Concepto y clasificación de los fluidos de corte

Los fluidos de corte son productos líquidos de composición más o menos compleja, que se adicionan en el sistema pieza- herramienta-viruta de una operación de mecanizado, a fin de lubricar y eliminar el calor producido.

Estos productos reciben con frecuencia, el nombre genérico de "aceites de corte" (cutting oils). Sin embargo, esta denominación no es del todo apropiada, si se tiene en cuenta que algunos de estos productos no contienen la más mínima cantidad de aceite mineral en su composición. Por tanto, la designación "fluidos de corte" (cutting fluids) o si se quiere "fluidos de mecanizado" (metalworking fluids) resulta más correcta.

Atendiendo a su contenido en aceite mineral, los fluidos de corte pueden clasificarse del siguiente modo:

• Fluidos aceitosos o aceites de corte.

• Fluidos acuosos o taladrinas, que a su vez pueden ser

  • Emulsiones
    • Sintéticas
    • Semisintéticas

Con frecuencia, los fluidos de corte contienen aditivos, con el fin de proporcionarles cualidades determinadas, acordes con el propósito al que se les destina. Entre los aceites de corte, los aditivos más usuales son los de extrema presión. Por lo que respecta a las taladrinas, además de éstos pueden contener emulsionantes, antioxidantes e inhibidores de corrosión, bactericidas y bacteriostáticos, perfumes, colorantes, quelantes, etc.

Las propiedades esenciales que los líquidos de corte deben poseer son los siguientes:

1. Poder refrigerante. Para ser bueno el líquido debe poseer una baja viscosidad, la capacidad de bañar bien el metal (para obtener el máximo contacto térmico); un alto calor específico y una elevada conductibilidad térmica.

2. Poder lubrificante. Tiene la función de reducir el coeficiente de rozamiento en una medida tal que permita el fácil deslizamiento de la viruta sobre la cara anterior de la herramienta.

OBJETIVOS DE LOS FLUIDOS DE CORTE

Ayudar a la disipación del calor generado durante la creación de la viruta.

Lubricar los elementos que intervienen, en el corte para evitar la rotura o desafilado de la herramienta.

Reducir la energía necesaria para efectuar el corte.

Proteger a la pieza, herramienta y máquina contra la oxidación y corrosión.
Arrastrar las partículas del material, virutas, de la zona de corte.
Mejorar el acabado superficial.

TIPOS DE LIQUIDOS DE CORTE

Los principales tipos de fluidos de corte para mecanizado son:

- Los aceite íntegros( Aceites minerales, vegetales, o mixtos )

- Las emulsiones oleosas.

- Las "soluciones" semi-sintéticas.

- Las soluciones sintéticas.

ELECCION DEL FLUIDO DE CORTE

Esta elección debe basarse en criterios que dependen de los factores:

Del material de la pieza en fabricar. Para las aleaciones ligeras se utiliza petróleo; para la fundición, en seco. Para el latón, bronce y cobre, el trabajo se realiza en seco o con cualquier tipo de aceite que este exento de azufre; para el níquel y sus aleaciones se emplean las emulsiones. Para los aceros al carbono se emplea cualquier aceite; para los aceros inoxidables auténticos emplean los lubrificadores al bisulfuro de molibdeno.

Del material que constituye la herramienta de Corte. Para los aceros al carbono dado que interesa esencialmente el enfriamiento, se emplean las emulsiones; para los aceros rápidos se orienta la elección de acuerdo con el material a trabajar. Para las aleaciones duras, se trabaja en seco o se emplean las emulsiones.

Según el método de trabajo. Para los tornos automáticos se usan los aceites puros exentos de sustancias nocivas, dado que el operario se impregna las manos durante la puesta a punto de la máquina; para las operaciones de rectificado se emplean las emulsiones. Para el taladrado se utilizan los 'afeites puros de baja viscosidad; para el fresado se emplean las emulsiones y para el brochado los aceites para altas presiones de corte o emulsiones.

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ADVANCED POLYMER COATINGS PROTEGE TANQUE LAVADOR DE GASES DE ACEROS NACIONALES TRANSFORMADOS CONTENIENDO ÁCIDO SULFÚRICO Y SOSA CÁUSTICA (PARA PEMEX)

Aceros Transformados nacionales es una empresa dedicada a la fabricación de equipo de proceso industrial de acero como campanas de presión, tanques para pipas, tanques de almacenamiento, y en este caso lavadores de gases, para la industria en general.

Tanque lavador de gases

En este caso diseñó un proyecto para realizar un lavador de gases de acero al carbón en el cual requerían un recubrimiento capaz de resistir ataques químicos y a la corrosión de ácido clorhídrico en concentraciones de 5% y hasta el 20%, sosa cáustica en concentraciones de 5 al 30% en inmersiones continuas y a largo plazo, soportara temperaturas hasta de 70°C en servicio húmedo y 160°C en servicio seco.

Advanced Polymer Coatings México presento el Chemline 784/32 a ATN como el recubrimiento capaz de cumplir con la resistencia de los químicos mencionados y después de comparaciones con otros recubrimientos se especifico el sistema de Chemline 784/32 a un espesor de 22-24 mils. de película seca curada con calor forzado a 80°C para cumplir con la resistencia química solicitada.

Después de la inspección de la continuidad con el Spark Test a 3000 volts se reparó la falla con Chemline 784/32 gris	Primera capa terminada con Chemline 784/32 Rojo

Aplicación de la tercera capa con Chemline 784/32 gris a 8-10 mils. húmedas

Este sistema se aplicó en tres capas después de haber limpiado la superficie del metal con chorro de arena sílica y con un patrón de anclaje de 3-4 mils, de profundidad cada capa se aplico a un espesor húmedo de 8-10 mils, se realizaron pruebas de continuidad de película a 3000 volts para localizar poros.

Tanque lavador con el sistema completo de chemline 784/32 y curado a 80°C por un tiempo de 6 horas

Este equipo lavador de gases tiene como usuario final a PEMEX en la refinería de Tula, Hidalgo. La aplicación se efectuó en enero del 2004.

Advanced Polymer Coatings México S.A. de C.V. ofrece una amplia gama de productos para protección y resistencia al ataque químico y altas temperaturas. Creadores del Siloxirano ®, un polímero patentado con una matriz orgánica-inorgánica y con una alta densidad de entrecruzamiento sin la problemática de los grupos hidroxil de los epóxicos o de los grupos éster. Esta característica ayuda a hacer del polímero Siloxirano ® una película impermeable e impenetrable a todos los solventes conocidos y resistente al ataque químico de los ácidos, álcalis y ph de 1 a 14.

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Usos y aplicaciones del caolín en papel, pinturas y plásticos

Caolín es el nombre comercial para las arcillas blancas que están, predominantemente compuestas por caolinita. China fue el primer país en utilizar arcillas blancas en la cerámica, aproximadamente hace 3.000 años atrás. El nombre de caolín se deriva del nombre de la montaña de donde se extraía dicho mineral, Kauling, que significa cerro elevado. El caolín define a una arcilla que consiste principalmente en caolinita pura, o un mineral relacionado con la halloysita, metahalloysita y arcillas con alto contenido de alúmina ó sílice.

La caolinita posee la siguiente fórmula química Al2O3.2Si02.2H2O. Se distingue de otras arcillas principalmente por su blandura, blancura y fácil dispersión en agua y otros líquidos. Estas características son cruciales para sus usos en la manufactura de papel y otras aplicaciones industriales de cargas minerales.

La caolinita en su forma ideal consiste en una estructura plana hexagonal. El promedio de tamaño de partículas se maneja en un rango que va de 0.1 a 100 micrones. Los caolines se caracterizan por su baja dureza o falta de abrasividad. El caolín tiene dureza entre 2 y 2,5 en la escala de Mohs. Esta blandura es importante en muchas aplicaciones al reducir la abrasión de los equipos de procesos.

Los caolines de alta calidad son caracterizados por bajos niveles de impurezas como hierro, titanio y minerales de tierras alcalinas.

Usos del caolín

La aplicación más importante del caolín se da en la industria del papel, donde éste se usa como carga o pigmento de revestimiento. Se estima que esta industria demanda cerca del 45% del total del caolín producido. Este mineral, también encuentra usos en la industria del caucho como carga, abarcando el 4% del consumo mundial; como pigmento extendedor y carga en pinturas, cuyo consumo alcanza aproximadamente al 3% del total demandado; como carga en plásticos, utilizándose en este caso, aproximadamente el 1% del tonelaje mundial consumido mundialmente; y en la industria cerámica donde cubre un extenso espectro de aplicaciones, desde la cerámica tradicional tal como cerámica blanca, productos de arcillas estructurales, refractarios y vidrios.

Aproximadamente el 54% de las ventas se refieren a caolín utilizado como carga en diversos usos.

Dentro de los usos menores del caolín se destaca la manufactura de ceolitas sintéticas (catalizadores); en la agricultura; para la elaboración de productos químicos, farmacéuticos y cosméticos.

Especificaciones Técnicas del Caolín

Especificaciones como carga de papel del caolín

Los análisis típicos de caolines de grado como carga se muestran en la tabla siguiente.

Las especificaciones para el caolín de grado de papel normalmente incluye las distribuciones de partícula y las apreciaciones de brillo, los cuales son medidos en unidades GE (principalmente USA) o en unidades ISO (generalmente 1 o 2 unidades menos que las apreciaciones de GE).

Especificaciones de caolín como carga en papel.

Especificaciones del caolín para revestimiento de papel

El contenido de mineral de papel revestidos y cartones, es más alto que en grados sin revestir, como se muestra en la tabla más abajo. El contenido total de pigmentos puede variar hasta un máximo de 28% en peso para cartones revestidos a aproximadamente 50% en el caso de algún papel libre de madera de doble revestimiento. En la mayoría de los casos, los papeles revestidos comprenden una cierta cantidad de carga en adición a los pigmentos de revestimiento. Parece improbable que los niveles de carga en papeles revestidos se incrementaran significativamente en un futuro previsto dado que esto podría tener un efecto negativo en la resistencia y procesamiento de papeles revestidos.

Especificaciones del papel revestido por caolín

En suma a los requerimientos del producto final, los pigmentos de revestimiento pueden tener propiedades reológicas aceptables para máquinas modernas de alta velocidad de revestimiento de papel. Los caolines se dispersan en agua, aún con altos contenidos de sólidos, fluyen bien y producen el espesor liso requerido en la mínima duración de tiempo. Ellos son particularmente aconsejados para papeles de alto lustre tal como revestido de peso liviano (LWC).

Especificaciones del caolín en cerámica

La industria de la cerámica emplea una extensa variedad de formulaciones: métodos de fabricación, moldeado y prácticas de quemado; por lo tanto no existe una especificación ajustada para el caolín usado en cerámica. Las especificaciones requeridas dependerán del tipo de producto y aún de la planta particular donde se hará, la variable más importante son las diferentes proporciones de caolín, otras arcillas, sílice y fundentes usados en cuerpos cerámicos. Los que manufacturan cerámica actualmente compran sus materias primas en la forma de cuerpos preparados, y la fuente de materias primas y el control de calidad y especificaciones está mayormente en manos de los procesadores.

Los caolines también mejoran la resistencia de cuerpos no quemados y afectan sus características de plasticidad y colado. Las prácticas de colado y quemado en particular en plantas de cerámicas pueden ser modificadas para tener en cuenta las características particulares de los grados disponibles de caolín y otras arcillas.

Una de las principales especificaciones de caolín cerámico concierne la presencia de minerales que puedan afectar el color de quemado del cuerpo cerámico. El principal problema es el óxido de hierro, pero un contenido significante de cobre, cromo y manganeso también es perjudicial. Si tales impurezas están presentes dentro de la red de la arcilla luego el brillo quemado es reducido, pero en la forma particular su presencia es mucho más perjudicial. Ellas producen manchas cuando el cuerpo cerámico es quemado y durante el quemado del bizcocho, el hierro y la cerámica pueden reaccionar para formar un halo alrededor de la mancha si el nivel de oxígeno en el horno cae.

Una combinación de contenido de hierro de 0.6% a 0.7% Fe 2 O 3 puede usualmente ser tolerado en caolines cerámicos pero los niveles más bajos de hierro son requeridos para minimizar la absorción suave en cuerpos de hueso chino donde la transparencia es importante. Los caolines deben contener menos de 0.5% de hierro, el titanio cataliza la reacción del hierro con los cuerpos cerámicos y debe también ser bajo su contenido, los niveles de álcalis tienen un marcado efecto sobre las características de vitrificación para alterar la porosidad de los cuerpos cerámicos. Los caolines usados en porcelana deben contener menos de 1.55 de potasio, mínimo titanio y bajos contenidos de sílice.

La presencia de ciertos minerales es también perjudicial en caolines cerámicos. Naturalmente las arcillas que hinchan tal como las montmorillonitas absorben agua en sus redes; esto afecta la viscosidad y así la velocidad de colado. Los procesos de colado pueden ser seriamente afectados por la presencia de tan solo un 1% de montmorillonita en el cuerpo.

Generalmente se prefiere caolín de partículas de fino tamaño, porque el tamaño de las partículas generalmente determina la plasticidad y la resistencia del cuerpo cerámico no quemado. La elección de la distribución del tamaño de las partículas varía, de todos modos, porque las partículas finas también reducen la velocidad de colado e incrementa la contracción durante el quemado.

Especificaciones de caolín en cerámica.

Especificaciones para el caolín en pintura

El caolín es usado principalmente como pigmento extendedor blanco, reemplazando parcialmente el dióxido de titanio en pinturas. El caolín calcinado es la principal forma de caolín usada, si bien la tendencia hacia la producción de pinturas en base a agua impulsó el uso de caolín lavado en agua. El caolín contribuye dando brillo y opacidad a la pintura y, por lo tanto, los caolines usados en pinturas deben tener buen brillo y bajos niveles de impurezas, especialmente aquellos que deben liderar la formación de constituyentes oscuramente coloreados cuando el film de pintura se encuentra sometida a la intemperie.

Otros requerimientos adicionales para caolines para pintura es que deberían deflocular fácilmente y tener bajos niveles de sales solubles. El brillo entre el 80% y el 90% es generalmente requerido y la distribución del tamaño de las partículas tiende a ser 70% a 80% menor de dos micrones. Los caolines calcinados son utilizados en pinturas porque imparten alto poder de cubrimiento en seco a la pintura y también producen un film de pintura más durable.

Tanto en Estados Unidos como en Europa Occidental se ha impulsado dentro de la industria de la pintura el uso de pinturas en base a agua en lugar de aquellas basadas en solvente, dado que no son tóxicas, son menos caras para manufactura y producen menos polución. En términos de consumo de caolín, este cambio llevó a un crecimiento de la demanda de caolín lavado en agua.

Propiedades físicas importantes de cargas minerales seleccionadas en el uso para plásticos.

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