Corte con sierra cinta

Corte con sierra cinta

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Corte con sierra cinta (Bandsaw Cutting)

Proceso mecánico de corte recto aserrado para perfiles y tubería que emplea cintas dentadas para seccionar la pieza mediante arranque de pequeñas virutas, para evitar un calentamiento por la fricción se adiciona un aceite para lubricar y refrigerar. El acabado de la zona de corte es uniforme y limpia.

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1. Sierra cinta

La sierra cinta es una tira metálica dentada, larga, estrecha y flexible, soldada de acuerdo al diámetro de los volantes de la máquina, para cortar metal por fricción.

Poseen distintos tipos de dientes, los cuales tienen medidas especifícas que se ajustan a cada material, también presentan un índice de corte con el que el operario establece el tiempo que debe gastar dicho proceso de acuerdo a la dureza del metal.

Las hojas de la sierra tienen ciertas características comunes, incluyendo la forma de los dientes, el espaciado entre los mismos y su disposición.

La forma de los dientes tiene que ver con la configuración geométrica de cada diente de corte. El espaciado entre dientes es la distancia entre dientes adyacentes, proporciona el espacio para la formación de viruta por los dientes de corte adyacentes. La disposición dentada (trincado) permite que el corte sea más amplio que el ancho de la sierra misma; de otra forma la hoja se podría pegar a las paredes de la hendidura hecha por la sierra cinta.

2. Tipos de cierra cinta

Existen tres tipos de sierra cinta para corte de metal, cada una con funciones especificas.

  1. Acero al carbono. Hojas con dientes templados, construidas con una sola pieza de acero al carbono. Destinadas al corte de madera y alimentos.
  2. Bimetálicas. Tienen una fabricación especial, en la que un hilo de acero rápido es soldado electrónicamente a un fleje de acero. El fleje contiene 4% de cromo y esta desarrollado para tolerar cargas mecánicas y dinámicas, presenta alta resistencia a la fatiga y al desgaste que la hace ideal para cortar metales de todo tipo: ferrosos y no ferrosos, aceros aleados en alta temperatura, aleaciones de alta dureza, acero de herramienta y acero inoxidable.
  3. Carburo de tungsteno. Hojas en las que la punta de los dientes es de carburo. Esta herramienta esta desarrollada para el corte de aleaciones de gran resistencia y donde se requieren altos rendimientos en los procesos de corte.

Las cintas presentan diferentes tipos de dientes, de acuerdo al material a cortar, en general, a mayor espesor del material, menor será el número de dientes; y por el contrario, a menor espesor del material, mayor será el número de dientes.

El tamaño del diente está en función del tipo de dentado utilizado, paso constante (distancia uniforme entre las puntas de los dientes, tamaño y altura de dientes iguales) para cortes en general; o paso variable (distancia variable entre las puntas de los dientes, tamaño y altura de dientes variables) para reducir los niveles de vibración y ruido; además de la cantidad de dientes por pulgada y el ancho de la cinta (medida desde la punta del diente hasta el lomo de la hoja).

A continuación se muestra el método para seleccionar los dientes por pulgada que deben emplearse en función de la forma y dimensión del material.

Selección de dientes
Tabla 1. Selección de dientes

3. Corte de metal con sierra cinta

El aserrado es un procedimiento de corte en frío (por fricción) por medio del cual se secciona el metal formando una hendidura estrecha dentro de la pieza de trabajo mediante arranque de pequeñas virutas.

En la mayoría de las operaciones de aserrado, la pieza de trabajo se mantiene estática y la hoja de la sierra se mueve respecto a ésta. Existen tres tipos básicos de aserrado de acuerdo al movimiento de la cinta: a) con segueta, b) con sierra cinta y c) con sierra circular.

 

El aserrado con cinta implica un movimiento lineal continuo que utiliza una sierra cinta hecha en forma de banda flexible sinfín con dientes en uno de sus bordes. La máquina aserradora tiene un mecanismo de transmisión con poleas para mover y guiar continuamente la sierra cinta delante de la pieza de trabajo.

Hay tres tipos de máquinas de corte con cinta sinfín, cada una con funciones y cuidados específicos, de acuerdo a un tipo de trabajo especial en máquinas de corte: vertical, horizontal y angular (40° - 60°).

Se utiliza un fluido para corte (agua y aceite con aditivos basados en azufre, cloro o fósforo), el cual es un líquido que se aplica directamente a la operación de maquinado para mejorar el desempeño del corte. Los dos problemas principales que atienden los fluidos para corte son:

  1. La generación de calor en las zonas de corte y fricción y
  2. la fricción en las interfaces herramienta-viruta y herramienta-pieza de trabajo.

Además de la remoción de calor y la reducción de la fricción, los fluidos para corte brindan beneficios adicionales como: lavado delas virutas, reducción de la temperatura de la pieza de trabajo para un manejo más fácil, disminuir las fuerzas de corte y los requerimientos de potencia, mejorar la estabilidad dimensional de la pieza de trabajo y optimizar el acabado superficial.

La pieza de trabajo debe estar sujeta firmemente con prensas para evitar daños a la maquinaria, a la sierra cinta y al operario.

Toda cinta nueva debe ser ablandada antes de ser usada, a fin que ofrezca un mejor rendimiento de trabajo y para que la punta del diente no se rompa fácilmente.

El ablande de la cinta consiste en generar un desgaste natural (radio extremadamente fino en las aristas de corte en la punta de los dientes).

Para materiales fáciles de corte como el acero al carbono.

  • Seleccionar la velocidad recomendada de la hoja de sierra cinta para el material a cortar
  • Reducir el avance en aproximadamente 50% de lo indicado para los primeros 30 minutos de corte.
  • Después de ese tiempo, aumentar gradualmente el avance hasta alcanzar el valor nominal de corte recomendado.
  • Evitar la vibración.

Para materiales difíciles de cortar como aleaciones a base de níquel, aceros templados, aceros de herramientas y aceros inoxidables.

  • Seleccionar la velocidad recomendada de la hoja de sierra cinta para el material a cortar.
  • Reducir el avance en aproximadamente 75% de lo indicado para los primeros 20 a 30 minutos de corte.
  • Después de ese tiempo, aumentar el avance hasta alcanzar el valor nominal de corte recomendado.
  • Evitar la vibración.

El equipo de corte consta de siete elementos fundamentales: cinta (que realiza el corte), motor (mueve los volantes), volantes (el principal recibe el impulso del motor y el secundario es arrastrado por la cinta), guías (guían y alinean la cinta cuando se encuentra en funcionamiento para que no se tuerza), bombas hidráulicas (suministran la fuerza necesaria para el acondicionamiento de las prensas y el cabezal de corte), bombas de refrigeración (bombean líquido refrigerante para enfriar y lubricar la cinta) y prensas (ejercen presión sobre el material que se va a cortar).

El operario debe utilizar guantes y gafas de seguridad para evitar accidentes por la rebaba en los bordes y la viruta resultante.

La separación entre volantes es variable, con el fin de poder regular la tensión de la cinta, la cual se destensa al final del trabajo.

La forma de la viruta indican las condiciones de corte:

  • Viruta muy fina y pulverizada, indica poca presión de corte y poca presión de avance.
  • Viruta gruesa de color azul, indica sobrecarga de trabajo, falta de lubricación, mucha presión y baja velocidad de la cinta.
  • Viruta suelta y enrollada, indica condiciones ideales de corte.

4. Índice de corte

Además del conocer el tipo de dentado para cada espesor, se debe conocer el índice de corte, el cual indica el tiempo que se debe emplear para cortar determinada pieza; éste se mide en centímetros cuadrados por minuto (cm²/min) y se determinado por la dureza del material y la velocidad del corte.

En el mercado existen tablas que indican los tiempos de corte establecidas por la industria de acuerdo al tipo de material.

Tabla 2. Velocidad e índice de corte para distintos materiales.

Material Dimensión de la pieza ancho (cuadrado sólido) / diámetro (redondo sólido) 50 – 125 mm
Norma ABNT / AISI / SAE Dureza VC (velocidad) m/min IC (índice de corte) cm²/min
Aceros al carbono 1005 – 1012 150 HB 79 – 91 77 – 103
1015 – 1026 150 HB 76 – 88 71 – 97
1030 – 1055, A36 175 HB 55 – 67 52 – 58
1060 – 1095 200 HB 49 – 61 39 – 52
Aceros rápidos M1, M2, M7, M10 225 HB 30 – 40 19 – 26
M3, M4, M30 – M47 225 HB 20 – 30 13 – 19
T1, T2, T6 250 HB 34 – 40 19 – 26
T15 250 HB 18 – 27 13 – 19
T4, T5 252 HB 27 – 37 13 – 19
Aceros níquel cromo molibdeno 4320 175 HB 61 – 73 45 – 58
4340 200 HB 55 – 67 39 – 52
8115, 8615, 8145, 8625 – 8637 175 HB 61 – 73 45 – 58
8640 – 8660, 8740 200 HB 55 – 73 39 – 52
8720, 8822 200 HB 61 – 73 45 – 58
9310 175 HB 49 – 58 19 – 26
9430 – 9445 200 HB 55 – 67 39 – 52
Aceros de herramientas de trabajo en frío A2 – A6, A8 – A10 200 HB 55 – 67 19 – 26
D2 – D7, A7 250 HB 20 – 30 13 – 19
O1, O2, O6, O7 200 HB 55 – 67 26 – 39
Aceros de herramientas de trabajo en caliente H10 – H19, H21 – H42, P20 200 HB 40 – 49 19 – 26
L2, L6 200 HB 52 – 64 19 – 26
S1, S7 200 HB 40 – 49 19 – 26
Aceros inoxidables austeníticos 201, 202, 301 – 308, 321, 347 150 HB 30 – 37 19 – 26
A286, 309, 310, 314, 316, 317, 330 175 HB 21 – 24 10 – 13
Aceros inoxidables ferríticos 405, 409, 430, 434, 436, 442, 446 175 HB 24 - 30 19 – 26
Aceros inoxidables martensíticos 403, 410, 420, 422, 501, 502 175 HB 19 – 26 19-26
440A-C, 414, 431 225 HB 27 – 30 19 – 26


Para calcular el mejor avance de corte, primero se determina el área del material a cortar, posteriormente en base al tipo de material, la forma de la sección transversal y del índice de corte, se obtiene el tiempo de corte para la pieza de trabajo dada.

Donde TC = tiempo de corte; A = área de sección del material; IC = índice de corte

Corte de cuadrado y redondo sólidos:

Por ejemplo, para un redondo de 3” de acero inoxidable austenítico 316, se tiene que:

  • Material: acero inoxidable austenítico 316
  • Forma de sección: redondo
  • Dimensión: 3” (76.2 mm)
  • Velocidad de corte: 21 – 24 m/min * 1 (factor)
  • Índice de corte (IC): 10 – 13 cm²/min * 1 (factor)
  • Área (A): 45.60 cm²
  • Tiempo de corte (TC) = 45.60 cm² ÷ 13 cm²/min = 3.51 min

Para cortar dimensiones mayores, multiplicar la velocidad indicada en la Tabla 2 anterior por los factores de la siguiente tabla de acuerdo a la dimensión a cortar.

Corte de otras dimensiones
Dimensión (mm) Factor
< 13 1.20
13 – 25 1.10
25 – 50 1.07
50 – 125 1
125 – 250 0.92
250 – 600 0.85
> 600 0.75

Corte de tubos y perfiles estructurales:

Se procede del mismo modo, se calcula el área del material, se selecciona el dentado (Tabla 1), velocidad e índice de corte (Tabla 2); después se multiplica la velocidad y el índice de corte (disminuyendo la velocidad y aumentando el tiempo de corte) por los factores de la siguiente tabla.

Factor de corrección Espesor de pared (mm)
2.5 2 – 5
2 6 – 10
1.7 12 – 15
1.4 20 – 25
1.2 30 – 60

Cuando se corte en seco, reducir la velocidad de corte entre 40 – 50% (en base a la Tabla 1).