Cornellá de Llobregat, enero 2014 – Los problemas que se producen en las plaquitas y su efecto negativo en los equipos de fabricación se podrían comparar con un atleta que desgasta un buen par de zapatillas. Igual que ocurre con el calzado que soporta el peso del corredor que lo lleva, la plaquita soporta una gran tensión de manera continuada, lo que provoca su desgaste. Si no se soluciona, el desgaste provoca daños en el atleta y procesos inadecuados o baja productividad para el fabricante.
Sin embargo, los fabricantes pueden analizar las herramientas usadas para maximizar la vida útil de la herramienta y predecir su uso y, de esta manera, mantener la precisión de las piezas y reducir el deterioro del equipamiento. Una previa inspección de las plaquitas es muy importante para determinar la causa principal de su problema, además de su observación y revisión en profundidad. Si no se siguen estas instrucciones tan importantes, es posible confundir los distintos problemas.
Para ayudar en el proceso de control de la plaquita, el uso de un microscopio, con una buena óptica, una iluminación adecuada y un aumento de como mínimo 20X, proporciona muy buenos resultados a la hora de identificar los posibles problemas que contribuyen al desgaste prematuro de la plaquita.
Desgaste de flanco
Una plaquita puede presentar problemas debido al desgaste normal de cualquier tipo de material. El desgaste de flanco es lo más habitual y deseado, ya que constituye el tipo de problema más predecible en las herramientas. El desgaste de flanco se produce de manera uniforme y ocurre con el tiempo debido al desgaste provocado por el material de trabajo en los filos de corte, parecido al que se produce en la hoja de un cuchillo.
El desgaste de flanco habitual empieza cuando la plaquita se ve afectada por las duras inclusiones microscópicas o por la zona templada del material de la pieza. Entre las causas de este desgaste destacan la abrasión a bajas velocidades de corte y las reacciones químicas a altas velocidades de corte.
Para identificar el desgaste de flanco normal, solo hay que observar la presencia de una marca de desgaste relativamente uniforme a lo largo del filo de corte de la plaquita. Ocasionalmente, el metal de la pieza se extiende sobre el filo de corte y exagera el tamaño aparente de la marca de desgaste de la plaquita.
Para ralentizar el desgaste de flanco normal, es importante utilizar la calidad de plaquita más dura que no se astille, así como el filo de corte más suave para reducir las fuerzas de corte y la fricción.
Por otra parte, el desgaste de flanco rápido no es deseable, pues reduce la vida útil de la herramienta y no permitirá alcanzar los minutos de tiempo de corte que normalmente se desean. El desgaste rápido sucede cuando se cortan materiales abrasivos, como fundiciones dúctiles, aleaciones de silicio y aluminio, aleaciones termorresistentes, ceros inoxidables PH termotratados, aleaciones de cobre y berilio y de metal duro, así como materiales no metálicos, como fibra de vidrio, epoxi, composites y cerámica.
Las señales de un desgaste de flanco rápido son las mismas que las de un desgaste normal. Para corregir el desgaste de flanco rápido es vital seleccionar una calidad de plaquita con mayor resistencia al desgaste, más dura o con recubrimiento. La reducción del corte también es muy efectiva, pero resulta contraproducente, ya que afecta al tiempo de ciclo.
Craterización
La craterización, que ocurre normalmente durante el mecanizado de alta velocidad de aleaciones con base de titanio o fundición, constituye un problema químico/térmico cuando la plaquita se disuelve en las virutas.
La craterización se produce por una combinación de penetración y desgaste abrasivo. Con titanio o fundición, el calor en las virutas permiten al metal duro que se disuelva y penetre en la viruta, creando un «cráter» en la parte superior de la plaquita. Este cráter crecerá lo suficiente como para causar que el flanco de la plaquita se astille, deforme o posiblemente cause un desgaste de flanco excesivamente rápido.
Recrecimiento de filo
El recrecimiento de filo se produce cuando los fragmentos de la pieza están soldados a presión al filo de corte, debido a la afinidad química, a la alta presión y a la temperatura de la zona de corte. Finalmente, el recrecimiento de filo provoca que se rompa y, algunas veces, se lleva partes de la plaquita con él, lo que provoca un astillamiento y un desgaste de flanco rápido.
Este tipo de problema sucede habitualmente cuando hay materiales pegajosos, velocidades bajas, aleaciones de alta temperatura, materiales no férricos y aceros inoxidables, y operaciones de roscado y taladrado. El recrecimiento del filo se puede identificar por las dimensiones erróneas en el tamaño o acabado de las piezas, así como por el material brillante que aparece en la parte superior o en el flanco del filo de la plaquita.
Es posible controlar el recrecimiento del filo con el aumento de las velocidades y los avances, mediante el uso de plaquitas recubiertas TiN, la aplicación adecuada de refrigerante (por ejemplo, aumentando su concentración) y la selección de plaquitas con geometrías que reduzcan las fuerzas o con superficies más suaves.
Astillado
El astillado se origina por la inestabilidad mecánica que se produce por configuraciones inestables, cojinetes en mal estado o husillos desgastados, zonas duras en el material de trabajo o cortes interrumpidos. A veces, sucede en zonas inesperadas, como durante el mecanizado de materiales sinterizados (PM), donde deliberadamente se mantiene la porosidad en los componentes. Las duras inclusiones en la superficie del material que se va a mecanizar y los cortes interrumpidos pueden causar concentraciones de tensión localizadas y provocar astillamiento.
Con este tipo de problema, se pueden distinguir con claridad las virutas sobre el filo de la plaquita. Para detener el astillamiento es importante garantizar un ajuste adecuado de la máquina, minimizar la flexión, usar plaquitas con preparado de arista, controlar el recrecimiento de filo y emplear calidades de plaquita más tenaces o geometrías del filo de corte más robustas.
Grietas en el filo
La combinación de fluctuaciones continuas de temperatura e interrupción mecánica puede causar grietas en el filo. Debido a la tensión, se forman unas grietas a lo largo del filo de corte que finalmente provocan el desprendimiento de partes del metal duro de la plaquita, de forma que parece que se estén astillando.
Las grietas en el filo són más habituales en el fresado y, a veces, en operaciones de planeado de gran número de piezas y torneado con corte interrumpido, así como en operaciones con un flujo de refrigerante intermitente. Entre los signos de las grietas en el filo destacan las roturas múltiples, perpendiculares al filo de corte. Es muy importante la identificación de este tipo de problema antes de que se produzca el astillado.
Se pueden evitar las grietas en el filo mediante la aplicación correcta de refrigerante o, mejor aún, al eliminarlo totalmente del proceso, con el uso de una calidad más resistente a los golpes, la elección de una geometría que reduzca el calor y la reducción del avance.
Deformación del filo
El calor excesivo combinado con una carga mecánica puede causar la deformación del filo. Las altas temperaturas son frecuentes con velocidades y avances altos o al mecanizar aceros duros, superficies templadas por medios mecánicos y aleaciones de alta temperatura.
Este calor excesivo provoca que se ablande el aglutinador de metal duro o el cobalto de la plaquita. Por otra parte, la carga mecánica se produce cuando la presión de la plaquita contra la pieza provoca su deformación o hundimiento en la punta, por lo que finalmente se rompe o causa el desgaste de flanco rápido.
Entre los signos de deformación de filo destacan la deformación de la arista y las dimensiones incorrectas de las piezas acabadas. Esto se puede controlar mediante la aplicación adecuada de refrigerante, el uso de una calidad más resistente al desgaste con un menor contenido de aglutinador, la reducción de las velocidades y los avances y la elección de una geometría que reduzca las fuerzas.
Mellado
El mellado se produce cuando la superficie de las piezas abrasivas se corroe o astilla la zona de profundidad de corte de una herramienta. Las superficies de la fundición, oxidadas, templadas o irregulares pueden provocar el mellado. Aunque la abrasión es la causa más común, el astillado también es posible. La profundidad de corte de una plaquita suele soportar una gran tensión, por lo que es muy sensible a los golpes.
Este tipo de problema se hace visible cuando aparece mellado y astillamiento en el área de profundidad de corte de la plaquita. Para evitarlo, es vital cambiar la profundidad de corte al usar varias pasadas, utilizar una herramienta con un ángulo de posición mayor, aumentar las velocidades de corte al mecanizar aleaciones termorresistentes, reducir los avances, aumentar cuidadosamente el refuerzo en el área de profundidad de corte y evitar el recrecimiento de filo, especialmente en aleaciones termorresistentes y acero inoxidable.
Fractura mecánica
La fractura mecánica de una plaquita sucede cuando la fuerza aplicada supera a la fuerza inherente del filo de corte de la plaquita. Cualquiera de los otros modos de fallo de este artículo puede contribuir a la fractura.
Se puede evitar la fractura mecánica al corregir los otros tipos de problemas anteriormente comentados, además del desgaste de flanco normal. El uso de una calidad más resistente a los golpes, la selección de una geometría de plaquita más fuerte, el uso de una plaquita más gruesa, la reducción de los avances o de la profundidad de corte, la comprobación de la rigidez del ensamblaje y el control de las piezas para localizar inclusiones templadas o entradas difíciles constituyen acciones de corrección muy efectivas.
Los fabricantes pueden beneficiarse en gran medida de la comprensión de estos ocho tipos de problemas comunes y del desarrollo de técnicas de análisis de errores. Entre los grandes beneficios destaca el incremento de la productividad, el aumento de la vida útil y de la consistencia de la herramienta, la mejora de la tolerancia y el aspecto de las piezas y la reducción del desgaste en el equipamiento, así como una menor posibilidad de que se produzca un problema grave de las plaquitas que detenga la producción y cause daños en trabajos importantes.
Por:
Don Graham, responsable de formación y servicios técnicos de Seco Tools
Con sede en Fagersta, Suecia, Seco Tools tiene una consolidada reputación mundial por el desarrollo de soluciones innovadoras de corte de metal y por el trabajo en estrecha colaboración con sus clientes para comprender y solucionar sus necesidades. Contamos con más de 5000 empleados en 50 países y favorecemos el crecimiento de los miembros de nuestro equipo mediante programas de formación, desarrollo y reconocimiento, todo ello dentro de un entorno abierto a la comunicación. Nuestros empleados se definen con tres premisas básicas: pasión por los clientes, espíritu familiar y compromiso personal. Así se define nuestra visión del negocio y el modo en que interactuamos tanto con nuestros compañeros como como con clientes, proveedores y otros colaboradores.
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