Granallar acero inoxidable sin incrustar hierro

Por qué la contaminación de hierro destruye el acero inoxidable aunque la superficie parezca limpia

El acero inoxidable resiste gracias a una capa pasiva de óxido de cromo de apenas unos nanómetros de espesor. Esa capa es lo que hace que los aceros 304 y 316 sean resistentes a la corrosión, y es también lo que destruye el hierro libre. Cuando una partícula de acero al carbono, o un fragmento de abrasivo contaminado, se incrusta en una superficie de acero inoxidable, se oxida, y el óxido de hierro rompe localmente la capa pasiva. El resultado son manchas de óxido de color té que aparecen días o semanas después, a menudo cuando la pieza ya ha sido pintada, pasivada y expedida, mientras que el granallado en sí parecía limpio.

Esa demora es lo que encarece el fallo. En el taller la superficie está limpia, la pieza pasa la inspección visual, y la mancha aparece meses después en casa del cliente. El recubrimiento nunca fue el problema. La preparación del sustrato sí lo fue.

El granallado por sí solo no puede corregir una contaminación de hierro. Desplaza el hierro por la superficie, no lo elimina. Solo los métodos que retiran la capa superficial, como el mecanizado, el rectificado o el electropolido, o los que disuelven químicamente el hierro libre, pueden eliminarlo de verdad. Por eso la limpieza química no es un extra opcional después del granallado: es lo que decide si el granallado mereció la pena.

Elegir abrasivos que no puedan introducir hierro

La regla es estrecha: para el acero inoxidable, el abrasivo no debe contener ningún metal ferroso, y no debe haber tocado acero al carbono.

• Microesferas de vidrio — vidrio sodocálcico o borosilicato, dureza Mohs 5,5 a 6,5, tamaño de 50 a 500 micras, 80 a 120 mesh para un acabado limpio. Al ser esféricas golpean en vez de cortar, dejando un satinado uniforme sin apenas variación dimensional. Libres de hierro por completo. La contra es la fragilidad: se fracturan en servicio y exigen cribado y reposición constantes.
• Perlas cerámicas — circona o alúmina, dureza Mohs 7 a 8,5, también esféricas. Mucho más duras y duraderas que el vidrio, sobreviven cientos de ciclos donde el vidrio se degrada enseguida. Alcanzan geometrías complejas y piezas de pared fina sin dentarlas, no dejan hierro libre y mantienen una textura constante de lote a lote.
• Óxido de aluminio blanco fundido — 99,5 % de alumina o más, Mohs 9, y angular, así que corta en vez de golpear. Se elige cuando el acero inoxidable exige un perfil de anclaje definido para la pintura, o cuando hay que quitar cascarilla gruesa y salpicaduras de soldadura. Realmente libre de hierro, pero da un mate más oscuro y más rugoso, y genera mucho más polvo.
• Granate con bajo contenido de hierro — angular, pobre en hierro, una solución intermedia para fabricaciones grandes que necesitan perfil de anclaje sin la carga de polvo de la alumina.

Dos exclusiones importan más que cualquiera de las elecciones. La alúmina marrón contiene trazas de óxido de hierro y nunca debe usarse en acero inoxidable. Tampoco los perdigones de acero ni la granalla de acero, ni ningún medio mezclado o reciclado cuyo historial incluya acero al carbono. La arena común queda excluida por otra razón: lleva sílice libre y ha sido prohibida en muchos países por motivos de salud del operador.

Máquina, separación y recogida de polvo

La elección del abrasivo solo resuelve la mitad del control. De dónde viene el abrasivo, de qué está hecha la máquina y cómo se maneja el polvo deciden si el hierro llega o no a la pieza.

El control más fuerte es la segregación. Una cabina de granallado dedicada al acero inoxidable elimina de golpe toda esa familia de problemas: el polvo cargado de hierro dentro de la cámara, el fino de hierro en el ciclón y el hierro en las piezas de desgaste salen del proceso. Si hay que compartir máquina, la alternativa validada es desmontarla por completo, limpiarla y arrancar con abrasivo nuevo; a partir de ahí esa máquina se trata como dedicada al acero inoxidable.

Las piezas de desgaste merecen atención específica. En una máquina de rueda de tiro, el rotor, el cuerpo, el eje y las placas de desgaste son normalmente de acero al carbono o de acero aleado. Pasar perdigones de acero por ellos deja hierro permanentemente en el circuito de granallado, de modo que una máquina que ha procesado abrasivo de acero al carbono queda contaminada para el acero inoxidable de forma permanente.

La recogida de polvo es el segundo control, y es donde la elección del abrasivo se convierte discretamente en un problema de operación. La presión estática del separador debe ajustarse al abrasivo realmente usado, porque el equilibrio entre el fino y el abrasivo utilizable depende del abrasivo.

• Microesferas de vidrio n.º 6 y 7 — unos 3,5 a 4 pulgadas de columna de agua
• Microesferas de vidrio n.º 8 a 13 — unas 3 a 3,5 pulgadas
• Óxido de aluminio de 60 mesh o más grueso — unas 4 a 5 pulgadas
• Óxido de aluminio de 80 mesh o más fino — unas 3 a 4 pulgadas
• Perdigones o granalla de acero — unas 6 a 7 pulgadas

Si la compuerta se cierra demasiado, el separador no levanta el fino. El abrasivo vuelve sucio a la cabina, baja la visibilidad y se atasca la manguera de transporte. Si se abre demasiado, el abrasivo utilizable se lleva con el fino al colector de polvo, lo que desperdicia consumible y devuelve polvo fino con hierro al taller. El colector de polvo es en sí mismo un filtro del hierro que se quiere mantener lejos de la pieza: un cartucho cargado de óxido de hierro lo libera de nuevo al aire si la extracción está desequilibrada, y una pieza que espera en la mesa de carga lo recoge de paso.

Verificación, cadencia y decisión de reparación

La verificación es el paso que casi todas las talleres se saltan, y es barato comparado con una reclamación por óxido. La norma ASTM A380 fija los ensayos de aceptación. La prueba con sulfato de cobre es el control clásico: solución al 6 % aplicada durante 6 minutos, sin depósito de color cobrizo en la superficie. La química lo explica, porque el hierro libre desplaza al cobre de forma visible según Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu. La prueba con ferricianuro es más sensible todavía. El ferricianuro de potasio en ácido nítrico diluido se vuelve azul entre 15 y 60 segundos donde hay hierro libre. Da falsos positivos, debe prepararse cada día y, por el ferricianuro, corresponde a personal formado. Ninguna de las dos pruebas sirve para los aceros marteníticos ni para los ferríticos de bajo cromo, que pueden dar por sí mismos un resultado positivo.

La cadencia en acero inoxidable la fija el tiempo de exposición, no solo la presión. Las microesferas de vidrio a baja presión necesitan más permanencia para retirar la coloración de soldadura; el óxido de aluminio a la misma presión la corta en una fracción del tiempo. Subir la presión para recuperar cadencia cambia una superficie limpia por abrasivo incrustado y un perfil más rugoso. Es preferible mantener la presión que fija la especificación y alargar el tiempo de permanencia, o dividir el trabajo en un decapado grueso seguido de una pasada de acabado.

Si un ensayo falla, la elección es eliminar el hierro por vía química o retirar la superficie por vía mecánica. El pasivado según ASTM A967 actúa sobre el hierro libre y deja el metal base prácticamente intacto: de 20 a 25 % de ácido nítrico a 120 a 140 grados Fahrenheit durante 20 a 30 minutos para los aceros austeníticos y ferríticos, o de 4 a 10 % de ácido cítrico a 120 a 150 grados Fahrenheit durante 4 a 20 minutos cuando prima la baja toxicidad. El decapado es la opción agresiva, con 10 a 25 % de ácido nítrico y 1 a 3 % de ácido fluorhídrico. Elimina la cascarilla y la coloración de soldadura, pero también arranca de 5 a 50 micras o más de metal base y deja la superficie más rugosa, así que en una pieza con rugosidad especificada puede sacarla de tolerancia.

Vale la pena nombrar un patrón de fallo recurrente, porque es invisible en el momento del granallado. Abrasivo contaminado reutilizado sobre acero inoxidable. Una pieza de acero inoxidable manipulada con cepillos de acero, ruedas de alambre o una espátula de acero. Hierro libre atrapado bajo un recubrimiento que parecía perfecto en la expedición y que ampolla meses después. Todos esos casos remiten a un control que nunca se escribió.