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Marzo de 2004 Página 1 de 4

Mecanizar en seco: un ensayo que vale la pena

Don Graham, Dave Huddle y Dennos Mcnamara

La economía en el uso de fluidos de corte cambió sustancialmente en las pasadas dos décadas. Conozca más sobre los beneficios del mecanizado en seco.

En una planta que visitamos recientemente, el salto producido en el desempeño al eliminar el uso de fluido refrigerante tomó al personal por sorpresa. El descubrimiento vino por accidente. Una falla en el suministro de fluido de corte forzó a un turno a mecanizar su producción en seco. La necesidad es la madre de la invención y los empleados experimentaron para determinar hasta qué punto podían trabajar de manera efectiva. Descubrieron que la inversión en fluidos de corte no necesariamente produce dividendos.

La economía en el uso de fluidos de corte cambió sustancialmente en las pasadas dos décadas. En los principios de los ochenta, la compra, administración y desecho de fluidos de corte constituía, por lo menos, 3% de los costos de la mayoría de los trabajos de mecanizado. Hoy los fluidos --incluidos su administración y desecho-- alcanzan 16% del costo promedio del trabajo. Como las herramientas de corte constituyen tan sólo 4% del costo total de un proyecto de mecanizado, aceptar una vida de herramienta ligeramente menor a cambio de eliminar el costo y los dolores de cabeza de mantener los fluidos de corte, puede ser una opción menos costosa.

Y la vida de la herramienta puede no disminuir. Los recubrimientos de carburo, cerámicos, cermet, nitruros cúbicos de boro (CBN) y diamante policristalino (PCD) son frágiles y susceptibles de descascararse y romperse con los esfuerzos térmicos --especialmente los utilizados en operaciones de torneado de caras y de fresado--, y su integridad puede agravarse con la introducción de refrigerantes.

En fresado, por ejemplo, los bordes de corte se calientan y enfrían cuando entran y salen de la pieza. Las expansiones y contracciones producidas por estas fluctuaciones de temperatura causan fatiga. Eventualmente, una serie de grietas térmicas puede formarse perpendicularmente al borde y causar su rompimiento.

El uso de un fluido de corte, a menudo puede empeorar la situación por una simple razón: la mayoría de los efectos del enfriamiento van a las partes del trabajo que ya están más frías que el corte. Los expertos todavía debaten si alguna parte del fluido alcanza la zona de corte y el espacio entre la viruta y la pieza para controlar el calor de mecanizado desde la fuente. Los fluidos tienden a enfriar sólo la región circundante –áreas que se habían calentado previamente--intensificando así los gradientes de temperatura y aumentando los esfuerzos térmicos.

El roscado, el rimado y el taladrado necesitan la ayuda que un fluido de corte puede brindar (pero no necesariamente para enfriamiento). El taladrado, en particular, requiere lubricación en la punta de la broca y del flujo para evacuar las virutas del hueco. Sin fluidos, las virutas pueden sellar el hueco de tal manera que la rugosidad promedio de la superficie mecanizada puede ser hasta dos veces mayor de lo que sería posible en una operación húmeda. La lubricación del punto de contacto entre el margen de la broca y la pared del hueco también puede reducir el torque requerido de la máquina.

Algunos materiales prefieren estar secos
Además del costo y de la vida de la herramienta, otro factor que afecta la selección del mecanizado en seco es la pieza de trabajo. Algunas veces, el fluido de corte puede producir herrumbre en la pieza o contaminarla. Consideremos un implante médico, como la junta de bolas de la cadera. Los fluidos de corte son indeseables cuando hay temor de contaminación.

La susceptibilidad de la pieza de trabajo para un proceso seco también depende del material. Un fluido de corte puede ser superfluo en el corte de la mayoría de las aleaciones de hierro fundido, aceros al carbono y aceros aleados, por ejemplo. Estos materiales, que son relativamente fáciles de mecanizar y conducen bien el calor, permiten que las virutas transporten la mayoría del calor generado. La excepción es el acero de bajo carbono, que se vuelve más adhesivo en la medida en que disminuye el contenido de carbono. Estas aleaciones pueden necesitar un fluido como lubricante para prevenir la soldadura.

Los fluidos de corte normalmente son innecesarios cuando se mecaniza la mayoría de las aleaciones de aluminio, por las temperaturas relativamente bajas que se presentan. En situaciones en las que ocurre la soldadura de la viruta en estos materiales, el problema generalmente puede ser resuelto con el uso de ángulos de ataque altamente positivos y bordes agudos que corten el material. Sin embargo, el refrigerante a alta presión puede ser útil cuando se corta aluminio a altas velocidades, mientras que un simple chorro de aire no es suficiente para ayudar a romper y a evacuar las virutas.

Acerca del autor

Don Graham, Dave Huddle y Dennos Mcnamara

Seco-Carboloy Don Graham, Dave Huddle y Dennos McNamara trabajan para el proveedor de herramientas de corte Seco-Carboloy en Warren, Michigan, Estados Unidos. Son gerentes de producto para torneado, materiales avanzados y fresado, respectivamente.
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