Prolongue la vida útil de la hoja de sierra de cinta cortando formas estructurales

No hay forma de evitarlo. El aserrado de materiales estructurales implica un corte interrumpido. En casi todos los casos, la cuchilla realiza un corte durante un tiempo muy breve en comparación con el tamaño total del material. Esto también dificulta la selección de dientes críticos. Por lo general, las formas estructurales requieren cortar diferentes anchos con la misma hoja.

El corte efectivo de formas estructurales se trata de encontrar y ensamblar las piezas correctas de un extenso rompecabezas. Esto implica encontrar una hoja con el paso de diente, la forma, el desprendimiento y el material adecuados, o materiales (en plural), para la aplicación. Pero también incluye una serie de otros factores, como el manejo y la orientación de la pieza de trabajo. Para empezar, es útil conocer las opciones en el diseño de hojas de sierra de cinta. Algunos han existido durante años, otros son novedosos, pero todos tienen como objetivo hacer que las piezas del rompecabezas sean más fáciles de encontrar y encajar.

Paso de dientes (E enFigura 1 ) es la distancia de la punta de un diente a la siguiente. El paso de dientes puede ser constante o variable. Los dientes con un paso constante tienen un espacio, una profundidad de garganta y un ángulo de inclinación uniformes en toda su longitud y, por lo general, son para cortes de uso general. Los dientes de paso variable tienen diferentes tamaños de dientes y profundidades de garganta, lo que reduce sustancialmente los niveles de ruido y las vibraciones.

Las hojas de sierra de cinta de paso variable cortan todas las piezas estructurales, tubos y piezas de trabajo sólidas de forma suave y rápida. Muchas formas estructurales tienden a pellizcar las hojas, por lo que la mayoría de las hojas diseñadas para estas aplicaciones tienen un juego de dientes más ancho. Esto crea un corte más grande, lo que a su vez minimiza los pellizcos.

El paso se especifica como el número de dientes por pulgada, o 25 mm. Cortar secciones más delgadas requiere un paso más fino o más dientes por pulgada. Las secciones gruesas requieren pasos más gruesos. Elija un paso más grueso para una mayor velocidad de corte, un paso más fino para un mejor acabado.

Dicho esto, las formas estructurales a menudo presentan desafíos especiales. Durante el corte de vigas en I, las alas pueden tener 0,25 pulgadas y el alma 6 pulgadas, 8 pulgadas o incluso más. Se puede preferir una hoja con un paso de dientes variable de 10 a 14 (que tenga entre 10 y 14 dientes por pulgada) para cortar el disco de 0,25 pulgadas. material, pero el 8-in. la pieza normalmente requeriría un diente más grueso como un paso de 3-4 o 2-3.

Tradicionalmente, los operadores se comprometían y elegían quizás un paso de 4 a 6 dientes. Es demasiado grueso para el de 0,25 pulgadas. sección, lo que lleva a un corte de "bofetada", con la tensión que hace que la hoja se sacuda verticalmente y golpee la superficie del material mientras corta; pero también es demasiado fino para el de 8 pulgadas. sección, lo que podría causar problemas de carga. Un paso demasiado fino o grueso para el trabajo somete las hojas a fuerzas extremas y reduce significativamente la vida útil de las hojas.

Para combatir estos problemas, los fabricantes de hojas de sierra han diseñado productos que tienden a ser más resistentes a la fatiga. Por lo general, las hojas diseñadas para aplicaciones estructurales tendrán un diente más grueso para proporcionar una base más fuerte, así como ángulos de inclinación positivos, con dientes inclinados hacia adelante en la dirección del corte, introduciendo agresivamente el material. Este diseño proporciona una buena combinación de capacidades de producción, así como una mayor vida útil de la hoja.

El juego de dientes, la inclinación hacia la izquierda y hacia la derecha de los dientes, proporciona espacio para que la hoja se mueva a través del corte ayudando a eliminar las virutas (I en la Figura 1). El juego de dientes también puede afectar la eficiencia de corte de la hoja y la calidad del acabado de la superficie resultante.

Los fabricantes pueden elegir entre una variedad de estilos de juegos de dientes (verFigura 2 ). Van desde los convencionales hasta los altamente especializados, como los conjuntos de dientes trapezoidales, que se crean cuando los componentes de carburo se sueldan en un respaldo de aleación y luego se rectifican con precisión para crear formas de dientes. Mire los bordes de los dientes de frente, y las puntas tendrán una forma trapezoidal, lo que le dará su nombre al juego de dientes.

Figura 1 Las especificaciones básicas para una hoja de sierra de cinta son el ancho (A), medido desde la punta del filo hasta la parte posterior de la hoja; (B) longitud, medida a lo largo del borde posterior de la hoja; (C) espesor; (D) borde posterior, o el lado opuesto de la hoja de los dientes; (E) paso de diente, la distancia desde la punta de un diente hasta la punta siguiente; (F) dientes por pulgada; (G) garganta, el área curva entre dos dientes; (H) cara del diente, que puede tener un ángulo de inclinación positivo o recto, medido contra una línea perpendicular a la parte posterior de la hoja; (I) juego de dientes, la flexión o inclinación de los dientes, hacia la derecha y hacia la izquierda, para crear espacio libre para la hoja a través del corte. Ilustración cortesía de The LS Starrett Co.

Un juego de dientes ondulados tiene grupos de dientes colocados a cada lado de la hoja en cantidades variables en un patrón controlado. Un conjunto ondulado se usa en hojas con un paso de dientes finos para cortar láminas, tubos y secciones delgadas.

Un juego de dientes alternativo es una secuencia recurrente de dientes colocados alternativamente a la izquierda y a la derecha. Un juego alternativo puede cortar rápido, aunque el acabado de la superficie puede no ser uniforme.

Los fabricantes que cortan formas estructurales a menudo eligen un juego de dientes inclinados. La opción más común para una gama de aplicaciones de corte, un juego de dientes de rastrillo tiene una secuencia recurrente de dientes colocados a la izquierda y a la derecha, seguido de un diente sin colocar (o derecho). La frecuencia de los dientes sin astillar en las hojas de paso variable cambia según la configuración de los dientes. El juego de rastrillo generalmente se usa para cortar materiales gruesos y proporciona un acabado de superficie suave.

Al cortar paquetes, la posibilidad de que el material se mueva mientras se corta puede aumentar drásticamente, según el material que se esté empaquetando. Por ejemplo, el material redondo tiende a girar, lo que conduce a un desgaste prematuro de la hoja y a un mayor potencial de desgaste de los dientes.

Para evitar esto, asegúrese de usar abrazaderas de anidamiento o algún otro medio para sujetar el material desde todos los lados. Mientras que algunos fabricantes sueldan por puntos los extremos del material para evitar que giren, esto no hace nada por la vibración en el extremo cortado del material.

El segundo desafío es el tamaño. La selección de la hoja es crítica cuando se cortan estructuras y no menos cuando se cortan paquetes de materiales estructurales. En una aplicación estructural, una sierra de cinta podría cortar diferentes geometrías de piezas de trabajo a la vez, incluidos ángulos y formas sólidas. Al determinar las cuchillas para este tipo de corte de paquetes, tenga en cuenta el ancho de las piezas sólidas y el grosor de las formas estructurales.

Considere la forma de L de un ángulo de hierro típico, con dos brazos. Si una sierra de cinta corta un ángulo sola, sentada verticalmente, la hoja hace contacto primero con el brazo vertical y luego, cerca del final del ciclo, de repente hace contacto y corta todo el ancho del brazo horizontal. Por esta razón, el ángulo que se corta solo a menudo se orienta con las piernas extendidas hacia abajo (verfigura 3).

Las máquinas y las hojas correctas pueden soportar grandes tensiones, pero la estrategia adecuada de fijación y agrupamiento podría reducir esas tensiones, y cuando se trata de tensión en el corte con sierra de cinta, menos es mejor. Por ejemplo, cuando se agrupan formas estructurales, no es inusual tener una barra cuadrada o rectangular sólida rodeada por varias piezas de ángulo de hierro, con ambos brazos anidados cómodamente contra la forma sólida.

La mayoría basa su selección de hojas principalmente en la parte sólida del paquete, ya que representa la mayor cantidad de acero que se corta. Una vez más, se espera que la cuchilla realice múltiples tareas a medida que corta el sólido, así como el grosor del brazo de una sola pieza de ángulo de hierro.

Independientemente del desafío de la fijación, ya sea en un paquete o en un corte de una sola pieza, la orientación de la pieza estructural es importante. Los tubos estructurales cuadrados, por ejemplo, se pueden fijar en una orientación de diamante (verimagen principal) para minimizar el enganche de los dientes y reducir las tensiones de corte durante todo el ciclo.

Figura 2 Los juegos de dientes crean un espacio libre para una evacuación eficiente de las virutas. Esto muestra vistas aéreas de varios juegos de dientes. Ilustración cortesía de The LS Starrett Co.

Para la forma de diamante, el encaje de los dientes es algo constante a lo largo de todo el corte. Si este tubo cuadrado se colocara plano, el enganche de los dientes saltaría inmediatamente al cortar el lado superior plano, caería instantáneamente para las paredes laterales y luego saltaría nuevamente para el lado inferior.

Por supuesto, ajustando el ángulo de corte (verFigura 4 ) puede ayudar a reducir esos cambios dramáticos en el compromiso de los dientes. Y, de nuevo, las cuchillas y las máquinas pueden diseñarse para manejar tensiones muy altas. Pero no deben pasarse por alto las estrategias de agrupación o fijación que reducen las tensiones de corte.

El mayor problema para cualquier pieza de trabajo estructural de corte con cuchilla es el constante movimiento de aserrado hacia adentro y hacia afuera en el material al que se someten los dientes. Esto provoca una fuerza de corte excesiva en cada diente y conduce a una falla prematura. Estas altas tensiones en el corte estructural han convertido a las hojas bimetálicas en una opción popular. Como su nombre indica, la hoja bimetálica combina dos materiales en una hoja.

La hoja de sierra de cinta ideal para el corte interrumpido tendría una flexibilidad (tenacidad) y una resistencia al desgaste (dureza) óptimas. El material resistente es lo suficientemente flexible para manejar las tensiones muy variables del corte interrumpido, pero se desgasta rápidamente. El material duro se desgasta lentamente pero no es flexible.

Las cuchillas bimetálicas combinan materiales flexibles con materiales resistentes al desgaste, lo que proporciona lo mejor de ambos mundos. Esta es la razón por la que la tecnología de hojas bimetálicas ha desempeñado un papel tan importante no solo en el corte estructural, sino también en una variedad de cortes interrumpidos y otras aplicaciones de sierras de cinta de alta tensión.

Una hoja bimetálica típica tiene un cuerpo hecho de aleación de acero que proporciona flexibilidad y una capa fusionada o unida de acero de alta velocidad (HSS) resistente al desgaste que comprende los dientes. La industria de las hojas de sierra de cinta ha desarrollado varias formas de unir estas dos aleaciones metálicas muy diferentes. Estos métodos han involucrado no solo técnicas de unión novedosas, sino también nuevas opciones en las geometrías dentales resultantes.

Debido a que cada diente bimetálico tiene una unión fusionada o unida, el calor inducido durante la unión es realmente importante. Un método de unión que crea una zona afectada por el calor excesivo (HAZ) en la unión puede crear un área de tensión que no se puede evitar al aserrar. En algunos casos, la HAZ puede hacer que los dientes se desprendan de la hoja durante la operación de corte.

Los diferentes materiales de las hojas bimetálicas se unen mediante procesos como la soldadura por haz de láser, la soldadura por haz de electrones y ciertas técnicas que utilizan los principios de la unión por difusión. En la configuración típica de soldadura por láser o haz de electrones, el respaldo flexible se apoya en una tira delgada de material resistente al desgaste (como se muestra en la tira negra cerca de la etiqueta del haz de electrones en la Figura 1). La viga suelda la junta y las geometrías de los dientes se cortan y acaban posteriormente. Según el diseño de la hoja bimetálica, el proceso crea un diente en el que la punta consta de un material duro y resistente al desgaste, mientras que el respaldo tiene un material resistente y flexible.

Otra técnica (que está patentada) une los metales disímiles utilizando los principios de unión por difusión, un proceso de baja temperatura. Se unen dos tiras de alambre HSS a cada lado del borde superior de un material de respaldo. Después de la unión, se cortan los dientes. La geometría de la junta aumenta el área de contacto entre el HSS y el material de respaldo y, por lo tanto, reduce la posibilidad de fractura y rotura en la interfaz del material (verFiguras 5y6).

La sección transversal del diente resultante consta de tres regiones distintas, siendo dos de las secciones un material resistente al desgaste que intercala el material de respaldo en el medio. Esto crea una unión más fuerte que hace que sea mucho menos probable que se rompan los dientes. El diente más grueso, junto con la geometría específica del diente, limita el daño causado por el corte interrumpido de formas estructurales.

figura 3 El ángulo de hierro se fija de modo que sus brazos se extiendan hacia abajo. Esto minimiza el enganche de los dientes y evita cambios drásticos en el enganche de los dientes a lo largo del ciclo de corte. Imagen cortesía de The LS Starrett Co.

Después del uso inicial, la sección transversal de los dientes desarrolla una ranura en forma de U de 0,001 a 0,002 pulgadas de profundidad, lo que da como resultado una geometría única de dientes ranurados. La ranura permanece a una profundidad constante y se desgasta al mismo ritmo que las secciones HSS de la sección transversal del diente. Esto crea una punta de cuchilla con cuatro bordes de contacto (consulte la Figura 5).

La acción de corte de la geometría de dientes acanalados produce virutas dobles o divididas, cada una producida por las dos secciones de HSS a cada lado del respaldo. Estas virutas son pequeñas y, por lo tanto, fáciles de evacuar (ver Figura 6). Las virutas partidas son menos propensas a adherirse a los dientes porque normalmente se enroscan y se caen como hilos sueltos. Las virutas más gruesas tienden a unirse en una masa compacta que en algún momento puede causar estragos en la calidad del corte.

La geometría de la ranura también permite un mayor flujo de refrigerante a la superficie de corte. El flujo de refrigerante adecuado no solo enfriará y lubricará la cuchilla, sino que también eliminará las virutas que quedan atrapadas en los espacios dentro de los tubos.

Por supuesto, el aserrado eficaz de formas estructurales implica algo más que la hoja adecuada. Después de todo, ninguna cuchilla funcionará bien si un operador no la instala correctamente en la máquina; empaqueta el material incorrectamente; no tiene en cuenta el tipo y el flujo de refrigerante; o selecciona avances, velocidades y ángulos de corte inadecuados para la aplicación. Y, por supuesto, el acero al carbono se corta de manera muy diferente al aluminio y al acero inoxidable, y las características de corte pueden variar de una máquina a otra.

El aserrado óptimo de formas estructurales es un rompecabezas complicado, pero comprender las capacidades de las diferentes geometrías de las hojas sigue siendo una pieza importante. Lo mismo ocurre con la orientación de la pieza de trabajo.

El aserrado de forma estructural ejerce mucha presión sobre la hoja de sierra. Al final del día, reducir ese estrés hace que la operación sea menos costosa y mucho más eficiente.

Jay Gordon es gerente de ventas de sierras y herramientas manuales para América del Norte en LS Starrett.