Una guía sobre los materiales de la pieza y la formación de virutas

En el complejo mundo del corte de metales, seleccionar la herramienta y el proceso de corte correctos es esencial para conseguir resultados óptimos. Uno de los factores clave que hay que tener en cuenta es el material de la pieza que se va a cortar, ya que los distintos materiales tienen características diferentes para la formación y evacuación de virutas.

Los materiales de las piezas de trabajo se clasifican en seis grupos principales en función de sus propiedades y características. Entre ellos están el acero, el acero inoxidable, el hierro fundido, los materiales no férreos, las superaleaciones resistentes al calor y el acero templado. Para garantizar que se selecciona la herramienta de corte y el proceso adecuados para un material determinado, es importante comprender las características específicas de cada grupo.

Acero (ISO-P)

El acero es un material muy utilizado en la industria manufacturera y está clasificado como ISO-P. Este grupo incluye aceros de bajo, medio y alto contenido en carbono, así como aceros aleados. La maquinabilidad del acero varía en función de su contenido en carbono, siendo el acero con bajo contenido en carbono más fácilmente maquinable que el acero con alto contenido en carbono.

El acero es un material de astillado largo con un control de la viruta relativamente fácil y suave. El acero de bajo contenido en carbono puede ser pegajoso y requiere aristas de corte afiladas. La fuerza de corte específica (kc) para el acero está entre 1500-2000 N/mm2. Las fuerzas de corte y la potencia necesarias para mecanizar el acero se mantienen dentro de un rango limitado.

Se utiliza habitualmente en las industrias del automóvil, aeroespacial y de la construcción, así como en la producción de bienes de consumo como electrodomésticos, maquinaria y herramientas.

Acero inoxidable (ISO-M)

Los aceros inoxidables son un grupo de materiales muy resistentes a la corrosión y a las manchas, lo que los hace ideales para su uso en entornos donde la higiene y la limpieza son fundamentales. Se clasifican como ISO-M e incluyen los aceros inoxidables austeníticos, ferríticos y dúplex.

El acero inoxidable también es un material de viruta larga, pero el control de la viruta puede ser difícil en las variedades austenítica y dúplex. La fuerza de corte específica del acero inoxidable oscila entre 2100-3550 N/mm2. El mecanizado del acero inoxidable puede crear fuerzas de corte elevadas, bordes acumulados, calor y endurecimiento por deformación.

Los materiales de este grupo se utilizan habitualmente en la producción de equipos médicos y equipos de procesamiento químico, así como en las industrias automovilística y aeroespacial.

Hierro fundido (ISO-K)

La fundición es un grupo de materiales compuestos principalmente de hierro, carbono y silicio. Se clasifican como ISO-K e incluyen la fundición gris, la fundición dúctil y la fundición maleable. La fundición es conocida por su excelente resistencia al desgaste y sus propiedades amortiguadoras.

El hierro fundido es un material de viruta corta con un buen control de la viruta en todas las condiciones. La fuerza de corte específica para el hierro fundido oscila entre 940-2700 N/mm2. Mecanizar hierro fundido a velocidades más altas puede crear desgaste abrasivo, pero las fuerzas de corte son moderadas.

Se utiliza comúnmente en la producción de piezas de automóviles, componentes de máquinas herramienta y aplicaciones de tuberías y accesorios.

Materiales no ferrosos (ISO-N)

Los materiales no férricos son metales que no contienen hierro, como el aluminio, el cobre, el latón y el HRSA. Se clasifican como ISO-N y son conocidos por su excelente conductividad eléctrica y térmica, así como por su resistencia a la corrosión.

Los materiales no férricos son materiales de viruta larga, con un control de la viruta relativamente fácil si están aleados. El aluminio es pegajoso y requiere aristas de corte afiladas. La fuerza de corte específica de los materiales no férricos oscila entre 500-1750 N/mm2, y las fuerzas de corte y la potencia necesarias para mecanizarlos están dentro de un rango limitado.

Este grupo de materiales se utiliza habitualmente en las industrias aeroespacial, automovilística y de la construcción, así como en la producción de bienes de consumo como la electrónica.

Superaleaciones resistentes al calor (ISO-S)

Las superaleaciones resistentes al calor son un grupo de materiales diseñados para soportar altas temperaturas y entornos extremos. Se clasifican como ISO-S e incluyen aleaciones con base de níquel, como Inconel y Hastelloy, así como aleaciones de titanio.

Las superaleaciones resistentes al calor son materiales de viruta larga con difícil control de la viruta (virutas segmentadas). Con la cerámica se requiere un ángulo de desprendimiento negativo, mientras que con el carburo se requiere un ángulo de desprendimiento positivo. La fuerza de corte específica de las superaleaciones termorresistentes oscila entre 3000-3800 N/mm2 para la HRSA y 1550-1700 N/mm2 para el titanio, y las fuerzas de corte y la potencia necesarias son bastante elevadas.

Las superaleaciones resistentes al calor se utilizan habitualmente en las industrias aeroespacial, automovilística y energética, así como en la fabricación de turbinas de gas y motores a reacción.

Acero endurecido (ISO-H)

El acero templado es un grupo de materiales que han sido tratados térmicamente para aumentar su dureza entre 45-65HRc. Se clasifican como ISO-H e incluyen los aceros para herramientas, los aceros rápidos y los aceros para rodamientos.

El acero templado, clasificado como ISO-H, es un material de viruta larga con un buen control de la viruta. Se requiere un rastrillo negativo, y la fuerza de corte específica para el acero templado oscila entre 2800-5550 N/mm2. Las fuerzas de corte y la potencia necesarias son bastante elevadas.

El acero templado se utiliza habitualmente en la fabricación de herramientas de corte, matrices y moldes, así como en las industrias automovilística y aeroespacial.

Es importante tener en cuenta que la fuerza de corte específica (kc) varía para cada material, y la constante del material kc1 (N/mm2) debe considerarse cuidadosamente y adaptarse para cada operación de mecanizado.

En resumen, comprender los distintos materiales de las piezas de trabajo y sus características para la formación y evacuación de virutas es esencial para seleccionar la herramienta y el proceso de corte adecuados. En resumen, comprender la clasificación y las características de los materiales de las piezas de trabajo es esencial para seleccionar la herramienta de corte y el proceso adecuados para una aplicación determinada. Cada material tiene sus propiedades y retos únicos en lo que se refiere al mecanizado. Seleccionando la geometría y el grado correctos de la herramienta de corte, los ingenieros pueden optimizar el proceso de corte y conseguir resultados óptimos en el corte de metales.