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Octubre de 2021 Página 1 de 3

Mecanizado de superaleaciones

La resistencia a altas temperaturas y a la corrosión son algunas de las ventajas de las superaleaciones. Sin embargo, la necesidad de aumentar la productividad en el mecanizado de estos materiales es un reto continuo para los fabricantes de herramientas de corte.

Las superaleaciones son aleaciones metálicas que reflejan una compleja estructura de aleación, se han convertido en uno de los principales materiales de ingeniería desde hace mucho tiempo. Se caracterizan por una resistencia alta a temperaturas elevadas, por lo que a menudo se denominan superaleaciones de alta temperatura (HTSA, por sus siglas en inglés) o superaleaciones resistentes al calor (HRSA, por sus siglas en inglés). La historia de las superaleaciones comenzó con el desarrollo de los motores de turbina de gas, que requerían materiales fiables para rangos de temperatura de funcionamiento elevados. Como resultado de una intensa investigación y del progreso de la metalurgia, las superaleaciones modernas (SA) proporcionan una larga vida útil para temperaturas de trabajo superiores a los 1000°C.

Los mayores consumidores de superaleaciones en la actualidad son los fabricantes de motores aéreos y marinos (Fig. 1). Las superaleaciones también son muy comunes en la industria médica, ya que se utilizan para los implantes de prótesis en cirugías ortopédicas. Además, se han popularizado en la industria de generación de energía y en la del petróleo y gas como materiales cruciales para las piezas de diversos dispositivos.

La resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión son grandes ventajas de las superaleaciones. Sin embargo, la moneda tiene dos caras: las superaleaciones no sólo tienen un precio elevado, sino que el proceso de mecanizado es escaso, lo que puede plantear problemas de fabricación. La fuerza de corte específica, que caracteriza la resistencia del material al arranque de virutas y define la carga mecánica de una herramienta de corte, es elevada en el caso de las superaleaciones. Aunque la principal dificultad es el calor, las superaleaciones tienen una baja conductividad térmica. Las virutas que se generan en el mecanizado de superaleaciones no proporcionan una disipación adecuada del calor de la zona de corte y la tendencia al endurecimiento por trabajo empeora la situación.

Los fabricantes trabajan con varias piezas de superaleaciones: fundidas, forjadas, sinterizadas, etc. Los métodos de fabricación de la pieza también influyen en la facilidad del mecanizado. Por ejemplo, la abrasividad de las piezas forjadas es mayor que la de las piezas fundidas, pero es mucho menor que la de las piezas sinterizadas.


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En consecuencia, la herramienta de corte está sometida a una carga térmica y mecánica considerable, lo que reduce drásticamente la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, en el mecanizado de superaleaciones, la velocidad de corte que está directamente relacionada con la generación de calor durante el arranque de virutas es considerablemente menor en comparación con otros materiales de ingeniería habituales, como el acero o la fundición. El resultado directo de la limitación de la velocidad de corte es una baja productividad. Por lo tanto, superar las dificultades de mecanizado y aumentar la productividad son los principales retos para el fabricante de piezas de superaleaciones.

De acuerdo con la norma ISO 513, las superaleaciones, junto con las aleaciones de titanio, se relacionan con la aplicación del grupo ISO S. Dependiendo del elemento predominante, las superaleaciones se dividen en tres tipos: aleaciones basadas en hierro, níquel y cobalto. La facilidad de mecanizado desciende en el orden especificado; desde las aleaciones con base de hierro, que pueden compararse con el acero inoxidable austenítico, hasta las aleaciones con base de cobalto, que representan los materiales más difíciles de cortar del grupo.


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