Recubrimiento mecánico

El enchapado mecánico , también conocido como enchapado por impacto , deposición mecánica o enchapado por impacto , es un proceso de enchapado que imparte el recubrimiento mediante la soldadura en frío de partículas finas de metal a una pieza de trabajo. La galvanización mecánica es el mismo proceso, pero se aplica a recubrimientos que tienen un espesor mayor a 0,001 pulgadas (0,025 mm). ^[1] Se utiliza comúnmente para superar los problemas de fragilización por hidrógeno . Las piezas de trabajo comúnmente enchapadas incluyen clavos , tornillos , tuercas , arandelas , estampados , resortes , clips y componentes de hierro sinterizado . ^{[2] [3]}

El proceso implica pulir las piezas con una mezcla de agua, polvo metálico, medios y aditivos. Los materiales de recubrimiento más comunes son el zinc , el cadmio , el estaño , el cobre y el aluminio . ^[4]

Inventado por la empresa Tainton en la década de 1950, fue desarrollado posteriormente por la empresa 3M . ^[5]

El proceso comienza con una desincrustación y eliminación de la suciedad de la pieza de trabajo. Esto se puede hacer en el tambor o en un sistema de limpieza independiente. Después de la limpieza, las piezas se preparan combinándolas con agua, medio y un acondicionador de superficie. El acondicionador de superficie recubre ligeramente la pieza de trabajo con cobre , mientras que el medio elimina cualquier cascarilla de laminación u óxidos residuales . Finalmente, se añaden a la mezcla aceleradores, promotores y polvo metálico. Los aceleradores y promotores proporcionan el entorno químico adecuado para que se produzca el enchapado, como el mantenimiento de un nivel de pH de 1 a 2 para evitar la oxidación y promover la adhesión. El medio que ya está en la mezcla suelda en frío el polvo metálico a la pieza de trabajo a través de impactos que son inducidos por la acción de centrifugado del tambor. En este punto, el acabado de la superficie suele ser mate a un acabado semibrillante, sin embargo, el acabado se puede mejorar con un pulimento con agua . El tiempo necesario para el proceso anterior es de aproximadamente 50 minutos. ^{[1] [4]}

En el caso de algunas piezas con una capa fina, es necesario realizar una pasivación con cromato . Por último, la pieza, pasivada o no, se seca. ^[4]

El material del medio suele ser vidrio sódico-cálcico o cerámica . Suele tener forma esférica , pero también se utilizan formas angulares. Para el enchapado, el uso del medio suele ser de 1 parte por cada pieza de trabajo, pero para la galvanización la proporción es de 2:1. Sin embargo, se utilizan medios de distintos tamaños en cada lote; un lote típico consta de un 50 % de perlas de 100 a 130 mm (4 a 5 pulgadas), un 25 % de perlas de 51 a 64 mm (2 a 2,5 pulgadas) y un 25 % de perlas de 25 a 32 mm (1 a 1,25 pulgadas). Los medios más pequeños se omiten cuando la pieza de trabajo tiene una cavidad en la que el medio puede quedar atrapado, como la cabeza hundida de un sujetador. Tenga en cuenta que el medio se reutiliza muchas veces. ^{[1] [4]}

Este proceso funciona mejor si el acabado de la superficie de las piezas de trabajo es ligeramente rugoso. ^[1]

La pieza más importante del equipo en el proceso es el tambor . Está construido de acero o acero inoxidable y revestido con un material resistente a los ácidos y la abrasión, como neopreno , polipropileno y polibutileno . Los tamaños de los barriles varían de 0,04 a 1,13 m3 ⁽ 1,4 a 39,9 pies cúbicos), sin embargo, el volumen de trabajo es solo del 25 al 35% del volumen total. Para la mayoría de las aplicaciones de enchapado, el tambor gira a 60 RPM, sin embargo, puede variar. Si la velocidad es demasiado rápida, se formarán depósitos grumosos en las piezas de trabajo, pero si la velocidad es demasiado lenta, el polvo de metal no se depositará en la pieza de trabajo.

El separador separa las piezas recubiertas del medio después del recubrimiento. Puede ser tan simple como una pantalla con boquillas de agua o tan complicado como un sistema vibratorio con separadores magnéticos. Una máquina de manipulación del medio toma luego el medio separado y lo transporta a un tanque de almacenamiento para su reutilización. ^[4]

Las piezas separadas se llevan luego a un secador para eliminar la humedad. Generalmente se utilizan secadores centrífugos, aunque para piezas o cargas más grandes se utilizan hornos. ^[4]

La mayor ventaja del proceso es su capacidad para superar los problemas de fragilización por hidrógeno, lo que es importante para piezas de trabajo que tienen una dureza superior a HRC 40. Tenga en cuenta que todavía hay cierta fragilización de la pieza de trabajo. ^[2] Si bien este proceso no causa problemas de fragilización por hidrógeno, y la galvanoplastia sí, aún ofrece una protección equivalente contra la corrosión . Existe un gran ahorro de costos al utilizar el recubrimiento mecánico en lugar de la galvanoplastia en piezas de trabajo endurecidas, porque los procesos de galvanoplastia requieren una operación de pre y post recubrimiento para superar los problemas de fragilización por hidrógeno. Además, debido a que el recubrimiento mecánico se produce a temperatura ambiente, no hay templado de las piezas de trabajo endurecidas. ^[4]

Otra ventaja es que el recubrimiento mecánico recubre uniformemente todas las superficies y características, a diferencia del recubrimiento electrolítico, que tiene problemas para cubrir los huecos. El recubrimiento mecánico puede recubrir uniformemente hasta 75 μm de espesor. Para recubrimientos más gruesos, el recubrimiento mecánico es especialmente ventajoso en términos de costo en comparación con el recubrimiento electrolítico, porque el tiempo del ciclo no aumenta mucho para el recubrimiento más grueso, a diferencia del recubrimiento electrolítico. ^[4]

Una de las desventajas es la limitación de tamaño de los procesos. Las piezas de trabajo que pesan más de 1 lb (0,45 kg) pueden resultar dañadas por el proceso, mientras que las piezas de trabajo planas y livianas tienden a pegarse entre sí, por lo que no se recubren correctamente. ^[1]

• Dini, JW (1993), Electrodeposición: la ciencia de los materiales de recubrimientos y sustratos, William Andrew, ISBN 978-0-8155-1320-9.
• Gale, William Francis; Totemeier, Terry C.; Smithells, Colin James; ASM International (2004), Libro de referencia de metales de Smithells (8.ª ed.), Butterworth-Heinemann, ISBN 978-0-7506-7509-3.
• Gillespie, Laroux K.; Sociedad de Ingenieros de Manufactura (1988), Solución de problemas en los procesos de manufactura: un libro de referencia para ingenieros, gerentes y técnicos de manufactura (4.ª ed.), Sociedad de Ingenieros de Manufactura, ISBN 978-0-87263-326-1.