¿Cuáles son los beneficios del centro de mecanizado de lecho de mármol de fundición mineral?
Las piezas fundidas minerales (granito artificial, también conocido como hormigón de resina) han sido ampliamente aceptadas en la industria de las máquinas-herramientas durante más de 30 años como material estructural.
Según las estadísticas, en Europa, una de cada diez máquinas herramienta utiliza fundición mineral como base. Sin embargo, la experiencia inadecuada o la información incompleta o incorrecta pueden generar sospechas y prejuicios contra la fundición mineral. Por lo tanto, al fabricar nuevos equipos, es necesario analizar las ventajas y desventajas de la fundición mineral y compararla con otros materiales.
La base de la maquinaria de construcción generalmente se divide en hierro fundido, hormigón mineral (polímero o resina reactiva), estructura de acero/soldada (con o sin lechada) y piedra natural (como el granito). Cada material tiene sus propias características, y no existe un material estructural perfecto. Solo examinando las ventajas y desventajas del material según los requisitos estructurales específicos, se puede seleccionar el material estructural ideal.
Las dos funciones importantes de los materiales estructurales (garantizar la geometría, la posición y la absorción de energía de los componentes) plantean respectivamente requisitos de rendimiento (rendimiento estático, dinámico y térmico), requisitos funcionales/estructurales (precisión, peso, espesor de pared, facilidad de guía de carriles para la instalación de materiales, sistema de circulación de medios, logística) y requisitos de coste (precio, cantidad, disponibilidad, características del sistema).
I. Requisitos de rendimiento de los materiales estructurales
1. Características estáticas
El criterio para medir las propiedades estáticas de una base suele ser la rigidez del material: mínima deformación bajo carga, en lugar de una alta resistencia. Para la deformación elástica estática, las piezas fundidas minerales pueden considerarse materiales homogéneos isótropos que cumplen la ley de Hooke.
La densidad y el módulo elástico de las piezas fundidas minerales son, respectivamente, 1/3 de los de la fundición de hierro. Dado que las piezas fundidas minerales y las de hierro fundido tienen la misma rigidez específica, con el mismo peso, la rigidez de las piezas fundidas de hierro y las piezas fundidas minerales es la misma sin considerar la influencia de la forma. En muchos casos, el espesor de pared de diseño de las piezas fundidas minerales suele ser tres veces mayor que el de las piezas fundidas de hierro, y este diseño no causará ningún problema en términos de propiedades mecánicas del producto o la pieza fundida. Las piezas fundidas minerales son adecuadas para trabajar en entornos estáticos que soportan presión (por ejemplo, camas, soportes, columnas) y no son adecuadas para estructuras de paredes delgadas o pequeñas (por ejemplo, mesas, palés, cambiadores de herramientas, carros, soportes de husillo). El peso de las piezas estructurales suele estar limitado por el equipo de los fabricantes de piezas fundidas minerales, y los productos de fundición mineral de más de 15 toneladas son generalmente poco comunes.
2. Características dinámicas
Cuanto mayor sea la velocidad de rotación o la aceleración del eje, mayor será la importancia del rendimiento dinámico de la máquina. El posicionamiento rápido, la sustitución rápida de herramientas y el avance a alta velocidad refuerzan continuamente la resonancia mecánica y la excitación dinámica de las piezas estructurales de la máquina. Además del diseño dimensional del componente, la deflexión, la distribución de masa y la rigidez dinámica del componente se ven considerablemente afectadas por las propiedades de amortiguación del material.
El uso de fundición mineral ofrece una buena solución a estos problemas. Al absorber las vibraciones diez veces mejor que la fundición tradicional, puede reducir considerablemente la amplitud y la frecuencia natural.
En operaciones de mecanizado, como el mecanizado de precisión, se logra una mayor precisión, una mejor calidad superficial y una mayor vida útil de la herramienta. Asimismo, en términos de impacto acústico, las piezas de fundición mineral también obtuvieron buenos resultados al comparar y verificar bases, piezas de transmisión y accesorios de diferentes materiales para motores grandes y centrífugas. Según el análisis de impacto acústico, la fundición mineral puede lograr una reducción local del 20 % en el nivel de presión acústica.
3. Propiedades térmicas
Los expertos estiman que aproximadamente el 80% de las desviaciones en las máquinas herramienta se deben a efectos térmicos. Las interrupciones del proceso, como fuentes de calor internas o externas, el precalentamiento y el cambio de piezas, son causas de deformación térmica. Para seleccionar el mejor material, es necesario definir sus requisitos. Su alto calor específico y baja conductividad térmica permiten que las piezas de fundición mineral presenten una buena inercia térmica ante las influencias transitorias de temperatura (como el cambio de piezas) y las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Si se requiere un precalentamiento rápido, como en un lecho metálico, o si la temperatura del lecho no es la adecuada, se pueden incorporar directamente dispositivos de calentamiento o enfriamiento en la pieza de fundición mineral para controlar la temperatura. Este tipo de dispositivo de compensación de temperatura puede reducir la deformación causada por la influencia de la temperatura, lo que ayuda a mejorar la precisión a un coste razonable.
II. Requisitos funcionales y estructurales
La integridad es una característica distintiva que distingue a las fundiciones minerales de otros materiales. La temperatura máxima de fundición para las fundiciones minerales es de 45 °C, y con moldes y herramientas de alta precisión, es posible fundir piezas y fundiciones minerales conjuntamente.
También se pueden utilizar técnicas avanzadas de refundición en piezas brutas de fundición mineral, lo que da como resultado superficies de montaje y rieles precisos que no requieren mecanizado. Al igual que otros materiales base, las piezas de fundición mineral están sujetas a normas específicas de diseño estructural. El espesor de pared, los accesorios de carga, los insertos de nervaduras y los métodos de carga y descarga difieren en cierta medida de los de otros materiales y deben considerarse con antelación durante el diseño.
III. Requisitos de costos
Si bien es importante considerarlo desde un punto de vista técnico, la rentabilidad es cada vez más importante. El uso de piezas fundidas minerales permite a los ingenieros ahorrar significativamente en costos de producción y operación. Además de ahorrar en costos de mecanizado, se reducen los costos de fundición, ensamblaje final y logística (almacenamiento y transporte). Considerando la función de alto nivel de las piezas fundidas minerales, debe considerarse como un proyecto integral. De hecho, es más razonable hacer una comparación de precios cuando la base está instalada o preinstalada. El costo inicial relativamente alto corresponde al costo de los moldes y herramientas de fundición mineral, pero este costo puede reducirse con el uso a largo plazo (500-1000 piezas/molde de acero), y el consumo anual es de aproximadamente 10-15 piezas.
IV. Ámbito de uso
Como material estructural, las fundiciones minerales están reemplazando constantemente a los materiales estructurales tradicionales, y la clave de su rápido desarrollo reside en la fundición mineral, los moldes y las estructuras de unión estables. Actualmente, las fundiciones minerales se han utilizado ampliamente en diversos campos de la máquina herramienta, como rectificadoras y mecanizado de alta velocidad. Los fabricantes de rectificadoras han sido pioneros en el sector de la máquina herramienta en el uso de fundiciones minerales para bancadas de máquinas. Por ejemplo, empresas de renombre mundial como ABA z&b, Bahmler, Jung, Mikrosa, Schaudt, Stude, etc., siempre se han beneficiado de la amortiguación, la inercia térmica y la integridad de las fundiciones minerales para obtener alta precisión y una excelente calidad superficial en el proceso de rectificado.
Ante el aumento constante de las cargas dinámicas, las fundiciones minerales son cada vez más populares entre las empresas líderes mundiales en rectificadoras de herramientas. El lecho de fundición mineral ofrece una excelente rigidez y puede absorber eficazmente la fuerza causada por la aceleración del motor lineal. Al mismo tiempo, la combinación de una buena absorción de vibraciones y un motor lineal mejora considerablemente la calidad superficial de la pieza y la vida útil de la muela.
Hora de publicación: 18 de enero de 2022