Entendiendo la maquinabilidad

Comprender la maquinabilidad de diversos tipos de materiales es clave para producir el mejor resultado final porque cada operación de maquinado no funciona igual de bien entre diversos materiales. Es necesario realizar ajustes en los métodos y parámetros de corte en función del material que se está mecanizando.

Comprender la maquinabilidad del material ayuda a determinar cómo hacer los ajustes necesarios para tener éxito.

La maquinabilidad es una medida de cuán fácil es mecanizar un material.

Los materiales de mecanizado libre, o materiales que poseen una "buena" maquinabilidad, normalmente son más fáciles de cortar, producen fácilmente buenos acabados superficiales y provocan menos desgaste en las herramientas de corte. Trabajar con materiales que tienen buena maquinabilidad puede ser beneficioso de varias maneras. Éstas incluyen:

Las tendencias de endurecimiento por trabajo, la conductividad térmica y la elasticidad de un material son todas propiedades mecánicas que están influenciadas por tres factores:

Los materiales también se clasifican por dureza, con materiales muy duros y muy blandos, cada uno de los cuales presenta desafíos.

Los materiales duros provocan altas fuerzas de corte y aumentan el desgaste de las herramientas de corte. Los materiales blandos a menudo son "gomosos", lo que dificulta la producción de una viruta, y también se acumulan en el borde de una herramienta de corte.

El tratamiento térmico se utiliza para aumentar o disminuir la maquinabilidad de un material. El recocido es un proceso en el que un material se calienta por encima de su temperatura de recristalización antes de enfriarse, lo que reduce las tensiones internas y la dureza. En las aleaciones de níquel, el recocido del material normalmente permite una mejor maquinabilidad. Por otro lado, el tratamiento térmico también se utiliza para aumentar la resistencia y dureza de un material, haciéndolo más difícil de mecanizar.

Uno de los materiales más comúnmente mecanizados es, por supuesto, el acero. Varios factores afectan la maquinabilidad del acero, incluyendo:

Los metales no ferrosos como el aluminio son muy blandos y se pueden cortar con un alto MRR. La maquinabilidad de los metales no ferrosos suele ser muy alta en comparación con sus homólogos ferrosos.

Los hierros fundidos tienen un alto contenido de carbono y silicio y producen virutas diminutas, lo que las hace muy fáciles de mecanizar. Sin embargo, los hierros fundidos provocan un gran desgaste en las herramientas de corte. El método de fabricación del hierro fundido puede afectar las propiedades físicas y la maquinabilidad del material.

Las superaleaciones resistentes al calor (HRSA) y las aleaciones de titanio son materiales de alta resistencia conocidos por ser difíciles de mecanizar. Debido a que los HRSA son increíblemente resistentes al calor, el calor permanece en la herramienta de corte en lugar de ser disipado por la viruta. Esta acumulación excesiva de calor acelera el desgaste.

La maquinabilidad se puede cuantificar de varias maneras.

El primero es el método de vida útil de la herramienta, que mide la maquinabilidad en función de la duración de una herramienta. Sin embargo, la desventaja de este método radica en variables como el material y la geometría de la herramienta de corte, la sujeción de la herramienta y los parámetros de corte.

La segunda forma consiste en medir las fuerzas de corte y el consumo de energía. Este método es muy útil cuando se intenta maximizar la productividad y determinar qué tipo de MRR es capaz de hacer una máquina en función del material. Los materiales tienen un "factor K" que se utiliza para calcular la potencia que necesita una máquina para mecanizarlos.

El factor K es una constante de potencia que representa el número de pulgadas cúbicas de metal por minuto que se pueden eliminar con un caballo de fuerza.

Un tercer método se denomina método de acabado superficial. Los materiales blandos tienden a formar un borde acumulado (BUE) en el cortador, lo que crea un movimiento de corte sordo y deja acabados deficientes. Los materiales de mecanizado libre tienden a cortarse más fácilmente, dejando un acabado limpio. Sin embargo, la desventaja de este método es que el acabado de la superficie puede ser irrelevante, ya que la mayor parte de la remoción de material a menudo ocurre durante el desbaste. Además, las pasadas de acabado normalmente se realizan para producir un alto grado de precisión, y los parámetros que logran esto logran naturalmente un buen acabado superficial. Este método también puede contradecir otros métodos. Un ejemplo de esto es el titanio, que califica bien usando el método de acabado superficial, pero no usando el método de vida útil de la herramienta.

El sistema de calificación de maquinabilidad más utilizado se basa en una prueba de torneado realizada por el American Iron and Steel Institute (AISI). Estas clasificaciones son relativas a la maquinabilidad del acero B1112 con una dureza de 160 Brinell, girada a 180 SFM, que recibió la clasificación de referencia del 100 por ciento.

La maquinabilidad de otros materiales se determina midiendo los promedios de la velocidad de corte normal, el acabado superficial y la vida útil de la herramienta para cada material. Los metales que son más fáciles de mecanizar que el acero B1112 tienen una calificación superior al 100 %, mientras que los materiales más difíciles de mecanizar tienen una calificación inferior al 100 %.(ver Figura 1).

Comprender la maquinabilidad es importante cuando se aceptan nuevos trabajos con nuevos materiales porque afecta los costos involucrados durante la fabricación. También es crucial comprender cómo elegir el equipo, las herramientas y las operaciones correctas necesarias para mecanizar una pieza en particular.

Cuando un proceso de mecanizado se planifica de acuerdo con la maquinabilidad de un material, se maximiza la calidad y la productividad.

Adam Dimitroff es representante de ventas regional de MC Machinery Systems Canada, 50 Vogell Rd., Unit #1, Richmond Hill, Ontario. L4B 3K6, 905-737-1265, www.mcmachinery.com.