El granallado, mediante el impacto de proyectiles de alta velocidad sobre la superficie de una pieza, modifica significativamente su rugosidad. El siguiente análisis se centra en los factores influyentes, sus manifestaciones específicas y sus mecanismos:
Factores influyentes
Parámetros del granallado
Diámetro del granallado: Cuanto mayor sea el diámetro del granallado, mayor será la fuerza ejercida sobre la superficie de la pieza durante el impacto, lo que produce abolladuras más grandes y profundas, así como una mayor rugosidad superficial. Por ejemplo, una granalla de 1,0 mm de diámetro puede producir una rugosidad superficial de aproximadamente Ra6,3 μm; con una granalla de 0,5 mm de diámetro, la rugosidad superficial puede ser de tan solo aproximadamente Ra3,2 μm.
Forma del granallado: Cuando un granallado esférico impacta sobre la superficie de una pieza, las abolladuras formadas son relativamente regulares, lo que resulta en una rugosidad superficial más uniforme. Sin embargo, las granallas de forma irregular (por ejemplo, angulares) producen arañazos y abolladuras más complejas, lo que aumenta la rugosidad superficial. Dureza de la granalla: Las granallas con mayor dureza tienen menos probabilidad de deformarse durante el impacto, lo que las hace más eficaces para eliminar impurezas como incrustaciones y óxido de la superficie de la pieza. Sin embargo, esto también aumenta la rugosidad superficial. Por ejemplo, el uso de granalla de dureza HRC60 para tratar una pieza puede resultar en una rugosidad superficial de 1 a 2 μm mayor que la obtenida con granalla de dureza HRC40.
Parámetros del proceso de granallado
Velocidad de granallado: A mayor velocidad de granallado, mayor energía cinética de la granalla, mayor fuerza de impacto sobre la superficie de la pieza y, por consiguiente, aumento de la rugosidad superficial. En general, cada aumento de 10 m/s en la velocidad de granallado puede aumentar la rugosidad superficial entre 0,5 y 1 μm.
Tiempo de granallado: Si el tiempo de granallado es demasiado corto, es posible que las impurezas de la superficie de la pieza no se eliminen por completo, lo que resulta en una mejora insignificante de la rugosidad superficial. Si el tiempo de granallado es demasiado largo, la rugosidad superficial puede aumentar excesivamente e incluso causar daños por fatiga. Por ejemplo, para piezas de acero al carbono, un tiempo de granallado de 5 a 15 minutos suele ser adecuado.
Ángulo de granallado: Cuando la granalla impacta perpendicularmente sobre la superficie de la pieza, la eliminación de impurezas es más eficaz, pero la rugosidad superficial es relativamente mayor. Cambiar el ángulo de granallado también modifica la dirección y la fuerza del impacto de la granalla sobre la superficie de la pieza, lo que afecta a su rugosidad. Normalmente, el ángulo de granallado se ajusta entre 45° y 90° para obtener los mejores resultados en el tratamiento superficial.
Material de la pieza
Dureza del material: Los materiales de la pieza con menor dureza se deforman más fácilmente por la granalla durante el granallado, lo que resulta en un aumento más significativo de la rugosidad superficial. Los materiales más duros, por otro lado, son menos susceptibles a la deformación y experimentan un cambio relativamente pequeño en la rugosidad superficial. Por ejemplo, la rugosidad superficial de las aleaciones de aluminio puede aumentar más significativamente después del granallado que la del hierro fundido. Estado de la superficie del material: Si la superficie de la pieza ya presenta impurezas como cascarilla, óxido y aceite, el granallado debe eliminarlas primero, lo que aumentará significativamente la rugosidad superficial. Por otro lado, las piezas más limpias experimentan un cambio relativamente pequeño en la rugosidad superficial tras el granallado.
Impactos específicos
Aumento de la rugosidad: El granallado aumenta la rugosidad microscópica de la superficie de la pieza, lo que resulta en un aumento de su valor. Por ejemplo, una pieza con una rugosidad superficial original de Ra1,6 μm puede aumentar a Ra3,2-6,3 μm tras el granallado. Cambio de la textura superficial: El granallado crea picaduras y arañazos distribuidos uniformemente en la superficie de la pieza, lo que hace que la textura sea más pronunciada. Este cambio de textura puede afectar la apariencia de la pieza, pero puede ser beneficioso para piezas que requieren mayor fricción superficial o una mejor adhesión del recubrimiento.
Mejora de la uniformidad de la rugosidad: Con los parámetros adecuados del proceso de granallado, se puede lograr una rugosidad superficial más uniforme. Esto se debe a que la granalla impacta uniformemente la superficie de la pieza dentro de la cámara de granallado, eliminando irregularidades superficiales localizadas y logrando una rugosidad superficial más uniforme.
Mecanismo de Impacto
Deformación Plástica: Cuando la granalla impacta la superficie de la pieza a alta velocidad, provoca una deformación plástica del material superficial, formando picaduras y protuberancias, aumentando así su rugosidad. El alcance de esta deformación plástica depende de factores como la energía cinética de la granalla y las propiedades mecánicas del material de la pieza.
Eliminación de Impurezas: El granallado puede eliminar impurezas como incrustaciones, óxido y aceite de la superficie de la pieza, dando como resultado una superficie más limpia. Sin embargo, durante el proceso de eliminación de impurezas, la fricción y la colisión entre la granalla y la superficie de la pieza también pueden causar daños superficiales, lo que aumenta su rugosidad. Refuerzo Superficial: El granallado crea tensión de compresión en la superficie de la pieza, aumentando su dureza y resistencia a la fatiga. Simultáneamente, la deformación plástica del material superficial refina el tamaño del grano, mejorando aún más sus propiedades mecánicas. Sin embargo, este proceso de fortalecimiento de la superficie también va acompañado de cambios en la rugosidad de la superficie.
