LíquidosEditar
En general, hay tres tipos de líquidos: minerales, semisintéticos y sintéticos. Los líquidos de corte semisintéticos y sintéticos representan intentos de combinar las mejores propiedades del aceite con las mejores propiedades del agua mediante la suspensión de aceite emulsionado en una base de agua. Estas propiedades incluyen: la inhibición de la oxidación, la tolerancia a una amplia gama de dureza del agua (manteniendo la estabilidad del pH en torno a 9-10), la capacidad de trabajar con muchos metales, la resistencia a la descomposición térmica y la seguridad medioambiental.
El agua es un buen conductor del calor pero tiene inconvenientes como fluido de corte. Hierve fácilmente, favorece la oxidación de las piezas de la máquina y no lubrica bien. Por lo tanto, se necesitan otros ingredientes para crear un fluido de corte óptimo.
Los aceites minerales, basados en el petróleo, se utilizaron por primera vez en aplicaciones de corte a finales del siglo XIX. Varían desde los aceites de corte espesos, oscuros y ricos en azufre utilizados en la industria pesada hasta los aceites ligeros y transparentes.
Los refrigerantes semisintéticos, también llamados aceite soluble, son una emulsión o microemulsión de agua con aceite mineral. En los talleres que utilizan el inglés británico el aceite soluble se conoce coloquialmente como SUDS. Se empezaron a utilizar en la década de 1930. Una máquina herramienta CNC típica suele utilizar refrigerante emulsionado, que consiste en una pequeña cantidad de aceite emulsionado en una mayor cantidad de agua mediante el uso de un detergente.
Los refrigerantes sintéticos se originaron a finales de la década de 1950 y suelen estar basados en agua.
La técnica oficial para medir la concentración de aceite en muestras de fluido de corte es la valoración manual: Se titulan 100 ml del fluido bajo prueba con una solución de HCl 0,5M hasta un punto final de pH 4 y el volumen de titulante utilizado para alcanzar el punto final se utiliza para calcular la concentración de aceite. Esta técnica es precisa y no se ve afectada por la contaminación del fluido, pero debe ser realizada por personal capacitado en un entorno de laboratorio. Un refractómetro manual es el estándar industrial utilizado para determinar la proporción de mezcla de refrigerantes solubles en agua que estima la concentración de aceite a partir del índice de refracción de la muestra medido en la escala Brix. El refractómetro permite realizar mediciones in situ de la concentración de aceite en las plantas industriales. Sin embargo, la contaminación de la muestra reduce la precisión de la medida. Para medir la concentración de aceite en los fluidos de corte se utilizan otras técnicas, como la medición de la viscosidad del fluido, la densidad y la velocidad de los ultrasonidos. Otros equipos de prueba se utilizan para determinar propiedades como la acidez y la conductividad.
Otros incluyen:
- El queroseno y el alcohol de fricción suelen dar buenos resultados cuando se trabaja con aluminio.
- El WD-40 y el aceite 3-In-One funcionan bien en varios metales. Este último tiene un olor a citronela; si el olor es desagradable, el aceite mineral y los aceites lubricantes de uso general funcionan más o menos igual.
- El aceite de vía (el aceite fabricado para las vías de las máquinas herramienta) funciona como aceite de corte. De hecho, algunas máquinas de tornillo están diseñadas para utilizar un solo aceite como aceite de vía y aceite de corte. (La mayoría de las máquinas herramienta tratan el lubricante de vía y el refrigerante como cosas separadas que inevitablemente se mezclan durante el uso, lo que lleva a que se utilicen espumaderas para separarlos de nuevo.)
- Los aceites de motor tienen una relación ligeramente complicada con las máquinas herramienta. Los aceites de motor no detergentes de peso normal son utilizables y, de hecho, los aceites SAE 10 y 20 solían ser los aceites recomendados para el husillo y la vía (respectivamente) en las máquinas herramienta manuales hace décadas, aunque hoy en día prevalecen las fórmulas de aceite para la vía en el mecanizado comercial. Aunque casi todos los aceites de motor pueden actuar como fluidos de corte adecuados en términos de su rendimiento de corte por sí solos, es mejor evitar los aceites de motor modernos de varios pesos con detergentes y otros aditivos. Estos aditivos pueden presentar un problema de corrosión del cobre para el latón y el bronce, que las máquinas-herramienta suelen tener en sus cojinetes y tuercas de husillo (especialmente las máquinas-herramienta más antiguas o manuales).
- El fluido dieléctrico se utiliza como fluido de corte en las máquinas de descarga eléctrica (EDM). Suele ser agua desionizada o queroseno de alto punto de inflamación. La acción de corte del electrodo (o alambre) genera un calor intenso y el fluido se utiliza para estabilizar la temperatura de la pieza de trabajo, junto con el lavado de cualquier partícula erosionada de la zona de trabajo inmediata. El fluido dieléctrico no es conductor.
- Las mesas de agua refrigeradas por líquido (agua o aceite de petróleo) se utilizan con el proceso de corte por arco de plasma (PAC).
- Como lubricante se utiliza aceite de pata de cabra del más alto grado. Se utiliza en las industrias metalúrgicas como fluido de corte para el aluminio. Para el mecanizado, el roscado y el taladrado del aluminio, es superior al queroseno y a diversos fluidos de corte a base de agua.
Pastas o gelesEditar
El fluido de corte también puede adoptar la forma de pasta o gel cuando se utiliza para algunas aplicaciones, en particular operaciones manuales como el taladrado y el roscado. Al aserrar metal con una sierra de cinta, es común pasar periódicamente una barra de pasta contra la hoja. Este producto tiene una forma similar a la del lápiz de labios o la cera de abejas. Viene en un tubo de cartón, que se consume lentamente con cada aplicación.
Aerosoles (nieblas)Edit
Algunos fluidos de corte se utilizan en forma de aerosol (niebla) (aire con diminutas gotas de líquido dispersas). Los principales problemas de las nieblas han sido que son bastante malas para los trabajadores, que tienen que respirar el aire circundante contaminado por la niebla, y que a veces ni siquiera funcionan muy bien. Ambos problemas se deben a la imprecisión con la que se distribuye la niebla por todas partes y todo el tiempo, excepto en la interfaz de corte, durante el corte, el único lugar y momento en el que se desea. Sin embargo, una nueva forma de suministro de aerosol, el MQL (cantidad mínima de lubricante), evita ambos problemas. El suministro del aerosol se realiza directamente a través de las flautas de la herramienta (llega directamente a través o alrededor de la propia plaquita, un tipo ideal de suministro de fluido de corte que tradicionalmente no ha estado disponible fuera de unos pocos contextos, como el taladrado con pistola o el costoso suministro de líquido de última generación en el fresado de producción). El aerosol de MQL se suministra de una manera tan precisa (con respecto a la ubicación y el tiempo) que el efecto neto parece casi como el mecanizado en seco desde la perspectiva de los operadores. Las virutas parecen, en general, virutas mecanizadas en seco, que no requieren drenaje, y el aire es tan limpio que las células de mecanizado pueden situarse más cerca de la inspección y el montaje que antes. El MQL no proporciona mucha refrigeración en el sentido de transferencia de calor, pero su acción lubricante bien dirigida evita que se genere parte del calor en primer lugar, lo que ayuda a explicar su éxito.
Refrigerante de CO2Editar
El dióxido de carbono (fórmula química CO2) también se utiliza como refrigerante. En esta aplicación se deja que el CO2 líquido presurizado se expanda y esto va acompañado de un descenso de la temperatura, suficiente para provocar un cambio de fase en un sólido. Estos cristales sólidos son redirigidos a la zona de corte mediante boquillas externas o mediante el suministro a través del husillo, para proporcionar un enfriamiento controlado de la temperatura de la herramienta de corte y de la pieza de trabajo.
Aire u otros gases (por ejemplo, nitrógeno)Edit
El aire ambiente, por supuesto, fue el refrigerante de mecanizado original. El aire comprimido, suministrado a través de tubos y mangueras desde un compresor de aire y descargado desde una boquilla dirigida a la herramienta, es a veces un refrigerante útil. La fuerza de la corriente de aire descomprimido hace volar las virutas, y la propia descompresión tiene un ligero grado de acción refrigerante. El resultado neto es que el calor del corte de mecanizado es arrastrado un poco mejor que por el aire ambiente solo. A veces se añaden líquidos a la corriente de aire para formar una niebla (sistemas de refrigeración por niebla, descritos anteriormente).
El nitrógeno líquido, suministrado en botellas de acero presurizadas, se utiliza a veces de forma similar. En este caso, la ebullición es suficiente para proporcionar un potente efecto refrigerante. Durante años esto se ha hecho (en aplicaciones limitadas) inundando la zona de trabajo. Desde 2005, este modo de refrigeración se aplica de forma comparable al MQL (con suministro a través del husillo y de la punta de la herramienta). Esto refrigera el cuerpo y las puntas de la herramienta hasta tal punto que actúa como una «esponja térmica», succionando el calor de la interfaz herramienta-chip. Este nuevo tipo de refrigeración por nitrógeno está todavía en fase de patente. La vida útil de la herramienta se ha multiplicado por 10 en el fresado de metales duros como el titanio y el inconel.
Alternativamente, el uso de flujo de aire combinado con una sustancia de evaporación rápida (por ejemplo, alcohol, agua, etc.) puede utilizarse como un refrigerante eficaz cuando se manipulan piezas calientes que no pueden enfriarse por métodos alternativos.
Práctica anteriorEditar
- En la práctica del mecanizado del siglo XIX, no era raro utilizar agua corriente. Esto era simplemente un recurso práctico para mantener la fresa fría, independientemente de que proporcionara alguna lubricación en la interfaz borde de corte-fresa. Si se tiene en cuenta que el acero de alta velocidad (HSS) aún no se había desarrollado, la necesidad de enfriar la herramienta se hace más evidente. (El HSS conserva su dureza a altas temperaturas; otros aceros al carbono para herramientas, no). Una mejora fue el agua de soda (bicarbonato sódico en agua), que inhibía mejor la oxidación de las correderas de la máquina. Estas opciones generalmente no se utilizan hoy en día porque existen alternativas más eficaces.
- Las grasas animales como el sebo o la manteca de cerdo eran muy populares en el pasado. Hoy en día se utilizan con poca frecuencia, debido a la gran variedad de otras opciones, pero siguen siendo una opción.
- Los antiguos textos de formación para talleres mecánicos hablan de utilizar plomo rojo y plomo blanco, a menudo mezclado con manteca de cerdo o aceite de manteca. Esta práctica es obsoleta debido a la toxicidad del plomo.
- Desde mediados del siglo XX hasta la década de 1990, el 1,1,1-tricloroetano se utilizaba como aditivo para hacer más eficaces algunos fluidos de corte. En el argot de los talleres se le llamaba «uno-uno-uno». Ha sido eliminado por sus propiedades de agotamiento de la capa de ozono y de depresión del sistema nervioso central.