- marzo 30, 2021
- Posted by: IMINOX
- Categoría: Información Técnica del Inoxidable
El acero inoxidable es uno de los principales materiales utilizados en ingeniería. Se pueden encontrar productos fabricados con este material en turbomaquinaria, ingeniería aeroespacial, industria petrolera y de gas, industria alimentaria, industria química entre muchas aplicaciones más. Su extenso uso se debe a su principal ventaja: la resistencia a la corrosión. En nuestro idioma la palabra Inoxidable significa que no se oxida y en inglés Stainless significa sin mancha… en realidad lo que se puede conjuntar de ambas palabras es que no presenta las típicas manchas rojizas resultantes de la oxidación del hierro.
Para un fabricante de piezas de acero inoxidable el parámetro importante es la maquinabilidad, que depende de la composición y estructura del acero. Expliquemos un poco más este término… la maquinabilidad es una propiedad de los materiales que permite comparar la facilidad con la que pueden ser mecanizados por arranque de viruta, y también puede definirse como el mejor manejo de los materiales y la facilidad con la que pueden ser cortados con una segueta o con una máquina de corte. Depende de las propiedades físicas de los materiales. Los factores que suelen mejorar la resistencia de los materiales a menudo degradan su maquinabilidad. Por lo tanto, para una mecanización económica, los ingenieros se enfrentan al reto de mejorar la maquinabilidad sin perjudicar la resistencia del material.
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.
Conocerla es indispensable para aplicar las geometrías y calidades de corte adecuadas en las herramientas.
- Los aceros austeníticos (serie 300) son difíciles de maquinar. El traqueteo puede ser un problema, necesitando máquinas y herramientas con gran rigidez.
- Los aceros inoxidables ferríticos tienen buena maquinabilidad.*
- Los aceros martensíticos son abrasivos y requieren materiales de herramienta con gran dureza en caliente y resistencia al desgaste*
- Los endurecibles por precipitación son fuertes y abrasivos, requieren materiales de herramientas duros y resistentes a la abrasión. Esta familia de inoxidables ofrece una alternativa a los aceros inoxidables austeníticos cuando se desea asociar elevadas características mecánicas y de maquinabilidad. Son aleaciones hierro-cromo-níquel que se caracterizan por la resistencia mecánica obtenida a partir del endurecimiento por tratamiento térmico de envejecimiento. Los aceros endurecibles por precipitación están patentados y frecuentemente se les designa con las siglas de la empresa productora, por ejemplo, 15-5 PH, 15-7 Mo, 17-4 PH (AISI 630), 17-7 PH (AISI 631). Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación son los que ofrecen las mejores condiciones de maquinabilidad.
*Es importante especificar que actualmente, las aleaciones de acero inoxidable ferríticas y martensíticas no se utilizan mucho en entornos industriales, sino en artículos para el hogar tales como herramientas para cocina y jardín, entre otras.
La maquinabilidad también depende del tratamiento térmico. Cuando se mecanizan aceros inoxidables austeníticos y dúplex, 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 ocasionará 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.
Expliquemos un poco más, hasta hace poco, el mecanizado del los aceros inoxidables austeníticos no se entendía bien. Los fabricantes de herramientas suponían que las fuerzas de corte mecánicas serían mayores, por lo tanto, sería necesario aplicar herramientas más fuertes de geometría negativa que redujeran los parámetros de corte, pero esto dio por resultado herramientas con una vida útil corta, virutas largas, rebabas frecuentes, rugosidad superficial insatisfactoria y vibraciones no deseadas.
Cuando en realidad, las fuerzas de corte mecánicas resultantes en los austeníticos no son mucho mayores que las que se usan normalmente al mecanizar aceros tradicionales. La mayor parte del consumo de energía adicional necesario para mecanizarlos es el resultado de sus propiedades térmicas ya que cuando se mecaniza un austenítico -que es resistente a la deformación-, la operación genera un calor excesivo.
Evacuar ese calor de la zona de corte es vital, pero los austeníticos, además de ser resistentes a la deformación, también tienen una baja conductividad térmica. Las virutas creadas durante el mecanizado de aceros sencillos absorben y transportan el calor, pero las virutas de los austeníticos absorben el calor hasta cierto punto. Además, como la misma pieza tiene mala conductividad térmica, el exceso de calor entra en la herramienta de corte, lo que da lugar a una vida útil corta de la herramienta.
Los fabricantes de herramientas crearon sustratos de metal duro para ofrecer suficiente dureza para soportar las elevadas temperaturas que se generan durante el mecanizado del acero inoxidable. También vieron la importancia de la preparación de la arista. Una herramienta con más arista viva, corta el acero inoxidable más que deformarlo, y por lo tanto, reduce la generación de calor.
Entonces, la manera más eficaz de mecanizar los aceros inoxidables austeníticos es emplear mayores profundidades de corte y avances. El objetivo es maximizar la cantidad de calor que se elimina en las virutas. También es importante la aplicación de refrigerante para el éxito del mecanizado; este debe ser de calidad, con un contenido de aceite mínimo del 8 ó 9% en una emulsión de agua/aceite. La forma en que se aplica el refrigerante también es importante. Cuanto mayor sea la presión al aplicar el refrigerante en la zona de corte, mejor hará su trabajo.
Por otra parte, los ingenieros deben tener presente que el acero inoxidable es un tipo de material que se distingue –como ya vimos- 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 norma ISO 513 -que especifica los principales grupos de aplicaciones de herramientas de corte-clasifica a los ferríticos y martensíticos dentro del grupo ISO P. A los austeníticos y dúplex los incluyen en el grupo ISO M. En otro grupo, el ISO S, se incluye el mecanizado de súper aleaciones a altas temperaturas.
Podemos concluir que el acero inoxidable es un material a mecanizar versátil que se puede usar ampliamente en aquellos casos en los que son esenciales la fuerza y la resistencia al calor y a la corrosión. Sin embargo, las mismas propiedades que hacen que las aleaciones de acero inoxidable sean materiales estructurales excepcionales también complican los procesos empleados para mecanizarlos. Una cuidada combinación entre las propiedades de la herramienta de corte, las geometrías y la aplicación de parámetros de corte puede aumentar significativamente la productividad de las operaciones de mecanizado en acero inoxidable.
Referencias bibliográficas:
https://www.secotools.com/article/21497?language=es