ES2317993T3 - Maquinado quimico mecanico y cabado de superficie. - Google Patents
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Abstract
Un procedimiento que comprende: -proporcionar una herramienta; b. introducir un producto químico activo sobre una pieza de trabajo, pudiendo el producto químico activo reaccionar con la pieza de trabajo para formar un recubrimiento de conversión sobre la pieza de trabajo, siendo insoluble el recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el recubrimiento de conversión protege a la pieza de trabajo frente a una reacción adicional; y c. hacer que la herramienta haga contacto con la pieza de trabajo con un movimiento relativo entre las mismas, hasta que se obtenga una propiedad de superficie deseada de la pieza de trabajo; en el que la herramienta comprende una superficie de acoplamiento para hacer contacto con la pieza de trabajo, y el contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo elimina el recubrimiento de conversión de la pieza de trabajo, exponiéndose de ese modo la pieza de trabajo a una reacción adicional con el producto químico activo de manera que se permite que el recubrimiento de conversión vuelva a formarse sobre la pieza de trabajo.
Description
Maquinado químico mecánico y acabado de
superficie.
El maquinado mecánico convencional es un proceso
altamente agresivo. Independientemente del cuidado y de la
vigilancia que se tengan, este proceso da casi siempre como
resultado daños metalúrgicos, no sólo a nivel microscópico, debido
a la aplicación de fuerzas altamente concentradas y a picos de altas
temperaturas localizadas conconmitantes. Tales daños pueden incluir
microfisuras, la introducción de zonas de aumento de tensión,
oxidación, cambio de fase y una reducción del beneficioso esfuerzo
de compresión residual y de la microdureza. El proceso de
rectificación, por ejemplo, puede generar suficiente calor como para
revenir la superficie de una pieza de trabajo endurecida, lo que se
denomina a menudo quemadura por rectificación, reduciendo de este
modo el desgaste de la pieza de trabajo y las propiedades de fatiga
por contacto. Además, el maquinado mecánico convencional siempre
genera rebabas y marcas de mecanizado. Estas marcas de mecanizado y
rebabas residuales son zonas de aumento de tensión que deben
eliminarse de las superficies críticas con el fin de reducir el
desgaste, la fricción, la temperatura de funcionamiento, la
formación de rozaduras, los fallos debidos a la fatiga por contacto
(picadura) y/o diversos fallos debidos a fatigas dinámicas tales
como la fatiga de flexión, de torsión y axial.
Además de los daños metalúrgicos producidos a la
pieza de trabajo, las operaciones del maquinado convencional
presentan una limitación inherente en la producción de piezas de
trabajo con una precisión y una exactitud dimensionales sumamente
altas. Tal y como se ha mencionado anteriormente, el maquinado
mecánico implica el cizallamiento agresivo de metal de una pieza de
trabajo mediante una herramienta que se mueve a gran velocidad y/o
con una gran fuerza. Por tanto, el desgaste de la herramienta es
intrínseco al proceso. Sin embargo, mantener la precisión y la
exactitud dimensionales para cada pieza de trabajo depende de la
capacidad de mantener la estabilidad dimensional de la herramienta.
El desgaste de la herramienta se vuelve extremadamente problemático
cuando la dureza de la pieza de trabajo aumenta hasta 40 HRC o más.
Los engranajes y los cojinetes, por ejemplo, tienen una dureza
típica de 55 a 65 HRC o más.
La máquina que guía a la herramienta de corte
tiene su propio conjunto inherente de limitaciones que no permite
una alta precisión y exactitud. Algunas limitaciones de los
dispositivos mecánicos que mueven la herramienta incluyen errores
geométricos, errores en la velocidad de avance, deterioro del
accionamiento, vibración e histéresis, por nombrar algunas. Las
máquinas presentan normalmente un tamaño voluminoso para mantener la
rigidez requerida para aplicar de manera precisa las elevadas
fuerzas que son necesarias para eliminar el metal especialmente de
las piezas de trabajo duras. Las distorsiones térmicas y las
deformaciones estructurales significativas provocadas por la carga
de corte también pueden ser problemáticas, especialmente para piezas
de trabajo delicadas.
Además de las marcas de mecanizado, las fuerzas
aplicadas para realizar la acción de corte agresiva de la
herramienta también pueden generar vibraciones que produzcan
ralladuras. Las ralladuras y las marcas de mecanizado se reducen
normalmente mediante un proceso de múltiples etapas. Por ejemplo, en
el caso de un engranaje de alta calidad, el engranaje debe
rectificarse y después pulirse para reducir las ralladuras y las
marcas de mecanizado generadas por el maquinado. Si no se tiene un
extremo cuidado, los procesos de rectificación y de pulido pueden
provocar daños metalúrgicos severos a la superficie de contacto
crítica de las piezas de trabajo. La calidad de la pieza de trabajo
sólo puede garantizarse mediante una costosa inspección del
100%.
La importancia de un acabado de superficie liso
no debe enfatizarse en exceso, particularmente para piezas de
trabajo de contacto entre metales, tales como engranajes, cojinetes,
acanaladuras, cigüeñales y árboles de levas, por nombrar algunas,
que presentan con frecuencia marcas de mecanizado o de rectificación
u otras imperfecciones de superficie que son muy difíciles de
eliminar. Para estas piezas de trabajo, las asperezas pueden
aumentar la fricción, el ruido, las vibraciones, el desgaste, la
formación de rozaduras, la picadura, el desconchado, la temperatura
de funcionamiento y perjudicar la lubricidad. Para artículos que
soporten cargas, las marcas de mecanizado sobre la superficie
pueden suponer un punto de inicio de roturas por fatiga en piezas
de trabajo que estén sometidas a tensiones y esfuerzos fluctuantes.
Como resultado, hay una gran necesidad de eliminar las zonas de
aumento de tensión provocadas por las marcas de mecanizado
convencionales.
Un procedimiento para realizar el acabado de
superficie de tales piezas de trabajo es maquinar las superficies
mediante una rectificación, un pulido y un lapeado convencionales de
múltiples etapas con mayor precisión cada vez. Obtener una
superficie rectificada con un R_{a} menor que 2 micropulgadas
requiere tiempo, múltiples etapas y la tecnología más avanzada. Una
geometría de superficie compleja requiere una maquinaria cara y
altamente sofisticada, un mecanizado caro y un mantenimiento que
requiere mucho tiempo. Además del coste, este proceso genera marcas
direccionales y la posibilidad de revenido y de microfisuras que
dañan la integridad de la superficie tratada térmicamente. Tal y
como se ha mencionado anteriormente, una pieza de trabajo de calidad
requiere una costosa inspección del 100% de la superficie
rectificada y endurecida con una técnica, tal como el ataque
químico con nital. Otro inconveniente de este enfoque es la
posibilidad de que se impregnen partículas abrasivas en la
superficie, dando como resultado zonas de aumento de tensión,
residuos de lubricante y/o desgaste.
El documento
EP-A-0657658 (D1) describe un
procedimiento para el acabado de superficies de rodamiento de
rodillos en las que los elementos de rodamiento de acero están
colocados en un recipiente con una sustancia química líquida que
ataca a la superficie de acero y con elementos abrasivos apropiados.
La vibración del recipiente provoca que los elementos abrasivos se
adhieran a las superficies y desgasten un recubrimiento protector,
exponiendo al acero a un ataque adicional.
La invención proporciona un procedimiento según
la reivindicación 1, 33 ó 36.
La invención desvela un procedimiento de
maquinado químico mecánico y de acabado de superficie. Un producto
químico activo reacciona con la superficie de una pieza de trabajo
de manera que se forma un recubrimiento de conversión blando sobre
la superficie de una pieza de trabajo. El recubrimiento de
conversión es insoluble en el producto químico activo porque
protege al metal de base de la pieza de trabajo frente a una
reacción química adicional con el producto químico activo. El
recubrimiento de conversión se elimina de la pieza de trabajo a
través de un movimiento relativo con una herramienta de contacto,
exponiendo de ese modo metal nuevo para una reacción adicional con
el producto químico activo, lo que permite que el recubrimiento de
conversión vuelva a formarse sobre la pieza de trabajo.
Se usan pequeñas fuerzas mecánicas para eliminar
el recubrimiento de conversión de la pieza de trabajo, no
superándose la deformación plástica, la resistencia a la
cizalladura, la fuerza tensil y/o la temperatura de degradación
térmica del metal de base de la pieza de trabajo. Por tanto, este
procedimiento químico mecánico elimina la posibilidad de revenido,
microfisuras, zonas de aumento de tensión y otros daños metalúrgicos
asociados con el maquinado convencional. Puesto que el
procedimiento de maquinado químico mecánico y de acabado de
superficie requiere una fuerza y/o una velocidad de contacto bajas
para eliminar el recubrimiento de conversión, puede reducirse
significativamente la masa, la complejidad y el coste del equipo en
comparación con el equipo de maquinado convencional mientras que
puede aumentarse la precisión y la exactitud del maquinado. El
desgaste de la herramienta es también mínimo o inexistente debido a
la capacidad de funcionar con fuerzas de corte, velocidades y
temperaturas de funcionamiento reducidas. Estas reducciones permiten
que la herramienta se fabrique a partir de materiales no abrasivos
o ligeramente abrasivos que son más blandos que el metal de base de
la pieza de trabajo. La herramienta puede ser rígida o flexible de
manera que se ajuste a la superficie de la pieza de trabajo.
En determinadas aplicaciones puede eliminarse
completamente el equipo de maquinado, en donde las piezas de
trabajo de acoplamiento en movimiento relativo y la carga actúan
como las herramientas para la eliminación de los recubrimientos de
conversión de sus superficies de contacto opuestas. La presente
invención es apropiada para una velocidad de eliminación de metal
muy controlada y puede realizar simplemente un acabado de superficie
de la pieza de trabajo o, si se desea, realizar un acabado de
superficie de la pieza de trabajo simultáneamente con la
conformación y/o el dimensionamiento de la pieza de trabajo. Tal y
como se usa en este documento, "acabado de superficie"
significa eliminar metal de la superficie de una pieza de trabajo
para reducir la rugosidad, ondulaciones, marcas e imperfecciones.
"Dimensionamiento" significa eliminar, de manera uniforme,
metal de la superficie de una pieza de trabajo para que adopte la
dimensión apropiada. "Conformación" significa eliminar,
diferencialmente, metal de una pieza de trabajo para que adopte la
geometría apropiada. La "conformación" incluye taladrar,
serrar, perforar, cortar, fresar, torcer, rectificar, alisar, y
similares.
La figura 1 muestra un ejemplo de un comprobador
de lubricidad FLC de Falex Corporation usado en los ejemplos 2 y
3.
La figura 2 muestra otro ejemplo de un
comprobador de lubricidad FLC de Falex Corporation usado en los
ejemplos 4 y 5.
En lugar de los lubricantes de refrigeración
tradicionales, el procedimiento de maquinado químico mecánico y de
acabado de superficie desvelado en este documento usa un producto
químico activo de base acuosa o de base orgánica que puede
reaccionar con la superficie de una pieza de trabajo metálica,
siendo metales comunes el hierro, titanio, níquel, cromo, cobalto,
wolframio, uranio y aleaciones de los mismos. El producto químico
activo se introduce primero en la máquina de conformación, de
dimensionamiento y/o de acabado de superficie para reaccionar con
el metal de base de la pieza de trabajo para formar un recubrimiento
de conversión blando. El recubrimiento de conversión es insoluble
en el producto químico activo porque protege al metal de base de la
pieza de trabajo frente a una reacción química adicional con el
producto químico activo. El recubrimiento de conversión puede
comprender, por ejemplo, óxidos metálicos, fosfatos metálicos,
oxalatos metálicos, sulfatos metálicos, sulfamatos metálicos o
cromatos metálicos.
La formación del recubrimiento de conversión va
seguida de un contacto mecanizado apropiado que presenta un
movimiento relativo entre la herramienta y la pieza de trabajo. El
movimiento relativo puede generarse por el movimiento de la
herramienta a través de una pieza de trabajo estacionaria, por el
movimiento de la pieza de trabajo a través de una herramienta
estacionaria o por el movimiento tanto de la herramienta como de la
pieza de trabajo. El recubrimiento de conversión se elimina mediante
el rozamiento de la herramienta, exponiendo de ese modo metal nuevo
sobre la pieza de trabajo, permitiendo la reformación del
recubrimiento de conversión sobre el metal expuesto. La velocidad
de eliminación de metal es proporcional a la velocidad de reacción
del producto químico activo con el metal para formar el
recubrimiento de conversión. Esta velocidad de reacción puede
aumentarse subiendo la temperatura y usando aceleradores químicos. A
medida que aumenta la velocidad de la reacción, la velocidad de
eliminación de metal se controlará por la velocidad de eliminación
del recubrimiento de conversión. Este proceso de rozamiento y de
reformación se repite hasta que se obtenga el acabado de superficie
y/o la conformación y/o el dimensionamiento deseados. No se produce
ningún daño metalúrgico. La herramienta de maquinado requiere una
fuerza muy pequeña para eliminar el recubrimiento de conversión y,
por lo tanto, puede reducirse considerablemente la masa, la
complejidad y el coste de la máquina en comparación con el maquinado
convencional mientras que puede aumentarse la precisión y la
exactitud del maquinado.
En las realizaciones de la presente invención,
el movimiento relativo y la fuerza de contacto de la herramienta y
de la pieza de trabajo son menores que la deformación plástica, la
resistencia a la cizalladura y/o la fuerza tensil de la pieza de
trabajo, de manera que no se generan temperaturas de degradación
térmica en la pieza de trabajo. En algunas realizaciones, el
contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo provoca la
eliminación de metal de la pieza de trabajo a una resolución
teórica de 1,0 micropulgada. Debido a la pequeña fuerza aplicada a
la pieza de trabajo, el desgaste de la herramienta se minimiza y/o
se elimina. Este procedimiento químico mecánico es apropiado para
una velocidad muy controlada de eliminación de metal y puede
realizar un acabado de superficie en la pieza de trabajo
simultáneamente con el proceso de conformación y/o de
dimensionamiento.
Cuando se utiliza este procedimiento de
maquinado químico mecánico y de acabado de superficie, se forma un
recubrimiento de conversión sobre la superficie de la pieza de
trabajo que es más blando que el metal de base de la pieza de
trabajo. Cualquier producto químico activo que pueda formar tal
recubrimiento de conversión químico sobre la superficie de la pieza
de trabajo está dentro del alcance de la invención. Aunque las
propiedades mostradas por el recubrimiento de conversión generadas
sobre el metal de base son importantes para la práctica
satisfactoria del presente procedimiento, la formulación del
producto químico activo no lo es. Un recubrimiento de conversión de
este tipo se describe en la patente estadounidense número 4.818.333,
transferida a REM Chemicals, Inc., cuyo contenido se incorpora en
este documento a modo de referencia.
Preferentemente, el producto químico activo
puede generar de una manera rápida y eficaz, en las condiciones de
funcionamiento, un revestimiento de conversión blando del metal de
base. El revestimiento de conversión debe ser además
sustancialmente insoluble en el producto químico activo y debe
proteger al metal de base frente a una reacción adicional para
garantizar que la eliminación de metal se produzca principalmente
por rozamiento y por reformación en lugar de por disolución.
El producto químico activo también puede incluir
activadores, aceleradores, agentes oxidantes y, en algunos casos,
inhibidores y/o agentes humectantes. Debe observarse que la cantidad
de componentes añadidos puede superar los límites de solubilidad
sin producir efectos negativos. La presencia de una fracción
insoluble puede ser beneficiosa desde el punto de vista del
mantenimiento de un suministro de componentes activos para la
regeneración del producto químico activo durante el transcurso de
las operaciones.
En términos más específicos, dependiendo del
sustrato metálico implicado, el producto químico activo comprenderá
normalmente sales de fosfato o ácido fosfórico, sales de oxalato o
ácido oxálico, sales de sulfamato o ácido sulfámico, sales de
sulfato o ácido sulfúrico, cromatos o ácido crómico, o mezclas de
los mismos. Además, pueden añadirse activadores o aceleradores
conocidos al producto químico activo tales como, pero no limitados
a, fosfatos de hierro, magnesio, manganeso, cobre, cinc y selenio,
así como oxidantes orgánicos e inorgánicos tales como, pero no
limitados a, persulfatos, peróxidos, metanitrobencenos, cloratos,
cloritos, nitratos y nitritos.
El producto químico activo usado en esta
invención puede diluirse o dispersarse. De manera más habitual, el
diluyente o el dispersante serán agua, pero también pueden ser un
material distinto al agua tal como, pero no limitado a, aceite de
parafina, líquido orgánico, aceite de silicona, aceite sintético,
otros aceites, grasas o lubricantes. También se adelanta que bajo
determinadas condiciones puede ser preferible crear el
recubrimiento de conversión con ácidos altamente concentrados tales
como ácido sulfúrico, ácido metanosulfónico o ácido fosfórico,
donde el agua es un componente muy minoritario. Además, un aceite o
un lubricante pueden usarse como el diluyente o el dispersante,
según se prefiera. Esto es deseable cuando, por ejemplo, se usa
ácido sulfúrico como un aceite mineral. El ácido sulfúrico no es
apreciablemente soluble en aceites minerales, pero el aceite
mineral actuará como un dispersante ya que el ácido sulfúrico se
dispersará, en lugar de disolverse, por todo el aceite mineral.
Cualquier herramienta que pueda eliminar el
recubrimiento de conversión blando, descrito anteriormente, para
mostrar metal nuevo sin superar la deformación plástica, la
resistencia a la cizalladura y/o la fuerza tensil de la pieza de
trabajo de manera que no se generen temperaturas de degradación
térmica en la pieza de trabajo, está dentro del alcance de la
invención. Aunque las propiedades de la herramienta son importantes
para la práctica satisfactoria de la eliminación del recubrimiento
de conversión, el diseño de la herramienta no lo es. En algunos
casos, la herramienta puede ser la superficie de acoplamiento de la
pieza de trabajo o una reproducción de la misma. Por ejemplo, la
pieza de trabajo puede comprender un engranaje y la herramienta
puede comprender un engranaje de acoplamiento o una reproducción del
mismo. En otro ejemplo, la pieza de trabajo puede comprender un
anillo de rodadura y la herramienta puede comprender una pluralidad
de rodillos o de ruedecillas de rodadura de acoplamiento o una
reproducción de los mismos.
Según la presente invención, la herramienta
puede ser rígida o flexible. Por ejemplo, si la pieza de trabajo es
la parte cóncava del perfil de los dientes de un engranaje, la
herramienta puede ser un cilindro rígido, ligeramente abrasivo y
dimensionado de manera que haga contacto con todas las zonas
rebajadas deseadas para eliminar marcas de mecanizado y/o de
rectificación y/o patrones de granallado. En otro ejemplo, si la
pieza de trabajo es la superficie interior de un conducto o de un
tubo, puede usarse una herramienta flexible y/o extensible que se
ajuste a la pieza de trabajo para mejorar el acabado de superficie
eliminando las marcas de formación o las costuras de soldadura.
En una realización, la herramienta no es
reactiva con el producto químico activo porque el recubrimiento de
conversión inducido químicamente no está formado sobre la
herramienta. Materiales no reactivos contemplados para la
fabricación de la herramienta pueden ser madera, papel, tela,
cerámica, plástico, un polímero, un elastómero y un metal, pero
puede usarse cualquier material que no sea reactivo con el producto
químico activo. Por ejemplo, si la pieza de trabajo es un
engranaje, la herramienta puede ser un engranaje de acoplamiento no
reactivo diseñado para conferir las propiedades de conformación y/o
de acabado de superficie requeridas mientras está engranado con la
pieza de trabajo reactiva.
Este procedimiento de maquinado químico mecánico
y de acabado de superficie presenta varias ventajas. Este
procedimiento consigue una velocidad de eliminación de metal bien
controlada que puede producir piezas de trabajo con una gran
precisión y exactitud dimensionales. El metal puede eliminarse con
una resolución de aproximadamente 1,0 micropulgada. Este
procedimiento también tiene la capacidad de realizar simultáneamente
la conformación y/o el dimensionamiento y/o el acabado de
superficie, reduciendo de ese modo el elevado número de etapas de
procesamiento. Puesto que se necesita aplicar una menor fuerza para
realizar la eliminación de metal, puede usarse una máquina más
pequeña, menos compleja y menos cara para guiar la herramienta.
Además, la velocidad de la herramienta es mucho más baja que la
requerida en el maquinado convencional, y los costes y el desgaste
de la herramienta se reducen considerablemente.
Además, puede realizarse al mismo tiempo la
conformación y/o el dimensionamiento y/o el acabado de superficie
de zonas de superficie de maquinado mucho más grandes. Además, este
procedimiento elimina prácticamente las rebabas, las marcas de
mecanizado, las ralladuras, la deformación plástica y otras
deformidades en la superficie de la pieza de trabajo. Otra ventaja
del presente procedimiento es un proceso de maquinado en frío y sin
quemaduras que provoca poca o ninguna tensión o daño metalúrgico
tal como oxidación, cambio de fase, zonas de aumento de tensión y
cambios de dureza. Este proceso se realiza normalmente por debajo de
o a la temperatura de degradación térmica del metal. La baja
temperatura también puede ayudar a eliminar la deformación térmica
de piezas de trabajo delicadas. Además, se minimizan las
deformaciones estructurales bajo la presión reducida de la
herramienta, lo que es especialmente importante en piezas de
trabajo delicadas, minimizando y/o eliminando la distorsión
estructural y deformidades similares. Por último, se mejoran
considerablemente la precisión y la exactitud del proceso de
maquinado.
En otra realización de la presente invención,
puede llevarse a cabo en el sitio la conformación y/o el
dimensionamiento y/o el acabado de superficie para superficies de
contacto entre metales. Esto se realiza añadiendo un producto
químico activo, con o sin un abrasivo adecuado, al aparato montado,
de manera que se forma un recubrimiento de conversión sobre las
superficies metálicas reactivas individuales tanto de la pieza de
trabajo como de la herramienta. Inicialmente, el aparato puede
hacerse funcionar con poca carga, la cual puede aumentarse
gradualmente hasta estados de carga total. El recubrimiento de
conversión se eliminará sólo en la superficie de contacto crítica
en la que se produce rozamiento, rodamiento, deslizamiento, etc.
para exponer metal nuevo para una reacción adicional. El maquinado
químico mecánico y el acabado de superficie sólo se producirán en
las superficies de contacto críticas para eliminar asperezas dando
como resultado en última instancia una superficie sin marcas o casi
sin marcas. El proceso puede continuarse, si se desea, para obtener
una superficie superacabada y/o una conformación y/o un
dimensionamiento finales de piezas de trabajo de acoplamiento con
una geometría ideal. Por tanto, cada superficie de acoplamiento
tendrá una zona de superficie de contacto coincidente ideal. El
proceso en el sitio puede corregir errores dimensionales o
geométricos menores en los componentes de acoplamiento con una
precisión altamente controlada ajustando las características del
producto químico activo, la temperatura y el tiempo de
procesamiento, la carga de contacto y la velocidad de contacto.
El acabado o el superacabado de superficie en el
sitio también tiene otras ventajas, tal y como hacer posible el
acabado de todas las superficies de contacto críticas de todo un
conjunto, tal como una transmisión, reduciendo considerablemente el
coste de acabado de cada pieza de trabajo individual. Una vez que un
proceso está optimizado, el acabado de superficie es extremadamente
reproducible y puede conseguirse fácilmente en un entorno de
fábrica, eliminando por tanto la necesidad de una inspección final
del 100%. El proceso puede llevarse a cabo dentro o fuera del
alojamiento y puede realizar al mismo tiempo la conformación y/o
dimensionamiento finales de mecanismos ensamblados eliminando
errores dimensionales/geométricos menores en los componentes de
acoplamiento. En aplicaciones con engranajes y cojinetes, por
ejemplo, este proceso reduce los periodos de adaptación iniciales,
el desgaste, la formación de rozaduras, las temperaturas de
funcionamiento, la fricción, la vibración y el ruido.
Una realización de este proceso en el sitio
consiste en dos engranajes de acoplamiento. El producto químico
activo puede introducirse sobre un primer engranaje de acoplamiento
formando un recubrimiento de conversión sobre el primer engranaje
de acoplamiento mientras que se forma simultáneamente un
recubrimiento de conversión en el segundo engranaje de
acoplamiento. Los dos engranajes de acoplamiento hacen contacto con
un movimiento relativo entre los mismos que elimina simultáneamente
los recubrimientos de conversión de los dos engranajes. Por tanto,
ambos engranajes se exponen a una reacción adicional con el producto
químico activo de manera que se permite que el recubrimiento de
conversión vuelva a formarse y se elimine en los engranajes hasta
que se obtenga una propiedad de superficie deseada de ambos
engranajes, tal y como el acabado de superficie, la conformación,
el dimensionamiento o una combinación de los mismos. En una
realización, los engranajes están situados dentro de una
transmisión o de una caja de engranajes, en donde el contacto entre
los engranajes se produce durante el funcionamiento de la
transmisión o de la caja de engranajes.
En otra realización, se proporcionan un anillo
de rodadura y una pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento.
El producto químico activo se introduce sobre el anillo de rodadura
formando simultáneamente un recubrimiento de conversión sobre el
anillo de rodadura y los elementos rodantes. El anillo de rodadura y
los elementos rodantes de acoplamiento hacen contacto con un
movimiento relativo entre los mismos que elimina simultáneamente
los recubrimientos de conversión del anillo de rodadura y de los
elementos rodantes de acoplamiento. Así pues, tanto el anillo de
rodadura como los elementos rodantes de acoplamiento se exponen a
una reacción adicional con el producto químico activo de manera que
se permite que el recubrimiento de conversión vuelva a formarse y
se elimine hasta que se obtenga una propiedad de superficie deseada
tanto del anillo de rodadura como de los elementos rodantes de
acoplamiento, tal y como el acabado de superficie, la conformación,
el dimensionamiento o una combinación de los mismos.
Dos aceros al carbono similares SAE 4140, de 43
a 45 HRC, con un tamaño nominal de 3 pulgadas por 1 pulgada por
media pulgada se usaron como muestras de prueba. Una superficie de
media pulgada por 3 pulgadas de cada muestra de prueba se pulimentó
mecánicamente de manera tradicional con un papel húmedo/seco de
carburo de silicio con grano 180 en la dirección longitudinal. El
R_{a} y el R_{max} iniciales de la muestra 1 fueron 10,0
micropulgadas y 98,4 micropulgadas, respectivamente. El R_{a} y el
R_{max} iniciales de la muestra 2 fueron 17,6 micropulgadas y 167
micropulgadas, respectivamente.
La muestra 2 se colocó en una disolución de 60
g/L de ácido oxálico y de 20 g/L de sulfonato de metanitrobenceno
de sodio con la superficie pulimentada mecánicamente de manera
tradicional hacia arriba. La superficie pulimentada mecánicamente
de manera tradicional de la muestra 1 se colocó después en contacto
perpendicular con la superficie pulimentada mecánicamente de manera
tradicional de la muestra 2. La muestra 2 se mantuvo en una posición
fija y la muestra 1 se movió manualmente en un movimiento circular
y de vaivén para simular el movimiento deslizante de las
superficies de contacto críticas. Solo se aplicó una presión muy
pequeña. Esto se realizó durante 10 minutos aproximadamente. El
R_{a} y R_{max} finales de la muestra 1 en la superficie de
contacto entre metales fue de 1,71 micropulgadas y de 27,6
micropulgadas, respectivamente. El R_{a} y R_{max} finales de
la muestra 2 en la superficie de contacto entre metales fue de 1,95
micropulgadas y de 45,4 micropulgadas, respectivamente.
El ejemplo 1 muestra que en dos piezas de
trabajo de acoplamiento fabricadas a partir de un material
endurecido pueden realizarse el acabado, e incluso un superacabado,
de superficie, y/o el dimensionamiento y/o la conformación
humedeciendo las superficies con un producto químico activo
apropiado mientras se rozan ligeramente entre sí. En esta
realización de la invención no se necesitan abrasivos, altas
temperaturas o altas presiones. La superficie está conformada y/o
dimensionada y/o presenta un acabado de superficie sólo donde se
produce un contacto entre metales.
Cuando dos o más engranajes están engranados en
una caja de engranajes, en sus flancos puede realizarse la
conformación y/o el acabado de superficie de una manera similar a la
mostrada en el ejemplo 1. Esto puede llevarse a cabo, por ejemplo,
haciendo girar el árbol de entrada de la caja de engranajes mientras
que se aplica una ligera carga al árbol de salida. Las regiones de
contacto de los dientes de los engranajes quedarían humedecidas con
el producto químico activo apropiado ya sea haciendo fluir de manera
constante un producto químico activo no usado sobre las caras de
los engranajes o añadiendo el producto químico activo de manera
dosificada a la caja de engranajes en las zonas en las que los
engranajes queden humedecidos con el producto químico activo. Con
el tiempo, las superficies de contacto de los dientes se volverán
más lisas y el perfil del diente adoptará la geometría de engranaje
ideal.
En los cojinetes puede realizarse de manera
similar la conformación, el dimensionamiento y/o el acabado de
superficie añadiendo el producto químico activo a las piezas de
trabajo durante su movimiento con una carga muy ligera. No puede
producirse ningún daño metalúrgico como en el maquinado convencional
que usa abrasivos o fuerzas que generan altas temperaturas
localizadas dando como resultado zonas de aumento de tensión o
revenido que provocan un fallo prematuro de la pieza de trabajo
debido a la fricción, al desgaste, a la formación de rozaduras, a
la fatiga por contacto y a la fatiga dinámica.
La presente invención no está limitada a
cojinetes o a engranajes, sino que puede aplicarse a cualquier
contacto entre metales duros que se saque provecho del acabado de
superficie y/o del dimensionamiento y/o de la conformación. La
capacidad de realizar la conformación y/o el dimensionamiento y/o el
acabado de superficie en una etapa aumenta la eficacia de
fabricación para una variedad de piezas de trabajo.
Un anillo de comprobación de lubricidad FLC de
Falex Corporation, acero SAE 52100, de 57 a 63 HRC (parte #
001-502-001P), se maquinó
mecánicamente de manera tradicional usando un papel húmedo/seco de
carburo de silicio (grano 600) ligeramente abrasivo y un aceite
para motores sin detergentes de peso SAE 30 como lubricante de
refrigeración.
Se usó un comprobador de lubricidad FLC de Falex
Corporation para hacer girar el anillo a unas RPM establecidas
mientras que un molde de plástico duro (Facsimile®) de la superficie
del anillo exterior sostenía una pieza de papel húmedo/seco de
carburo de silicio de grano 600 contra el mismo. La llave
dinamométrica Sears Craftsman de 0 a 150 pies-libra
(de 0 a 203,37 J) suministrada por Falex, sobre la que actúa la
gravedad, fue la única carga aplicada al proceso de rectificado
mecánico tradicional. El anillo estaba sumergido parcialmente en un
depósito de aceite para motores sin detergentes de peso SAE 30 a lo
largo de toda la prueba. La figura 1 ilustra el aparato de
prueba.
El anillo de comprobación se limpió, se secó y
se pesó antes y después del procesamiento en una balanza analítica
para determinar la eliminación de metal.
El anillo de comprobación pesaba 22,0951 gramos
antes del procesamiento. Después de un periodo de procesamiento de
1 hora a 460 RPM, el peso fue de 22,0934 gramos. Esto supone una
pérdida de 0,0017 gramos por hora, lo que implica un cambio de
dimensión de 8,9 micropulgadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Un anillo de comprobación de lubricidad FLC de
Falex Corporation, acero SAE 52100, de 57 a 63 HRC (parte #
001-502-001P) se maquinó
mecánicamente y químicamente usando un papel húmedo/seco de carburo
de silicio (grano 600) ligeramente abrasivo y
FML-575 IFP de FERROMIL® que se mantuvo a un volumen
del 6,25% como el producto químico activo para generar el
recubrimiento de conversión.
Se usó un comprobador de lubricidad FLC de Falex
Corporation para hacer girar el anillo a unas RPM establecidas
mientras que un molde de plástico duro (Facsimile®) de la superficie
del anillo exterior sostenía una pieza de papel húmedo/seco de
carburo de silicio de grano 600 contra el mismo. La llave
dinamométrica Sears Craftsman de 0 a 150 pies-libra
(de 0 a 203,37 J) suministrada por Falex, sobre la que actúa la
gravedad, fue la única carga aplicada al proceso químico mecánico.
El anillo se sumergió parcialmente en FML-575 IFP de
FERROMIL® que fluía a través del depósito a 6,5 milímetros/minuto a
temperatura ambiente. Véase la figura 1 para una ilustración del
aparato de prueba.
El anillo de prueba se limpió, se secó y se pesó
antes y después del procesamiento en una balanza analítica para
determinar la eliminación de metal.
El anillo de comprobación pesaba 22,1827 gramos
antes del procesamiento. Después de un periodo de procesamiento de
1 hora a 460 RPM, el peso fue de 22,1550 gramos. Esto supone una
pérdida de 0,0277 gramos por hora, lo que implica un cambio un
cambio de dimensión de 145,6 micropulgadas. Estos resultados
muestran que la velocidad de eliminación de metal es 16 veces
superior al del ejemplo 2.
Los ejemplos 2 y 3 demuestran que el maquinado
químico mecánico en piezas de trabajo duras aumenta
considerablemente la velocidad de eliminación de metal. Por lo
tanto, es posible realizar la conformación y/o el dimensionamiento
y/o el acabado de superficie de piezas de trabajo de metal
endurecido usando una herramienta ligeramente abrasiva junto con un
producto químico activo. La dureza de la pieza de trabajo es
intrascendente siempre que el producto químico activo reaccione con
la superficie. De hecho, la velocidad de eliminación de metal es
aproximadamente la misma independientemente de la dureza del metal.
Por el contrario, en el maquinado convencional (por ejemplo,
rectificación, pulido, pulimento, etc.) cuando la dureza de la pieza
de trabajo aumenta hasta 60 HRC o más, aumenta el desgaste de la
herramienta mientras que las velocidades de eliminación de metal
disminuyen.
La realización de la invención de los ejemplos 2
y 3 demuestra que es posible realizar la conformación y/o el
dimensionamiento y/o el acabado de superficie de superficies
metálicas extremadamente duras usando una herramienta ligeramente
abrasiva. Esto podría usarse, por ejemplo, para conformar y/o
realizar el acabado de superficie del perfil de los dientes de un
engranaje. En este caso, por ejemplo, una pequeña herramienta
giratoria y/o vibratoria de ligera abrasión se colocaría haciendo
contacto con el flanco de engranaje de un engranaje que se humedece
continuamente con un producto químico activo apropiado. Esto
eliminaría las marcas de mecanizado y/o de rectificación y se
usaría para adaptar el diente a la geometría de engranaje ideal.
Esto aumentaría considerablemente la vida útil de los engranajes
que experimenten fatiga de flexión, formación de rozaduras y otros
fallos mientras que se reduce el ruido del engranaje y se permiten
mayores densidades en la potencia de funcionamiento.
La presente invención no está limitada a los
engranajes, sino que puede aplicarse a cualquier superficie metálica
dura que saque provecho de la conformación y/o del dimensionamiento
y/o del acabado de superficie. La capacidad de realizar la
conformación y el acabado de superficie en una etapa aumentará la
eficacia de fabricación de una variedad de piezas de trabajo.
Se realizó un acabado de un anillo de
comprobación de lubricidad FLC de Falex Corporation, acero SAE 4620,
de 58 a 63 HRC, (parte # S-25) usando
FBC-50 de REM® (mezcla jabonosa que impide la
oxidación instantánea y la degradación térmica de la herramienta,
pero que no puede generar un recubrimiento de conversión).
Se usó un comprobador de lubricidad FLC de Falex
Corporation para hacer girar el anillo a unas RPM establecidas
mientras que una pieza de Medios # NA de FERROMIL® (plástico puro
(resina de poliéster) sin ninguna partícula abrasiva) hacía
contacto con el anillo exterior. Los medios de plástico estaban
adaptados al contorno del anillo para proporcionar un contacto de
superficie adecuado. La llave dinamométrica Sears Craftsman de 0 a
150 pies-libra (de 0 a 203,37 J) suministrada por
Falex, sobre la que actúa la gravedad, fue la única carga aplicada
al proceso mecánico tradicional. El anillo se sumergió parcialmente
en FBC-50 de REM® a un volumen del 1% que fluía a
través del depósito a 6,5 mililitros/segundo. Véase la figura 2 para
una ilustración del aparato de prueba.
El anillo de comprobación se limpió, se secó y
se pesó antes y después del procesamiento en una balanza analítica
para determinar la eliminación de metal.
El anillo de comprobación pesaba 22,3125 gramos
antes del procesamiento. Después de un periodo de 3 horas a 460 RPM
el peso fue de 22,3120 gramos. Esto supone una pérdida de 0,0005
gramos en total o de 0,00017 gramos por hora. Los cálculos muestran
que esto supone un cambio de dimensión de 0,9 micropulgadas por
hora.
Este ejemplo muestra que se elimina una cantidad
de metal insignificante mediante el plástico no abrasivo sobre una
superficie de acero endurecida cuando no se usa un producto químico
activo.
Se realizó un acabado de un anillo de
comprobación de lubricidad FLC de Falex Corporation, acero SAE 4620,
de 58 a 63 HRC, (parte # S-25), usando VII
Aero-700 de FERROMIL®.
Se usó un comprobador de lubricidad FLC de Falex
Corporation para hacer girar el anillo a unas RPM establecidas
mientras que una pieza de Medios # NA de FERROMIL® (plástico puro
(resina de poliéster) sin ninguna partícula abrasiva) hacía
contacto con el anillo exterior. Los medios de plástico estaban
adaptados al contorno del anillo para proporcionar un contacto de
superficie adecuado. La llave dinamométrica Sears Craftsman de 0 a
150 pies-libra (de 0 a 203,37 J) suministrada por
Falex, sobre la que actúa la gravedad, fue la única carga aplicada
al proceso de maquinado químico mecánico. El anillo se sumergió
parcialmente en VII Aero-700 de FERROMIL® a un
volumen del 12,5% que fluía a través del depósito a 6,5
mililitros/segundo. Véase la figura 2 para una ilustración del
aparato de prueba.
El anillo de comprobación se limpió, se secó y
se pesó antes y después del procesamiento en una balanza analítica
para determinar la eliminación de metal.
El anillo de comprobación pesaba 22,1059 gramos
antes del procesamiento. Después de un periodo de 3 horas a 460 RPM
el peso fue de 22,0808 gramos. Esto supone una pérdida de 0,0251
gramos en total o de 0,00837 gramos por hora. Los cálculos muestran
que esto supone un cambio de dimensión de 44 micropulgadas por hora.
Esto significa también que es 49 veces más rápido que la
eliminación de metal del ejemplo 4 que usa una herramienta no
abrasiva que es más blanda que el metal de base, no pudiendo superar
por tanto la deformación plástica, la resistencia a la cizalladura
o la fuerza tensil del metal de base.
Los ejemplos 4 y 5 demuestran que pueden
eliminarse del acero endurecido cantidades significativas de metal
usando incluso un plástico no abrasivo. Por tanto, puede usarse una
herramienta hecha de plástico para conformar y/o dimensionar y/o
realizar el acabado de superficie en una superficie de acero
endurecido cuando se use un producto químico activo. De este modo,
es razonable que las herramientas fabricabas a partir de materiales
más duros tengan una vida útil considerablemente más larga ya que no
tienen que ejercer grandes fuerzas ni experimentar altas
temperaturas localizadas. La herramienta durará más tiempo ya que
puede eliminar metal ejerciendo sólo la fuerza necesaria para
eliminar el recubrimiento de conversión blando.
Además, estos dos ejemplos muestran que la
eliminación de metal de superficies muy duras puede realizarse con
máquinas más pequeñas que las usadas en el maquinado convencional ya
que se necesita ejercer una menor fuerza. Las deformaciones
estructurales mínimas y las temperaturas más bajas bajo la presión
reducida de la herramienta, especialmente sobre piezas de trabajo
delicadas, minimizarán y/o eliminarán las distorsiones
estructurales y aumentarán la precisión y la exactitud del
maquinado. Puesto que la velocidad de eliminación de metal es de 44
micropulgadas por hora, es evidente que el maquinado puede tener una
resolución de eliminación de metal extremadamente alta en
incrementos de 1 micropulgada.
Se realizó un acabado de superficie químico
mecánico de la zona cóncava del perfil de un diente de engranaje
para eliminar las marcas de rectificación axiales. Se creó una
herramienta usando una sección de alambre de acero de corte rápido
con un diámetro de 0,067 pulgadas envuelto con papel de carburo de
silicio húmedo/seco de grano 600. La herramienta giraba a 80 RPM
aproximadamente. La herramienta estaba dispuesta contra la zona
cóncava del perfil de un diente de engranaje (Webster, acero
cementado AISI 8620, engranaje de 17 dientes, paso diametral de 8 y
ángulo de presión de 25º, radio de la superficie cóncava de 0,0469
pulgadas aproximadamente) con muy poca presión. Una disolución de
60 g/L de ácido oxálico y de 20 g/L de sulfonato de metanitrobenceno
de sodio se introdujo en la superficie de contacto mediante goteo
(1 ó 2 gotas cada 10 segundos). Esto se realizó durante un periodo
de 15 minutos. El papel de carburo de silicio se cambió una vez
después de haber realizado el acabado de superficie durante 10
minutos.
La inspección de la pieza con acabado de
superficie diez veces ampliada reveló que había una o dos marcas de
rectificación axiales, estando la mayor parte de la superficie libre
de marcas, y siendo suave y lisa. Esto muestra que el acabado de
superficie puede realizarse en superficies críticas con rebajes
usando un acabado de superficie químico mecánico manteniendo al
mismo tiempo tolerancias dimensionales muy precisas. Además, las
marcas de mecanizado y/o de rectificación sobre las zonas cóncavas
del perfil de los dientes de los engranajes pueden eliminarse
mediante un acabado de superficie químico mecánico relativamente
simple. Cualquier marca creada usando una herramienta ligeramente
abrasiva será ortogonal a las marcas de rectificación axiales. Por
tanto, la fatiga de flexión de los dientes se reducirá
significativamente aumentando la vida útil del engranaje.
La presente invención no está limitada a los
engranajes sino que puede aplicarse a cualquier superficie metálica
dura que experimente fatiga dinámica. La capacidad de realizar la
conformación y el acabado de superficie en una etapa aumentará la
eficacia de fabricación de una variedad de piezas de trabajo.
Aunque los aparatos y los procedimientos de esta
invención se han descrito con relación a realizaciones preferidas,
para los expertos en la materia será evidente que pueden aplicarse
variaciones al procedimiento descrito en este documento sin
apartarse del alcance de la invención. Todas las sustituciones y
modificaciones similares evidentes para los expertos en la materia
están dentro del alcance de la invención tal y como se expone en
las siguientes reivindicaciones.
Claims (37)
1. Un procedimiento, que comprende:
- a.
- proporcionar una herramienta;
- b.
- introducir un producto químico activo sobre una pieza de trabajo, pudiendo el producto químico activo reaccionar con la pieza de trabajo para formar un recubrimiento de conversión sobre la pieza de trabajo, siendo insoluble el recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el recubrimiento de conversión protege a la pieza de trabajo frente a una reacción adicional; y
- c.
- hacer que la herramienta haga contacto con la pieza de trabajo con un movimiento relativo entre las mismas, hasta que se obtenga una propiedad de superficie deseada de la pieza de trabajo;
en el que la herramienta comprende una
superficie de acoplamiento para hacer contacto con la pieza de
trabajo, y el contacto entre la herramienta y la pieza de trabajo
elimina el recubrimiento de conversión de la pieza de trabajo,
exponiéndose de ese modo la pieza de trabajo a una reacción
adicional con el producto químico activo de manera que se permite
que el recubrimiento de conversión vuelva a formarse sobre la pieza
de trabajo.
2. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la propiedad de superficie de la pieza de trabajo se
selecciona entre el acabado de superficie, la conformación, el
dimensionado y combinaciones de los mismos.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó
2, en el que el producto químico activo es de base acuosa o de base
orgánica.
4. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el producto químico activo
comprende componentes activos seleccionados del grupo formado por
sales de fosfato, ácido fosfórico, sales de oxalato, ácido oxálico,
sales de sulfamato, ácido sulfámico, sales de sulfato, ácido
sulfúrico, cromatos o ácido crómico y mezclas de los mismos.
5. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el producto químico activo
es un ácido concentrado.
6. El procedimiento según la reivindicación 5,
en el que el ácido concentrado es ácido sulfúrico, ácido
metanosulfónico o ácido fosfórico.
7. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el producto químico activo
comprende activadores o aceleradores seleccionados del grupo formado
por fosfatos de hierro, magnesio, manganeso, cobre, cinc y
selenio.
8. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el producto químico activo
comprende oxidantes orgánicos o inorgánicos seleccionados del grupo
formado por persulfatos, peróxidos, metanitrobencenos, cloratos,
cloritos, nitratos y nitritos y compuestos de los mismos.
9. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el producto químico activo
se introduce sobre la pieza de trabajo con un diluyente o un
dispersante.
10. El procedimiento según la reivindicación 9,
en el que el diluyente o el dispersante se selecciona entre agua,
líquidos orgánicos, aceites de parafina, aceites de silicona,
aceites sintéticos, otros aceites, lubricantes, grasas y
combinaciones de los mismos.
11. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo está
formada a partir de un metal.
12. El procedimiento según la reivindicación 11,
en el que el recubrimiento de conversión comprende un compuesto
seleccionado entre un óxido del metal, un fosfato del metal, un
oxalato del metal, un sulfato del metal, un sulfamato del metal y
un cromato del metal.
13. El procedimiento según la reivindicación 11
ó 12, en el que el metal se selecciona entre hierro, titanio,
níquel, cromo, cobalto, wolframio, uranio y aleaciones de los
mismos.
14. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el movimiento relativo entre
la pieza de trabajo y la herramienta es provocado por el movimiento
de la herramienta a través de la pieza de trabajo en donde la pieza
de trabajo es estacionaria, o por el movimiento de la pieza de
trabajo a través de la herramienta en donde la herramienta es
estacionaria, o por el movimiento simultáneo tanto de la
herramienta como de la pieza de trabajo, en donde ni la herramienta
ni la pieza de trabajo son estacionarias.
15. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la herramienta es no abrasiva
o poco abrasiva.
16. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la herramienta es rígida.
17. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en el que la herramienta es flexible de
manera que se ajusta a la pieza de trabajo.
18. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la herramienta es una
superficie de acoplamiento de la pieza de trabajo o una reproducción
de la misma.
19. El procedimiento según la reivindicación 18,
en el que la herramienta está formada a partir de un material no
reactivo de manera que no se forma un recubrimiento de conversión
sobre la herramienta.
20. El procedimiento según la reivindicación 19,
en el que el material no reactivo se selecciona del grupo formado
por madera, papel, tela, cerámica, plástico, polímero, elastómero y
metal.
21. El procedimiento según la reivindicación 18,
en el que la herramienta es reactiva al producto químico activo de
manera que se forma un segundo recubrimiento de conversión sobre la
herramienta.
22. El procedimiento según la reivindicación 21,
que comprende además continuar el procedimiento hasta que se
obtenga una propiedad de superficie deseada de la herramienta.
23. El procedimiento según la reivindicación 22,
en el que la propiedad de superficie de la herramienta se
selecciona entre el acabado de superficie, la conformación, el
dimensionamiento y combinaciones de los mismos.
24. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo comprende
la parte cóncava del perfil de los dientes de un engranaje, en el
que la herramienta elimina deformidades de superficie de la parte
cóncava del perfil de los dientes del engranaje y en el que las
deformidades de superficie se seleccionan entre marcas de
mecanizado, marcas de rectificación, patrones de granallado y
combinaciones de los mismos.
25. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo comprende
un engranaje y la herramienta comprende un engranaje de
acoplamiento o una reproducción del mismo.
26. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23, en el que la pieza de trabajo comprende un
anillo de rodadura y la herramienta comprende una pluralidad de
rodillos o ruedecillas de rodadura de acoplamiento o reproducciones
de los mismos.
27. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la pieza de trabajo y la
herramienta están montadas en un alojamiento.
28. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores llevado a cabo a una temperatura menor
que la temperatura de degradación térmica de la pieza de
trabajo.
29. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la herramienta es no abrasiva
y hace contacto con la pieza de trabajo con una fuerza menor que la
deformación plástica de la pieza de trabajo.
30. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 28, en el que la herramienta es no abrasiva y
hace contacto con la pieza de trabajo con una fuerza menor que la
resistencia a la cizalladura de la pieza de trabajo.
31. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 28, en el que la herramienta es no abrasiva y
hace contacto con la pieza de trabajo con una fuerza menor que la
fuerza tensil de la pieza de trabajo.
32. El procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el contacto entre la
herramienta y la pieza de trabajo provoca que se elimine material
de la pieza de trabajo a un resolución teórica de 1
micropulgada.
33. Un procedimiento para tratar la superficie
de un engranaje que comprende:
- a.
- proporcionar un primer engranaje de acoplamiento;
- b.
- introducir un producto químico activo sobre el primer engranaje de acoplamiento, pudiendo el producto químico activo reaccionar con el primer engranaje de acoplamiento para formar un primer recubrimiento de conversión sobre el primer engranaje de acoplamiento, siendo insoluble el primer recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el primer recubrimiento de conversión protege al primer engranaje de acoplamiento frente a una reacción adicional;
- c.
- proporcionar un segundo engranaje de acoplamiento, en el que el producto químico activo puede reaccionar con el segundo engranaje de acoplamiento para formar un segundo recubrimiento de conversión sobre el segundo engranaje de acoplamiento, siendo insoluble el segundo recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el segundo recubrimiento de conversión protege al segundo engranaje de acoplamiento frente a una reacción adicional; y
- d.
- hacer que el primer engranaje de acoplamiento haga contacto con el segundo engranaje de acoplamiento con un movimiento relativo entre los mismos hasta que se obtenga una propiedad de superficie deseada tanto del primer engranaje de acoplamiento como del segundo engranaje de acoplamiento;
en el que el contacto entre el primer engranaje
de acoplamiento y el segundo engranaje de acoplamiento elimina
simultáneamente el primer y el segundo recubrimiento de conversión
del primer y del segundo engranaje de acoplamiento,
respectivamente, exponiéndose de ese modo el primer y el segundo
engranaje de acoplamiento a una reacción adicional con el producto
químico activo de manera que se permite que el primer y el segundo
recubrimiento de conversión vuelvan a formarse sobre el primer y el
segundo engranaje de acoplamiento, respectivamente.
34. El procedimiento según la reivindicación 33,
en el que la propiedad de superficie tanto del primer engranaje de
acoplamiento como del segundo engranaje de acoplamiento se
selecciona entre el acabado de superficie, la conformación, el
dimensionado y combinaciones de los mismos.
35. El procedimiento según la reivindicación 33
ó 34, en el que el primer engranaje de acoplamiento y el segundo
engranaje de acoplamiento están colocados dentro de una transmisión
o de una caja de engranajes, en el que el contacto entre el primer
engranaje de acoplamiento y el segundo engranaje de acoplamiento se
produce durante el funcionamiento de la transmisión o de la caja de
engranajes.
36. Un procedimiento para tratar la superficie
de un anillo de rodadura, que comprende:
- a.
- proporcionar un anillo de rodadura de acoplamiento;
- b.
- introducir un producto químico activo sobre el anillo de rodadura de acoplamiento, pudiendo el producto químico activo reaccionar con el anillo de rodadura de acoplamiento para formar un primer recubrimiento de conversión sobre el anillo de rodadura de acoplamiento, siendo insoluble el primer recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el primer recubrimiento de conversión protege al anillo de rodadura de acoplamiento frente a una reacción adicional;
- c.
- proporcionar una pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento, pudiendo reaccionar el producto químico activo con los elementos rodantes de acoplamiento para formar un segundo recubrimiento de conversión de los elementos rodantes de acoplamiento, siendo insoluble el segundo recubrimiento de conversión en el producto químico activo de manera que el segundo recubrimiento de conversión protege a los elementos rodantes de acoplamiento frente a una reacción adicional; y
- d.
- hacer que el anillo de rodadura de acoplamiento haga contacto con la pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento con un movimiento relativo entre los mismos hasta que se obtenga una propiedad de superficie deseada tanto del anillo de rodadura de acoplamiento como de los elementos rodantes de acoplamiento;
en el que el contacto entre el anillo de
rodadura de acoplamiento y la pluralidad de elementos rodantes de
acoplamiento elimina simultáneamente el primer y el segundo
recubrimiento de conversión del anillo de rodadura de acoplamiento
y de la pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento,
respectivamente, exponiéndose de ese modo el anillo de rodadura de
acoplamiento y la pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento a
una reacción adicional con el producto químico activo de manera que
se permite que el primer y el segundo recubrimiento de conversión
vuelvan a formarse sobre el anillo de rodadura de acoplamiento y la
pluralidad de elementos rodantes de acoplamiento,
respectivamente.
37. El procedimiento según la reivindicación 36,
en el que la propiedad de superficie tanto del anillo de rodadura
de acoplamiento como de la pluralidad de acoplamiento de elementos
rodantes de acoplamiento se selecciona del grupo formado por el
acabado de superficie, la conformación, el dimensionado y
combinaciones de los mismos.
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