Conoce tu rueda

Para combatir el desgaste y la corrosión que se producen en los componentes del tren de aterrizaje de los aviones, se les ha aplicado un revestimiento duro durante muchas décadas. Originalmente recubiertas con cromo hexavalente, estas piezas se rectificaron con óxido de aluminio a base de rubí o abrasivos a base de carburo de silicio.

Este proceso de recubrimiento de cromo duro electrolítico (EHC) es una técnica de recubrimiento que existe desde hace más de 60 años. Es un proceso crucial que se utiliza para aplicar recubrimientos duros a una variedad de componentes de aeronaves en operaciones de fabricación de equipos originales y para la reconstrucción general de componentes desgastados o corroídos retirados de las aeronaves durante su revisión. En particular, el cromado se usa ampliamente en los componentes del tren de aterrizaje, como ejes, cilindros hidráulicos, pasadores y muñones.

Aunque por lo general no era necesario pulir, los revestimientos a veces se pulían mediante técnicas de superacabado con cintas, pastas o piedras si las superficies rectificadas no eran lo suficientemente suaves para aplicaciones críticas de sellado.

Las regulaciones más estrictas de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. y otras regulaciones ambientales mundiales que rigen la liberación de emisiones de cromo hexavalente a la atmósfera y la eliminación de desechos líquidos y sólidos peligrosos han hecho que el cromado duro de piezas de aeronaves comerciales y militares sea económica, ambiental y políticamente insostenible.

La pulverización de recubrimientos con combustible de oxígeno a alta velocidad (HVOF) se desarrolló para aplicar recubrimientos ultraduros y resistentes a la corrosión a sustratos de acero. Los polvos de carburo de tungsteno se inyectan en una corriente de combustible y oxígeno a alta velocidad para atomizarse e incidir supersónicamente en la superficie de la pieza que se va a recubrir. Un espesor de revestimiento de varias milésimas de pulgada a 0,5 mm se construye rápidamente usando este proceso.

El rectificado de estos recubrimientos debe realizarse con muelas de diamante debido a su extrema dureza y espesor. Jon Devereaux fue pionero en este trabajo en la NASA, que patrocinó la primera especificación que rige la molienda de recubrimientos HVOF. Esta especificación llegó a conocerse como AMS2449.

El desarrollo se realizó con el sistema dominante de unión de ruedas del día, resina fenólica. Desde entonces, los productores de piezas de tren de aterrizaje de acero de alta resistencia fueron regulados y restringidos al uso de muelas abrasivas impregnadas de diamante sujetas con aglomerantes de resina fenólica para moler estas piezas, aunque con cierta dificultad.

Las muelas aglomeradas con resina, por su naturaleza, son herramientas de estructura cerrada y son propensas a vidriarse o cargarse con material triturado. Las muelas normalmente se rectificaban con una herramienta de diamante o un dispositivo de rectificación controlado por freno utilizando una rueda de carburo de silicio (SiC). Luego se abrió la cara de la muela para esmerilarla a mano pegándola con una barra abrasiva de óxido de aluminio. Esto a veces se hacía fuera de línea en una máquina separada.

Este método no solo requería mucho tiempo y era engorroso, sino que cuando se quitaba la rueda de la amoladora y luego se volvía a instalar, se podían introducir errores.

Las nuevas normas de seguridad tampoco permiten que los operadores abran las puertas de las máquinas en funcionamiento o interactúen con las muelas abrasivas que funcionan a gran velocidad. Esta es otra razón por la que los fabricantes comenzaron a pedir un mejor sistema.

La pulverización de recubrimientos con combustible de oxígeno a alta velocidad (HVOF) se desarrolló para aplicar recubrimientos ultraduros y resistentes a la corrosión a sustratos de acero. La dureza y el grosor de los recubrimientos dificultan el rectificado. Fotos cortesía de Hitemco.

La tecnología de diamante vitrificado existe desde la década de 1980, cuando se desarrolló principalmente para rectificar cerámica y herramientas de carburo. Las ventajas predominantes del diamante "vit" sobre los discos de diamante de resina son la porosidad natural de la estructura del disco, que permite un rectificado más frío; mejor eliminación de virutas; y, lo que es más importante, la capacidad de vestir las ruedas.

El rectificado y el rectificado se llevan a cabo simultáneamente con un husillo diamantado giratorio de alta velocidad y un disco impregnado de diamante. Las muelas se pueden rectificar con el disco girando unidireccionalmente con la muela en el punto de contacto y rectificar girando en sentido contrario o contradireccional para un mejor acabado.

Los husillos de alta precisión y los discos diamantados son adecuados para esta tarea con alta rigidez, funcionamiento suave y valores de desviación axial y radial de 2 micras o mejores.

Para probar el valor de la nueva tecnología, SL Munson & Co. realizó estudios de muela abrasiva en una amoladora Blohm instrumentada. Se compararon muelas abrasivas con aglomerante de resina de calidad conocida de diamante de grano 120 y 400 con muelas abrasivas de diamante con aglomerante vitrificado suministradas por Krebs & Riedel GmbH. Se midieron la potencia del husillo, el volumen de material eliminado, el material medido eliminado frente al punto de ajuste de la trituradora y el acabado de la superficie.

La nueva rueda de resina se cortó con facilidad, pero la potencia del husillo aumentó rápidamente de forma lineal hasta que se estabilizó en 8 HP, según lo medido por el hardware y el software de instrumentación. La rueda vitrificada comenzó con 4 HP y llegó a un máximo de 5 HP, o el 62 por ciento de la rueda de resina. La demanda de energía de la rueda de resina se duplicó, mientras que la demanda de energía de la rueda de vit aumentó solo un 25 por ciento.

Esto indicaba capacidad de corte o libertad de corte. Esto es mejor para las piezas y el revestimiento y mejor para la longevidad a largo plazo de la amoladora. Los resultados fueron repetibles y se cumplieron para diferentes profundidades de corte tanto en el disco de grano 120 como en el disco de grano 400.

Las ruedas vitrificadas también eliminan material sin vidriar, cargar ni desviar. Los operadores de taller tienden a aumentar su tamaño final cuando usan una rueda de resina y no quitan tanto material como el molinillo estaba programado para quitar.

Las ruedas de resina tienden a fabricarse con núcleos de aluminio, baquelita y, a veces, fibra de carbono, pero los dos primeros materiales pueden desviarse y absorber parte de la alimentación de la máquina, especialmente si la rueda no corta libremente. Cuando esto ocurre, la rueda retrocede y, a veces, los operadores se pasan de la raya y rectifican piezas muy caras de menor tamaño, lo que provoca un viaje para volver a trabajar y rociar en la cabina de recubrimiento.

Las piezas medidas después de las pruebas de esmerilado confirmaron que las muelas vitrificadas eliminaron más material y alcanzaron un tamaño muy cercano al que estaba programado en la esmeriladora para ser eliminado. Los acabados superficiales, como se esperaba, fueron más altos para las muelas aglomeradas vitrificadas, alrededor de un 50 por ciento más, bajo los mismos parámetros de rectificado. Esto era de esperar porque estas ruedas son porosas y de corte libre.

Las muelas de resina generan mejores acabados superficiales tanto nuevas como recién barnizadas, pero a medida que se usan y se esmaltan, rozan más que muelen. Las muelas vitrificadas no solo se pueden revestir ligeramente más lentamente para lograr un buen acabado después de un esmerilado basto, sino que también se pueden usar tamaños de diamante de grano más fino. Un disco vitrificado de grano 240 puede esmerilar casi tan rápido como un disco de resina de grano 120 y lograr el mismo acabado.

Las muelas de prueba después del rectificado muestran muelas de resina cargadas con recubrimiento TC. Fotos cortesía de SL Munson & Co.

AMS2449, Rectificado de recubrimientos de carburo de tungsteno rociado HVOF aplicados a aceros de alta resistencia, sirvió bien a la industria aeroespacial durante más de 20 años, pero como todo en la vida, las cosas cambian, con suerte para mejor con la nueva tecnología que reemplaza a la tecnología anterior.

El nuevo AMS2449A permite a los fabricantes de estas piezas continuar usando ruedas con aglomerante de resina si ese es su nivel de comodidad y el estado de su equipo, pero también permite el uso de la última tecnología de aglutinante vitrificado y tecnología de pulido de diamante rotatorio disponible en la actualidad para producir mejores las piezas pasan primero, en menos tiempo, de manera más eficiente y a costos más bajos en beneficio de la industria.

Lou Padmos es ingeniero de ventas y aplicaciones para SL Munson & Co., 1404 Old Dairy Dr., Columbia, SC 29201, 803-252-3211, www.slmunson.com.