¿Cómo se hace una broca para metal?

# ¿Cómo se hace una broca para metal?

La fabricación de una broca para metal es un proceso meticuloso y complejo que requiere una precisión extrema en cada paso. Desde la elección de las materias primas hasta el afilado final, cada fase de producción es esencial para garantizar una herramienta de alta calidad capaz de realizar un trabajo de mecanizado eficiente. Aquí hay una descripción detallada del proceso de fabricación, incluidos los estándares de seguridad asociados.

Selección de materias primas

El primer paso en la fabricación de una broca para metal comienza con la selección de las materias primas. La  planta de TIVOLY Nant-Varin  está especializada en la fabricación de brocas de acero rápido (HSS). El acero de alta velocidad es una aleación de acero que contiene carbono, tungsteno, molibdeno, cromo y, a veces, vanadio y cobalto. Estos elementos le dan al HSS una alta dureza, resistencia al desgaste y la capacidad de mantener su dureza a altas temperaturas. El acero se recibe y almacena en forma de bobinas o barras, lo que permite una fácil manipulación y una reducción de los costes logísticos. Esta selección es crucial porque las propiedades de los elementos de aleación determinan el rendimiento mecánico de la broca.

Cortante

El corte es un paso crucial en el proceso de fabricación de brocas para metal. Esta operación consiste en cortar las barras o bobinas de acero rápido (HSS) a la longitud deseada para futuras operaciones de fabricación, generalmente utilizando un disco de corte. Antes de comenzar a cortar, es esencial preparar adecuadamente los materiales y el equipo. Las barras de acero HSS están alineadas en soportes especializados para garantizar un corte recto y uniforme. Los operadores deben verificar la muela abrasiva para asegurarse de que esté en buenas condiciones y sea adecuada para el tipo de acero que se está utilizando. 

La seguridad es primordial; Los operadores deben usar equipo de protección personal (EPP), como gafas de seguridad, guantes y protección auditiva para protegerse de chispas y fragmentos de metal lanzados durante el corte. Además, se deben contar con sistemas de aspiración y ventilación para evacuar las partículas metálicas y los humos generados. El corte comienza con la colocación de las barras de acero debajo de la rueda de corte. La muela abrasiva, que gira a alta velocidad, se baja sobre el metal. Esta operación genera una gran cantidad de calor debido a la fricción entre la rueda y el metal. Para evitar el sobrecalentamiento, que podría alterar las propiedades metalúrgicas del acero, a menudo se utilizan sistemas de refrigeración. Estos sistemas rocían refrigerante en el área de corte para disipar el calor. La acción de la muela abrasiva no solo corta el acero a la longitud requerida; También da forma a una preforma de la cola y la punta del futuro taladro. 

Este preformado es importante porque reduce la cantidad de material que debe eliminarse en los pasos posteriores de rectificado y corte, mejorando la eficiencia del proceso de fabricación. Después del corte, los segmentos de acero cortados se inspeccionan para asegurarse de que cumplen con las dimensiones y tolerancias especificadas. El corte preciso es esencial para garantizar que las brocas producidas tengan dimensiones consistentes y cumplan con los estándares de rendimiento. Las comprobaciones incluyen la comprobación de la longitud, la alineación y la calidad de la superficie de corte. Los segmentos defectuosos o no conformes se descartan para su reelaboración o reciclaje. Con los avances tecnológicos, se han introducido técnicas más sofisticadas y máquinas de corte CNC (Control Numérico por Computadora). Estas máquinas permiten cortes más precisos y una mayor automatización, lo que reduce el error humano y aumenta la productividad. 

Los sistemas CNC se pueden programar para realizar cortes complejos con tolerancias muy ajustadas, lo que es especialmente útil para la fabricación de brocas especiales para aplicaciones industriales de alta precisión. El proceso de corte también debe tener en cuenta los aspectos medioambientales. El uso de refrigerantes y la gestión de los residuos metálicos son las principales preocupaciones. Las empresas deben asegurarse de que los refrigerantes utilizados sean respetuosos con el medio ambiente y se reciclen adecuadamente. Además, los residuos metálicos producidos durante el proceso de corte deben recogerse y reciclarse para minimizar el impacto medioambiental. Las empresas modernas se esfuerzan por implementar prácticas sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico es crucial para dar a las brocas sus características finales de dureza y resistencia. El enfriamiento implica un ciclo de 5 operaciones de calentamiento y sujeción de las herramientas a unos 1200 °C.  Este proceso asegura que el metal alcance la dureza necesaria para el trabajo de mecanizado. Sin embargo, este aumento de dureza también puede hacer que el metal se vuelva quebradizo. Por lo tanto, el templado se lleva a cabo para enfriar las brocas en varias etapas, lo que reduce su fragilidad manteniendo su dureza. Este ciclo de calentamiento y enfriamiento permite que el metal sufra transformaciones microestructurales que optimizan sus propiedades mecánicas.

Enderezamiento

Después del enfriamiento, las brocas pueden experimentar deformación debido a las tensiones internas creadas por el enfriamiento rápido. Por lo tanto, es necesario enderezarlos para darles una geometría que cumpla con las especificaciones técnicas. Una máquina especializada endereza las brocas para garantizar que cumplan con las tolerancias dimensionales requeridas. Esto es crucial para garantizar que las brocas permanezcan perfectamente rectas, lo cual es esencial para su eficiencia y precisión durante las operaciones de perforación. El enderezamiento también ayuda a mejorar la vida útil de las brocas al reducir la posibilidad de rotura durante el uso.

Corrección

El esmerilado es un paso de precisión en el que las brocas se someten a un proceso para refinar los bordes afilados y las ranuras. Esto garantiza una precisión y un afilado óptimos de los filos de corte. El rectificado también permite llevar la broca a la dimensión diametral final, lo cual es esencial para el rendimiento de la herramienta. Este paso utiliza máquinas de alta precisión para eliminar las imperfecciones de la superficie y garantizar una concentricidad perfecta de las brocas. Una broca bien rectificada tendrá un rendimiento de corte superior y un desgaste reducido.

Cortante

El corte consiste en formar la punta de la broca y las flautas mediante máquinas CNC (Control Numérico por Ordenador). Estas máquinas garantizan una alta precisión y uniformidad, lo que permite tolerancias dimensionales ajustadas y un excelente acabado superficial. Este paso es crucial para el rendimiento de la broca durante las operaciones de perforación.Las máquinas CNC permiten geometrías complejas y ángulos de corte optimizados, lo que mejora la eficiencia de perforación y reduce el esfuerzo requerido. El corte también es esencial para la formación de ranuras, que juegan un papel clave en la evacuación de virutas durante la perforación.

Tratamiento superficial

Para mejorar la resistencia al desgaste y reducir la fricción, algunas brocas HSS reciben recubrimientos adicionales como el nitruro de titanio (TiN). Estos recubrimientos se aplican mediante técnicas de deposición física de vapor (PVD). El tratamiento superficial prolonga la vida útil de las brocas y mejora su eficiencia. El TiN, por ejemplo, proporciona una alta dureza superficial y una baja fricción, lo que reduce el calentamiento y el desgaste durante las operaciones de perforación. Otros recubrimientos, como el nitruro de titanio y aluminio (TiAlN), se pueden utilizar para aplicaciones específicas que requieren una resistencia térmica aún mayor.

Afilado

El afilado es el paso final y uno de los más críticos. La punta de la broca se afila con gran precisión, ya que solo los filos de corte mecanizan el material. Las tiras centran y guían la broca durante la operación de perforación. El afilado preciso es esencial para garantizar un rendimiento óptimo de la broca. El afilado debe realizarse en ángulos específicos para cada tipo de material a perforar, lo que requiere altas habilidades técnicas y equipos de alta precisión. El afilado adecuado reduce las fuerzas de corte y mejora la calidad de los orificios perforados.

Normas de seguridad en la fabricación de brocas 

La fabricación de brocas para metal implica varias operaciones potencialmente peligrosas, que requieren rigurosos estándares de seguridad para proteger a los trabajadores y garantizar la calidad del producto. Estos son algunos de los estándares de seguridad clave aplicados en nuestra industria : 

• Equipo de protección personal (EPP): Los trabajadores deben usar gafas de seguridad, guantes resistentes al calor y protección auditiva. La ropa protectora contra cortes y quemaduras también es esencial. 
• Ventilación y control de humos: Procesos como el enfriamiento y el tratamiento de superficies pueden generar humos y partículas peligrosas. Los sistemas de ventilación adecuados y los dispositivos de extracción localizados son necesarios para mantener un entorno de trabajo saludable. 
• Mantenimiento del equipo: La maquinaria utilizada en la fabricación de brocas debe inspeccionarse y mantenerse regularmente para evitar fallas que puedan provocar accidentes o productos de calidad inferior. 
• Capacitación de los empleados: La capacitación adecuada sobre el funcionamiento seguro de la maquinaria y el equipo, así como los procedimientos de emergencia, es crucial. Los trabajadores deben ser informados de los riesgos asociados a cada etapa de la producción. 
• Control de calidad: Son necesarias inspecciones periódicas de los productos a lo largo del proceso de fabricación para detectar y corregir defectos. Esto incluye verificar las dimensiones, la dureza y el afilado de las brocas.

La fabricación de brocas para metal es un proceso complejo que requiere una serie de pasos precisos para garantizar la calidad y el rendimiento de las herramientas terminadas. Cada paso, desde la selección de las materias primas hasta el afilado final, desempeña un papel crucial en la creación de una broca que pueda satisfacer las demandas del trabajo de mecanizado moderno. Los rigurosos estándares de seguridad son esenciales para proteger a los trabajadores y garantizar que cada broca se fabrique con los más altos estándares de calidad. Gracias a estos meticulosos procesos e innovaciones tecnológicas, las brocas para metal continúan evolucionando, ofreciendo un rendimiento mejorado y una vida útil prolongada.