herramientas de corte por abrasión

¿Qué diferencias hay entre herramientas de abrasión y de corte?

Sierras, brocas, discos, hojas, coronas dentadas y papel de lija tienen algo en común. Todas ellas, tanto si se usan de forma manual como en máquinas eléctricas, son herramientas para cortar o desbastar. Sin embargo, no funcionan igual, pues unas trabajan por abrasión y otras por corte.

Ahora bien: ¿qué diferencias hay entre abrasión y corte? Te lo explico en este breve artículo.

Introducción

Para perforar el azulejo del baño (por ejemplo, para colgar un toallero), puedes usar como herramienta de corte una broca para porcelánico con punta de lanza. La puedes montar en distintos tipos de taladro eléctrico siempre y cuando desconectes la percusión.

Pero ¿y si en la misma pared quieres abrir un corte circular donde alojar el racor de fontantería para un grifo? Ahora recurres a otra herramienta, por ejemplo, a una corona de diamante para la amoladora angular.

Pues bien: la broca del primer ejemplo funciona por corte; la corona, por abrasión. ¿En qué se diferencian ambos accesorios? ¿Es uno mejor que el otro?

Brocas y sierras cortan el material

Como su nombre denota, las herramientas de corte cortan. Cortar el material es su principio de funcionamiento. Para desempeñar su trabajo, la broca debe ser más dura que la pieza perforada.

Por ejemplo, una broca de acero rápido al cobalto es más dura que el acero inoxidable. De no ser así no podría taladrarlo. De hecho, si la broca es más blanda que la pieza, se desafila y no avanza a través del material.

En el proceso de corte, la herramienta come, incide, araña el material cortado. Levanta así tiras finas, a menudo rizadas, que llamamos virutas. Dicha viruta es más o menos larga según la dureza del material. (Y a veces es tan corta que solo cabe llamarla partícula).

Los tornos para madera y los tornos para metal labran formas redondas en las piezas de trabajo por arranque de viruta. El taladro arranca viruta al perforar madera y metal. También las sierras eléctricas quitan viruta al serrar, sin importar sin son de disco (sierras circulares) o de hoja recta (sierras de sable y de cinta, caladoras).

Por tanto, las herramientas de corte tienen filo, es decir, una arista aguda que se desgasta con el uso. Los filos se degradan rápidamente si se sobrecalientan. Así, los bordes cortantes de brocas y hojas de sierra se queman al someterlos a un exceso de velocidad.

Para prevenir que la temperatura destruya la herramienta de corte, en procesos industriales esta se suele refrigerar con agua o taladrina. (La taladrina es una mezcla de agua y aceite que disipa el calor y lubrica el material).

proceso de mecanizado con herramienta de corte refrigerada con taladrina
Proceso de fresado de aluminio refrigerado con fluido de corte en un centro de mecanizado Makino S33.
Autor: Glenn McKechnie. Licencia: CC BY-SA 2.0.

Veamos ahora un proceso similar pero distinto: el mecanizado por abrasión.

Discos abrasivos y coronas diamantadas comen material por fricción

Bajo el concepto de abrasión subyace la idea de cortar por fricción la pieza de trabajo. Pero ¿qué son los abrasivos?

Los abrasivos pueden ser naturales —minerales— o materiales sintéticos. Ambos frotan, rozan contra la pieza de trabajo, lo que genera fricción y calor. De resultas, la pieza se desgasta. Los materiales abrasivos sirven así para cortar, pulir, lijar y desbastar partes en bruto o semiproductos.

Las herramientas abrasivas se diferencian de las herramientas de corte por cómo eliminan el material sobrante. Estas ya no lo arrancan en forma de viruta, sino que lo reducen a polvo. Las chispas que despide una radial al cortar una viga de acero con un disco abrasivo para cortar metal no son más que diminutas partículas al rojo vivo de dicha viga.

Como trabajan por fricción, los materiales abrasivos no tienen filo. ¿Significa eso que no se desgastan? ¡En absoluto! Por ejemplo, un disco abrasivo de una amoladora angular se gasta como consecuencia del uso. Lo mismo pasa con hojas de lija, coronas de diamante, muelas de afilar, etc.

afilado de herramientas de corte por abrasión

Pero volvamos a las herramientas de corte. Los dientes de vidia de un disco de corte de una sierra de banco para madera se afilan varias veces a lo largo de su vida útil. También las puntas de brocas para metal de acero rápido HSS o HSS-Co. ¿Y la cadena de una motosierra? ¡Pues lo mismo!

En cambio, en discos de diamante, papel de lija, coronas con partículas abrasivas... no hay aristas que afilar. Una vez se acaba el abrasivo, el accesorio queda inservible. En conclusión, puesto que no tienen filo, las herramientas abrasivas no son afilables.

El abrasivo no tiene por qué ser más duro que el material cortado

Los abrasivos suelen ser más duros que la pieza de trabajo. Pero no tiene por qué ser así. De hecho, la fricción entre dos materiales desgasta ambos, sin importar si uno es más duro que otro. Por ejemplo:

  • los cuchillos de cocina se desafilan al cortar frutas y verduras
  • los escalones de una catadral se desgastan en el centro como resultado del roce con la suela del zapato
  • el volante y la palanca de cambios del coche se desgasta por el roce de las manos
  • el río da forma al valle por el que discurre el cauce: cierto es que el agua arrastra materiales abrasivos (arena); sin embargo, también el glaciar produce erosión en la montaña
Desgaste por abrasión en los escalones de piedra de una catedral
Ejemplo del desgaste de piedra por abrasión en el peldaño de piedra de una catedral.

Por tanto, aunque sea más blando que la pieza de trabajo, un abrasivo puede desgastarla gracias a la fricción. Lo habitual, no obstante, es que las partículas abrasivas sí sean duras.

Como abrasivos se emplean minerales naturales de alta dureza. Muchos de ellos superan el grado de dureza seis en la escala de dureza Mohs. ¡Vamos con ejemplos!

En la escala Mohs:

  • la dureza 7 (cuarzo) es capaz de rayar al vidrio
  • el topacio (dureza 8) puede rayar al cuarzo
  • a su vez, el carburo de wolframio (vidia) raya el topacio
  • el corindón, de dureza 9, es rayado por el carburo de silicio
  • y el diamante, que ocupa la posición más alta en la escala (dureza 10), solo puede ser rayado por otro diamante ¡o nitruro de boro cúbico!

¿Qué factores influyen en el rendimiento de un abrasivo?

La velocidad con que un abrasivo corta, pule o desbasta un material depende de estas variables:

  • Dureza del abrasivo: cuanta más diferencia de dureza haya entre el abrasivo y la pieza de trabajo, mayor será el desgaste.
  • Presión ejercida contra la pieza de trabajo: el desgaste es mayor cuando se presiona la herramienta con fuerza.
  • Tamaño del grano: los granos abrasivos grandes cortan más rápido y profundizan más en la pieza.
  • Saturación de los poros del abrasivo: a medida que el abrasivo se desgasta, los espacios entre los granos se hacen más pequeños y el material arrancado se queda depositado entre ellos. Esto reduce la eficacia de la herramienta, aumenta la fricción y produce sobrecalentamiento.
  • Cohesión de las partículas abrasivas: en el caso de las hojas de lija, la calidad del adhesivo usado para fijar estas al papel influye en la velocidad con la que la hoja de lija pierde sus gránulos abrasivos.
  • Uso de refrigerantes: usar lubricante previene el embozamiento y la saturación de la superficie abrasiva. Además, el fluido de corte reduce el calor y la fricción, tanto en la pieza de trabajo como en la herramienta de corte. Como resultado, el uso de refrigerante mejora a un tiempo el rendimiento de un abrasivo y la calidad del acabado.

La seguridad en el uso de herramientas de corte o de abrasión

¿Son más seguros los accesorios abrasivos que los de corte? ¿O viceversa? Para poner el punto final, quiero reflexionar brevemente acerca de cuestiones de seguridad relativas a tareas llevadas a cabo con herramientas de corte o abrasión.

Protección de los ojos y los oídos

Las gafas de seguridad y los protectores auditivos son EPI de uso casi siempre forzoso durante el trabajo con máquinas. Se deben llevar tanto si se corta madera con sierra circular como si se corta una viga metálica con la radial, por citar solo dos ejemplos.

Hay quien considera poco peligrosa la radial por el tamaño diminuto de la partícula que proyecta (polvo, de hecho, cuando se corta piedra, hormigón, ladrillo, acero). ¡Nada más lejos de la verdad! Cortar metal (o plástico) deja temibles rebabas en el objeto de las que pueden desprenderse esquirlas en cualquier momento.

Protección respiratoria

Por su parte, la protección respiratoria será obligatoria al cortar o desbastar materiales tóxicos. Por ejemplo, durante el lijado de paredes o muebles pintados con pinturas con plomo.

Guantes

¿Y qué decir sobre los riesgos por contacto directo con la herramienta? Un disco abrasivo no tiene sobre la piel el mismo poder de corte que un disco dentado. Cierto es. Ahora bien: ¿se traduce este hecho en prescindir de guantes?

Desbaste en metal con herramienta de abrasión y guantes de protección contra riesgos mecánicos

No es el fin de este artículo tratar los guantes de protección mecánica. Puesto que el asunto es amplio, tiene su propia guía: la puedes consultar clicando el enlace sugerido. Dicho esto, ¡ojo con el riesgo de atrapamiento!

Por ejemplo, se da esta situación de riesgo al trabajar con brocas. Aquí las medidas de prevención son: o bien llevar guantes de goma ajustados, o bien no ponerse nada en absoluto. Por otra parte, sujetar el taladro con ambas manos evitará que la herramienta se enganche en el guante de la mano auxiliar.

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