Eliminación de cascarilla: Procedimientos eficientes para superficies de acero y hierro
El oxígeno y el calor generan cascarilla
Cuando se calienta acero o hierro, el contacto con el oxígeno provoca la formación de cascarilla. Esta debe eliminarse para garantizar un procesamiento posterior eficaz del producto.
La cascarilla se forma principalmente durante procesos de conformado, como el laminado o la forja en alto horno, así como en tratamientos térmicos y procesos de endurecimiento destinados a aumentar la resistencia de las superficies metálicas o de acero.
Para evitar defectos superficiales durante el procesamiento posterior (pintado o mecanizado), toda la cascarilla debe eliminarse previamente del material. Con este fin, se disponen procedimientos mecánicos, químicos y electroquímicos (descascarillado electroquímico).
Una forma especial es la cascarilla de soldadura, que constituye un subproducto del proceso de soldadura. Esta también debe eliminarse por completo antes de aplicar recubrimientos.
Procedimientos de descascarillado: ¿Qué métodos mecánicos y químicos existen?
Descascarillado mediante granallado: Requisitos especiales para la tecnología de instalaciones
La cascarilla puede eliminarse de manera especialmente eficaz mediante granallado, concretamente mediante el procedimiento de granallado con turbina. Esto se debe a que las capas de cascarilla suelen presentar una elevada dureza y requieren una gran capacidad de penetración de los granos abrasivos individuales. Esta es necesaria para obtener una superficie de acero limpia tras el granallado.
En grandes laminadoras, las chapas de acero, las chapas de acero inoxidable o el acero bruto suelen descascarillarse directamente tras su fabricación mediante instalaciones de granallado, para posteriormente equiparlas con protección contra la corrosión. De este modo, las chapas se entregan al cliente final. Además de las laminadoras, los sectores de producción de acero, las forjas o las plantas de tratamiento térmico son usuarios clásicos en el ámbito del descascarillado.
En función de su clasificación, la cascarilla se adhiere con distinta intensidad a los diferentes materiales. La cascarilla seca, que se forma en aceros al carbono, puede eliminarse con relativa facilidad. Sin embargo, para eliminar, por ejemplo, la cascarilla adhesiva - que forma una capa de cascarilla fina, cerrada y de fuerte adherencia -, en el caso de un procesamiento mediante instalación de granallado, debe granallarse durante un tiempo prolongado e intensamente, con una velocidad de abrasivo muy elevada. Este residuo también plantea requisitos especiales a la tecnología de la instalación: si la cascarilla granallada llega al circuito de abrasivo, actúa como papel de lija, lo que provoca un desgaste extremadamente rápido de los álabes de la turbina y, en el peor de los casos, daños en las piezas. Por ello, las instalaciones de granallado para descascarillar deben disponer de un sistema de preparación de abrasivo extremadamente fiable, con una clasificación por aire eficaz.
Una forma especial de descascarillado es el descascarillado por granallado en húmedo de componentes de acero inoxidable, denominado «Pure Finish». Este procedimiento se emplea especialmente para el tratamiento de superficies en la industria alimentaria.
Descascarillado mediante acabado en masa: El procesamiento más eficaz de grandes cantidades de piezas pequeñas y medianas
Fuera de las grandes laminadoras y fundiciones, con sus enormes piezas, el acabado en masa también puede ser la opción preferente para el descascarillado de acero bruto. Asimismo, las piezas tras el tratamiento térmico, especialmente cuando se trata de grandes series, pueden descascarillarse o simplemente liberarse de decoloraciones (óxidos) de manera especialmente económica en instalaciones de acabado en masa. Las técnicas de proceso son especialmente adecuadas cuando las impurezas superficiales (óxidos, capa de cascarilla, depósitos) no están demasiado adheridas a las superficies de las piezas. Otra ventaja inherente al acabado en masa es la posibilidad de que, en este procedimiento, varios pasos del proceso se desarrollen de manera completamente automatizada y controlada por programa.
Así, en instalaciones de acabado en masa especialmente modificadas, las piezas pueden limpiarse, descascarillarse y pulirse simultáneamente. El redondeado, el rectificado, el alisado y el pulido también pueden combinarse según los requisitos. En diversas aplicaciones, incluso es posible realizar con éxito el procesamiento «pieza contra pieza», sin medios de rectificado o pulido. Incluso en zonas interiores en forma de manguito puede llevarse a cabo la limpieza y el descascarillado. Otro criterio de decisión es el resultado superficial deseado: en el acabado en masa, si se desea, pueden obtenerse superficies relativamente lisas, mientras que en el descascarillado mediante granallado, el resultado final es más bien una superficie rugosa y muy homogénea. También es determinante la cuestión de cómo puede integrarse la instalación en la línea de producción y cómo se procesará posteriormente la pieza tras el descascarillado.
Descascarillado químico y electroquímico
Además de los procedimientos mecánicos de descascarillado, entre los que se incluyen, además del granallado y el acabado en masa, el descascarillado manual (frecuentemente mediante láminas abrasivas de cerámica) y el procesamiento en una lavadora de cascarilla, también se disponen procedimientos químicos. En el descascarillado químico, generalmente mediante decapado, la pieza se sumerge en un baño y la capa de cascarilla se disuelve en él con ácidos como el clorhídrico o el sulfúrico. El ácido reacciona con los óxidos de hierro y elimina la capa dura y frágil de la superficie metálica. Este efecto puede intensificarse mediante la aplicación de corriente eléctrica.
Este procedimiento es especialmente eficaz cuando se requiere descascarillar geometrías complejas y zonas de difícil acceso. Un inconveniente es que los residuos de ácido deben eliminarse cuidadosamente para evitar la corrosión. Además, se generan vapores nocivos para la salud y aguas residuales contaminantes. Asimismo, el material base puede verse afectado si el tratamiento no se realiza correctamente.
¿Qué debe saber sobre el descascarillado?
Preguntas frecuentes en resumen.
¿Qué es la cascarilla y cómo se forma?
Desde el punto de vista químico, la cascarilla es un óxido o una mezcla de óxidos que se forman en la superficie del hierro o el acero cuando el metal reacciona con el oxígeno a altas temperaturas. Está compuesta principalmente por una mezcla de diversos óxidos de hierro, entre los que se incluyen la wustita (FeO), la magnetita (Fe3O4) y la hematita (Fe2O3). Estas capas de óxido se generan a altas temperaturas, se adhieren firmemente a la superficie metálica y forman una capa densa y dura que resulta difícil de eliminar mecánicamente.
¿Cuál es la diferencia entre cascarilla y óxido?
Tanto la cascarilla como el óxido son productos de la oxidación del hierro, pero se diferencian significativamente en su formación y propiedades. Mientras que el óxido se forma, por ejemplo, a temperaturas normales y en presencia de agua, la cascarilla se genera principalmente a altas temperaturas, generalmente sin intervención de agua. La cascarilla se adhiere firmemente a la superficie metálica y forma una capa densa y dura, mientras que el óxido simplemente se deposita de manera suelta, vuelve poroso el material y favorece la corrosión de manera continua.
¿Cuál es la diferencia entre cascarilla y pérdida por combustión?
La cascarilla designa la capa de óxido que se forma en la superficie metálica a altas temperaturas, mientras que la pérdida por combustión indica la pérdida de material que se produce por oxidación, combustión o formación de escoria. En la fabricación de acero, estas pérdidas pueden alcanzar hasta un 4 % del peso inicial. Según el proceso de formación, la cascarilla también se denomina batidura, cascarilla de recocido, sinter de forja o piel de laminación.
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