Mecanizar aceros inoxidables

Mecanizar aceros inoxidables

Por Andrei Petrilin, Director Técnico ISCAR Ltd.

Desde hace mucho tiempo, el acero inoxidable es uno de los principales materiales utilizados en ingeniería. 

Podemos encontrar productos de acero inoxidable en cualquier lugar: turbo maquinaria, utensilios de cocina, ingeniería aeroespacial, cirugía, industria petrolífera y de gas, industria alimentaria, etc. Este extenso uso es debido a su característica más importante: la resistencia a la corrosión.

También se conoce el acero inoxidable como anticorrosión o resistente al óxido.

 

Tipos de Aceros Inoxidables y sus características

Inoxidable significa que no presenta las típicas manchas rojizas resultantes de la oxidación del hierro. La corrosión está causada por reacciones químicas y físico-químicas. Hay diferentes tipos de corrosión.

Los aceros inoxidables se dividen en grupos según sus características principales:

  • Aceros resistentes a la corrosión en condiciones normales
  • Aceros resistentes al óxido o a la oxidación. Resistentes a la corrosión en entornos adversos con altas temperaturas.
  • Aceros resistentes al calor o a las altas temperaturas. No varía su resistencia en condiciones de elevado estrés térmico.

Por tanto, el acero resistente a la corrosión es un tipo de acero inoxidable.

Las características funcionales de estos grupos de aceros inoxidables determinan la selección del material óptimo en el diseño de una herramienta de corte determinada. Para un fabricante de piezas de acero inoxidable el parámetro clave es la maquinabilidad, que depende de la composición y estructura del acero. En base a esto, el acero inoxidable puede ser de dos tipos:

  • Aceros inoxidables al cromo
  • Ferrítico
  • Martensítico y ferrítico-martensítico
  • Aceros inoxidables al cromo-níquel
    • Austenítico y súper austenítico
    • Dúplex (ferrítico-austenítico)

Existe una categoría adicional de aceros inoxidables endurecidos por precipitación (PH) que pueden ser martensíticos y semi-austeníticos

El tipo de acero inoxidable permite conocer su maquinabilidad y con este dato se puede seleccionar la herramienta de corte óptima. En el diseño de la herramienta de corte el tipo de acero inoxidable es un factor clave para determinar su geometría de corte, material (en especial la calidad de metal duro), y la necesidad y tipo de refrigeración.

La Maquinabilidad de los aceros inoxidables

Desde el punto de vista de la maquinabilidad, conocerla es imprescindible para aplicar las geometrías y calidades de corte adecuadas en las herramientas.  Los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos son muy parecidos a los aceros de alta aleación. De hecho, la norma ISO 513, que especifica los principales grupos de aplicaciones de herramientas de corte, clasifica los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos dentro del grupo ISO P. Sin embargo, el comportamiento de los aceros austeníticos, dúplex y PH es totalmente diferente, con una maquinabilidad muy baja, por lo que se incluyen en el grupo ISO M.

La maquinabilidad también depende del tratamiento térmico. Cuando se mecanizan aceros inoxidables del grupo ISO M, debido a su baja maquinabilidad el filo de corte de la herramienta trabaja en condiciones de carga pesada.

  • Si la conducción de calor de estos aceros es baja, una elevada temperatura ocasiona agrietamiento térmico.
  • El auto endurecimiento debido a la deformación del material durante el mecanizado genera deformación plástica y fracturas.
  • La elevada resistencia del material da como resultado una intensa fatiga, desgaste y rotura.
  • La tendencia del material a la adherencia contribuye al fenómeno del recrecimiento del filo.

El grupo ISO S de aplicaciones incluye el mecanizado de súper aleaciones a altas temperaturas (HTSA), titanio y sus aleaciones. Dentro de la amplia gama de HTSA existen aleaciones con base hierro que, de hecho, son aceros inoxidables resistentes al calor, cuya maquinabilidad deja mucho que desear.

Por tanto, el acero inoxidable en sí mismo en un tipo de material que se distingue por su composición, propiedades y maquinabilidad, cuyo mecanizado requiere herramientas de diferentes geometrías y materiales para cubrir tres tipos principales de grupos de aplicaciones: ISO P, M y S.

La industria del mecanizado de metales necesita cada vez más herramientas para acero inoxidable y más efectivas, por lo que los fabricantes de herramientas de corte no dejan de buscar las soluciones a las crecientes demandas del mercado. A pesar de la larga trayectoria del mecanizado de aceros inoxidables, los fabricantes de herramientas todavía se las ingenian para encontrar diseños innovadores y para mejorar las soluciones ya existentes. Los últimos productos de ISCAR, una de las empresas líder en la fabricación de herramientas de corte, respaldan claramente esta afirmación.

Herramientas de Torneado, nuevas incorporaciones

Basándose en su vasta experiencia, ISCAR ha desarrollado tres nuevos conformadores o rompevirutas para las plaquitas de torneado ISO. Estos rompevirutas, que determinan el perfil de la cara de desprendimiento de la plaquita, se denominan R3M, M3M y F3M según el principal campo de aplicación: torneado de desbaste(R),  medio (M) y de acabado (F) en aceros inoxidables. Se utilizan en plaquitas positivas y negativas.

Estos rompevirutas tienen un deflector con una forma especial para un mejor control de viruta y una superficie ondulada para evitar el golpeteo de las virutas. El modelado 3D del flujo de virutas ha contribuido en gran medida al óptimo diseño del deflector. Para una fácil identificación de cada rompevirutas, el contorno del agujero de la plaquita está grabado con un número diferente de líneas para cada tipo.

Según los expertos de ISCAR, los nuevos rompevirutas junto con las más avanzadas calidades de metal duro con tratamiento post recubrimiento SUMOTEC ofrecen un excelente rendimiento y una mayor duración de la herramienta.

Cabe escoger adecuadamente la geometría y calidad para cada tipo de inoxidable

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En la industria del mecanizado de metales, los tornos automáticos de decoletaje son muy utilizados para la fabricación de pequeñas piezas de acero inoxidable, especialmente para componentes de aeronáutica y quirúrgicos. Las plaquitas de ranurado y torneado Iscar SWISSCUT INNOVAL de reciente lanzamiento con rompevirutas NX están diseñadas específicamente para estas máquinas. El nuevo rompevirutas mejora considerablemente el control de la viruta en el mecanizado de aceros inoxidables. Como ocurre con el caso anterior, el modelado 3D de la formación de viruta ha sido fundamental a la hora de diseñar el mejor rompevirutas.

También se han lanzado dos nuevas calidades de metal duro con recubrimiento PVD TiAlN para el tronzado y ranurado de aceros inoxidables: IC1010 para velocidades de corte de medias a altas e IC1030 para velocidades de bajas a medias.

Herramientas Rotativas

Las capacidades técnicas de una herramienta de corte se determinan en gran parte por sus propiedades. En el taladrado de aceros inoxidables, los últimos desarrollos de Iscar han llevado a crear un mejor material para las brocas, con dos nuevas calidades de metal duro: IC806 e IC5500. La calidad IC806 con recubrimiento PVD está diseñada principalmente para el taladrado profundo de aceros inoxidables resistentes al calor y de baja maquinabilidad (grupos ISO M y S), mientras que la IC5500, con nuevo sustrato y recubrimiento CVD, garantiza un elevado rendimiento en el taladrado de aceros inoxidables ferríticos y martensíticos (grupo ISO P).

Los impresionantes resultados obtenidos con la calidad IC5500 en taladrado han tenido un impacto directo en la ampliación del campo de aplicación de esta calidad, que se ha aplicado posteriormente a la línea de fresas con plaquitas intercambiables. La familia de fresas que montan plaquitas redondas ha crecido con nuevas herramientas diseñadas para el mecanizado de perfiles, especialmente para álabes de turbinas. Las nuevas plaquitas tienen dos versiones. La primera versión, en calidad IC5820, está pensada para el mecanizado de aceros inoxidables austeníticos, dúplex y endurecidos por precipitación (grupos ISO M y S). La segunda versión, fabricada en calidad IC5500, está concebida  para el fresado de aceros inoxidables ferríticos y martensíticos (grupo ISO P). La calidad IC5500, cuya eficacia en taladrado está demostrada, utilizada en la fabricación de plaquitas redondas permite velocidades de corte considerablemente más elevadas.

 

Las nuevas calidades incrementan la productividad en el fresado

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Una interesante solución para mejorar el rendimiento del mecanizado de aceros inoxidables austeníticos, dúplex y endurecidos por precipitación (grupos ISO M y S) es la familia de fresas de metal duro integral de cinco labios de reciente desarrollo. El diseño de estas fresas se basa en el principio del resto de productos CHATTERFREE de Iscar para eliminar vibraciones: paso angular variable y hélice diferencial. Una novedad es el mecanismo de control de desgaste de los labios. Estas fresas se fabrican en la nueva calidad IC608 de metal duro con sustrato submicron y recubrimiento PVD. La combinación de estas dos características con un núcleo reforzado y la avanzada calidad resistente al desgaste dan como resultado un notable incremento en la duración de la herramienta.

La importancia de la refrigeración es determinante al mecanizar inoxidables

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Refrigeración Efectiva – Un Trampolín al Éxito

Cuando se mecanizan aceros inoxidables de baja maquinabilidad, un efectivo suministro de refrigerante es clave para la optimización del rendimiento. Por ejemplo: las sierras de ranurar TANGSLIT, lanzadas hace unos años, con conductos de refrigeración dirigidos a cada filo de corte, suponen una buena solución para el usuario. Estas sierras, que son adecuadas tanto para baja (hasta 10 bar) como para alta (hasta 340 bar) presión de refrigerante, pueden llegar a un incremento de la velocidad de corte de hasta un 50%, garantizando un eficiente control de viruta y un mejor acabado superficial.

Sierras con salida de refrigerante en cada plaquita

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dada la creciente demanda de mecanizado con alta presión de refrigerante, Iscar ha desarrollado nuevos adaptadores con conductos para refrigeración interna también para las herramientas de roscado. Estos adaptadores montan plaquitas de 10 puntas muy económicas.

La demanda de más herramientas para el mecanizado de aceros inoxidables y de mayor eficiencia requiere una respuesta adecuada por parte de los fabricantes de herramientas. La combinación de la elevada competencia y experiencia y una iniciativa innovadora es fundamental para el camino hacia el progreso. ISCAR tiene este compromiso y continuará siguiendo esta práctica en el futuro.