Los Fluidos de Maquinado están diseñados para optimizar los procesos en la fabricación de piezas metálicas. Este proceso de maquinado implica tanto la remoción o corte de metales. En términos más simples, se utilizan para facilitar el trabajo de las máquinas y herramientas en la producción de componentes metálicos.
En los círculos de manufactura e ingeniería, existen diferentes tipos de fluidos de maquinado según la operación específica que se esté llevando a cabo. Por ejemplo, los fluidos utilizados para la remoción del metal se conocen como fluidos para maquinado y rectificado, mientras que aquellos empleados en procesos como estirado, troquelado, estampado o rolado se clasifican como fluidos de conformado.
Exigencias Esenciales de los Fluidos de Maquinado en el Trabajo de Metales
En el contexto del trabajo de metales, los fluidos de maquinado deben satisfacer diversos requisitos cruciales. En primer lugar, desempeñan la función de una película lubricante para reducir la fricción entre la pieza y la herramienta, evitando así problemas como la distorsión de la pieza y alteraciones en las dimensiones. Asimismo, cumplen la función de refrigerantes al disipar el calor generado durante el proceso de maquinado.
El incumplimiento de estos propósitos puede resultar en problemas de calidad y precisión en las piezas manufacturadas. Además, los fluidos deben tener la capacidad de arrastrar rebabas y finos de la pieza y las herramientas para garantizar la limpieza eficiente de la máquina. Como característica adicional, es imperativo que contribuyan a obtener las dimensiones y acabados deseados en las piezas manufacturadas.
Evolución de los Fluidos de Maquinado: De 1900 a 1950
Durante las primeras décadas del siglo XX, la industria de fluidos de maquinado suministró una amplia gama de productos para las operaciones de maquinado. Entre ellos se encontraban aceites de corte directo, combinaciones de aceite mineral y aceite vegetal, grasas animales (provenientes de puerco y sebo), aceites marinos (extraídos de esperma de ballena y pescados), y mezclas de aceite mineral con azufre libre, utilizadas como aceites de corte y jabones.
La Primera Guerra Mundial dejó una huella significativa en el desarrollo de estos fluidos, dando lugar a innovaciones como el empleo de aceite blanco y la incorporación de sulfonatos en los fluidos de maquinado.
Aceites de Corte en Maquinado: Desarrollo Tecnológico
Con el avance constante de aleaciones de acero de mayor dureza y el uso de herramientas de corte a velocidades cada vez más elevadas, la demanda de fluidos de maquinado más avanzados se hizo evidente. Fue en este contexto que, en 1924, se logró un hito significativo con la patente de un aceite de corte innovador que incorporaba una combinación de azufre y cloro. Este desarrollo fue especialmente eficaz en operaciones de trabajo pesado, como el brochado y el roscado, donde se requerían propiedades específicas para enfrentar las condiciones extremas de corte.
A pesar de sus beneficios notables en operaciones intensivas, esta tecnología presentaba limitaciones, ya que no era adecuada para el maquinado de metales no ferrosos. Esta restricción resaltó la necesidad de continuar innovando y desarrollando fluidos de maquinado que pudieran abordar una gama más amplia de materiales, adaptándose a las cambiantes demandas de la industria metalúrgica. Este periodo marcó una fase crucial en la evolución de los fluidos de maquinado, donde la búsqueda de soluciones más versátiles y eficientes estaba en pleno auge.
Aceites Solubles en la Historia
En las primeras décadas del siglo XX, las investigaciones pioneras de Robert W. Taylor sobre emulsiones de agua y aceite marcaron el inicio de la revolución de los aceites solubles en el maquinado. Alrededor de 1905, las emulsiones de «agua mezclada con aceite» empezaron a generar un impacto significativo en las plantas de maquinado, ofreciendo nuevas posibilidades en el campo de los fluidos de corte.
El desarrollo de teorías de emulsificación, como la Tensión Superficial y la Película de Absorción, representó un progreso considerable en la comprensión de estos sistemas coloidales. En 1915, H.W. Hutton, químico inglés, logró un hito al descubrir cómo emulsionar aceite en agua, marcando un avance crucial para la formación de los aceites solubles. Al mismo tiempo, la compañía Sun Oil dio un paso adelante al desarrollar un soluble basado en aceite nafténico.
El escenario post-Primera Guerra Mundial propició un notable crecimiento en el desarrollo de aceites solubles. Durante este periodo, la industria se volcó hacia el uso de grasas naturales y sulfonatos, lo que llevó a una expansión significativa de esta categoría de fluidos de maquinado. Estos avances sentaron las bases para una nueva generación de productos que revolucionaron las operaciones de maquinado, ofreciendo soluciones más eficientes y versátiles.
Optimizando el Mecanismo de Acción de los Fluidos de Maquinado: Un Estudio Integral en Alemania y EE.UU.
En el año 1938, estudios pioneros llevados a cabo en Alemania no solo se limitaron a medir la temperatura de corte y el desgaste de herramientas, sino que también establecieron una relación esencial entre la vida útil de la herramienta y la temperatura generada durante el proceso de maquinado. Simultáneamente, en los Estados Unidos, los estudios de Ernest y Marchant arrojaron luz sobre la complejidad de la mecánica involucrada en este proceso, destacando elementos clave como el control del Sobre Filo (BUE) y la fricción en la interfaz herramienta-rebaba.
Bajo el análisis minucioso de Ernest y Marchant, se puede concluir que el mecanismo de acción de los fluidos de maquinado se centra en dos aspectos fundamentales. En primer lugar, la acción directa de enfriamiento, que implica la absorción y disipación efectiva del calor generado durante el maquinado. En segundo lugar, la acción lubricante, que se traduce en la reducción del calor generado al minimizar la fricción entre la herramienta y la rebaba. Ambos enfoques se revelan como elementos esenciales para mantener temperaturas óptimas durante el proceso de maquinado, asegurando así la eficiencia y calidad del mismo.
Entendiendo la Energía de Corte
La investigación exhaustiva revela que la mayor parte de la potencia en las operaciones de maquinado se transforma en calor o energía térmica. Dos fuentes primarias de generación de calor son la deformación del metal y la fricción entre la rebaba y la herramienta.
Es imperativo que un fluido de maquinado cuente con acceso efectivo a estas fuentes de calor y posea propiedades térmicas óptimas para disipar eficientemente la energía térmica producida. Este enfoque es clave para maximizar la eficiencia en el proceso de corte y garantizar resultados de calidad en las operaciones de maquinado.
Innovación y Avances: Los Fluidos de Maquinado en la Actualidad
En la era contemporánea, los fluidos de maquinado han experimentado una notable transformación para cumplir con las exigencias de operaciones a alta velocidad y en materiales desafiantes. La industria se encuentra en una búsqueda constante de fórmulas más respetuosas con el medio ambiente y seguras para los operarios, ajustándose a regulaciones cada vez más rigurosas. La disciplina de la tribología, encargada de analizar la fricción y el desgaste, ha desempeñado un papel fundamental en este proceso evolutivo, contribuyendo al perfeccionamiento continuo de los fluidos de maquinado. La complejidad actual de estos fluidos incluye aditivos cuidadosamente diseñados para potenciar la vida útil, la lubricidad y la estabilidad.
Por ello, la evolución de los fluidos de maquinado se mantiene al ritmo de la constante evolución tecnológica en el ámbito del maquinado, adaptándose de manera dinámica a las cambiantes necesidades de la industria a lo largo del tiempo.
Recapitulemos en: Cinco Puntos Clave en Fluidos de Maquinado
1. Los Fluidos de Maquinado están diseñados para optimizar los procesos en la fabricación de piezas metálicas, involucrando tanto la remoción como el corte de metales; Clasificándose en diferentes tipos según la operación específica, como fluidos para maquinado y rectificado, y fluidos utilizados en procesos de estirado, troquelado, estampado o rolado.
2.En el trabajo de metales, los fluidos de maquinado deben actuar como lubricantes para reducir la fricción entre la pieza y la herramienta, evitando distorsiones y alteraciones dimensionales. Cumpliendo la función de refrigerantes al disipar el calor generado durante el maquinado, y su incumplimiento puede resultar en problemas de calidad y precisión en las piezas manufacturadas.
3. Durante las primeras décadas del siglo XX, la industria ofreció diversos tipos de fluidos, desde aceites de corte directo hasta mezclas con azufre libre, impactados por la Primera Guerra Mundial que llevó a innovaciones como el uso de aceite blanco y sulfonatos.
4. Con el avance de aceros más duros y herramientas de corte a velocidades elevadas, se patentó en 1924 un aceite de corte con azufre y cloro, eficaz en operaciones de trabajo pesado pero no apto para metales no ferrosos.
5. Estudios en Alemania (1938) establecieron la relación entre la vida útil de la herramienta y la temperatura, destacando la acción directa de enfriamiento y la acción lubricante como esenciales en los fluidos de maquinado. La investigación actual se enfoca en fórmulas amigables con el medio ambiente y en cumplimiento de regulaciones, con la tribología desempeñando un papel crucial en el desarrollo de fluidos más eficientes y versátiles.
Este articulo destaca la evolución histórica, las funciones esenciales y los desarrollos tecnológicos en el campo de los Fluidos de Maquinado, ofreciendo una visión integral de su importancia en la fabricación de componentes metálicos.
Escrito por:
Ing. Ricardo Gil
Gerente de Tecnología
