A Look Inside the SureBead Applicator from Nordson

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VÍDEOS DESTACADOS

Conseguir un mecanizado productivo no es como “cocinar un pastel”. Una de las principales razones es que el mecanizado no se parece mucho al proceso de elaboración de pasteles, en el que todos los ingredientes se adaptan bien a un amplio rango de recetas. Al contrario, los fabricantes saben bien que no hay ningún material a mecanizar que sirva para todos los productos de mecanizado. Las distintas aplicaciones de los productos requieren materiales a mecanizar con propiedades de rendimiento muy diferentes. Los ejes para automoción, por ejemplo, necesitan la dureza de los aceros de baja aleación; los componentes del motor de una turbina, por su parte, requieren la resistencia térmica de las aleaciones con base níquel.

Como se refleja en sus capacidades específicas de rendimiento, todos los materiales a mecanizar presentan diferentes niveles respecto a cinco propiedades físicas básicas. Dichas propiedades son: abrasión, dureza y conductividad térmica, así como las tendencias a la adherencia / ductilidad y temple por deformación. Las proporciones de las distintas propiedades en un material a mecanizar individual determinan en gran medida su maquinabilidad. Un acero de baja aleación mostrará una fuerte tendencia a la adherencia, lo que puede dar lugar a la acumulación de virutas en una herramienta y provocar un desgaste por difusión. Por su parte, la baja conductividad térmica de una aleación dura con base níquel puede provocar temperaturas de corte extremas que podrían deformar la herramienta y hacer que esta falle.

Función de las propiedades de los materiales en los resultados del mecanizado.

En teoría, gracias a la información sobre la mezcla específica de los elementos de aleación de la pieza se puede determinar la elección tanto de las herramientas como de las condiciones de corte, a partir de las cuales se generarán patrones de desgaste predecibles con los que se logrará una buena productividad. Sin embargo, la realidad suele ser diferente ya que la herramienta de corte y los parámetros de mecanizado indicados para un material a mecanizar concreto generalmente no producen unos resultados del todo satisfactorios.

La razón de esto reside en la variabilidad de la composición del material a mecanizar. Como en cualquier producto fabricado, existe un intervalo de tolerancia para los elementos que conforman un material a mecanizar.

Para confirmar este fenómeno, Seco examinó una serie de piezas de materias primas, todas ellas fabricadas con el mismo material a mecanizar, y midió las cinco propiedades antes del mecanizado. Algunas de las propiedades eran idénticas entre las piezas, pero otras mostraban grandes diferencias.

Si las propiedades básicas difieren entre las piezas, la herramienta de corte se comportará de forma diferente y la productividad podría empeorar. Con el fin de establecer un método para reconocer tales variaciones y proporcionar una guía sobre las formas de mejorar el rendimiento de la herramienta, Seco se unió a principios del año 2000 a un proyecto dirigido por distribuidores de acero y otras empresas relacionadas con la metalurgia, destinado a crear un sistema para medir las propiedades de las piezas y utilizar estos datos para predecir la maquinabilidad independientemente de la aplicación: torneado, fresado y taladrado.

Sistema de análisis de la maquinabilidad

El sistema de análisis de la maquinabilidad que se obtuvo se basa en las mediciones cuantitativas de las cinco propiedades de materiales indicadas anteriormente. La dureza y la conductividad térmica se miden a través de métodos estándar. El contenido de carbono o el análisis de la distribución de la dureza proporcionan datos sobre la abrasión. La medición del alargamiento de la viruta en su punto de rotura permite realizar una medición cuantitativa de las tendencias de adherencia. Además, una fórmula para calcular la tensión y límite elástico del material con respecto al límite elástico de un material de referencia produce una medida del temple por deformación.

Los puntos de medición de las propiedades se trazan en un pentagrama o cuadro con cinco puntos. Los valores bajos aparecen cerca del centro del pentagrama y los valores altos se distribuyen hacia sus extremos. El área comprendida entre los puntos de medición proporciona una imagen gráfica de la suma de tendencias del material. La conexión de los cinco puntos de medición obtenidos sobre las propiedades produce un polígono de cinco lados que queda dentro de los bordes del pentagrama.

Además de representar de forma gráfica la mezcla de propiedades del material a mecanizar específico, el sistema proporciona directrices para cada una de las cinco propiedades básicas en términos de material de corte, geometría y condiciones de corte sugeridos. El sistema también describe los patrones típicos de desgaste de las herramientas.

Por ejemplo, las tendencias a la adherencia de los materiales crean la necesidad de herramientas cuyos sustratos sean resistentes y que presenten recubrimientos tenaces, aristas vivas y ángulos de desprendimiento pronunciados, así como condiciones de corte que favorezcan el control de la temperatura (normalmente velocidades suficientemente altas para disipar el calor de las virutas dúctiles). Entre los patrones de desgaste de las herramientas se incluye: microastillamiento, recrecimiento de filo, desgaste de flanco y mellado.

Por otro lado, las herramientas diseñadas para la gestión de materiales duros deben contar con sustratos duros o tenaces (según el avance empleado) y filos de corte con pequeños ángulos de desprendimiento. Además, deben aplicarse con avances y profundidades de corte bajas. En el desgaste típico de las herramientas se incluye la deformación plástica, astillamiento y rotura.

Los materiales de mecanizado con tendencia al temple por deformación requieren herramientas tenaces con un radio de punta pequeño y geometrías de filo de corte bien adaptadas. También deben aplicarse a velocidades de corte bajas y avances y profundidades de corte altas. Entre las causas de fallo de las herramientas se incluye la deformación plástica, el astillamiento y el mellado.

Los materiales que presentan una baja conductividad térmica, como las superaleaciones, requieren el uso de herramientas con alta resistencia a la compresión, grandes ángulos de desprendimiento y filos de corte robustos. Normalmente las velocidades de corte y avance son bajos, y las herramientas pueden fallar debido a la deformación plástica o por un alto desgaste.

Por último, las herramientas destinadas para piezas abrasivas deben, como era de esperar, diseñarse con sustratos resistentes a la abrasión y filos de corte robustos. En este caso, resultan apropiadas unos avances y velocidades de corte bajas, pero unas profundidades de corte altas. Entre los mecanismos de desgaste se incluyen el desgaste de flanco, la craterización y el mellado.

Cuando el sistema se aplica a un material a mecanizar específico, representa una mezcla de propiedades de materiales que enfatiza sus efectos interrelacionados.

Ajustes del proceso

Cuando los resultados de mecanizado no son los esperados, este método integrado resulta útil porque permite ajustar las herramientas y los parámetros de corte para modificar los resultados. Por ejemplo, si se prevé que un material mostrará altas tendencias a la adherencia, se supone que las virutas serán largas. Sin embargo, si las virutas son más o menos largas de lo esperado, es signo de que las tendencias a la adherencia son mayores o menores de lo que se esperaba en un principio. La visualización del pentagrama o simplemente el conocimiento de los indicadores que muestran la influencia de otras propiedades en el rendimiento, puede ayudar al responsable del mecanizado a adaptar las características de la herramienta y los parámetros de corte a las propiedades reales de la pieza. Es algo muy parecido a ajustar los ingredientes que componen la receta de un pastel cuando no se cumplen las expectativas al elaborarlo por primera vez.

Las clasificaciones de los materiales a mecanizar basadas en la composición y la estructura de los materiales, como las establecidas por ANSI en Estado Unidos e ISO en Europa, son útiles. No obstante, sólo constituyen puntos de partida para el desarrollo de procesos de mecanizado dado que las propiedades pueden variar tanto dentro de la misma clasificación como entre las distintas piezas de materiales. Por ejemplo, el acero inoxidable se define como una aleación de acero que contiene al menos un 12 % de cromo. Sin embargo, existen aceros inoxidables con mayores porcentajes de cromo y las variaciones en la producción pueden alterar más la mezcla. Aunque todos son aceros inoxidables, el comportamiento de corte es diferente durante el mecanizado de los distintos componentes porque las composiciones y estructuras no son las mismas.

Puesto que el sistema de pentagrama no sólo clasifica los materiales a mecanizar, constituye una fuente de directrices y consejos prácticos que permiten a los responsables del mecanizado comprender lo que observan en términos de rendimiento de las herramientas esperado y real. El sistema no describe el material a mecanizar como bueno o malo, sino que ilustra cómo las distintas combinaciones de propiedades pueden modificar la interacción entre la pieza y el filo de corte. La clave reside en encontrar una herramienta con una combinación de características perfecta para las propiedades del material a mecanizar.

Conclusión

El objetivo del mecanizado es producir piezas y ganar dinero. La clave es conocer la influencia que las propiedades de los materiales de la pieza ejerce en el proceso de mecanizado ya que el coste final depende directa o indirectamente de los materiales a mecanizar. Cuanto más conocimiento se tiene sobre las propiedades del material a mecanizar, menos problemas surgen y mayor es la productividad en el proceso de mecanizado, por lo que se obtienen unos resultados de fabricación rentables.

Por: Patrick de Vos, responsable de formación técnica corporativa del grupo Seco Tools

Con sede en Fagersta (Suecia) y presencia en más de 50 países, Seco Tools es proveedor líder mundial de soluciones de corte para fresado, torneado, taladrado y portaherramientas. Durante más de 80 años, la empresa ha proporcionado los sistemas, procesos y servicios de asistencia de los que se han valido los diferentes fabricantes para obtener la máxima rentabilidad y productividad.

www.secotools.com