Blog

May 19, 2023

El atractivo masivo del acabado vibratorio

El acabado vibratorio, o en masa, se considera con frecuencia como el secundario "bastardo".

El acabado vibratorio, o en masa, se considera con frecuencia como la operación secundaria "bastarda", dijo Ken Raby, vicepresidente y gerente general de Walther Trowal LLC en Byron Center, Michigan.

"Eso es lo que somos", dijo. "Estamos en las cabinas en la parte de atrás, en la esquina, en la oscuridad donde las piezas van a ser desbarbadas, pero nadie quiere volver y trabajar allí".

Raby dijo que muchos fabricantes de piezas mecanizadas subcontratan el acabado en masa, no solo para el desbarbado, sino también para el acabado y pulido de superficies, limpieza, radios de bordes, decapado y decapado, porque las empresas no quieren lidiar con las aguas residuales que genera el proceso o el requisitos laborales. No obstante, cuando las aplicaciones son apropiadas para el desbarbado de piezas mecanizadas en una cuba o cubeta vibratoria y el equipo de acabado y los consumibles son adecuados para los tipos de piezas y volúmenes producidos, el acabado en masa añade un valor significativo.

"Si (los talleres) buscan un proceso más consistente y aportan valor a la operación de acabado, esos son los (talleres) correctos para invertir en una operación de acabado", dijo Bernie Kerschbaum, director ejecutivo de Rosler Metal Finishing, con sede en Battle Creek, Michigan. EE. UU. LLC. "Si ven el acabado en masa como un mal necesario porque alguien lo puso en una impresión, entonces podrían dejar que un taller lo maneje".

Ahorro de mano de obra

Incluso con un número récord de personas desempleadas debido a la pandemia, los fabricantes siguen teniendo dificultades para atraer trabajadores.

"Estamos constantemente tratando de encontrar formas de aumentar la automatización", dijo Cole Mathisen, gerente de ventas y marketing de Mass Finishing Inc. en Howard Lake, Minnesota. "Eso es algo grande".

Las piezas se desbarban en una máquina de acabado vibratoria. Imagen cortesía de Walther Trowal

Los fabricantes de piezas también buscan retener la fuerza laboral que ya existe mejorando las condiciones de trabajo a través de la reducción del estrés.

"El enfoque principal para muchas empresas es la ergonomía", dijo Mathisen, "asegurándose de que los trabajadores no tengan que levantar ni agacharse mucho".

Kerschbaum coincidió en que Rosler Metal Finishing USA está experimentando una fuerte demanda de equipos de automatización para operaciones de acabado. La automatización es adecuada para tazones y tinas vibratorios, señaló, pero es más desafiante que automatizar el equipo de acabado por arrastre en el que se fijan las piezas.

Dijo que otro tipo de equipo de acabado que es relativamente fácil de automatizar son las máquinas de disco de alta energía. Cuando están automatizados, un operador simplemente lleva un contenedor de piezas sin terminar a una estación de carga y retira un contenedor lleno de piezas terminadas y secas de la máquina.

Incluso sin automatización, las máquinas de acabado vibratorias reducen la cantidad de mano de obra necesaria para desbarbar y acabar las piezas a mano. Raby dijo que Walther Trowal tiene un cliente en México que empleó a 90 trabajadores para terminar manualmente las piezas de plástico antes de comprar varios equipos de acabado en masa.

"Allí la recompensa fue enorme", dijo. "Todas nuestras máquinas se venden más o menos con un reembolso".

Raby dijo que el retorno de la inversión para las máquinas de acabado suele ser inferior a un año.

Además de reducir la cantidad de trabajadores necesarios para desbarbar las piezas, el acabado en masa reduce significativamente la tasa de desechos.

"Es difícil encontrar a los muchachos de la lonchera, por así decirlo, que estén dispuestos a fichar a las 8 y trabajar hasta las 5 y hacer que cada parte, desde la parte uno hasta la parte 500, parezca idéntica", dijo Mathisen. "Es atractivo tener algún tipo de proceso de manos libres en el que el equipo se ocupe de esas piezas".

Dijo que un acabador de barril centrífugo de alta energía es una opción de equipo que ofrece beneficios, como un funcionamiento silencioso.

"No hay vibración", dijo Mathisen sobre los equipos de alta energía. "Todo es fuerza centrífuga, casi como una rueda de la fortuna".

Dijo que el equipo no vibratorio es efectivo para desbarbar material endurecido, a veces eliminando rebabas en una hora que una tina vibratoria no pudo eliminar.

"Es una energía extremadamente alta", dijo Mathisen, "y las fuerzas G involucradas superan los 12 G en comparación con los 1,5 G que se ven en el equipo vibratorio".

Dijo que las secadoras centrífugas también pueden impartir un acabado superficial más fino que las secadoras vibratorias.

Opciones de medios

Al desbarbar y dar acabado a las piezas en una máquina vibratoria, los usuarios finales tienen dos materiales básicos para elegir: cerámica y plástico. Kerschbaum dijo que la cerámica es más económica por hora de funcionamiento y está disponible en una gama más amplia de formas y tamaños, además de ser adecuada para el acabado de metales relativamente duros, como el acero al carbono y el acero inoxidable.

Por otro lado, los medios plásticos, que se moldean en un tamaño y una forma específicos, tienen una densidad más baja que los medios cerámicos y, por lo general, se utilizan para el acabado de aluminio y otras piezas no ferrosas. Pero Raby dijo que las piezas hechas de un metal ferroso sinterizado pueden ser algo delicadas y deben tratarse como piezas no ferrosas.

Se muestra una máquina de discos que funciona con medios plásticos. Imagen cortesía de Rosler Metal Finishing USA

Según Walther Trowal, el desbarbado a presión o el pulido con bolas también se pueden realizar en vibradores de canal pequeño con medios de acero.

Kerschbaum dijo que el astillado es una preocupación con los medios cerámicos, por lo que es más probable que cause impacto, especialmente en características de piezas como agujeros ciegos.

"No es un problema para el 95% de las piezas", dijo. "Para aquellas partes donde existe una preocupación, un medio de plástico sería la alternativa".

Mathisen dijo que los medios cerámicos y plásticos tienen material abrasivo que se hornea o se mezcla en una pieza.

"El plástico da un acabado superficial un poco mejor en piezas no ferrosas", dijo.

Además de desbarbar con un medio de baja densidad, las piezas delicadas requieren una mayor proporción entre medio y pieza que las piezas de trabajo robustas. Kerschbaum explicó que una relación de 3 a 1 de medios a piezas es un buen punto de partida para las piezas delicadas, mientras que una relación de 1 a 1 es apropiada para piezas forjadas en bruto y otras piezas que no son tan delicadas. Para piezas muy delicadas, como las de latón con superficies de asiento, es posible que sea necesario aumentar la proporción a 10-1.

Mathisen dijo que cuando se busca eliminar por completo el daño de parte a parte, se pueden crear cámaras en tambores centrífugos de alta energía, por ejemplo, para partes individuales.

"Tienen su propia pequeña sección y no dañan otras partes", dijo. "Puede dividir las tinas, pero no en la medida o la facilidad con que puede hacerlo con nuestros vasos de barril".

Por otro lado, Mathisen dijo que algunas piezas de bajo valor, como los sujetadores y los pasadores, básicamente se fabrican pieza por pieza.

"El equipo simplemente hace vibrar las piezas entre sí", dijo, "y se desbarban solas".

Máquina limpia

También se necesita un compuesto, o jabón, para el acabado en masa de las piezas. Las reglamentaciones varían según la ubicación de la instalación, pero los efluentes generalmente no se pueden verter en un desagüe ni depositar en un campo séptico.

"El desecho de aguas residuales es algo que siempre menciono porque no quiero involucrarme en una demanda si un cliente no lo está cuidando correctamente", dijo Raby. "Tuve mi trasero en problemas tratando de recircular las aguas residuales de una aplicación de acabado en masa en el pasado antes de unirme a Walther Trowal, y no funcionó".

Su empresa ofrece un sistema de recirculación de aguas residuales para aplicaciones de acabado vibratorio que recircula el agua durante unos cuatro meses antes de que sea necesario desecharla adecuadamente. El sistema puede instalarse en equipos nuevos o adaptarse a acabadoras existentes de Walther Trowal o de otros fabricantes.

"Un cliente consumía 330 galones (1249 L) de jabón al mes", dijo Raby. "Pusimos una centrífuga de aguas residuales y comenzaron a usar 30 galones (114 L) de jabón por mes porque pudieron recuperarlo y reutilizarlo".

La química acelerada, que es esencialmente un tipo de ácido, está disponible para aumentar la velocidad de acabado. Mathisen dijo que la química acelerada suaviza las superficies de las piezas mientras los medios las frotan. Señaló que Mass Finishing no recomienda la química para los tambores de barril porque el proceso puede ser tan agresivo que la velocidad de procesamiento no es un problema y es peligroso tener la química dentro de una cámara cerrada.

Tommy Mathisen, cofundador y director de tecnología de Mass Finishing, opera una máquina giratoria de barril centrífuga personalizada de 600 L (159 gal), que cuenta con cuatro barriles con cámaras que miden 1575 mm de largo × 305 mm de ancho (62" × 12 "). Imagen cortesía de Mass Finishing

"Es un proceso en el que tienes que marcar, y requiere muchas pruebas", dijo. "Si tiene piezas de alto volumen y bajo valor que solo está tratando de hacer rápidamente, puede ser atractivo".

Kerschbaum estuvo de acuerdo en que existe una justificación para la química acelerada, como cuando se especifica un alto nivel de pulido o cuando se acaban dientes de engranajes de difícil acceso, pero esas aplicaciones son la excepción y no la regla.

"Cuando tienes química acelerada", dijo, "tienes muchas más preocupaciones sobre la eliminación de desechos que con lo que llamamos un proceso de acabado de masa neutra, especialmente si puedes ejecutarlo en un sistema de reciclaje. Si podemos hacer un proceso neutral , Lo haremos."

Cuando se ajusta un proceso de acabado en masa, Kerschbaum dijo que existen hasta 15 parámetros diferentes. Recomienda ponerse en contacto con expertos en acabado para recopilar información adicional para desarrollar el proceso más eficiente y rentable.

Una forma posible de reducir costos es cambiar el trabajo de una operación de mecanizado CNC de alto valor a una operación de acabado en masa de menor costo.

"¿Pueden ejecutar una alimentación más rápida en su máquina CNC porque la rebaba todavía sale en media hora en el equipo de acabado en masa?" dijo Kerschbaum.

El costo de una máquina CNC decente podría comenzar en $ 200,000 sin límite a la vista.

"El acabado en masa, a menos que haga todo lo posible con la automatización, está hablando de precios de $ 20,000 a $ 200,000", dijo Kerschbaum. "Si diseña así de bien, tendrá un proceso de gran valor agregado que lo ayudará a ganar dinero".

Aunque el retorno de la inversión de una máquina de acabado en masa puede ser bastante rápido, el acabado en masa es una inversión a largo plazo. Con algunas modificaciones simples, como cambiar el medio y el compuesto, dijo que un usuario final puede continuar usando el equipo cuando cambian las piezas.

Además, el mantenimiento regular, como el reemplazo de cojinetes, ejes y motores, puede mantener el equipo en funcionamiento durante mucho tiempo. Además de vender máquinas y consumibles, Rosler Metal Finishing USA reacondiciona y reconstruye equipos.

"Recientemente hicimos una máquina que tenía unos 50 años", dijo Kerschbaum. "Las máquinas duran".

Para obtener más información sobre el acabado en masa vibratoria, vea una presentación en video de Walther Trowal en www.ctemag.com escaneando el código QR con su teléfono inteligente o ingresando esta URL en su navegador web:cteplus.delivr.com/2wt6z

Al igual que otros fabricantes de piezas, los productores de herramientas de corte buscan aumentar la productividad al mismo tiempo que mejoran la calidad de las piezas. A veces, sin embargo, este principio existencial de rentabilidad se ve bloqueado por las restricciones del proceso tecnológico.

Un fabricante de herramientas europeo necesitaba superar estos límites al fabricar plaquitas de metal duro. Los fabricantes de herramientas suelen rechazar entre el 20 % y el 30 % de cada lote de plaquitas debido a que se astillan cuando se redondean los bordes mediante el acabado de masa vibratoria, una situación económicamente inaceptable.

Tradicionalmente, se utilizan dos máquinas de acabado de masa vibratoria diferentes: una que funciona con una amplitud más baja y rpm más altas y otra que funciona con una amplitud más alta y rpm más bajas, dijo Ken Raby, vicepresidente y gerente general de Walther Trowal LLC. Una alternativa es usar solo una máquina y cambiar los pesos y configuraciones para alterar la amplitud y las rpm, pero es un proceso desafiante que requiere mucho tiempo.

"Simplemente transfiriéndolos de un tazón a otro", dijo, "podría dañar las inserciones de carburo".

El fabricante de insertos trabajó con Walther Trowal GmbH & Co. KG, con sede en Haan, Alemania, para desarrollar una solución. Walther Trowal informó que el proceso que desarrolló se basa en invertir la rotación de la máquina en conjunto con un convertidor de frecuencia, un controlador lógico programable en miniatura y un generador de desequilibrio ajustable.

Inicialmente, Walther Trowal cambió las rpm con el convertidor de frecuencia y el PLC, pero ajustó manualmente los pesos para garantizar que el proceso funcionara de manera efectiva, dijo Raby. Una vez que se probó el proceso, se agregó un generador de desequilibrio ajustable para cambiar automáticamente la amplitud, lo que permitió que una máquina produjera dos amplitudes definidas de 1 a 10 mm (0,039" a 0,394"). Las rpm oscilan entre 950 y 3600, pero funcionar a la velocidad más alta dañaría o destruiría la máquina incluso cuando la amplitud es de 1 mm.

Dijo que el fabricante de herramientas compró originalmente una máquina de acabado vibratorio circular modular CM 305-S y rápidamente agregó más máquinas después de reducir los costos a través de la optimización del proceso y la minimización de los tiempos improductivos. Walther Trowal ofrece seis modelos CM. Además, la empresa aumentó el volumen de insertos que se podían procesar de una sola vez porque cada máquina nueva tiene una capacidad de trabajo total de 0,19 pies cúbicos. m (6,7 pies cúbicos) en comparación con la capacidad de la tina vibratoria anterior de 0,014 pies cúbicos. m (0,5 pies cúbicos).

—Alan Richter

Sustancia utilizada para esmerilar, bruñir, lapear, superterminar y pulir. Los ejemplos incluyen granate, esmeril, corindón, carburo de silicio, nitruro de boro cúbico y diamante en varios tamaños de grano.

Método de acabado mediante compresión o trabajo en frío de la superficie de la pieza de trabajo con rodillos de carburo llamados rodillos de pulido o bruñidores.

Porciones fibrosas de material formadas en los bordes de la pieza de trabajo durante el mecanizado. A menudo agudo. Puede eliminarse con limas manuales, ruedas o bandas abrasivas, ruedas de alambre, cepillos de fibra abrasiva, equipos de chorro de agua u otros métodos.

Dispositivo de filtración que utiliza un recipiente giratorio y las diferencias en las gravedades específicas de los materiales para separar unos de otros. Se puede usar una centrífuga para separar aceites libres y emulsionados sueltos de mezclas de fluidos para metalurgia diluidos en agua y para eliminar fluidos para metalurgia de las virutas.

Controlador basado en microprocesador dedicado a una máquina herramienta que permite la creación o modificación de piezas. El control numérico programado activa los servos de la máquina y los accionamientos del husillo y controla las diversas operaciones de mecanizado. Ver DNC, control numérico directo; NC, control numérico.

Tasa de cambio de posición de la herramienta como un todo, en relación con la pieza de trabajo durante el corte.

Proceso abrasivo que mejora el acabado superficial y suaviza los contornos. Las partículas abrasivas adheridas a un respaldo flexible desgastan la pieza de trabajo.

En una herramienta giratoria, la parte del cuerpo de la herramienta que une las superficies. Web es más gruesa en el extremo del vástago, en relación con el extremo de la punta, lo que proporciona la máxima resistencia a la torsión.

Alan tiene una licenciatura en periodismo de la Universidad del Sur de Illinois en Carbondale. Incluyendo sus 20 años en CTE, Alan tiene más de 30 años de experiencia en periodismo comercial.

Acabado en masa Inc.888-260-6277www.massfin.com

Rosler Metal Finishing EE. UU. LLC269-441-3000https://us.rosler.com

Walther Trowal LLC616-455-8940www.walthertrowal.com