Me he enterado en Expoquimia, en el stand de Burgmann, el fabricante alemán de cierres mecánicos que se está comenzando a aplicar una nueva technología, denominada por ellos DiamondFaces®, en las caras de los cierres mecánicos. Hace años que oigo a los comerciales de cierres mecánicos comentarme con mayor o menor profesionalidad la evolución de la tecnología aplicada en ellos, desde los primeros diseños de cierres balanceados a los avanzados cierres de cartucho o de gas. Pero ahora: caras de diamante. Así que me puse a investigar.

Según leo en Maintenance Technology en un artículo firmado por gente de John Crane (otro de los grandes en cierres mecánicos) parece ser que la idea no es nueva, pero que hasta ahora había resultado impracticable debido a la dificultad para conseguir una planitud apropiada para una aplicación tan exigente desde un punto de vista tribológico. Ahora, finalmente, se ha desarrollado una technología UNCD® (Ultra Nano Crystaline Diamond) que otorga a las caras la rugosidad necesaria para esta aplicación, a la vez que, según han demostrado los estudios realizados reduce la generación de calor, prolongando así la vida útil del cierre mecánico.

En ambos casos, tanto en Ultrananocrystaline Diamond, de JC, o el Mircocrystaline-Coating, utilizado por Burgmann no se fabrican las caras monolíticamente en diamante, sino que se aplica, mediante técnicas distintas una película de diamante sobre la superficie viva de una cara, usualmente de Carburo de Silicio.

Ahora bien, la mesa está servida para la disputa tecnológica entre los grandes de los cierres mecánicos. Falta ver cómo reacciona a esta nueva tecnología otro de los grandes en I+D+i en cierres mecánicos: AWC Chesterton.

Para ilustrar, dejo unas imágenes extraídas de las webs citadas en este post, donde pueden verse distintas propiedades de las caras tratadas con Diamante.

De www.diamondfaces.com de Burgman:

Prueba de funcionamiento en seco: Caras de Carburo de Silicio (izq.) con DiamondFaces después de 100 minutos. A la izquierda derecha: caras de SiC sin tratar con DiamondFaces, luego de 7 minutos.

De Maintenance Technology

Izquierda: Vista y gráfica del perfil de rugosidad de una cara de carburo de silicio sin tratar después de funcionar en agua a 250F (121.11ºC)

Derecha: Vista y gráfica de un cierre tratado con UNCD® después de haber funcionado en agua a 250F (121.11ºC) durante 100 horas.

Abrasión se define como la operación de “arrancar” partículas de un material por fricción contra otro material que es casi siempre más duro que el primero. Esta acción de refregar una pieza contra otra para modificar su forma geométrica o afilarla, ya era parte del instinto del hombre primitivo. La importancia de las operaciones de abrasión reside en su función de corregir los defectos de las operaciones precedentes como, por ejemplo, en los procesos de maquinado.

De la definición precedente podemos concluir que los abrasivos son herramientas usadas en los procesos de abrasión.

Con el crecimiento de las actividades industriales, fue necesario obtener granos abrasivos de características controladas. Las investigaciones en este campo tuvieron, como primer resultado satisfactorio, el descubrimiento del carburo de silicio (SIC) y del óxido de aluminio (AL2O3).

Debido a las exigencias del mercado, como la racionalización de los procesos y la automatización, el cambio para máquinas de control numérico impulsó la demanda de abrasivos más confiables, de calidad constante y de elevada producción, como los super-abrasivos (diamantes sintéticos, nitrito de boro cúbico) y los materiales cerámicos de alto desempeño, a base de óxido de aluminio.

A) Óxido de Aluminio:

- óxido de aluminio convencional:
Estos granos son extremadamente robustos y su forma de cuña permite una buena penetración sin que se fracturen o desgasten en exceso. Por lo tanto, se los usa en materiales de alta resistencia a la tracción como el acero y sus aleaciones, en hierro fundido nodular y maleable, y también en materiales no ferrosos, como en el caso de las lijas.

- óxido de aluminio zirconado:
Son granos de óxido de aluminio combinado con óxido de zirconio, constituidos por cristales obtenidos a partir de la fusión de arena de circon y alúmina, a una temperatura de aproximadamente 1.900°C, seguida de enfriamiento. Estos granos tienen aristas super afiladas que se renuevan durante el proceso, cortando y durando mucho más tiempo, y generando menos calor, de modo que son ideales para aplicaciones de corte rápido y desbaste pesado.

- óxido de aluminio cerámico:
Son granos abrasivos con una controlada estructura cristalina sub-micrométrica derivada de un exclusivo proceso de sintetización. De dureza y resistencia superiores si se las compara con las de los granos de óxido de aluminio convencionales; estos granos se obtienen por el proceso de fusión. Son indicados para usarse en materiales de difícil rectificación, cuando la productividad, calidad y reducción de los costos deben ser maximizadas.

B) Carburo de Silicio:

El carburo de silicio se obtiene por medio de un crisol de metal haciendo pasar, con el auxilio de un electrodo de carbono, una corriente eléctrica a través de una mezcla de arcilla y coque en polvo. Los cristales de carburo de silicio se forman alrededor del electrodo. Por otro lado, la producción industrial se lleva a cabo en hornos eléctricos de resistencia, con una carga básica constituida por sílice (arcilla blanca) y coque de petróleo en una proporción de 60% y 40% respectivamente. La temperatura de producción oscila entre los 1.900°C y los 2.400°C, y el ciclo dura de 36 a 40 horas. El color de silicio varía desde el verde claro al negro, en función de las impurezas que contenga.

Por lo general, los abrasivos de carburo de silicio son recomendados para trabajos en materiales de baja resistencia a la tracción (materiales no ferrosos y no metálicos), tales como: hierro de fundición gris, bronce, latón, aluminio, cerámica, mármol, granito, refractarios, plásticos, cauchos, etc.