Completo - J Sebas Barrero

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ESMERILADO
Hemes David Suarez Badillo 181859
Jorge Luis Bayona Navarro 181723
Emerson Danilo Ruedas N 181881
Jose Danilo Sanchez Pinzon 181855
Jonathan S. Bernal B 181884
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA MECÁNICA
2022
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN	4
¿Qué es el esmerilado?	4
La rueda de esmeril	5
Nomenclatura: ruedas de esmeril convencionales.	7
La estructura de la rueda	8
Dureza de la rueda	8
Especificaciones de la rueda de esmeril	8
Análisis del proceso de esmerilado	9
Velocidad de remoción de material	11
Acabado superficial	11
Longitud promedio de una viruta	12
Relación de aspecto del grano	12
Número de virutas formadas por unidad de tiempo	13
Fuerza y energía	13
Temperaturas en la superficie de trabajo	13
Desgaste de la rueda	14
Consideraciones en la aplicación del esmerilado	15
4. CONCLUSIONES	19
Referencias	21
1. INTRODUCCIÓN
El maquinado por abrasivos implica la eliminación de material por la acción de partículas abrasivas duras que están por lo general adheridas a una rueda. El esmerilado es el proceso abrasivo más importante. En términos del número de máquinas herramientas en uso, el esmerilado es el más común de todas las operaciones de trabajo con máquinas herramienta.
El esmerilado se convirtió en una técnica comercial importante en el antiguo Egipto. Las grandes piedras usadas para construir las pirámides se cortaron a su tamaño actual mediante procesos rudimentarios de esmerilado. El esmerilado de metales data alrededor de los 2000 años a.C.
Los primeros materiales abrasivos fueron aquellos que se encontraban en la naturaleza, como la arenisca, que está compuesta fundamentalmente de cuarzo (SiO2); el esmeril, que consiste en corindón (Al2O3) más una cantidad igual o menor de minerales de hierro hematita (Fe2O3) y magnetita (Fe3O4), y el diamante. Las primeras ruedas de esmeril fueron probablemente de piedra tallada y giradas a mano.
Las primeras máquinas reales de esmerilado fueron hechas en Estados Unidos, por la compañía Brown and Sharpe, en la década de 1860 para esmerilado de piezas de máquinas de coser, una industria importante en ese periodo. (Groover, 2007).
¿Qué es el esmerilado?
Es un proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasivas están contenidas en una rueda de esmeril aglutinado que opera a velocidades periféricas muy altas. Por lo general la rueda de esmeril tiene una forma de disco, balanceada con toda precisión para soportar altas velocidades de rotación. (Groover, 2007)
La rueda de esmeril
Una rueda de esmeril consiste en partículas abrasivas y material aglutinante. Los materiales aglutinantes mantienen a las partículas en su lugar y establecen la forma y la estructura de la rueda.
Estos dos materiales y la forma en que se fabrican determinan los cinco parámetros básicos de la rueda de esmeril:
· Material abrasivo
· Tamaño del grano
· Material aglutinante
· Dureza de la rueda 
· Estructura de la rueda.
Material abrasivo: las propiedades generales de un material abrasivo para las ruedas de esmeril incluyen alta dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y fragilidad. (Groover, 2007)
Tabla 1: Materiales abrasivos para ruedas de esmeril.
Fuente: (Groover, 2007)
Materiales aglutinantes: Las propiedades convenientes del material aglutinante incluyen la resistencia, la tenacidad, la dureza y la resistencia a la temperatura.
Tabla 2: Materiales aglutinantes para ruedas de esmeril
	Fuente: (Groover, 2007)
Estructura de la rueda y dureza de la rueda: La estructura de la rueda se refiere al espaciamiento relativo entre los granos abrasivos en la rueda.
Figura 1: Estructura de la rueda de esmeril.
	Fuente: (Groover, 2007)
Nomenclatura: ruedas de esmeril convencionales.
Norma ANSI B74.13-1977
Figura 2: Nomenclatura de ruedas de esmeril convencionales.
	Fuente: (Groover, 2007)
La estructura de la rueda
Se mide en una escala que va de “abierta” a “densa”. 
· La estructura abierta es aquella en la que Pp es relativamente grande y Pg es relativamente pequeña. 
· Por el contrario, en una estructura densa Pp es relativamente pequeña y Pg es más grande.
 Dureza de la rueda
Esto indica la resistencia del aglutinante de la rueda de esmeril para retener los granos abrasivos durante el corte. (Groover, 2007)
Especificaciones de la rueda de esmeril
Los parámetros precedentes se pueden designar concisamente usando un sistema de especificación de ruedas de esmeril definido por la American National Standards Institute (ANSI)
Análisis del proceso de esmerilado
Figura 3: Nomenclatura para ruedas de esmeril de diamante y carburo de silicio.
Fuente: (Groover, 2007)
Figura 4: Tipos de ruedas de esmeril.
Fuente: (Groover, 2007)
· Velocidad de corteDonde: 
V=m/min (ft/min). 
N =velocidad de rotación del husillo (rev/min).
D = diámetro de la rueda, m (ft).
Velocidad de remoción de material
En una operación de esmerilado, lo que interesa es cómo se combinan las condiciones de corte con los parámetros de la rueda de esmeril para afectar los siguientes aspectos: 
· 1) acabado superficial.
· 2) fuerzas y energía. 
· 3) temperatura de la superficie de trabajo. 
· 4) desgaste de la rueda.
Acabado superficial
Mejora con tamaño de granos más pequeños y mayor velocidad de corte.
Tabla 3: Acabados superficiales.
Fuente: (Groover, 2007)
Longitud promedio de una viruta
 
Relación de aspecto del grano
 
Número de virutas formadas por unidad de tiempo
Fuerza y energía
Los tamaños más pequeños de viruta en el esmerilado ocasionan que la energía requerida para remover cada unidad de volumen de material sea significativamente más alta que en el maquinado convencional.
Temperaturas en la superficie de trabajo
Altas temperaturas y fricción generan daños superficiales:
· Quemaduras y grietas
· Pérdida de dureza
Esfuerzos residuales
Desgaste de la rueda
Mecanismos:
· Fractura de granos
· Por roce
· Fractura por el aglutinante
Figura 5: Curva de desgaste tipica
Fuente: (Groover, 2007)
Consideraciones en la aplicación del esmerilado
Existen muchas variables en el rectificado que afectan su desempeño y el éxito de la operación, entre eso esta los lineamientos de aplicación para el esmerilado
Tabla 4: Recomendación de materiales para ruedas de esmeril
Fuente: (Groover, 2007)
 Fluidos de esmerilar. 
La aplicación adecuada de los fluidos de corte ha sido efectiva para reducir los efectos térmicos y las altas temperaturas superficiales de trabajo. Cuando estos fluidos se usan en la operación de esmerilado, se llaman fluidos de esmerilar. Las funciones que desempeñan son similares a las de los fluidos de corte. Dos funciones comunes son reducir la fricción y eliminar el calor de los procesos. Además, el lavado de las virutas y la reducción de la temperatura de la superficie de trabajo son muy importantes en el esmerilado.
Los tipos de fluidos de esmerilado incluyen en su composición química aceites de esmerilar y aceites solubles al agua. Los aceites de esmerilar se derivan del petróleo y otras fuentes. Estos productos son atractivos debido a que la fricción es un factor importante en el esmerilado. Sin embargo, presentan riesgos de incendio y de la salud para el operador y su costo es alto en relación con los aceites solubles. Además, su capacidad de eliminar el calor es menor que la de los fluidos solubles en agua. Por esto se recomiendan comúnmente las mezclas de aceite en agua como fluidos de esmerilar, cuyas concentraciones son más altas que los aceites solubles para corte convencional; de esta forma se refuerza el mecanismo de reducción de la fricción.
14. Operaciones de esmerilado y máquinas de esmerilar
 El rectificado se usa tradicionalmente para el acabado de piezas cuya geometría ha sido creada mediante otras operaciones. Por consiguiente, se han diseñado máquinas para rectificar superficies planas, cilindros exteriores o interiores y formas de contorno, como roscas. Los contornos se crean frecuentemente por medio de ruedas de formado especial,que tienen el contorno opuesto al que se desea impartir al trabajo. El rectificado se usa también en los cuartos de herramientas para formar la geometría de las herramientas de corte. Además de estos usos tradicionales, las aplicaciones del esmerilado se están expandiendo para incluir operaciones de más alta velocidad y más alta remoción de material.
El esmerilado de superficies planas. 
Se usa normalmente, como su nombre lo indica, para el esmerilado de superficies planas. Se realiza ya sea con la periferia de la rueda de esmeril o con la cara plana de la rueda. Como el trabajo se sostiene normalmente en una orientación horizontal, el esmerilado periférico se realiza girando la rueda en un eje horizontal, y el esmerilado frontal se realiza girando la rueda en un eje vertical. En cualquier caso, el movimiento relativo de la pieza de trabajo se logra mediante un movimiento oscilante de la pieza de trabajo frente a la rueda o haciéndola girar. Estas posibles combinaciones de las orientaciones de los movimientos de la rueda y de la pieza de trabajo producen los cuatro tipos de máquinas de esmerilado superficial.
Esmerilado cilíndrico. 
Como su nombre lo indica, se usa para piezas de revolución. Estas operaciones de esmerilado se dividen en dos tipos básicos, 
1) esmerilado cilíndrico externo 
2) esmerilado cilíndrico interno.
Esmerilado sin centros. 
El esmerilado sin centros es un proceso alternativo para esmerilar superficies cilíndricas internas y externas. Como su nombre lo indica, la pieza de trabajo no se sostiene entre los centros, lo cual produce una reducción del tiempo de manejo del trabajo. Por esta causa, el esmerilado sin centros se usa frecuentemente para trabajo de alta producción.
Otras operaciones de esmerilado.
 Es necesario mencionar otras operaciones de esmerilado. Se incluyen el afilado de herramientas, esmerilado de interiores vertical, esmeril de discos, rebabadores y bandas abrasivas. Las herramientas de corte están hechas de acero endurecido y otros materiales duros. Las esmeriladoras de herramientas son máquinas de rectificar especiales, de varios diseños para afilar y reacondicionar las herramientas de corte.
Los esmeriles de disco son máquinas esmeriladoras con discos abrasivos grandes montados en ambos extremos de un husillo horizontal.
La configuración del rebabador es similar al esmeril de disco. La diferencia es que el esmerilado se hace en la periferia de la rueda más que en el lado plano de la rueda. Por lo tanto, el diseño de las ruedas de esmeril son diferentes al de los esmeriladores de discos
El esmerilado con bandas abrasivas.
Usa partículas abrasivas pegadas a una banda flexible (tela). El soporte de la banda se requiere cuando el trabajo se presiona contra ella; este soporte se consigue por medio de un rodillo o placa localizado atrás de la banda. Se usa una placa plana para trabajos que necesiten superficies planas.
Colores de las piedras abrasivas
· Piedra azul: ruedas para rectificado y afilado de aceros templados, rápidos y grado herramienta. 
· Ventajas: Máximo rendimiento en el afilado y rectificado de herramientas de aceros templados, rápidos y grado herramienta (H, SM, D, T, W). (Lopez, 2014)
· Piedra negra: una rueda de alto rendimiento para trabajo rudo, para esmerilar de todo tipo de acero, limpieza de piezas de fundición y cordones de soldadura en estructuras, tanques y tubos. (Lopez, 2014)
· Piedra verde. Una rueda de alto rendimiento, fabricada en carburo de silicio verde para mayor rendimiento. Para todo tipo de aceros, usada para esmerilar, rectificar y afilar herramientas de corte de carburo de tungsteno. (Lopez, 2014)
· Piedra blanca: una rueda de uso general para su taller de afilado (tool room) Para rectificado de superficies planas y cilíndricas, en acero al carbón, rápidos y grado herramienta (H, S, M, D, T y W). (Lopez, 2014)
· Piedra gis: una rueda de alto rendimiento para trabajo rudo, se usa para afilado de herramientas de acero al carbono, hierro forjado. (Lopez, 2014)
· Piedra naranja: se obtienen mejores acabados y rápida remoción de material para rectificado de superficies planas y cilíndricas, en acero al carbón, rápidos y herramientas fabricadas con oxido de aluminio blanco de primera calidad. (Lopez, 2014)
4. CONCLUSIONES
Podemos concluir que el esmerilado, es el proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasivas están contenidas en una rueda de esmeril aglutinado que opera a velocidades periféricas muy altas. Lo cual podemos decir que una rueda de esmeril consiste en partículas abrasivas y material aglutinante; la dureza de la rueda indica la resistencia del aglutinante de la rueda de esmeril para retener los granos abrasivos durante el corte. La rueda giratoria del esmeril contiene muchos dientes cortantes y la pieza de trabajo avanza hasta la rueda para lograr la remoción del material, existen diferentes tipos de operaciones para realizar el esmerilado según el tipo de resultado que se desee obtener.
Se considera que las ruedas suaves se usan generalmente para aplicaciones que requieren una baja velocidad de remoción de material y las ruedas duras se usan típicamente para lograr altas velocidades de remoción de material. Para las especificaciones de las ruedas de esmeril, se designan usando el sistema de especificado de ruedas de esmeril definido por la American National Standards Institute.
Referencias
Groover, M. (2007). Fundamentos de manufactura moderna. México D.F.: McGRAW-HILL.
Herreria, N. (06 de 30 de 2022). Youtube. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=UPkT2jt7TS8&ab_channel=Neriherreriatv
Lopez, L. P. (07 de Abril de 2014). Prezi. Obtenido de Prezi: https://prezi.com/fmxcqwl0abte/colores-de-ruedas-abrasivas/
Perez, L. (2022 de 06 de 30). mustokymty. Obtenido de https://www.mustokymty.com/post/qu%C3%A9-es-una-estufa-rocket