El tratamiento superficial es una de las últimas especificaciones que se añaden a un plano y una de las razones más habituales por las que una pieza mecanizada con CNC es rechazada en la inspección de entrada. Un modelo puede ser dimensionalmente perfecto y, aun así, no superar la inspección porque el anodizado ha salido con un tono incorrecto, el recubrimiento ha obstruido un orificio roscado o el diámetro interior de un orificio ha superado la tolerancia tras el recubrimiento duro. Ninguno de estos es un error de mecanizado. Son errores de especificación.
Una especificación clara sobre el tratamiento superficial indica al proveedor cuatro cosas: qué norma se aplica, qué tipo y clase dentro de esa norma, dónde debe y dónde no debe aplicarse el recubrimiento, y cómo se aceptará la pieza acabada. Todo lo demás —la composición química del baño, los puntos de fijación en la rejilla, el programa de curado— es responsabilidad del encargado del acabado. Cuando faltan esos cuatro elementos, el encargado del acabado tiene que adivinar, y lo que suele elegir es el proceso más barato que se ajuste a lo indicado en el plano.
En Gran Industries revisamos el tratamiento superficial junto con el material, las tolerancias, los elementos roscados y el plan de inspección antes de emitir un presupuesto, ya que el tratamiento influye en el mecanizado previo. Esta guía explica cómo redactar esa especificación para que la pieza que recibas coincida con la que has diseñado.
Una indicación de tratamiento superficial es una especificación, no una nota sobre el color
“Anodizado negro” no es una especificación. No aclara si se trata de un recubrimiento decorativo de anodizado sulfúrico de unas pocas micras de espesor o de un recubrimiento anódico duro que añadirá 25 micras por superficie y alterará todas las dimensiones con las que entre en contacto. Tampoco especifica si el color debe coincidir con una muestra de referencia, si la pieza se va a utilizar en exteriores o si debe mantenerse una conexión a tierra eléctrica tras el proceso.
Dos proveedores pueden suministrar una pieza anodizada en negro que cumpla con esa especificación y, sin embargo, obtener resultados que se comporten de forma totalmente diferente en condiciones de uso. Uno puede superar las 336 horas de ensayo de niebla salina; el otro puede empezar a desprenderse en tan solo una temporada. El plano debe eliminar esa ambigüedad, ya que una especificación que pueda cumplirse de dos maneras acabará cumpliéndose de la forma más económica.
La solución es sencilla. Indica la norma, el tipo, la clase, el grosor (si la norma permite un rango) y el requisito de color o aspecto. Cinco elementos, en una sola línea.
Indica la norma, el tipo y la clase
La mayoría de los tratamientos superficiales industriales ya están definidos en una norma publicada. Hacer referencia a una de ellas es más rápido que describir un proceso con tus propias palabras y proporciona a ambas partes una base común de aceptación.
Anodizado del aluminio
La norma MIL-A-8625 sigue siendo la especificación de anodizado más utilizada en la fabricación a medida, mientras que las normas ISO 7599 e ISO 10074 abarcan los mismos ámbitos para los recubrimientos anódicos decorativos y duros, respectivamente. Dentro de la norma MIL-A-8625, el Tipo II corresponde al anodizado convencional con ácido sulfúrico, normalmente de 5 a 25 µm (0,0002 a 0,0010 pulgadas), y el Tipo III al anodizado duro, normalmente de 25 a 75 µm (0,0010 a 0,0030 pulgadas). La clase 1 es sin teñir, la clase 2 es teñida.
Así se obtiene una leyenda completa en una sola línea: ANODIZADO SEGÚN LA NORMA MIL-A-8625, TIPO II, CLASE 2, NEGRO, 10-15 µm. Una pieza que requiere resistencia al desgaste en lugar de un aspecto estético se describe de otra manera: ANODIZADO SEGÚN LA NORMA MIL-A-8625, TIPO III, CLASE 1, 50 µm NOMINALES. Las dos piezas se mecanizarán con unas dimensiones de pretratamiento diferentes, por lo que la distinción debe existir antes del primer corte, no después.
La aleación también es importante en este caso. El color y la uniformidad del anodizado varían notablemente entre las aleaciones 6061 y 7075, y las aleaciones de fundición con alto contenido en silicio no admiten en absoluto un anodizado estético limpio. Si el aspecto es fundamental, hay que determinar la aleación al mismo tiempo que el acabado.
Recubrimientos de conversión química
Cuando se necesita una barrera anticorrosiva conductora, pintable o de bajo coste sobre aluminio, el recubrimiento de conversión química según la norma MIL-DTL-5541 suele ser la solución habitual. El tipo I utiliza cromo hexavalente y el tipo II, cromo trivalente u otros compuestos químicos no hexavalentes, lo cual es importante para el cumplimiento de las normativas RoHS y REACH. La clase 1A se especifica para una protección máxima contra la corrosión; la clase 3 se especifica cuando se requiere una vía eléctrica de baja resistencia, con una resistencia de contacto limitada a 5.000 microohmios por pulgada cuadrada inicialmente y a 10.000 microohmios tras la exposición a la niebla salina, probada a una presión de electrodo de 200 psi.
Si la pieza es un chasis, un soporte o una carcasa que lleva conexión a tierra, la Clase 3 no es opcional y debe indicarse explícitamente. Las piezas de chasis son el lugar más habitual en el que vemos que se aplica una nota de Clase 1A a un componente que, en realidad, necesita la Clase 3.
Pasivación del acero inoxidable
La pasivación no es un recubrimiento. Elimina el hierro libre y otros residuos de la superficie para que pueda volver a formarse la capa natural de óxido de cromo, y no altera las dimensiones. Las normas que deben citarse son la ASTM A967 y la AMS 2700, y ambas permiten tratamientos con ácido nítrico o cítrico, con varias variantes numeradas para las distintas familias de aleaciones.
Dado que la norma ASTM A967 también define los ensayos de aceptación —entre los que se incluyen el ensayo de niebla salina, la inmersión en agua, el ensayo con sulfato de cobre, el de alta humedad y el de ferricianuro de potasio y ácido nítrico—, especificar el ensayo que se desea es lo que hace que el requisito sea exigible. PASIVACIÓN SEGÚN LA NORMA ASTM A967, PRUEBA CON ÁCIDO CÍTRICO Y SULFATO DE COBRE es un requisito imprescindible. El término “pasivar” por sí solo no lo es.
Recubrimientos de níquel químico y galvanizados
La norma ASTM B733 regula los recubrimientos autocatalíticos de níquel-fósforo y los clasifica según su contenido en fósforo: el Tipo II, con un contenido de 1–3%, para soldabilidad y conductividad; el Tipo III, con un contenido de 2–41 TP3T, para dureza y resistencia al desgaste; el Tipo IV, con un contenido de 5–91 TP3T, como opción de uso general; y el Tipo V, con un contenido superior a 101 TP3T, para la mejor resistencia a la corrosión y un comportamiento no magnético. Las clases de servicio definen el espesor, y las clases de tratamiento térmico definen si el recubrimiento se utiliza tal cual o se somete a un tratamiento térmico para aumentar la dureza o la adherencia. La norma ISO 4527 es la norma internacional equivalente.
El níquel químico se deposita de manera uniforme, incluso en los orificios interiores y los agujeros ciegos, y precisamente por eso es necesario indicar el espesor en el plano. Un depósito de 25 µm cierra de forma apreciable un pequeño orificio de paso.
Guía rápida de las leyendas más habituales
| Tratamiento | Norma de referencia | Qué añadir | Acumulación típica por superficie |
|---|---|---|---|
| Anodizado al ácido sulfúrico | MIL-A-8625 Tipo II / ISO 7599 | Clase 1 o 2, color, grosor | ~50% de espesor de recubrimiento |
| Anodizado duro | MIL-A-8625 Tipo III / ISO 10074 | Clase, grosor, áreas enmascaradas | ~50% de espesor de recubrimiento |
| Recubrimiento de conversión | MIL-DTL-5541 | Tipo I o II, Clase 1A o 3 | Insignificante |
| Pasivación | ASTM A967 / AMS 2700 | Nítrico o cítrico, prueba de aceptación | Ninguno |
| Níquel químico | ASTM B733 / ISO 4527 | Tipo, clase de servicio, clase de tratamiento térmico | Espesor total del depósito |
Ten en cuenta el aumento dimensional antes de establecer la tolerancia
El anodizado es un proceso de conversión: el recubrimiento crece aproximadamente la mitad hacia el exterior y la otra mitad hacia el interior del metal base. Por lo tanto, un recubrimiento anódico duro de 50 µm añade unos 25 µm por cada cara, lo que significa que el diámetro del eje aumenta en aproximadamente 50 µm y el diámetro interior disminuye en aproximadamente 50 µm. Los recubrimientos galvanizados se comportan de forma diferente: todo el espesor del depósito se añade sobre la superficie existente.
Es aquí donde, en realidad, se originan la mayoría de los problemas relacionados con el tratamiento de superficies. Un orificio con tolerancia H7 en el modelo y anodizado duro tras el mecanizado no tendrá una tolerancia H7 cuando se reciba. O bien se ajusta la cota de mecanizado para compensarlo, o bien se enmascara la característica, o bien la tolerancia se especifica como un requisito posterior al tratamiento y se indica al proveedor que trabaje partiendo de ella.
La forma más clara de expresarlo es indicar qué dimensiones se aplican tras el tratamiento. Una nota como, por ejemplo: LAS DIMENSIONES INDICADAS (EN) SE APLICAN TRAS EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE, al indicar esas dimensiones en el plano, se elimina por completo cualquier ambigüedad. En nuestro artículo sobre... se aborda la orientación relacionada con los casos en los que la tolerancia realmente resulta rentable. cómo afectan las tolerancias estrechas al coste y el plazo de mecanizado CNC.
Indica dónde no debe aplicarse el tratamiento
El enmascaramiento es una operación manual que conlleva un coste real y no puede deducirse a partir de un modelo. Entre las superficies que suelen tener que excluirse se incluyen los asientos de cojinetes y los orificios de ajuste a presión, los puntos de contacto con el suelo, las superficies de sellado en las que un recubrimiento afectaría a la compresión, las roscas que deben admitir un elemento de fijación acoplado con su tamaño nominal y las superficies de referencia utilizadas para la inspección.
Las zonas enmascaradas deben indicarse en el plano con un contorno, y no solo mediante una descripción textual. La indicación “agujero enmascarado” en una pieza con cuatro agujeros genera, en el mejor de los casos, dudas y, en el peor, una pieza defectuosa. Cuando la transición entre las zonas recubiertas y las no recubiertas sea importante desde el punto de vista estético, especifica qué grado de nitidez debe tener el contorno, ya que el enmascaramiento manual siempre deja cierta variación.
Las roscas merecen una atención especial. Un orificio roscado que se someta a un proceso de anodizado o galvanizado tras el roscado perderá holgura, y en roscas pequeñas eso puede ser suficiente para que el tornillo se atasque. Las opciones son enmascarar el orificio, roscarlo después del tratamiento o roscarlo con un tamaño mayor, teniendo en cuenta el margen para el recubrimiento; pero el plano debe especificar cuál de ellas se aplica. Nuestra guía sobre Cómo especificar los orificios roscados para piezas mecanizadas con CNC aborda el aspecto relacionado con el hilo de esa decisión.
Define la apariencia en términos que se puedan revisar
El color, el brillo y la aceptación estética son aspectos subjetivos, a menos que se basen en algún criterio físico. En lo que respecta a la producción, el enfoque más práctico consiste en una muestra de primer artículo aprobada que conservan ambas partes, y en que el plano especifique que las piezas de producción deben coincidir con dicha muestra dentro de una tolerancia acordada y bajo unas condiciones de iluminación específicas.
Es igualmente importante definir qué superficies son estéticas. La mayoría de las piezas tienen una o dos caras visibles y varias que nunca se ven. Marcar las superficies estéticas en el plano permite al encargado del acabado colocar la pieza en la rejilla de tal forma que las marcas de contacto inevitables queden en lugares donde no importen. Si no se identifica ninguna superficie estética, pueden aparecer marcas de la rejilla en la cara que ve el cliente.
Cuando se requiera una textura específica antes del recubrimiento —granallado, cepillado o tal y como ha salido de la máquina—, esto también debe indicarse en las especificaciones, ya que el anodizado reproduce cualquier superficie sobre la que se aplique. En nuestro artículo sobre... se aborda en profundidad el requisito de rugosidad subyacente. Cómo especificar el acabado superficial de las piezas mecanizadas con CNC.
Indica las pruebas de aceptación que realmente necesitas
Cada ensayo que se añade a un plano supone un aumento del coste y del plazo de entrega, por lo que conviene especificar aquellos que reflejen las condiciones reales de servicio. Un ensayo de niebla salina según la norma ASTM B117 o ISO 9227 es razonable para herrajes de exterior o marinos, pero innecesario para un soporte interno. La verificación del espesor del recubrimiento mediante corrientes de Foucault o sección transversal es adecuada cuando el aumento dimensional o la vida útil son importantes. Los ensayos de adhesión y resistencia de contacto se aplican cuando el recubrimiento soporta una carga o una corriente.
Ten en cuenta también que muchos de estos ensayos son destructivos y se realizan en muestras de control procesadas junto con el lote, en lugar de en las propias piezas. Si necesitas que se realicen ensayos en las piezas entregadas, indícalo, y ten en cuenta que el coste de las muestras se presupuestará por separado. Lo que realmente debe determinar un ensayo de primer artículo se explica en nuestro artículo sobre Qué significa la inspección del primer artículo en el control de calidad del mecanizado CNC.
Envía los requisitos del tratamiento junto con la solicitud de presupuesto, no después.
El tratamiento de superficies afecta a los márgenes de mecanizado, al trabajo de enmascaramiento, a la planificación de lotes y al plazo de entrega. Añadirlo una vez emitido el presupuesto suele implicar tener que volver a elaborar uno nuevo, y añadirlo una vez iniciado el mecanizado puede suponer el desecho de piezas que se hayan cortado con unas dimensiones incorrectas para el pretratamiento.
Incluye los requisitos de acabado en el mismo paquete que el modelo, el plano, la especificación de materiales y la cantidad. Una revisión de los planos antes de la producción, tal y como se explica en nuestro artículo sobre Por qué es importante revisar los planos antes de solicitar presupuestos y poner en marcha la producción mediante mecanizado CNC, es donde se resuelven las dudas que aún quedan sin que ello suponga ningún coste para ninguna de las partes.
Preguntas frecuentes sobre el tratamiento superficial de las piezas CNC
¿El anodizado modifica las dimensiones de una pieza mecanizada?
Sí. El anodizado penetra aproximadamente la mitad en el metal base y la otra mitad hacia el exterior, por lo que se añade aproximadamente la mitad del espesor del recubrimiento por cada superficie. Un recubrimiento anódico duro de 50 µm aumenta el diámetro del eje en aproximadamente 50 µm y reduce el diámetro del orificio en aproximadamente la misma cantidad. En cambio, los recubrimientos galvanizados, como el níquel químico, añaden todo el espesor del depósito por cada superficie.
¿Cuál es la diferencia entre el anodizado de tipo II y el de tipo III?
El tipo II es el anodizado convencional con ácido sulfúrico, normalmente de 5 a 25 µm, que se utiliza para la protección contra la corrosión y para dar color. El tipo III es el anodizado duro, normalmente de 25 a 75 µm, que se utiliza cuando es importante la resistencia al desgaste. El tipo III es más grueso, más duro, tiene mayor importancia dimensional y ofrece una gama limitada de colores.
¿Tengo que especificar la pasivación en las piezas de acero inoxidable?
Si la pieza debe resistir la corrosión durante su uso, sí. El mecanizado deja hierro libre y residuos de las herramientas en la superficie, que se oxidarán incluso en un tipo de acero resistente a la corrosión. Citar la norma ASTM A967, indicando el tipo de ácido y una prueba de aceptación, hace que el requisito sea verificable, en lugar de suponerse.
¿Hay que tapar las roscas antes del anodizado o del recubrimiento?
Depende del tamaño de la rosca y del espesor del recubrimiento. Las roscas finas y los recubrimientos gruesos suelen requerir enmascaramiento o roscado tras el tratamiento; las roscas gruesas con recubrimientos finos, en cambio, a menudo no lo requieren. Indica el procedimiento previsto en el plano para que se acuerde la condición de ajuste antes de la producción.
Especifica claramente los requisitos de acabado antes de presentar el presupuesto.
El tratamiento de superficies se lleva a cabo al final del proceso, pero las decisiones que este determina se toman al principio: selección de la aleación, margen de mecanizado, enmascaramiento, estrategia de roscado e inspección. Una especificación que indique la norma, el tipo, la clase, el espesor, las zonas enmascaradas y los criterios de aceptación permite planificar todo ello de una sola vez, en lugar de tener que corregirlo más adelante.
Gran Industries suministra componentes mecanizados con precisión mediante CNC con acabados de anodizado, recubrimiento de conversión, pasivación y galvanizado, según las especificaciones de los clientes OEM de todo el sudeste asiático y más allá. Si dispone de un plano en el que aún no se haya resuelto el requisito de acabado, ponte en contacto con nuestro equipo de ingeniería Envíenos su modelo y su plano, y revisaremos el proceso junto con el plan de mecanizado antes de elaborarle el presupuesto.
