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Septiembre de 2004 Página 1 de 3

La herramienta apropiada para el mecanizado de titanio

Peter Zelinski

Debido a la baja conductividad térmica del titanio, un mecanizado muy agresivo puede generar alto riesgo de combustión. Tenga en cuenta los siguientes aspectos.

Un taller que mecanice titanio puede mejorar sus tasas de remoción de metal, aun manteniendo constante la velocidad de corte. Para lograr esto, no tiene que involucrar una máquina-herramienta de más potencia o de última generación, pero sí requiere contar con herramientas que aprovechen la potencia de la máquina existente. También se necesitan herramientas que compensen algunos inconvenientes que se presentan cuando a una máquina se le exige rigidez.

Una compañía que ha estudiado el mecanizado de titanio es el proveedor de herramientas de corte Kennametal. Y un consejero de esta compañía que ha estudiado muchas aplicaciones de fresado de titanio es Brian Hoefler, gerente de producto para fresado. Este artículo está basado en su experiencia y recomendaciones.

¿Por qué llama la atención el mecanizado de titanio? Hay por lo menos dos razones. La primera, el titanio es el material utilizado para fabricar piezas de alta tecnología -no sólo componentes utilizados en las estructuras de aviones y en sus motores, sino también piezas médicas, por ejemplo-. Los talleres que estén en capacidad de desarrollarse con éxito en Estados Unidos, deberán migrar hacia los trabajos de alta tecnología, lo cual significa que un porcentaje creciente de talleres norteamericanos se encontrará con este material.

Otra razón de peso, para estudiar el fresado de titanio, tiene que ver con los procedimientos para mecanizar efectivamente cuando el material resulta difícil de cortar o cuando la velocidad disponible es baja. No todos los talleres tienen acceso a husillos de alta velocidad ni a grandes velocidades de avance. ¿Qué hace usted para alcanzar una mayor productividad cuando aumentar la velocidad de corte no es una opción?

Ponderar resistencia al corte versus tenacidad
Escoger el material de la herramienta de corte debe ser la primera consideración, dice Hoefler. El carburo podría ser la mejor opción. Pero los talleres están acostumbrados a ver el carburo como un material superior para herramientas de corte, utilizado rutinariamente para todos los trabajos difíciles. Con el titanio, la nueva generación de aceros rápidos puede ser una mejor alternativa.

La resistencia al desgaste, que le permite al carburo alcanzar altas velocidades, tiene su precio. Ese precio se paga en la "tenacidad volumétrica", o la habilidad del material de resistir fractura y descascaramiento. El carburo, en general, es más frágil que el acero rápido.

Esto es significativo en el fresado de titanio porque, generalmente, el desgaste del borde no es la causa de fallas de la herramienta en este material. Más bien, el descascarado o el rompimiento conducen a la falla. Adicionalmente, la generación de calor puede hacer imposible sacar ventaja de la alta velocidad de corte que el carburo permite. Estos dos factores sugieren que la tradicional tenacidad puede no ser de mucho valor. Con una herramienta más tenaz -de acero rápido, por ejemplo- se puede lograr una mayor profundidad de corte sin el temor de que los choques puedan causar rompimiento de los bordes. Particularmente, en una máquina-herramienta menos rígida, es importante que el material de la herramienta admita una mayor tasa de remoción de metal a partir de una mayor profundidad de corte que haciendo uso de la velocidad.

Pero este material presenta, además, otro rango de opciones. Muy pocos talleres conocen que hay más de una clase de aceros rápidos. Mientras la mayoría de las herramientas comerciales de acero rápido son fabricadas por un proceso que implica tratamiento térmico, existe la alternativa -metalurgia de polvos- de fabricarlas de tal manera que el acero tenga una estructura más uniforme con propiedades controladas más precisamente. Las herramientas fabricadas con metalurgia de polvos son más costosas, pero ofrecen un mejor desempeño.

Resistencia al calor
Algunas veces el carburo es necesario. Por ejemplo, los cortes con inmersiones radiales bajas sorpresivamente pueden permitir alta velocidad. En corte como ese, lo importante no es la resistencia al desgaste sino la resistencia al desgaste a altas temperaturas. Este requisito sugiere una herramienta con recubrimiento de carburo.

Hoefler dice que el carburo recubierto de nitruro de aluminio titanio (TiAlN) es usualmente la mejor opción para el mecanizado de titanio. Entre los numerosos tipos básicos de recubrimiento para las herramientas de corte, el TiAlN es el mejor para mantener la integridad y propiedades de la herramienta cuando aumenta la temperatura. De hecho, el calor realmente permite la protección del recubrimiento. El aluminio liberado del recubrimiento por la energía del mecanizado ayuda a formar una capa protectora de óxido de aluminio. Esta capa reduce la transferencia de calor y la difusión química entre la herramienta y la pieza de trabajo. Los recubrimientos que vendrán pronto adicionarán aún más aluminio para favorecer esta reacción.

Acerca del autor

Peter Zelinski

Desde hace ocho años, Peter Zelinski colabora con la casa editorial de Gardner Publications. En la actualidad es el editor ejecutivo de la Revista Modern Machine Shop.
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