Читать книгу Mecanizado CNC 4.0 - Felipe Casado - Страница 14
ОглавлениеImagen de Wikipedia.
Estoy seguro de que te suena esta tabla de la imagen.
Se trata de la tabla periódica de los elementos, una disposición de los elementos químicos en forma de tabla ordenados por su número atómico.
Pues bien, esta tabla que todos estudiamos en el colegio constituye la base a partir de la cual se crean la mayoría de los materiales con los que vamos a trabajar.
La mayoría de los elementos son metales y, al igual que un cocinero utiliza ingredientes para cocinar su comida y darle un sabor, un color o una textura, así es como se crean los materiales.
Nunca tendremos la oportunidad de trabajar con un material puro. Todos los materiales son mezclas de diferentes elementos y te puedes hacer una idea de la grandísima cantidad de materiales distintos que se pueden crear.
Sería casi imposible meter en un solo libro toda la información acerca de los materiales y definir sus cualidades, usos, capacidades o tratamientos.
Siguiendo en nuestra línea de hablar un poco en general y para darte un punto de partida, te explicaré los tipos de materiales más comunes con los que vamos a trabajar. Pero no olvides que, dentro de cada uno de ellos, se produce una infinidad de aleaciones distintas.
El más corriente y de uso generalizado, por supuesto, es el acero.
Aquí tenemos que abrir un gran paréntesis, puesto que llamamos «acero» a una aleación de hierro y carbono en un determinado porcentaje. Dependiendo de si añadimos más ingredientes a nuestro pastel, se crearán aceros más duros, blandos, fáciles de mecanizar, inoxidables, antidesgaste…
Algunos de estos ingredientes pueden ser el cromo, el molibdeno, el níquel o el wolframio.
Como ya sabes que me gusta ponértelo fácil, te voy a mostrar otra tabla.
La principal diferencia con la tabla periódica de los elementos estriba en que, con esta tabla, trabajarás todos los días, ya que es la empleada por los fabricantes de herramientas para definir, de una forma más genérica, el tipo de material que puede cortar cada herramienta.
Imágenes de Hoffmann Group.
Como puedes ver en las imágenes, este fabricante emplea unos anillos de colores para identificar, claramente, las distintas herramientas.
Cada color corresponde a un grupo de materiales que la herramienta es capaz de mecanizar.
A continuación, veremos de manera resumida las características y detalles más importantes que debes conocer sobre cada grupo de material.
El color azul muestra los aceros que, con más frecuencia, se usan en la industria, es decir, con los que nos pegaremos todos los días.
Acuérdate de que, dentro de cada acero, existen muchas aleaciones distintas, en función del uso que se les dé. Tenemos aceros especiales para fabricar herramientas (más resistentes) o aceros para fabricar muelles (más elásticos).
Por lo general, estos materiales los podremos mecanizar bastante bien, aunque percibiremos diferencias en virtud de la dureza del material.
Estos materiales crean una viruta cuyo control resulta relativamente sencillo.
La potencia de máquina que necesitamos para mecanizar entra dentro de un rango medio.
Con el color amarillo, se designa a los aceros inoxidables que, dependiendo de su aleación, utilizaremos en el sector de la alimentación o en la fabricación de electrodomésticos, joyas, tubos de escape, etc.
Todos ellos contienen, como mínimo, un 12 % de cromo.
Durante el mecanizado de estos materiales, se producirán altas temperaturas en la zona de corte, gran desgaste del filo de corte en las herramientas y también material de aportación en el filo.
En los aceros inoxidables, también nos encontraremos con viruta larga, pero su control será un poco más complicado que en los aceros al carbono.
La potencia de máquina que necesitamos es algo superior a la media.
El color rojo incluye las fundiciones. Tendremos distintas aleaciones, según el uso.
Diferenciamos cinco tipos principales de fundición: gris (GCI), maleable (MCI), nodular (NCI), de grafito compacto (CGI) y dúctil austemperizada (ADI).
Los dos primeros tipos de fundición (la gris y la maleable) son muy fáciles de mecanizar.
Sin embargo, los tres tipos restantes no resultarán tan fáciles de trabajar.
Todas las fundiciones, en general, producen una viruta corta durante el proceso de mecanizado, fácil de evacuar y controlar.
Estas fundiciones provocan un rápido desgaste en los filos de la herramienta, por ser un material muy abrasivo.
La potencia de máquina necesaria para el mecanizado es similar a los aceros al carbono.
En el color verde, hallamos todas las aleaciones de aluminio y de cobre.
Dentro de las aleaciones de cobre, se sitúan el bronce y el latón, empleados habitualmente en la fabricación de casquillos y tuercas, gracias a su capacidad de deslizamiento sobre otras piezas de acero.
La mayoría de estas aleaciones crean materiales blandos, los cuales mecanizaremos utilizando filos de corte muy agudos y grandes velocidades de corte, en conjunción con una buena refrigeración y lubricación, para evitar que se produzca aportación de material sobre el filo de corte.
La viruta que se genera es larga y su control resulta sencillo, aunque existen excepciones.
Necesitaremos emplear poca potencia de máquina para mecanizar este grupo de materiales.
El color naranja nos muestra las superaleaciones termorresistentes y el titanio.
El titanio es muy empleado en la fabricación de prótesis, debido a que se trata de un material que nuestro cuerpo no rechaza; además, es muy resistente y extremadamente ligero.
Estas superaleaciones presentan una gran resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas.
El mecanizado de este grupo de materiales resulta complejo. Se producen elevadas temperaturas y debemos emplear profundidades de corte pequeñas, como consecuencia de las grandes fuerzas que se generan, lo que provoca un desgaste rápido del filo de la herramienta.
Debemos utilizar calidades altas en las plaquitas de metal duro, siendo aconsejables las geometrías redondas. En muchas ocasiones, se precisa también el uso de plaquitas cerámicas.
Generan una viruta larga, difícil de controlar.
Necesitaremos una potencia de máquina bastante alta.
Con color azul claro, se indican los materiales extraduros.
Hablamos de aceros que han sido fabricados para trabajar, por ejemplo, en máquinas punzonadoras o troqueladoras. También nos referimos, simplemente, a aceros al carbono del primer grupo, que han pasado por un tratamiento térmico para cambiar su estructura y darles mayor dureza, normalmente comprendida entre 45 y 65 HRc.
El mecanizado se suele centrar en operaciones de acabado, ya que es muy difícil hacer grandes desbastes de material.
Lo más habitual es que, una vez mecanizado y dada la forma requerida a un acero al carbono más o menos duro, se le añada un tratamiento térmico y, por eso, este mecanizado solo consistirá en un pequeño ajuste final.
Gracias al empleo cada vez más habitual de las máquinas de corte por hilo, no importa lo duro que sea el material, ya que, cuanto más, mejor será el resultado final.
Estos materiales también producen una viruta larga, que no es tan complicada de controlar como la del grupo anterior.
Precisaremos de una gran potencia de máquina para el mecanizado.
Y, por supuesto, necesitamos emplear herramientas especiales, capaces de cortar estos materiales y resistir grandes temperaturas que se producen en el filo de corte.
Imagen de Hoffmann Group.
Digamos, de una forma muy resumida, que tenemos una tabla donde se nos muestran los materiales con los que trabajaremos, pero está claro que aquí falta mucho por añadir.
No están los plásticos, los composites, las maderas… que cada día se abren un hueco más grande en la industria, gracias a sus cualidades de resistencia, unidas a un peso menor que el acero.
Mecanizado de plásticos
Los plásticos técnicos han revolucionado la ingeniería por ser materiales mecanizables, ligeros y resistentes; por ello, cada vez se emplean más como sustitutos de los aceros y otros metales.
Muchos plásticos se inyectan y moldean, pero no todos pueden soportar tales procesos y necesitan ser mecanizados por arranque de viruta.
Para hacer una tabla como la de los aceros, cabe distinguir las tres familias más importantes:
• Los plásticos estándar, con un punto de fusión en torno a 100 grados como, por ejemplo, PPE, ABS, PP, PS, PA…
• Los plásticos de ingeniería, con un punto de fusión en torno a 150 grados: PET, POM, PMP…
• Los plásticos de alta temperatura, cuyo punto de fusión ronda los 300 grados y son PEEK o PVDF.
Imagen de Haas Automation Inc.
Uno de los principales problemas de mecanizar piezas de plástico en un torno radica en la viruta. Hay plásticos que, cuando la plaquita se encuentra cortando, generan unos hilos largos que se enredan en el plato, las garras y las herramientas.
En la fresadora no se suele producir este efecto, pero resulta bastante habitual que los pequeños trozos de plástico se cuelen por todas partes y provoquen atascos en los conductos de taladrina e incluso atascos en las cadenas extractoras de virutas, al compactarse y crear tapones.
También ocurre que muchos plásticos son incompatibles con los lubricantes, aceites y taladrinas, puesto que pueden dañarlos y es necesario utilizar aire, para enfriar tanto la herramienta como el propio plástico.
El uso de los plásticos se realiza, principalmente, por razones económicas o técnicas, ya que muchas piezas presentan grandes dimensiones y esto produce piezas muy pesadas. Hay que conseguir una buena relación entre resistencia mecánica y peso.
En comparación con los metales, los plásticos tienen unas cualidades en ocasiones mejores y, en otras, peores, a la hora de trabajar con ellos.
El plástico presenta menos rigidez y una mayor elasticidad. Se produce, igualmente, una pequeña dilatación, debido a que absorbe humedad; por ejemplo, de los productos de refrigeración.
Los plásticos no disipan bien el calor, por lo que es importante evitar un elevado rozamiento de la herramienta en el momento del corte y una buena refrigeración.
Dependiendo del plástico que se mecanice, se pueden producir grietas, desgarros, roturas y deformaciones, principalmente, en las aristas y esquinas de la pieza, sobre todo en el momento en el que la herramienta sale de la pieza.
En el mecanizado de plásticos es donde podemos utilizar, de una manera más habitual, las herramientas de acero rápido HSS, ya que necesitamos emplear altas velocidades de corte y, si empleamos herramientas de metal duro, necesitaremos máquinas modernas con grandes velocidades de avance y altas revoluciones.
Imagen de Hoffmann Group.
