Torneado de acero más productivo y sostenible con nuevas calidades de plaquita

Según los 17 objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (NU), los fabricantes deben minimizar su impacto medioambiental además de ir un paso más allá en la optimización del uso energético. Aunque la RSC es importante para las empresas, Sandvik Coromant calcula que los fabricantes desechan en torno al 10% y el 30% de material en sus procesos de mecanizado, con una eficiencia de mecanizado habitual inferior al 50%, lo que comprende las fases de diseño, planificación y corte.

Entonces, ¿qué pueden hacer los fabricantes? Los objetivos de las NU recomiendan dos estrategias principales que tienen en cuenta factores como la población creciente, los recursos finitos y la economía lineal. La primera es enfrentarse a estos retos con la tecnología. Los fabricantes que buscan reducir sus desechos suelen encontrarse con conceptos de la Industria 4.0 —los sistemas ciber-físicos, el big data o el Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés)— como la solución para sus objetivos.

Sin embargo, esto deja de lado el hecho de que la mayoría de fabricantes aún deben aplicar máquinas modernas con capacidades digitales a sus operaciones de torneado de acero.

GC4425 y GC4415 contienen una capa de la segunda generación de Inveio, un recubrimiento de deposición química en fase de vapor de alúmina (Al₂O₃) texturizado, desarrollado para mecanizado.

La mayoría de productores conocen la importancia de la elección de la calidad de la plaquita para incrementar la eficiencia y productividad de sus operaciones de torneado de acero; y cómo afecta al rendimiento general y la duración de la herramienta. No obstante, muchos no dan con la solución porque no tienen en cuenta todo el concepto de la herramienta: desde plaquitas avanzadas hasta portaherramientas y soluciones digitales fáciles de adoptar. Cada uno de estos factores puede ayudar a convertir el torneado de acero en más sostenible, reduciendo el consumo energético y minimizando los desechos.

Los fabricantes se enfrentan a una serie de retos en sus operaciones de torneado de acero. Estos incluyen crear más piezas por filo de una única plaquita, incrementar el volumen de viruta, reducir los tiempos de ciclo, optimizar los niveles de inventario y, obviamente, minimizar los desechos materiales.

Pero, ¿y si hubiera una forma de superar estos retos de forma sostenible? Una forma de reducir el consumo energético es reducir las velocidades de corte. En muchos casos, los fabricantes pueden mantener la productividad incrementando proporcionalmente la velocidad de avance y la profundidad de corte. Además de ahorrar energía, esto también resulta en herramientas más duraderas. En los procesos de torneado de acero, Sandvik Coromant ha descubierto que un incremento medio de la vida útil de la herramienta del 25%, combinado con un rendimiento fiable y predecible, puede minimizar el desperdicio de material tanto de la pieza como de la plaquita.

Elegir la calidad de plaquita correcta resuelve gran parte del problema. Este es el motivo por el que Sandvik Coromant incorpora ahora una par de nuevas calidades de metal duro de torneado P, llamadas GC4415 y GC4425, a su gama. GC4425 ofrece mayor resistencia al desgaste, resistencia térmica y tenacidad, mientras que la calidad GC4415 ha sido diseñada para complementar a GC4425 cuando sea necesario mejorar el rendimiento o incrementar la resistencia térmica.

Cabe mencionar, que ambas calidades pueden emplearse en materiales tenaces como el Inconel y los aceros inoxidables aleados ISO P, especialmente complejos y difíciles de mecanizar. La calidad correcta puede ayudar a mecanizar mayor número de piezas en producciones en serie o procesos de producción por lotes.

La calidad GC4425 proporciona una seguridad del proceso extremadamente elevada gracias a su capacidad de conservar un filo intacto. Dado que la plaquita puede generar más piezas por filo, se consume menos metal duro para mecanizar el mismo número de componentes. Además, las plaquitas con un rendimiento regular y predecible evitan dañar la pieza, lo que minimiza el desecho de material de la pieza. Ambas ventajas reducen la cantidad de residuos producidos.

Asimismo, con ambas GC4425 y GC4415, el sustrato y el recubrimiento de la plaquita han sido desarrollados para resistir mejor las altas temperaturas. Esto reduce el efecto provocado por el desgaste excesivo y, como resultado, el material es capaz de mantener la línea del filo a mayores temperaturas.

No obstante, los fabricantes también deben plantearse usar refrigerante con la plaquita. Si se utiliza una herramienta con función de suministro de refrigerante por arriba y por abajo, apagar el refrigerante por arriba puede ser beneficioso en algunas operaciones. Las principales funciones del líquido de corte son la evacuación de la viruta, la refrigeración y la lubricación entre la herramienta y el material de la pieza.

Si se aplica correctamente, maximizará la producción, aumentará la seguridad del proceso y mejorará el rendimiento de la herramienta y la calidad de la pieza. Usar portaherramientas con suministro de refrigerante interior también puede mejorar la vida útil de la plaquita.

GC4425 y GC4415 contienen una capa de la segunda generación de Inveio, un recubrimiento de deposición química en fase de vapor de alúmina (Al₂O₃) texturizado, desarrollado para mecanizado. Examinar el recubrimiento Inveio con el microscopio revela que la superficie del material se caracteriza por la orientación unidireccional del cristal. Asimismo, la orientación del cristal ha sido mejorada considerablemente con el recubrimiento Inveio de segunda generación. Ahora, incluso más que antes, cada cristal de la capa del recubrimiento de alúmina está alineado en la misma dirección, lo que crea una barrera más resistente en la zona de corte.

Inveio dota a la plaquita de una gran resistencia al desgaste y mayor vida útil. Las herramientas más duraderas, obviamente, son mejores para reducir el coste por pieza. Además, el sustrato de metal duro del material contiene gran cantidad de metal duro reciclado, convirtiéndolas en las calidades más respetuosas con el medio ambiente.

Para poner a prueba estas afirmaciones, la calidad GC4425 ha sido probada por los clientes de Sandvik Coromant en tests previos a la salida al mercado. Entre ellos se encuentra una empresa de ingeniería general que aplicaba una plaquita de la competencia y la plaquita GC4425 a la fabricación de cilindros de presión. La calidad ISO P se sometía a mecanizado exterior axial continuo y semiacabado a una velocidad de corte (vc) de 200 m/min, una velocidad de avance (fn) de 0,4 mm/rev y una profundidad (ap) de 4 mm.

Los fabricantes suelen medir la vida útil en función del número de piezas mecanizadas (pzs). Mientras la calidad de la competencia mecanizó 12 piezas antes de desgastarse por deformación plástica, la plaquita de Sandvik Coromant produjo 18 piezas y, de este modo, mecanizó un 50% más con un desgaste estable y predecible.

Este ejemplo demuestra los beneficios alcanzables si se aúnan todos los elementos de mecanizado idóneos, y cómo las recomendaciones de primera elección de las herramientas y los datos de corte, de un colaborador de confianza como Sandvik Coromant, pueden ayudar a alcanzar seguridad del proceso y reducir el tiempo perdido en encontrar las herramientas correctas. Las herramientas online, tales como CoroPlus Tool Guidetambién han demostrado ser muy útiles a la hora de ayudar a los fabricantes a encontrar las mejores calidades y plaquitas de torneado para sus requisitos.

Para la supervisión del proceso, Sandvik Coromant también ha desarrollado el software CoroPlus Process Control, que permite controlar el proceso de mecanizado en directo y actuar conforme a los protocolos programados si se producen situaciones específicas como, por ejemplo, detener la máquina o sustituir una herramienta de corte desgastada.

Esto nos lleva a la segunda recomendación de las NU a favor de unas herramientas más sostenibles: pasar a una economía circular, en la que los productos desechables se convierten en materia prima y se reintroducen en un ciclo de recursos neutros. Es cada vez más evidente que la economía circular es segura a nivel medioambiental y rentable para los fabricantes.

E incluye el reciclaje de herramientas de metal duro enterizas: al fin y al cabo, todos salimos ganando si mantenemos las herramientas usadas fuera de los vertederos y desguaces. GC4415 y GC4425 contienen una considerable cantidad de metal duro reciclado. Hacer herramientas nuevas a partir del metal duro reciclado consume un 70% menos energía que crearlas de materias primas puras, y también implica una reducción del 40% en emisiones de dióxido de carbono.

También está el programa de reciclaje de metal duro de Sandvik Coromant, disponible para todos los clientes en cualquier parte del mundo. La empresa compra de nuevo las herramientas rotativas y las plaquitas desgastadas indistintamente del origen. Esto es realmente necesario si se tiene en cuenta lo escasas y finitas que son las materias primas a largo plazo. Por ejemplo, se estima una reserva de tungsteno de alrededor de 7 millones de toneladas, lo que resulta en alrededor de 100 años de consumo. La iniciativa de reciclaje ha acercado a Sandvik Coromant a una circularidad del 80% a través del programa de recuperación del metal duro.

A pesar de la incertidumbre del mercado actual, los fabricantes no deben olvidar sus obligaciones, entre las que se incluye la RSC. Afortunadamente, con un nuevo enfoque y las plaquitas de metal duro correctas, los fabricantes pueden mejorar su sostenibilidad sin comprometer la seguridad del proceso, y lo hacen de forma incluso más efectiva ante los retos a los que se enfrentan los mercados debido al covid-19.