Imagínese un fabricante más productivo y rentable que cualquiera de la competencia, con un volumen de producción sin precedentes y sin retrasos en sus plazos de entrega

Redefinición de la productividad a través del recubrimiento de la plaquita

Staffan Lundström, Product Management en tronzado y ranurado, y Bimal Mazumdar, Product Manager. Sandvik Coromant15/10/2015

Dado el crecimiento de la competencia en la industria del mecanizado, los talleres siguen buscando soluciones que les ayuden a diferenciarse en el mercado. Esto, junto con una legislación medioambiental cada vez más estricta, se traduce en la búsqueda de operaciones de mecanizado cada vez más automatizadas que garanticen una eficiencia energética y una producción racionalizada con unos desechos, interrupciones y retrasos minimizados.

En los recubrimientos de alúmina convencionales (CVD), la dirección de crecimiento de los cristales es aleatoria. La imagen microscópica muestra la orientación aleatoria de los cristales en colores diferentes, cada dirección con un color único (de rojo a amarillo).

La industria de la automoción no sólo está a la vanguardia de los procesos de fabricación automatizados sino que también, gracias a su comunicación del volumen energético necesario para producir cada vehículo, es líder en este ámbito. En las operaciones de mecanizado, la fuerza de corte de un componente es sólo una parte de la ecuación, pero el reciclaje, los desechos y el número de plaquitas utilizadas son otros parámetros adicionales que también deben incluirse.

Maximizar el volumen de producción

El objetivo de los proveedores de herramientas es diseñar herramientas de corte premium que puedan hacer frente a velocidades, avances y profundidades de corte cada vez mayores, para maximizar así el volumen de producción. No obstante, la planificación de la producción actual es mucho más global que antes. De hecho, aumentar los datos de corte en un 30% en una operación específica ya no es suficiente. Como resultado, las exigencias para garantizar una producción más sostenible y automatizada, junto con una producción sin mano de obra, requieren una visión completamente nueva de la productividad.

Los análisis de mercado indican que la mayoría de los talleres dan prioridad a la seguridad del proceso y a la capacidad de operar sin mano de obra, seguidos muy de cerca por un mayor régimen de arranque de metal. En realidad, el objetivo final es combinar las tres metas.

El torneado de acero en los materiales de clasificación ISO P25 es la columna vertebral de las operaciones de mecanizado de todos los talleres del mundo, lo cual la convierte en una buena área de enfoque para el objeto de este artículo. La categoría P25 cubre la gama completa, desde aceros no aleados a aceros de alta aleación; materiales blandos y pastosos a duros y abrasivos; y materiales de baja especificación a materiales de alta especificación. Obviamente, la maquinabilidad varía considerablemente de un tipo de acero a otro, en especial porque el material depende de las variantes de la pieza, la cual puede ser forjada, fundida, barra, tubo, laminada, estirada, sin tratar, endurecida, templada y premecanizada.

El nuevo recubrimiento Inveio de Sandvik Coromant presenta cristales unidireccionales, con una dirección de crecimiento uniforme. Cada uno de los cristales de la capa del recubrimiento de alúmina está alineado en la misma dirección (mostrados en un color amarillo uniforme de los cristales de alúmina en esta imagen).

Factores a considerar

Para maximizar el volumen de producción, la plaquita seleccionada para cada tipo de acero debe tener en cuenta una serie de factores. Estos incluyen una vida útil de la herramienta duradera y predecible que resulta en una reducción de los tiempos muertos para el cambio de las plaquitas y en una alta fiabilidad para una supervisión limitada o sin mano de obra. Esta última conlleva disponer de una plaquita que ofrezca un excelente rendimiento en mecanizado continuo y discontinuo, en acabado y desbaste, en una gran variedad de aceros. A su vez, esta plaquita reducirá el inventario, la manipulación y los costes de almacenamiento de las herramientas.

La capacidad de mecanizar múltiples aceros con diferentes propiedades de dureza también es esencial. Por ello, la línea del filo es muy importante ya que puede ayudar a alcanzar la máxima seguridad del proceso y repetibilidad posibles; reducir los requisitos de supervisión; y, por tanto, aumentar las posibilidades de operar sin mano de obra. En pocas palabras, la línea del filo debe poseer la dureza necesaria para resistir cualquier deformación plástica derivada de las temperaturas extremas de la zona de corte. Además, aunque parezca obvio, el recubrimiento de la plaquita debe adherirse fuertemente al sustrato. Si el recubrimiento no se adhiriera, el sustrato expuesto se deterioraría rápidamente. Una plaquita astillada o rota puede resultar en tiempos muertos y desechos inaceptables.

El recubrimiento Inveio es una innovación en la tecnología de desarrollo de materiales de herramienta que ha cambiado los fundamentos de las plaquitas con recubrimiento. Presenta una orientación unidireccional del cristal, conseguida a través del nuevo proceso de CVD, que ofrece un recubrimiento de estructura más resistente y uniforme. Esto da lugar a nuevas propiedades que contribuyen aumentar la resistencia a las fuerzas y las temperaturas de la zona de corte, creando así una plaquita con una superficie de contacto mucho más duradera. El filo de la plaquita GC4325 es más resistente y aumenta la predictibilidad de las capacidades de la plaquita. Un desgaste continuo controlado ofrece la combinación perfecta entre una elevadísima seguridad del proceso, una vida útil de la herramienta prolongada y el potencial de aumentar la velocidad de corte.

A lo largo de los años, los proveedores de la industria del mecanizado se han esforzado por ofrecer unos recubrimientos de plaquita con propiedades de adherencia, tenacidad y desgaste optimizadas, predominantemente a través del perfeccionamiento de la microestructura y el tratamiento posterior. Entre los avances más importantes de los últimos años se encuentra Inveio™, de Sandvik Coromant, que utiliza la ciencia de los materiales más avanzada para alinear los cristales del recubrimiento en la misma dirección.

En los recubrimientos convencionales, la dirección de crecimiento de los cristales es aleatoria, pero este reciente avance consigue controlar los cristales para que cada uno de ellos esté alineado en la misma dirección, es decir, hacia la superficie superior. Los cristales controlados ofrecen una línea del filo sustancialmente más fuerte que resiste temperaturas elevadas y condiciones intermitentes, durante más tiempo. Además, lo que es más importante para los fabricantes, el proceso de mecanizado y la vida útil de la herramienta son más predecibles y, como beneficio adicional, la tecnología garantiza el uso de una gran parte de metal duro integral reciclado.

GC4325 con tecnología Inveio.

Tecnología probada

La gama completa de las nuevas calidades de plaquita para torneado de acero y fresado de fundición con tecnología Inveio incluye las calidades GC4325, GC4315 y GC3330.

Muchos ya están experimentando las ventajas de los cristales alineados. Bajaj Motors de Agra, India, es un proveedor en cadena que colabora con los principales fabricantes de equipos originales de la automoción, entre los que se encuentran Tata, Suzuki, Nissan y Renault. Los clientes de Bajaj exigen productos de excelente calidad, al menor precio posible, y suministrados a la mayor brevedad posible. Debido al gran volumen de componentes producidos, es imposible medir y comprobar cada uno de ellos. Como resultado, las herramientas y los proveedores seleccionados por la empresa se evalúan cuidadosamente antes de su elección.

¿Qué tiene que ver el nuevo recubrimiento con un método más integral de evaluar la productividad? ¡Mucho! En Bajaj Motors, que produce millones de componentes de acero al año para clientes que requieren una excelente calidad a bajo precio, la presión es altísima. Contar con un gran aprovechamiento de la máquina es esencial y la empresa debe poder confiar en que cada uno de los componentes satisfará las tolerancias más estrictas. Al sacar el máximo partido de todas estas ventajas de las plaquitas con recubrimiento y tecnología de orientación del cristal, Bajaj Motors está descubriendo que puede mejorar su productividad y reducir considerablemente sus costes por componente.

Diagrama: la productividad a través de una extensa y variada área P25 es hasta cierto punto muy subjetiva, ya que depende del tipo de producción. Pero, por lo general, se trata de una combinación de eficiencia de mecanizado, frecuentemente medida en régimen de arranque de metal, y aprovechamiento de la máquina, medida en piezas mecanizadas por hora. La productividad del filo de corte, por otro lado, se limita a los valores tradicionales de los datos de corte y la vida útil de la herramienta.