de los equipos de arenado-granallado se define de acuerdo al tipo o la técnico de granallado (seco en medio liquido); para nuestro estudio se ha escogido el tipo de granallado seco; en función a la capacidad de producción, sistema por vacío y por presión y abrasivos a utilizar arena y finalmente, tamaño de la pieza a procesar define la instalación de granallado ya sea por cabinas o cuartos de granallado (para el proyecto se ha seleccionado cabina de granallado). El granallado por medio líquido es limitado y los alcances están referidos al arenado con una mínima abrasividad y para el tratamiento de piezas contaminadas con aceites o grasas. Mientras que las maquinas e granallado seco tienen una amplia gama de aplicación y son insustituibles, por otros métodos, quedando los sistemas de vacío solo para tareas ocasionales.