MECANIZABILIDAD (O MAQUINABILIDAD)

Transcripción

1 MECANIZABILIDAD (O MAQUINABILIDAD) 1. Definición y expresión de la mecanizabilidad 2. Diseño de ensayos de mecanizado DEFINICIÓN Y EXPRESIÓN DE LA MECANIZABILIDAD Material más o menos fácil de mecanizar con buenos resultados 1. Criterios de mecanizabilidad 2. Vida de la herramienta Criterios de mecanizabilidad 3. Factores de influencia Dureza del material 4. Ratios de mecanizabilidad 1. Vida de la herramienta ( ) 5. Fuentes de información 2. Acabado superficial Vida de la herramienta 3. Fuerza de corte Tiempo que puede estar mecanizando una herramienta, 4. Potencia de corte con buenos resultados de 5. Temperatura máxima en la zona del corte ( ) - integridad superficial, - tolerancias dimensionales y - tolerancias de forma, de la pieza, y sin un grado de desgaste que suponga - riesgo de fallo catastrófico para la herramienta

2 Factores de influencia 1. La condición del propio material de la pieza 2. La herramienta (material y geometría) 3. El tipo de operación: continua o discontinua, de forma o no, etc. 4. Los parámetros de corte 5. El fluido de corte 6. La rigidez y la estabilidad de la mh 7. Ídem de la herramienta y de su sistema de amarre 8. Ídem de la pieza Ratios de mecanizabilidad i Comparación con un material de referencia, bien conocido (acero de fácil mecanización, b1112) Vidas de herramienta Velocidades de corte / cierta vida de la herramienta (ensayo de la vida de la herramienta de taylor) DEFINICIÓN Y EXPRESIÓN DE LA MECANIZABILIDAD II

3 MECANIZABILIDAD (O MAQUINABILIDAD) DEFINICIÓN Y EXPRESIÓN DE LA MECANIZABILIDAD III Ratios de mecanizabilidad ii Comparación entre diversos materiales Resumen incluido en "Fundamentals of Modern Manufacturing", de M. P. Groover, pag. 640.

4 DEFINICIÓN Y EXPRESIÓN DE LA MECANIZABILIDAD IV Fuentes de información i Catálogos y publicaciones de fabricantes de herramientas de corte, muelas de rectificado y abrasivos ASM Handbook, Vol. 16. ASM International. Tool and Manufacturing Engineers Handbook, Vol. 1. SME (Society of Manufacturing Engineers) Metal Cutting, 4º edition Trent, E. M., Wright, P. K. Butterworth Heinemann. Machining Data Handbook, Vol. 1 y 2 (antiguamente: METCUT). Tech Solve: - Advanced Machining - Versión electrónica: CUTDATA: Para propiedades físico-químicas de los materiales: Cuadros de mecanizado o cuadros de Trent

5 DEFINICIÓN Y EXPRESIÓN DE LA MECANIZABILIDAD V Fuentes de información ii CUTDATA Ejemplo

6 DISEÑO DE ENSAYOS DE MECANIZADO I Objetivo 1. Objetivo de los ensayos 2. Etapas del diseño 3. Tipos de ensayo Material + Operación + Tolerancia + Lote Herramienta y Condiciones de Corte + Resultados óptimos Etapas del diseño 1. Material de la pieza / materiales de herramienta (propiedades respectivas) 2. Criterio de vida de la herramienta 3. Tipo de ensayo 4. Definir rangos de los parámetros de corte con criterios económicos para la aplicación en estudio 5. Fallos de las herramientas / causas (propiedades materiales pieza y herramienta y condiciones de corte) Reacotación de los rangos Vida de la herramienta 6. Costos de herramientas / optimización de condiciones de corte

7 DISEÑO DE ENSAYOS DE MECANIZADO II Tipos de ensayo ENSAYO DE IMPACTO (flycut milling test) Fresa Ø150, z=1 1 Velocidad de corte y prof. pasada, constantes Vel. avance, aumentada en cada pasada Stop en rotura o chipping ENSAYO DE REFRENTADO Desgaste (herramientas con recubrimiento) Parám. Corte, const. Diámetros inicial y final fijos Número de pasadas hasta cierto desgaste ENSAYO DE TORNEADO Desgaste y/o deformación (a alta velocidad) Parám. Corte, const. Minutos hasta cierto desgaste (VB=0,38; KT=0,13) Medición a intervalos constantes ENSAYO DE IMPACTO ( flycut ) CON HIERRO NODULAR ( gummy ) Adhesión del recubrimiento Una sola pasada Disolución del filo recrecido en un baño ácido Porcentaje del área de corte sin recubrimiento

8 ESTUDIO DE LA MECANIZABILIDAD DE LOS PRINCIPALES MATERIALES 1. Características ti generales de mecanizabilidad d de los principales i materiales Características comunes de mecanizabilidad y factores de influencia Clasificación de materiales para el estudio de su mecanizabilidad Características generales de mecanizabilidad de los principales grupos de materiales

9 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE MECANIZABILIDAD Y FACTORES DE INFLUENCIA Valor de la energía específica Carácter abrasivo Carácter pegajoso y generación de filo recrecido Reactividad química Falta de homogeneidad Formación de viruta inconveniente Dificultad de obtención de tolerancias estrechas Elevado coeficiente de dilatación térmica Bajo módulo de elasticidad Composición química concreta, y pureza Condición: Proceso de obtención y tratamiento térmico Homogeneidad química Microestructura Porosidad Inclusiones

10 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE MECANIZABILIDAD Y FACTORES DE INFLUENCIA Ejemplo: Variación en las características de mecanizabilidad de una barra de fundición gris, causadas por la diferente velocidad de enfriamiento entre la periferia y el núcleo (b) (a) (c) (d) (a) (b) (c) (d)

11 CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA EL ESTUDIO DE SU MECANIZABILIDAD (METALS HANDBOOK, ASM) Fundiciones de hierro Aceros al carbono y aleados Aceros inoxidables Aceros de herramientas Aceros de herramientas pulvimetalúrgicos Aleaciones termorresistentes (Ni-, Co-, Fe-) Aluminio y aleaciones de aluminio Cobre y aleaciones de cobre Magnesio y aleaciones de magnesio Piezas inyectadas de aleaciones de zinc Níquel y aleaciones de níquel Metales reactivos (Ti, Hf, Zr) Metales refractarios (Ta, Nb, Mo, W) Berilio Uranio y aleaciones de uranio Materiales pulvimetúrgicos Materiales compuestos de matriz metálica y estructuras honeycomb

12 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE MECANIZABILIDAD DE LOS PRINCIPALES GRUPOS DE MATERIALES Fundiciones de hierro Aceros al carbono y aleados Aceros inoxidables Aceros de herramientas Aleaciones termorresistentes y aleaciones de Ti Mat. sinterizados Materiales no ferrosos Materiales compuestos Por el grafito: viruta corta y baja necesidad de lubricación, buena mecanizabilidad Dúctiles, viruta larga, elevada energía específica (muy variable / composición), ió facilidad d de formación de filo recrecido Comportamiento pegajoso (adherencia a la herramienta) y formación de filo recrecido, elevada energía específica Energía específica muy elevada. Carácter abrasivo por los carburos metálicos Baja conductividad térmica: concentración del calor en el corte sin pérdida de resistencia, elevada temperatura en el corte, energía específica muy elevada. Aleac. de ti: comportamiento muy pegajoso Porosidad: microdiscontinuidades en todo el volumen Algunos son muy abrasivos (Al-Si), otros tienen comportamiento pegajoso (Al), otros tiene coeficiente de dilatación térmica elevado. Energías específicas bajas Muy abrasivos, riesgo de daño de la pieza por la heterogeneidad matrizrefuerzo

13 EJEMPLO: MECANIZABILIDAD DE LOS ACEROS DE HERRAMIENTAS (AH) Tipos de AH (ii) según AISI Para trabajos en frío Aceros rápidos Aceros de moldes W - Water hardening S - Shock resisting O - Oil hardening A - Air hardening D - Die steel, air hardening, high chromium H - Hot work, chromium, tungsten, and/or molybdenum T - Tungsten alloy, high speed steel M - Molybdenum alloy, high speed steel L - Low alloy, special purpose F - Carbon-tungsten, special purpose P - Mild steels, low carbon and other types

14 EJEMPLO: MECANIZABILIDAD DE LOS ACEROS DE HERRAMIENTAS (AH) Tipos de AH: ejemplos de composición

15 EJEMPLO: MECANIZABILIDAD DE LOS ACEROS DE HERRAMIENTAS (AH) Tipos de AH: ejemplos de composición

16 CARACTERÍSTICAS DE MECANIZABILIDAD DE LOS AH Partículas de carburos metálicos

17 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN ÓPTIMAS DE LOS ACEROS DE HERRAMIEN- TAS PARA SU MECANIZADO Depende de % C y elementos de aleación: 1. %C alto (la mayor parte de los AH): Matriz de ferrita 2. %C 1 y %Aleación bajo: Pocos problemas de tamaño y distribución de partículas de carburo. AH de referencia (mecanizabilidad 100%) 3. %C<0,75: Partículas de carburos grandes y dispersas Si matriz ferrítica, problemas: %Aleación bajo: Ferrita gummy %Aleación alto: Ferrita tenaz Mejor: Mezcla de perlita esferoidal y perlita laminar

18 RELACIÓN ENTRE DUREZA Y MECANIZABILIDAD Recocidos: %C bajo: Relación lógica %C alto: Depende de los elementos de aleación, p. ej.: W hasta 200HB y buena mecanizabilidad T, M HB y muy mala mecanizabilidad MECANIZABILIDAD RELATIVA DE LOS DIFERENTES AH Estado recocido Valoración en base a velocidades de corte adecuadas

19 TORNEADO DE AH CON HERRAMIENTAS DE METAL DURO RECUBIERTO Y CON CERÁMICAS

20 ECONOMÍA DEL MECANIZADO. OPTIMIZACIÓN DE LAS CONDICIONES DE CORTE Escoger las condiciones de corte, dentro de los márgenes de buena mecanizabilidad, para minimizar costes o tiempos de mecanizado o para maximizar el beneficio. El factor de costo más sensible a la modificación ió de las condiciones i de corte es el consumo de herramientas de corte.