Conoce tu rueda

Para combatir el desgaste y la corrosión que sufren 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 luego se rectificaron utilizando óxido de aluminio a base de rubí o abrasivos a base de carburo de silicio.

Este proceso de revestimiento electrolítico de cromo duro (EHC) es una técnica de revestimiento 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 extraídos de las aeronaves durante su revisión. En particular, el cromado se utiliza ampliamente en componentes del tren de aterrizaje, como ejes, cilindros hidráulicos, pasadores y muñones.

Aunque generalmente no era necesario pulir, los recubrimientos a veces se pulían mediante técnicas de superacabado con cintas, pastas o piedras si las superficies esmeriladas no eran lo suficientemente lisas para aplicaciones de sellado críticas.

El endurecimiento 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 aviones 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 a recubrir. Mediante este proceso se forma rápidamente un espesor de recubrimiento de varias mils a 0,5 mm.

El pulido de estos revestimientos 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 pasó a conocerse como AMS2449.

El desarrollo se realizó con el sistema de unión de ruedas dominante en la época, la resina fenólica. Desde entonces, los productores de piezas de trenes de aterrizaje de acero de alta resistencia fueron regulados y restringidos al uso de muelas abrasivas impregnadas de diamante sujetas con aglutinantes de resina fenólica para rectificar estas piezas, aunque con cierta dificultad.

Las ruedas aglomeradas con resina, por su naturaleza, son herramientas de estructura cerrada y son propensas a vidriarse o cargarse con material molido. Por lo general, las ruedas 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 pulirla manualmente pegándola con una barra abrasiva de óxido de aluminio. A veces esto se hacía sin conexión en una máquina separada.

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

Las nuevas normas de seguridad tampoco permiten a los operadores abrir puertas en máquinas en funcionamiento o interactuar con muelas que funcionan a gran velocidad. Ésta es otra razón por la que los fabricantes empezaron a pedir un sistema mejor.

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 espesor de los recubrimientos dificultan el pulido. Fotos cortesía de Hitemco.

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

El rectificado y el rectificado se realizan simultáneamente con un husillo de rectificado diamantado giratorio de alta velocidad y un disco impregnado de diamante. Las ruedas se pueden rectificar con el disco girando unidireccionalmente con la rueda en el punto de contacto y rectificado girando en dirección opuesta o contradireccional para un mejor acabado.

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

Para demostrar el valor de la nueva tecnología, SL Munson & Co. realizó estudios con muelas abrasivas en una rectificadora Blohm instrumentada. Se compararon muelas abrasivas aglomeradas con resina de calidad conocida en diamante de grano 120 y 400 con muelas abrasivas de diamante aglomeradas vitrificadas suministradas por Krebs & Riedel GmbH. Se midieron la potencia del husillo, el volumen de material eliminado, el material eliminado medido versus el punto de ajuste de la rectificadora y el acabado de la superficie.

La nueva rueda de resina cortó fácilmente, pero la potencia del husillo aumentó rápidamente de manera 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 alcanzó un máximo de 5 HP, o el 62 por ciento de la rueda de resina. La demanda de potencia de las ruedas de resina se duplicó, mientras que la demanda de potencia de las ruedas de vit aumentó sólo un 25 por ciento.

Esto indicaba capacidad de corte o libertad de corte. Esto es mejor para las piezas y el revestimiento y para la longevidad a largo plazo del molinillo. Los resultados fueron repetibles y válidos 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 del taller tienden a alcanzar su tamaño final cuando usan una rueda de resina y no quitan tanto material como el que la amoladora fue programada 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 desviar 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 exceden y rectifican piezas muy costosas de tamaño insuficiente, lo que provoca un viaje para volver a trabajar y repintar en la cabina de recubrimiento.

Las piezas medidas después de las pruebas de rectificado confirmaron que las ruedas vitrificadas eliminaron más material y alcanzaron un tamaño muy cercano al que estaba programado en la trituradora a eliminar. Los acabados superficiales, como se esperaba, fueron mejores para las muelas aglomeradas vitrificadas, aproximadamente un 50 por ciento más, bajo los mismos parámetros de rectificado. Esto era de esperarse porque estas muelas son porosas y de fácil corte.

Las muelas de resina generan mejores acabados superficiales tanto cuando son nuevas como cuando están recién revestidas, pero a medida que se usan y se vidrian, frotan más de lo que muelen. Las muelas vitrificadas no sólo se pueden rectificar ligeramente y más lentamente para lograr un buen acabado después del desbaste, sino que también se pueden usar tamaños de diamante de grano más fino. Un disco vitrificado de grano 240 puede pulir casi tan rápido como un disco aglomerado con resina de grano 120 y lograr el mismo acabado.

Las muelas de prueba después del pulido muestran una muela de resina cargada con un revestimiento de TC. Fotos cortesía de SL Munson & Co.

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

El nuevo AMS2449A permite a los fabricantes de estas piezas seguir utilizando muelas unidas con resina si ese es su nivel de comodidad y el estado de su equipo, pero también permite el uso de la última tecnología de unión vitrificada y de rectificado rotatorio de diamante disponible en la actualidad para producir mejores las piezas pasan primero, en menos tiempo, de manera más eficiente y a menores costos en beneficio de la industria.

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