¿Cuáles son las ventajas del centro de mecanizado de bancada de mármol para fundición de minerales?
Las piezas fundidas de minerales (granito artificial, también conocido como hormigón de resina) han sido ampliamente aceptadas en la industria de la máquina herramienta durante más de 30 años como material estructural.
Según las estadísticas, en Europa, una de cada diez máquinas herramienta utiliza fundición mineral como bancada. Sin embargo, la falta de experiencia, la información incompleta o incorrecta pueden generar desconfianza 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 compararlas con otros materiales.
La base de la maquinaria de construcción se divide generalmente en hierro fundido, fundición mineral (hormigón polimérico y/o de resina reactiva), acero/estructuras soldadas (con o sin inyección de mortero) y piedra natural (como el granito). Cada material tiene sus propias características y no existe un material estructural perfecto. Solo analizando las ventajas y desventajas de cada 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 guías) para la instalación de materiales, sistema de circulación de fluidos, logística) y requisitos de coste (precio, cantidad, disponibilidad, características del sistema).
I. Requisitos de rendimiento para 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 alta resistencia. Para la deformación elástica estática, las fundiciones minerales pueden considerarse materiales isótropos y homogéneos que obedecen la ley de Hooke.
La densidad y el módulo elástico de las piezas fundidas minerales son, respectivamente, un tercio de los del hierro fundido. Dado que las piezas fundidas minerales y el hierro fundido tienen la misma rigidez específica, bajo 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, bancadas, soportes, columnas) y no son adecuadas como estructuras de paredes delgadas o pequeñas (por ejemplo, mesas, paletas, 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 piezas fundidas minerales de más de 15 toneladas son generalmente raros.
2. Características dinámicas
Cuanto mayor sea la velocidad de rotación y/o la aceleración del eje, mayor será la importancia del rendimiento dinámico de la máquina. El posicionamiento rápido, el cambio rápido 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 mismo se ven considerablemente afectadas por las propiedades de amortiguación del material.
El uso de piezas fundidas de materiales minerales ofrece una buena solución a estos problemas. Al absorber las vibraciones diez veces mejor que el hierro fundido tradicional, puede reducir considerablemente la amplitud y la frecuencia natural.
En operaciones de mecanizado, como el mecanizado, se puede lograr mayor precisión, mejor calidad superficial y mayor vida útil de la herramienta. Asimismo, en términos de impacto acústico, las piezas fundidas de mineral también obtuvieron buenos resultados en la comparación y verificación de bases, piezas fundidas de transmisión y accesorios de diferentes materiales para motores grandes y centrifugadoras. Según el análisis de impacto acústico, la pieza fundida de mineral puede lograr una reducción local del 20 % en el nivel de presión sonora.
3. Propiedades térmicas
Los expertos estiman que alrededor del 80 % de las desviaciones en las máquinas herramienta se deben a efectos térmicos. Las interrupciones del proceso, como las causadas por fuentes de calor internas o externas, el precalentamiento y el cambio de piezas, provocan deformaciones térmicas. Para seleccionar el material óptimo, es necesario definir claramente sus requisitos. Su alto calor específico y baja conductividad térmica permiten que las fundiciones minerales presenten una buena inercia térmica frente a variaciones transitorias de temperatura (como el cambio de piezas) y fluctuaciones de la temperatura ambiente. Si se requiere un precalentamiento rápido, como en el caso de una bancada metálica, o si la temperatura de la bancada está restringida, se pueden integrar dispositivos de calentamiento o enfriamiento directamente en la fundición mineral para controlar la temperatura. El uso de este tipo de dispositivo de compensación de temperatura reduce la deformación causada por la temperatura, lo que contribuye a mejorar la precisión a un coste razonable.
II. Requisitos funcionales y estructurales
La integridad es una característica distintiva que diferencia las piezas fundidas de minerales de otros materiales. La temperatura máxima de fundición para las piezas fundidas de minerales es de 45 °C, y con moldes y herramientas de alta precisión, es posible fundir piezas y piezas fundidas de minerales simultáneamente.
También se pueden utilizar técnicas avanzadas de refundición en piezas en bruto de fundición mineral, lo que da como resultado superficies de montaje y rieles precisas que no requieren mecanizado. Al igual que otros materiales base, las piezas de fundición mineral están sujetas a reglas de diseño estructural específicas. El espesor de la pared, los accesorios de soporte 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 cobra cada vez más relevancia. El uso de piezas fundidas de minerales permite a los ingenieros ahorrar significativamente en costos de producción y operación. Además de reducir los costos de mecanizado, fundición, ensamblaje final y los crecientes costos logísticos (almacenamiento y transporte), también disminuyen. Dada la funcionalidad de alto nivel de las piezas fundidas de minerales, conviene considerarlas como un proyecto integral. De hecho, es más conveniente realizar una comparación de precios una vez instalada o preinstalada la base. El costo inicial, relativamente alto, corresponde a los moldes y herramientas para la fundición de minerales, pero este costo se diluye con el uso a largo plazo (500-1000 piezas por molde de acero), y el consumo anual ronda las 10-15 piezas.
IV. Ámbito de uso
Como material estructural, las piezas fundidas 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 piezas fundidas minerales se utilizan ampliamente en numerosos campos de la maquinaria, como las rectificadoras y el mecanizado de alta velocidad. Los fabricantes de rectificadoras han sido pioneros en el sector de la maquinaria al utilizar piezas fundidas 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 piezas fundidas minerales para obtener alta precisión y excelente calidad superficial en el proceso de rectificado.
Ante las crecientes cargas dinámicas, las fundiciones minerales son cada vez más populares entre las empresas líderes mundiales en el sector de las rectificadoras de herramientas. La bancada de fundición mineral ofrece una excelente rigidez y absorbe eficazmente la fuerza generada por la aceleración del motor lineal. Asimismo, la combinación de una buena absorción de vibraciones y el motor lineal mejora notablemente la calidad superficial de la pieza y la vida útil de la muela abrasiva.
Fecha de publicación: 18 de enero de 2022