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Marzo de 2021 Página 1 de 3

Cómo mecanizar Inconel 718: Una superaleación con aplicaciones cada vez más terrenales

Dr.-Ing. Miguel Garzón

Conozca los detalles para mecanizar este complejo material reduciendo desgaste y evitando defectos de calidad.

El Inconel 718 es una aleación basada en níquel y cromo con sobresalientes propiedades mecánicas que se mantienen incluso a muy altas temperaturas. Su resistencia a la tensión, fluencia, corrosión e incluso a la ruptura por fatiga térmica se mantiene muy elevada incluso a 700°C. Esto hace que sus aplicaciones principales se encuentren en componentes mecánicos como las turbinas aeroespaciales y turbinas de gas. Recientemente se viene incrementando su aplicación en una amplia gama de industrias como la química, médica y de especial interés para nuestra región latinoamericana, la industria automotriz. La tendencia a optimizar el consumo de combustible y reducir el tamaño de los motores, ha llevado a la necesidad de implementar estrategias para lograr más potencia con menos desplazamiento de los cilindros. Y esto conduce directamente al uso de turbocargadores con exigencias cada vez más altas en cuanto a presiones y temperaturas que deben soportar. 

La fabricación de estos turbocargadores en grandes cantidades para suplir la creciente industria automotriz presenta retos muy interesantes y que se han superado gracias a los esfuerzos de los fabricantes aeronáuticos durante las últimas décadas. El principal de ellos es que las super aleaciones termo-resistentes como el Inconel 718 son muy difíciles de mecanizar. 

La dificultad no solo está en la dureza del material

Durante los procesos de corte, diferentes características del Inconel 718 generan cargas termomecánicas muy altas en la herramienta produciendo altas tasas de desgaste. Esto, contrario a lo que se oye muy comúnmente en los talleres, no se debe a que estas aleaciones sean especialmente duras. El Inconel 718 tratado térmicamente alcanza alrededor de los 45 HRC, lo cual no es especialmente alto comparado con muchos aceros endurecidos.  El problema principal está en que una gran cantidad del calor generado durante el corte, en lugar de ser disipado por las virutas y en menor grado por la pieza de trabajo,  pasa a ser transportado por la herramienta y el refrigerante debido a la baja conductividad térmica de la aleación. Esta última alcanza a ser hasta cuatro veces menor que la de un acero. Como resultado, mecanismos abrasivos y adhesivos dominan el desgaste como resultado de la alta cantidad de carburos dentro de la matriz metálica y de la tendencia a la adhesión de la gran cantidad de níquel en la aleación: El material se “suelda” en muchos casos al filo de corte, empeorando la condiciones de corte aún más. Como si fuera poco, las mismas condiciones de alta resistencia mecánica a altas temperaturas, y su tendencia a endurecerse mientras se deforma, hacen que el Inconel requiera mayores fuerzas de corte que un material tradicional, haciendo necesarias herramientas, sujetadores e incluso máquinas más robustas para su mecanizado correcto.

Requerimientos del proceso de fresado de Inconel 718

Por lo general, al cortar superaleaciones se mantienen las velocidades de corte relativamente bajas con avances por diente moderados para evitar cortar virutas demasiado delgadas. Esto reduce la tendencia del material de la pieza a endurecerse por deformación (por trabajo). Igualmente, para reducir la tendencia a la adhesión de material en el filo, se recomienda fresar en “concordancia” para que la viruta tenga su menor espesor a la salida corte del diente. Se recomienda también usar herramientas de geometría de corte positivo con filos de corte agudos, también para evitar la adherencia de la viruta al final del corte.

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Numerosas experiencias tanto de fabricantes de herramientas, como de investigadores en manufactura alrededor del mundo, coinciden en la importancia de mantener la mejor refrigeración posible sobre el filo de corte durante la operación. Para esto, el uso de refrigerante a alta presión emitido a través de agujeros dentro de la herramienta de corte genera los mejores resultados en cuanto a rugosidad superficial y reducción de esfuerzos residuales al interior de la pieza cortada. Mantener un filo de corte libre de abultamientos de material, permite obtener piezas con mejor acabado y con mucha menor presencia de rebabas, por lo que se reducen los post-procesos necesarios, mejorando así la productividad.


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Juan
02 de marzo de 2021 a las 14:49

Si bien la alta presion o mayor flujo de refrigerante en teoría es una manera de reducir el calor en el punto de corte, otra alternativa esta en el uso de fluidos de corte con aditivos de lubricidad de tipo ester (también conocido como vegetal) que incrementan la lubricidad no solo en el punto de corte sino a lo largo de la herramienta sólida logrando con ello que el calor generado sea menor. Esto es lo que se llama el concepto de Herramienta Líquida o Liquid Tool.


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