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Las geometrías ISO S generan una baja presión de la herramienta y un control optimizado de las virutas

Nuevas geometrías de plaquitas impulsan el torneado de HRSA y titanio

Fuente: Sandvik Coromant14/06/2011

14 de junio de 2011

El camino para realizar con éxito el torneado de materiales difíciles, tales como las superaleaciones termorresistentes (‘Heat Resistant Super Alloys’, HRSA) y las aleaciones de titanio, está a menudo plagado de dificultades. Por ejemplo, Inconel 718, probablemente el tipo de HRSA más importante y más frecuentemente utilizado en la fabricación de turbinas de gas para el sector aeroespacial, es muy difícil de tornear debido a su propiedad de endurecerse durante el mecanizado, su baja conductividad térmica y una tendencia a adherirse a la herramienta de corte.
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Gama completa de herramientas de Sandvik Coromant para el mecanizado de piezas de motor para la industria aeroespacial.

Las aleaciones de titanio también presentan notables dificultades, ya que las calidades utilizadas en aeronaves conducen en general mal el calor. Por esta razón, el calor que genera la acción de corte no se disipa con rapidez y se queda concentrado entre la viruta y la cara de inclinación del filo de corte. El titanio también tiene una fuerte tendencia a la aleación o a la reacción química con materiales presentes en las plaquitas de corte a las temperaturas de funcionamiento de la herramienta. Esto puede causar defectos como atasco de viruta, soldadura o adherencia, así como una rápida destrucción del filo de corte. Generalmente lo que sucede en el mecanismo de desgaste es que las virutas se adhieren al sustrato mientras se deslizan por la cara de inclinación de la plaquita y desprenden partículas de metal duro. Esto puede llevar a una craterización que será proporcional a la temperatura generada.

Superar el reto

Con la industria aeroespacial y su cadena de suministro, que siempre trata de buscar soluciones efectivas y fiables a estos problemas, el especialista en herramientas de corte y sistemas de herramientas Sandvik Coromant se ha esforzado en satisfacer las demandas del mercado. Como resultado, entre sus más recientes innovaciones se encuentra una nueva serie de geometrías de plaquitas diseñadas para atajar de frente las dificultades del torneado de las HRSA y aleaciones de titanio.

Las geometrías para torneado ISO S para plaquitas T-Max P se han desarrollado para el mecanizado de estos materiales difíciles y se centran en lograr una baja presión de la herramienta, un nivel reducido de ruido y un control de las virutas. Su innovador diseño satisface las exigencias de la industria aeroespacial de un rendimiento, productividad, seguridad del proceso y acabado superficial optimizados. Capaces de realizar operaciones que van desde el desbaste hasta el acabado final, las nuevas geometrías también pueden ocuparse de cortes continuos y/o discontinuos.

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Las nuevas geometrías de plaquitas de Sandvik Coromant impulsan el torneado de HRSA y titanio.

En total hay cuatro geometrías para profundidades de corte de pequeña a moderada en operaciones desde desbaste ligero hasta acabado. Aquí, la capacidad de corte largo de la geometría -SM significa que esta es generalmente la primera opción, mientras que para cortes discontinuos a alta velocidad la geometría -SMR con su alta tenacidad del filo es la preferida. La geometría -SF es la designada para la rotura de virutas, pero si lo que se necesita es alta precisión entonces la geometría -SGF ofrecerá las máximas ventajas gracias a su desbastado periférico y filo más agudo.

Desbastes difíciles

En el torneado en desbaste de componentes de titanio forjado, por ejemplo, los talleres de mecanizado a menudo se encuentran una corteza fuerte y excéntrica (con dureza de hasta 400 HB) lo que genera una gran exigencia en el filo de corte. Si se genera excesivo calor debido a una velocidad de corte demasiado alta, o debido a herramientas desgastadas, aparecen capas blancas con diferentes durezas en la superficie, lo que afecta a la integridad superficial.

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Grado H13A de Sandvik Coromant con geometría SMR.

Para permitir operaciones de desbaste más pesadas, los tamaños de las plaquitas deben ser mayores para poder trabajar en esta corteza dura y desigual y con mayores cargas e intermitencias. Como resultado, Sandvik Coromant ofrece versiones reforzadas de las geometrías -SM y -SMR para garantizar la optimización de la seguridad y la productividad del proceso.

Acabar el trabajo

En el acabado de componentes hechos de HRSA o aleaciones de titanio, las exigencias de la calidad superficial son generalmente muy altas. Los rasgos de la integridad superficial como la profundidad de deformación, la dureza del borde, las tensiones y la presencia de fisuras se investigan cuidadosamente en el torneado de piezas críticas de motores aeroespaciales como discos y carcasas de turbinas, carcasas de ventiladores, rotores, ejes y discos de ventiladores. Un problema frecuente es la entalla del filo de salida, que puede ser muy perjudicial. Sin embargo, si se elige la plaquita T-Max P en la calidad S05F con una nueva geometría ISO S y un ángulo de entrada bajo, se puede evitar con éxito la entalla del filo de salida. Un ángulo de entrada bajo se puede obtener si se mantiene la profundidad de corte en menos de un tercio del radio de punta de la plaquita, o utilizando una forma de plaquita redonda.

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Grado S05F de Sandvik Coromant con geometría SGF.

Para operaciones de acabado, un desbastado periférico resulta muy ventajoso. El ángulo de entrada es bajo debido a la pequeña profundidad de corte, mientras que el avance también es limitado debido a los requisitos de acabado superficial, lo que a su vez produce un grosor de viruta muy pequeño. Esta viruta fina significa que el filo deberá estar tan afilado como sea posible para minimizar la generación de calor y la presión de la herramienta. El resultado permite que se utilice una mayor velocidad sin afectar a la vida de la herramienta.

El grosor óptimo de las virutas en el torneado de materiales como las aleaciones de titanio utilizando plaquitas rectificadas es de entre 0,1 y 0,15 mm. Esto significa que la velocidad de avance debe equilibrarse en función del radio de punta seleccionado y de la profundidad del corte. Al cambiar el radio entre estos dos parámetros, del mismo modo cambia el ángulo de entrada y el grosor de la viruta.

Poner la teoría a prueba

Si se tienen en cuenta factores como estos se puede ayudar a extender considerablemente el número de piezas de trabajo de HRSA o titanio completadas antes de que falle la herramienta. Por ejemplo, en una prueba con un componente Inconel 718 en una operación de semiacabado, cortes discontinuos longitudinales y frontales, una plaquita para torneado de metal duro CNMG basada en un sustrato de calidad GC1105 con geometría -SMR superó a una de la competencia en un 70 %, al lograr completar 85 piezas en lugar de solo 50. Se utilizó un refrigerante de emulsión a una velocidad de corte de 62 m/min, una velocidad de avance de 0,25 mm/rpm y una profundidad de corte de 5 mm. La pieza tenía una dureza de 43 HR.

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Grado H13A de Sandvik Coromant con geometría SM.

Diseñada para cualquier aplicación de torneado de HRSA y aleación de titanio, la serie ofrece más de 300 nuevas plaquitas T-Max P de doble cara en seis estilos con radio de punta desde 0,4 hasta 1,6 milímetros. Las calidades disponibles incluyen GC1105, GC1115, GC1125, S05F y H13A.

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