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Soluciones de granallado automatizadas para fundición de alto valor

Dipl. Ing. Frank Herbst,
Rösler Oberflächentechnik GmbH

Aumento de la seguridad del proceso, reducción de costes

Hoy en día, mientras que las operaciones de fundición están frecuentemente automatizadas, el tratamiento superficial todavía supone una gran labor manual, lo que la convierte en la operación más intensiva y costosa para las fundiciones. Los sistemas automatizados para los requerimientos de desarenado y desbarbado, así como un acabado de superficie general de las piezas fundidas, no sólo reduce los costes significantemente sino que incrementa la seguridad del proceso.

Independientemente del tipo de fundición, las tareas como el desarenado, desbarbado y limpieza de la superficie todavía se llevan a cabo de forma manual. Estas tareas no sólo requieren un excesivo tiempo y una labor intensa, sino que la calidad del granallado manual depende en gran manera de la destreza del personal que chorrea y el resultado es un proceso no reproductivo ni documentable. Sin embargo, unos resultados de granallado altamente permanentes y verificables son esenciales para conseguir una alta calidad y un importante factor competitivo.

Ser competitivo mediante la automatización del proceso de granallado

En el campo del post-tratamiento de piezas pequeñas y medianas de fundición, Rösler está en disposición de ofrecer soluciones que incrementarán significativamente el grado de automatización de la fundición. Los beneficios no sólo se limitan al granallado externo de grandes zonas sino también es posible el desarenado y/o desbarbado de agujeros de taladros, canales, orificios etc.

Para alcanzar unos óptimos resultados en piezas de geometría compleja, Rösler determina la posición más adecuada de las turbinas de granallado o boquillas y realiza una simulación en 3D del proceso de limpieza.

El control automático y monitorización de varios parámetros del proceso de granallado, asegura que todos los componentes están tratados de acuerdo a sus necesidades individuales para una alta y reproductiva calidad.

Un mecanismo automático de posicionamiento del componente garantiza que los componentes geométricamente complejos sean posicionados con precisión en la cabina de granallado. La monitorización de la calidad y el tamaño del grano de la granalla, permite reemplazar el abrasivo consumido automáticamente.

Mediante el registro individual de los componentes en el programa del panel de control, se puede programar las condiciones de granallado de cada componente. Las ventajas del proceso automatizado para hierro, acero y metales no férreos son tan numerosas que podemos alcanzar un gran ahorro de costes y una mejora de la calidad:
ÿ mejora de la seguridad del proceso
ÿ hasta un 80% de reducción del trabajo manual
ÿ disminución de los costes laborales
ÿ mayor grado de rendimiento
ÿ reducción de los costes de fabricación
ÿ proceso de granallado repetitivo y documentado

Conceptos de ingeniería de automatización para fundiciones

Máquina de Granallado semi-automática para el desarenado interno: el desarenado interno de cabezales de cilindro es una tarea delicada debido a que los canales y las paredes pueden ser extremadamente finas. Es necesario asegurarse de que el proceso de granallado no desgasta demasiado el material así como asegurar que la arena residual sea completamente eliminada.

Para alcanzar un óptimo proceso y reducir la cantidad de costosa chatarra, el fabricante mundial de camiones MAN, reemplazó sus procesos de granallado manual con un sistema de chorreado semi-automático Rösler (foto 2). La máquina STD 144-2 x 8 está equipada con boquillas de chorreado de alta presión con monitorización individual de la presión de cada boquilla. Las boquillas se mueven mediante 3 ejes trasversales que aseguran que todos los canales y orificios sean alcanzados y limpiados dentro de los tiempos de ciclo prefijados. El tiempo de proceso efectivo para 8 bloques de cilindros es de 2 minutos en la máquina Rösler, comparada con los 5 minutos del proceso manual. Después del proceso de granallado, tiene lugar una inspección al 100% (foto 3). Además de alcanzar una consistencia del proceso de granallado, el sistema a medida Rösler permite a MAN unos resultados de productividad 8 veces más altos con la consiguiente reducción de costes.

Granallado completamente automático del exterior e interior de los componentes: para granallar automáticamente la superficie exterior, así como los canales, de cabezales de cilindros pequeños a medianos, el equipo de Rösler desarrolló el concepto de desarenado completo (RCD).

El desarenado de las piezas de fundición se realiza con un robot de 6 ejes que retira el componente del sistema de transporte y lo coloca en la granalladora compuesta de dos cámaras de granallado (RWK 6/12-2). Mientras un componente se está granallando con dos turbinas de alto rendimiento en una cámara, en la otra cámara se están cargando y descargando los componentes.
Durante todo el tiempo de proceso, las piezas fundidas están rotando en la cámara de granallado colocadas por separado en unos satélites de forma que pueden ser fácilmente desarenadas.

Una vez que el ciclo de granallado ha finalizado, el robot retira el componente y lo coloca en una cabina de chorreado adyacente. Conectado a esta cabina hay un segundo robot equipado con una boquilla de chorreado a presión. El cabezal de chorreado del robot (que está especialmente sellado para prevenir el derrame de abrasivo) pasa por todas las zonas del componente para eliminar rebabas y residuos de los taladros. Cuando el proceso de granallado ha finalizado, el robot retira el componente de la cabina, lo rota para eliminar los residuos de granalla y lo coloca en el sistema de transporte.

Comparado con los métodos de proceso tradicionales, donde las zonas externas de los componentes a menudo se tratan manualmente utilizando máquinas granalladoras monorraíl con chorreado en húmedo a alta presión, esta solución completamente automática no sólo significa una reducción de costes sino que también ofrece un proceso altamente seguro. Este tipo de concepto de máquina también se puede diseñar para piezas grandes de fundición.

Roboblaster ­ granallado completamente automático con alta flexibilidad para líneas de producción: El Roboblaster, una combinación de unidad de granallado con un robot de 6 ejes especialmente diseñado para ajustarse a sus respectivas aplicaciones, y aplicarse a diferentes tareas de limpieza -desde el desbarbado y desarenado hasta el shotpeening- (figura 4).

Un fabricante de automóviles del sur de Alemania utiliza este sistema compacto y altamente eficiente para el desbarbado y acabado de superficie de carcasas de cajas de cambio construidas en magnesio, en un ciclo de 26 segundos. Para coger dos componentes paralelos de la línea de fundición y colocarlos en la granalladora, el robot está equipado con una doble pinza de sujeción. En la cabina de granallado, las carcasas son granalladas con seis turbinas de alto rendimiento Hurricane, dos de las cuales están colocadas en la parte posterior de la cabina para asegurar que las zonas interiores sean granalladas eficientemente.

El Roboblaster instalado en un fabricante de motores aeronáuticos es bastante más pequeño. Su cuerpo principal es del tamaño de una cabina de chorreado manual y se granallan palas de turbinas muy pequeñas. En este caso, el proceso de shotpeening se realiza para incrementar significativamente la resistencia a la fatiga de las piezas, de acuerdo con las muy restrictivas regulaciones de la industria aeroespacial.

La granalladora de cinta malla: una máquina completa altamente productiva y versátil. El modelo de granalladora a cinta malla Rösler RDGE, garantiza el proceso completamente automático de diferentes componentes con geometrías complejas en continuo. Este sistema puede ser ajustado para múltiples tareas de granallado mediante la variación del número, potencia y posición de las turbinas de granallado individuales, consiguiendo un proceso altamente seguro. Además se pueden integrar fácilmente robots al sistema de granallado RDGE para las tareas de carga y descarga de piezas.

Uno de estos sistemas a medida RDGE, con ocho turbinas de granallado, está instalado en Plattenhardt KG. Esta fundición de aluminio, produce principalmente para la industria automovilística, que requiere un proceso de limpieza reproductible, documentable y altamente efectivo. La carga y descarga de los componentes de fundición, que son muy sensibles a los golpes, se realiza en dos vías que contribuyen a incrementar significativamente el rendimiento. El tiempo de carga de los componentes que van a ser granallados es de 12 segundos por vía. Tras el proceso de granallado, las piezas pasan al proceso de separación durante el cual son volteadas varias veces para asegurar que se elimina toda la granalla residual de las piezas.

Conceptos de células de fabricación ­ una inversión segura en el futuro. Este sistema de granallado abastece múltiples células de fundición. Rösler provee la solución a cualquier pieza de fundición procedente de múltiples células que deba ser granallada automáticamente. La granalladora RDG (foto 5) ofrece ciclos de tiempo muy cortos, alta variedad de componentes y requiere muy poco espacio.

Por ejemplo, en Georg Fisher en Herzogenburg, varios tipos de piezas de fundición de aluminio con peso de hasta 35 kg. cada una, se transportan desde la célula de fundición hasta la máquina granalladora, donde un robot las coloca dentro de la cabina de granallado. La cabina está equipada con fijaciones especiales que permiten que puedan ser ajustadas piezas de diferentes tamaños y geometrías. Un mecanismo de rotación instalado en la parte superior de la cabina hace girar la pieza permitiendo así un proceso seguro en todas las zonas críticas de la pieza. Cuando se procesan piezas diferentes, las fijaciones se pueden recolocar en segundos.

Limpieza efectiva de la granalla con el doble separador magnético: cuando cantidades significantes de arena salen con las piezas tratadas, Rösler ofrece un sistema altamente eficiente de limpieza de la granalla con este doble separador magnético. Con valores de separación de hasta el 99,7% se reduce significativamente el desgaste de las turbinas y otras zonas críticas de la granalladora y, además, se reducen los costes de mantenimiento.

 

Ver las fotos en la revista de Noviembre 2010, en PDF en esta web

 

Foto 1: ejemplo de resultados de limpieza de alta calidad: superficie de carcasas de cajas de cambio tratadas automáticamente

Foto 2: la chorreadora semi-automática alcanza ocho veces mayor rendimiento y es más económica que el chorreado manual.

Foto 3: una de las tareas de proceso es el desarenado de finos canales y paredes de los cabezales de cilindros. Como la calidad del granallado es totalmente repetible, se asegura una alta seguridad de proceso.

Foto 4: la granalladora basada en robot, RROB, permite el tratamiento de superficie automático de diferentes componentes. Puede ser integrado en líneas de producción completamente automáticas.

Foto 5: con la célula de granallado se puede alcanzar un desbarbado consistente y repetitivo de piezas de fundición de aluminio procedentes de varias células.

 


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Tratamientos superficiales. Granallado. Granallas. Shot Peening. Limpieza, hidrolimpiadores.
Fundición a presión. Moldes. Productos para fundición inyectada. CAD CAM. Robots en fundición.
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MAYO 2009 FUNDIDORES 158
Hornos para fundición y mlantenimiento de metales férreos y no férreos
Moldeo. Arenas. Aglomerantes. Resinas. Bentonitas.
Tratamientos superficiales. Granallado. Granallas. Shot Peening. Limpieza.
Instrumentos de control y medición. Reguladores. Refractarios. Moldes. Productos para fundición inyectada.
Software, CAD-CAM

JUNIO 2009 FUNDIDORES 159
Granallado. Granallas. Shot Peening. Tratamiento de superficies. Abrasivos. Muelas. Acabado. Rebarbado.
Fundición a presión. Moldes. Productos para fundición inyectada.
Fusion. Fluidos, aceite. Gases y atmósferas para Hornos.
Moldeo. Arenas.
Calidad : Robots.
Instrumentos de control y medición.
SEPTIEMBRE 2009 FUNDIDORES 160
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Moldeo. Arenas. Aglomerantes. Resinas. Bentonitas.
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Tratamientos superficiales. Granallado. Granallas. Shot Peening. Limpieza, hidrolimpiadores.
Montaje, carga y descarga.
Instrumentos de control y medición.
Software, CAD-CAM.
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Fundición a presión. Moldes. Robots. Equipos y Productos para fundición inyectada.

OCTUBRE 2009 FUNDIDORES 161
Hornos para fundición y mantenimiento de metales férreos y no férreos. Hornos eléctricos. Inducción
Fundición a presión. : las ultimas técnicas inovadoras.
Productos para fundición inyectada..
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