¿Cómo lidiar con los materiales de difícil mecanizado?

Tradicionalmente cuando alguien habla de mecanizado de metales se tiende a pensar en el corte de acero de aleación o de hierro fundido; sin embargo, en la práctica las fábricas trabajan con muchos más materiales, entre los que se encuentran: aceros inoxidables, aleaciones, superaleaciones y metales ferrosos y no ferrosos resistentes al calor, como el titanio. Estos materiales, muy diferentes a los tradicionales, son comúnmente conocidos como "difíciles de mecanizar".

Compañías como Seco Tools elaboran equipos que pueden realizar trabajos sobre diferentes grados de maquinabilidad, a bajo costo, de acuerdo con una clasificación de los materiales establecida en comparación con un material de referencia. La intención de esta especie de índice es indicar problemas en la formación de viruta, la fuerza de corte, la temperatura, el desgaste de la herramienta y la calidad de la pieza.

Pero ¿qué es la maquinabilidad? Esta palabra es utilizada y reconocida como una propiedad del material, aunque depende directamente de todos los elementos involucrados en un proceso de corte de metal. Otras cinco propiedades básicas que influyen en el desempeño del mecanizado son: la adhesión, el endurecimiento, la conductividad térmica, la dureza y la abrasividad.

Teniendo en cuenta lo anterior, a continuación se presentan algunas recomendaciones para el trato de cada una de las propiedades enunciadas:

• Cuando un material tiene una alta tendencia a la adhesión, deben usarse herramientas fabricadas con elementos más duros y revestimientos específicos. Asimismo, la velocidad de corte deben ser alta.


• Un material con alta tendencia al endurecimiento por deformación requiere herramientas con bordes agudos de corte. Las velocidades del proceso pueden variar, pero el progreso debe ser aumentado.


• Cuando un material tiene baja conductividad térmica, la herramienta debe estar fabricada con elementos que tengan un alto grado de dureza en caliente. Las velocidades de corte y los avances deben ser limitados.


• Una pieza de material duro requiere, por supuesto, una herramienta construida con elementos más duros. Básicamente el avance y la profundidad de corte se deben mantener en un nivel moderado.


• Una pieza de material abrasivo necesita herramientas con elementos de alta resistencia a la abrasión. Las condiciones de corte deben adaptarse a la situación para aumentar el uso o la eficiencia de corte.

¿A qué conclusión podemos llegar a estas reflexiones? Al entender cómo estas cinco propiedades básicas de los materiales interactúan con las herramientas de corte, se puede mejorar enormemente la productividad y reducir los costos. Lo que se debe hacer es seleccionar las herramientas y las condiciones de corte adecuadas de acuerdo con las propiedades del material de la pieza a trabajar, a fin de alcanzare altas expectativas.

Un ejemplo de cómo abordar diferentes materiales
Al comparar las cinco propiedades, anteriormente mencionadas, en piezas fabricadas en 42CrMo4 (aleación de acero común) e Inconel 718 (superaleación de "difícil mecanizado"), vemos claramente sus diferencias.

En la gráfica 1 se puede observar como el Inconel 718 tiene una mayor tendencia a la adhesión, por lo que en su mecanizado deben usarse los grados de inserción con recubrimiento correcto y verificar que la formación de viruta esté bajo control (geometría correcta de la rotura de viruta). Tampoco se debe olvidar la importancia del progreso.

Asimismo este material tiene un mayor endurecimiento que la aleación de acero común 42CrMo4, por lo que deben utilizarse bordes de corte más agudos y geometrías de corte más reforzadas. De otro lado la superaleación tiene una menor conductividad térmica, por lo la herramienta usada debe tener una dureza elevada en caliente y el método de refrigeración correcto.

En comparación con las aplicaciones de acero, la profundidad de corte y el avance del Inconel 718 pueden tener la misma magnitud (quizás el avance es ligeramente más grande),  pero la velocidad de corte debe ser menor debido a su característica de menor conductividad térmica menor.

Contenido tomado de Usinagem.