Proceso de fabricación y control de calidad del ensamblaje del tornillo incrustado del catéter de circulación externa

En un husillo de retorno externo por tubo embutido, la dificultad de fabricación no está en la rosca. Está en el tubo de retorno. La rosca se rectifica en máquinas de la misma clase que las usadas para los husillos de retorno interno, y sus tolerancias están bien dominadas. El tubo, en cambio, es una pieza delgada de forma libre que debe conducir una corriente de bolas a través de una inversión cerrada a velocidad, resistir años de impacto y mantenerse estanco. El resto de operaciones del proceso existe para proteger esos tres resultados.

1. Dónde reside realmente la dificultad

Tres modos de fallo dominan la vida de una tuerca de tubo externo, y los tres se originan en el tubo, no en la pista de rodadura.

• El paso de las bolas por el tubo debe ser ininterrumpido: una rebaba, un escalón o un pliegue en cualquiera de las dos bocas se traduce en ruido de impacto y desconchado local en cuestión de meses.
• La fijación debe soportar impactos cíclicos sin aflojarse. Un tubo que se suelta pasa a ser origen de vibración y acaba bloqueando la tuerca.
• La unión debe mantenerse estanca. La grasa que escapa por los extremos del tubo deja la pista sin lubricación, y el husillo falla por falta de engrase, no por la carga.

La precisión de la rosca importa, por supuesto, pero un husillo preciso y ruidoso es un defecto de fabricación, mientras que uno algo menos preciso pero silencioso y estanco es una pieza buena.

2. Las seis operaciones principales

El proceso parte del cigüeñal de la tuerca hacia fuera y luego vuelve a la pista de rodadura.

Secuencia de operaciones:

• Mecanizado de la ranura. Se abre una ranura helicoidal en la superficie cilíndrica exterior de la tuerca para alojar el tubo. Su perfil, profundidad y posición axial determinan con qué exactitud asienta el tubo y, por tanto, si el recorrido de las bolas es continuo. Normalmente torneada en un torno CNC con herramienta de forma específica.
• Fabricación del tubo de retorno. Se emplea tubo de acero sin costura de precisión, curvado en hélice para coincidir con la ranura de la tuerca. El interior se pule para reducir la fricción y el ruido de impacto, y ambos extremos se cortan con el ángulo que coincide con las ventanas de entrada y salida de la tuerca.
• Montaje del tubo. El utillaje inserta el tubo en la ranura y debe asentar sin holgura visible. Una vez colocado, su superficie exterior queda prácticamente al ras del diámetro de la tuerca: esto es lo que define el tipo embutido frente al saliente.
• Fijación por adhesivo o soldadura. Los tamaños pequeños se fijan con adhesivo de alta resistencia y los grandes mediante soldadura local. Cualquiera de las dos vías debe sujetar sin deformar el calibre de la tuerca, por lo que se vuelve a comprobar la redondez. Las uniones soldadas se inspeccionan por líquidos penetrantes.
• Alineación de ventanas con bocas del tubo. Las ventanas de la tuerca deben encontrar los extremos del tubo de forma coaxial, y las aristas del taladro han de redondearse y desbarbarse para que ningún filo vivo pueda dañar una bola. Este detalle gobierna la suavidad del circuito.
• Acabado de la pista de rodadura. Las roscas interior y exterior se acaban por rectificado de precisión hasta el grado de tolerancia previsto, con la misma disciplina de control que en las tuercas de retorno interno.

3. Puntos clave de control de calidad

La inspección se concentra en el tubo y en sus interfaces, porque ahí es donde entra la variación en el producto.

Tabla 1 — Puntos de control de calidad en husillos con tubo embutido

4. Pruebas de aceptación en fábrica

Además de las comprobaciones habituales de precisión, el husillo de tubo externo se somete a una prueba de circulación a carrera completa: recorridos repetidos bajo carga nominal escuchando en los extremos del tubo si hay impacto, vacilación o un golpeteo rítmico que delate una bola chocando contra un escalón.

A continuación se verifica la estanqueidad: el conjunto se hace funcionar en caliente y las uniones del tubo se inspeccionan en busca de exudado de grasa. Toda unión que exude se repasa antes de autorizar la expedición.

5. Sistema de aseguramiento de la calidad

• Inspección de entrada. El acero, las bolas, los retenes y la grasa se verifican en composición, propiedades mecánicas y dimensiones antes de almacenarse; los lotes no conformes se aíslan.
• Inspección en proceso. Tras cada operación crítica se comprueban dimensiones, dureza y estado superficial, de modo que la deriva se detecta en origen.
• Inspección de primera pieza. La primera unidad de cada lote se mide y se libera antes de fabricar el resto: la defensa más barata contra un defecto de serie.
• Inspección periódica y por muestreo. Comprobaciones durante el turno más muestreo de lotes terminados para vigilar la estabilidad del proceso y la coherencia entre lotes.
• Inspección del producto terminado. Cada husillo se ensaya completo: precisión, precarga y comportamiento en marcha.

6. Equipos y capacidad de inspección

El parque debe cubrir longitud, forma, material y comportamiento en marcha; un microscopio de herramientas de precisión micronética sirve de poco si no hay banco que mida cómo marcha realmente el conjunto.

Tabla 2 — Equipos y capacidad de inspección

7. Documentación técnica y trazabilidad

Cada husillo debería expedirse con su historial: número de colada y certificado del acero, parámetros de mecanizado por operación, curva de tratamiento térmico y resultados, ajustes de rectificado, registro de montaje y precarga, e informe de inspección final. Esa cadena es lo que permite llevar un fallo en servicio hasta un turno, un lote o un ajuste concreto, en lugar de despacharlo como mala suerte.

8. Fabricación fuera de catálogo

Las tuercas de tubo externo se piden con frecuencia fuera de la gama estándar. Especiales típicos: combinaciones no estándar de diámetro y paso; rosca a izquierdas; grados de precisión especiales; materiales y tratamientos superficiales alternativos; estructuras especiales como la auto-limitante o la de varias etapas; y protección o sellado reforzados para plantas con polvo, humedad o ambientes corrosivos.

Nada de esto se puede dar por supuesto. Los requisitos técnicos, los criterios de aceptación y el plazo de entrega deben acordarse por escrito antes de cursar el pedido.

9. Embalaje y entrega

• Las roscas y pistas de rodadura se tratan contra la corrosión antes del embalaje.
• Se coloca un manguito protector sobre la tuerca para que no se suelten las bolas ni entren partículas.
• El embalaje protege contra golpes y humedad durante todo el trayecto.
• En envíos de larga distancia o exportación, la mercancía se fija en embalajes de madera.
• La documentación técnica completa y el informe de inspección viajan con la mercancía.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el tubo de retorno cuesta más de acertar que la rosca?

Porque la rosca se rectifica mediante un proceso rígido y bien dominado, mientras que el tubo es una pieza curvada de pared delgada cuya precisión depende del curvado, el pulido y el ajuste. Basta una ranura desplazada unas micras o una boca de tubo áspera para arruinar el paso de las bolas por muy buena que esté la rosca.

¿El tubo se pega o se suelda?

El adhesivo conviene a tuercas pequeñas y evita cualquier deformación térmica; la soldadura conviene a tamaños mayores con cargas de impacto más altas. Sea cual sea la vía, hay que volver a comprobar la redondez de la tuerca e inspeccionar las uniones soldadas por líquidos penetrantes.

¿Qué detecta realmente la prueba de circulación a carrera completa?

Defectos que sólo aparecen cuando las bolas se mueven a velocidad dentro del tubo: un escalón en una ventana, un pliegue en la curva, un extremo de tubo flojo. Se manifiestan como golpeteo o vacilación y, de no detectarse, llegarían al cliente en forma de ruido y desconchado prematuro.