El pulido mejora no sólo el aspecto de la pieza, sino también su resistencia a la corrosión y abrasión en la superficie del material.
Además, puede aportar beneficios adicionales a los moldes de plástico, como facilitar la extracción del producto terminado y reducir el tiempo del ciclo de producción. Como resultado, el pulido es un paso crucial en la producción de moldes de plástico.
Tipos de métodos de pulido de moldes
Actualmente, se utilizan habitualmente los siguientes 6 métodos de pulido:
1.1 Pulido mecánico
El pulido mecánico es una técnica que consiste en eliminar el material que sobresale de la superficie de una pieza mediante corte para obtener un acabado liso. Esto normalmente se logra por medios manuales, utilizando herramientas como piedras de afilar, ruedas de lana y papel de lija.
Para piezas especiales como superficies giratorias, se pueden utilizar herramientas auxiliares como mesas giratorias. Cuando se requiere una alta calidad de superficie, se puede utilizar un pulido ultrapreciso. Este método emplea una herramienta de pulido especial e implica presionarla contra la pieza de trabajo en un líquido de pulido que contiene abrasivos y someterla a una rotación de alta velocidad.
Este proceso puede dar como resultado una rugosidad superficial de Ra0,008μm, la más alta entre varios métodos de pulido, y se usa comúnmente para moldes de lentes ópticas.
1.2 Pulido químico
El pulido químico es un proceso en el que se alisa la superficie del material disolviendo las partes microscópicamente elevadas en un medio químico, disolviéndolas preferentemente en relación con las partes cóncavas.
La principal ventaja de este método es que no requiere equipos complejos y puede pulir piezas con formas complejas, además de tener un alto nivel de eficiencia al poder pulir varias piezas a la vez.
El principal desafío del pulido químico es preparar la solución de pulido.
Normalmente, el pulido químico da como resultado una rugosidad superficial de varios 10 μm.
1.3 Pulido electrolítico
El principio básico del pulido electrolítico es similar al pulido químico en el sentido de que la superficie se alisa disolviendo selectivamente el material con pequeñas partes que sobresalen de la superficie. En comparación con el pulido químico, el pulido electrolítico proporciona un resultado superior al eliminar el efecto de las reacciones catódicas.
El proceso de pulido electroquímico se divide en dos etapas:
(1) Macropulido.
El producto disuelto se difunde en el electrolito y la rugosidad superficial del material disminuye, Ra > 1 μm.
(2) Micropulido.
Polarizado anódico, brillo superficial mejorado, Ra <1μm.
1.4 Pulido ultrasónico
La pieza se coloca en una suspensión abrasiva y se coloca en un campo ultrasónico, donde el abrasivo se muele y se pule sobre la superficie de la pieza mediante vibración ultrasónica.
El mecanizado ultrasónico tiene una macrofuerza mínima y no provoca deformación de la pieza de trabajo, pero puede resultar complicado producir e instalar las herramientas.
El procesamiento ultrasónico se puede combinar con métodos químicos o electroquímicos. Al combinarse con el grabado en solución y la electrólisis, la vibración ultrasónica se utiliza para agitar la solución y disolver los productos disueltos en la superficie de la pieza de trabajo, asegurando un grabado uniforme o electrolito cerca de la superficie.
La cavitación de ondas ultrasónicas en el líquido también puede suprimir el proceso de corrosión, lo que resulta beneficioso para el brillo de la superficie.
1.5 Pulido fluido
El pulido fluido es un proceso en el que la superficie de una pieza de trabajo se pule utilizando un líquido que fluye a alta velocidad y transporta partículas abrasivas. Las partículas abrasivas del líquido lavan la superficie de la pieza de trabajo hasta obtener un acabado pulido.
Los métodos comunes incluyen:
- procesamiento de chorro abrasivo
- procesamiento de chorro de líquido
- molienda hidrodinámica
El rectificado hidrodinámico utiliza presión hidráulica para hacer que el medio líquido, que contiene partículas abrasivas, fluya rápidamente hacia adelante y hacia atrás sobre la superficie de la pieza de trabajo.
El medio se compone principalmente de compuestos especializados con buena fluidez a baja presión, junto con abrasivos. Por ejemplo, se puede utilizar polvo de carburo de silicio como material abrasivo.
1.6 Esmerilado y pulido magnético
El esmerilado y pulido magnético utiliza abrasivos magnéticos para formar cepillos abrasivos bajo la influencia de un campo magnético para pulir las piezas de trabajo. Este método presenta una alta eficiencia de procesamiento, calidad superior, fácil control de las condiciones de procesamiento y buenas condiciones de trabajo. Con un abrasivo adecuado se puede conseguir una rugosidad superficial de Ra0,1μm.
En el procesamiento de moldes de plástico, el pulido requerido es diferente del pulido de superficies en otras industrias. De hecho, el pulido de moldes debería llamarse procesamiento de espejo. Este proceso exige no sólo altos estándares de pulido, sino también estrictos requisitos de planitud, suavidad y precisión geométrica de la superficie. Por el contrario, el pulido de superficies generalmente sólo requiere una superficie brillante.
El patrón de procesamiento espejo se divide en cuatro niveles:
- AO = Ra0,008μm
- A1 = Ra0,016μm
- A3 = Ra0,032μm
- A4 = Ra0,063μm
Debido a la dificultad de controlar con precisión la exactitud geométrica de las piezas con métodos como el electropulido y el pulido fluido, es posible que la calidad de la superficie producida por métodos como el pulido químico, el pulido ultrasónico y el pulido magnético no cumpla con los requisitos. En consecuencia, el pulido mecánico se utiliza principalmente para el pulido espejo de moldes de precisión.
Procedimientos básicos para el pulido mecánico.
Para lograr resultados de pulido de alta calidad, es fundamental contar con herramientas y accesorios de pulido de alta calidad, como piedras de afilar, papel de lija y pasta abrasiva de diamante. La elección del método de pulido depende del estado de la superficie luego de pasos previos de procesamiento, como mecanizado, electroerosión, rectificado, entre otros.
El proceso general de pulido mecánico es el siguiente:
1. Pulido rugoso
Después del fresado, electroerosión, rectificado y otros procesos, la superficie se puede pulir utilizando una máquina pulidora de superficies giratoria o una amoladora ultrasónica con una velocidad de rotación de 35 000 a 40 000 RPM. El método comúnmente utilizado es eliminar la capa blanca de chispa eléctrica utilizando una rueda de 3 mm de diámetro y WA #400.
A esto le sigue el pulido manual de la piedra de afilar, utilizando tiras de piedra de afilar con queroseno como lubricante o refrigerante. El orden general es del #180 al #240, #320, #400, #600, #800 y #1000. Sin embargo, muchos fabricantes de moldes optan por empezar con el número 400 para ahorrar tiempo.
2. Pulido de semiprecisión
El pulido de semiprecisión utiliza principalmente papel de lija y queroseno. La lija utilizada tiene números: #400, #600, #800, #1000, #1200 y #1500. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el papel de lija n.° 1500 solo es adecuado para aceros de moldes endurecidos (por encima de 52 HRC) y no para aceros preendurecidos, ya que puede causar quemaduras en la superficie del acero preendurecido.
3. Pulido fino
La pasta de pulido de diamante se utiliza principalmente para el pulido fino. Cuando se utiliza un disco de paño para pulir junto con polvo abrasivo de diamante o pasta de lijado, la secuencia de lijado típica es de 9 μm (#1800) a 6 μm (#3000) a 3 μm (#8000). La pasta abrasiva de diamante de 9 μm y el paño de pulido pueden eliminar las cicatrices dejadas por el papel de lija #1200 y #1500.
El pulido posterior se realiza con fieltro adhesivo y pasta abrasiva de diamante, comenzando con 1 μm (#14000), seguido de 1/2 μm (#60000) y finalmente 1/4 μm (#100000). El pulido con una precisión de 1 μm o mejor debe realizarse en una sala limpia dentro del taller de procesamiento de moldes para evitar contaminantes que puedan dañar la superficie pulida de alta precisión después de horas de trabajo.
Para obtener un pulido aún más preciso es necesario un ambiente completamente limpio, ya que incluso pequeñas cantidades de polvo, humo, caspa y babas pueden afectar negativamente al resultado final.
Problemas a tener en cuenta en el pulido mecánico
Preste atención a los siguientes puntos al pulir con papel de lija:
1) El pulido con papel de lija requiere el uso de varillas de corcho o bambú. Al pulir superficies redondas o esféricas, lo mejor es utilizar varillas de corcho para igualar el arco de la superficie. Las barras más duras, como las de cerezo, son más adecuadas para pulir superficies planas. Los extremos de la tira de madera deben recortarse para alinearse con la forma de la superficie de acero para evitar que el borde afilado de la tira de madera raye profundamente la superficie de acero.
2) Al cambiar entre diferentes tipos de papel de lija, la dirección de pulido debe cambiar de 45° a 90° para distinguir las rayas y sombras dejadas por el papel de lija anterior. Antes de cambiar, la superficie de pulido debe limpiarse a fondo con una solución limpiadora, como un algodón 100% humedecido con alcohol, ya que cualquier pequeño grano que quede en la superficie puede arruinar todo el proceso de pulido. Este paso de limpieza también es importante al pasar del pulido con papel de lija al pulido con diamante. Todas las partículas y el queroseno deben eliminarse por completo.
3) Para evitar rayones y quemaduras en la superficie de la pieza, se debe tener especial cuidado al pulir con lija #1200 y #1500. Se debe utilizar una carga ligera y la superficie se debe pulir utilizando un método de dos pasos. Al pulir con cada tipo de lija se deben realizar dos rotaciones en dos direcciones diferentes entre 45° y 90°.
Preste atención a los siguientes puntos al esmerilar y pulir con diamante:
Este pulido debe realizarse con la menor presión posible, especialmente al pulir piezas de acero pretemplado y con pasta de amolar fina. La carga recomendada para pulir con pasta abrasiva n.° 8000 es de entre 100 y 200 g/cm², pero puede resultar difícil mantener este nivel de presión de manera constante. Para hacerlo más fácil, puedes agregar un mango estrecho a la barra de madera, como unir un trozo de cobre o cortar parte de la barra de bambú para suavizarla. Esto ayudará a controlar la presión de pulido y evitará que la presión sobre la superficie del molde sea demasiado alta.
Cuando se utiliza el esmerilado y pulido con diamante, no sólo la superficie de trabajo debe estar limpia, sino que también las manos del trabajador deben estar limpias a fondo. Cada sesión de pulido no debe durar mucho, ya que cuanto más corto sea el tiempo, mejor será el resultado. Si el proceso de pulido tarda demasiado, puede provocar “piel de naranja” y “corrosión”. Para lograr resultados de pulido de alta calidad, evite métodos y herramientas que generen calor durante el proceso de pulido, como una rueda pulidora. El calor generado por una rueda pulidora puede provocar fácilmente la “piel de naranja”.
Es importante limpiar la superficie de la pieza y eliminar todos los abrasivos y lubricantes cuando se complete el proceso de pulido. Luego se debe aplicar una capa de revestimiento antioxidante a la superficie. La calidad del pulido depende principalmente de la técnica de pulido, que en gran medida se realiza de forma manual. Otros factores que pueden afectar la calidad del pulido incluyen el material del molde, el estado de la superficie antes del pulido y el proceso de tratamiento térmico.
El acero de alta calidad es una condición necesaria para una buena calidad de pulido. Si la dureza de la superficie del acero es desigual o tiene características diferentes, el pulido a menudo puede resultar difícil. La presencia de diversas inclusiones y poros en el acero también hace que el pulido sea un desafío.
Influencia de las diferentes durezas en el proceso de pulido.
El aumento de la dureza dificulta el pulido, pero da como resultado una superficie más suave después del pulido.
A medida que aumenta la dureza, también aumenta el tiempo necesario para conseguir una menor rugosidad durante el pulido.
Al mismo tiempo, cuanto mayor sea la dureza, menor será el riesgo de un pulido excesivo de la superficie.
Influencia del estado superficial de la pieza en el proceso de pulido
Durante el mecanizado del acero, la superficie puede dañarse debido al calor, tensión interna u otros factores durante el proceso de trituración. Los parámetros de corte incorrectos también pueden afectar negativamente al resultado del pulido.
La superficie después del mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es más difícil de pulir que una superficie que ha sido sometida a mecanizado ordinario o tratamiento térmico. Para evitar la formación de una capa endurecida en la superficie, se debe utilizar corte de precisión por electroerosión al final del proceso de electroerosión.
Un acabado inadecuado por electroerosión puede dar lugar a una capa afectada por el calor de hasta 0,4 mm de profundidad que es más dura que la matriz y debe eliminarse. Para obtener los mejores resultados de pulido, se recomienda agregar un proceso de pulido grueso para eliminar completamente la capa superficial dañada y crear una superficie metálica lisa como base para el pulido.
