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INSERTOS CERAMICOS CON ROMPEVIRUTAS

En el torneado de aceros inoxidables austeníticos, cuando se modifican los insertos cerámicos mediante un rompevirutas se obtienen mejores resultados.


Mecanizados Inter 2000 es especialista en mecanizado por arranque de viruta por lo que este tema nos interesa de forma especial y lo queremos compartir.


Insertos cerámicos con rompevirutas

Estudios recientes han comparado el torneado de un acero inoxidable austenítico de un inserto cerámico base con uno del mismo tipo, pero con modificaciones en su geometría.


Los aceros austeníticos son aceros inoxidables no magnéticos que contienen altos niveles de cromo y níquel y bajos niveles de carbono.


Los resultados son concluyentes pues se consigue:

  • Retrasar la aparición del desgaste tipo notch

  • Aumentar la vida útil de la herramienta

  • Reducir las fuerzas de corte

  • Viruta fragmentada en trozos mas pequeños

Vamos a ir por partes explicando como se realizaron los ensayos y qué consideraciones se tuvo en cuenta :


Insertos cerámicos con rompevirutas en el torneado de aceros inoxidables


El acero inoxidable AISI 304-L es un acero austenítico de uso muy extendido. Posee excelentes propiedades frente a la corrosión, a la conformabilidad y a la soldabilidad. Además, al tener una estructura atómica cúbica centrada en las caras, es muy propenso a generar el endurecimiento de capa al mecanizarlo, muy común en esta clase de materiales. Entre sus principales aplicaciones de uso destacan la calderería, la industria química y algunas aplicaciones criogénicas.


Propiedades mecánicas y físicas y composición química del AISI 304-L


Para la ejecución de los ensayos se ha hecho uso de un centro de torneado del fabricante CMZ TC25BTY de 35 kW de potencia en el husillo. Las fuerzas de corte se han recogido haciendo uso de una mesa dinamométrica triaxial Kistler 9129a y un multi-analizador en tiempo real OROS® OR35 con una frecuencia de muestreo de 12.800 muestras/s. El diámetro inicial de la pieza en bruto era de 130 mm con una longitud de 240 mm. Los insertos cerámicos empleados son del fabric NTK antecutting tools modelo TNGN 160408 T01020 WA1 La calidad WA1 se consigue añadiendo whiskers de carburo de silicio a una base de alúmina. Gracias a ello, ofrece una combinación única de gran resistencia al desgaste, gran tenacidad y una alta resistencia al descascarillado.


Características herramienta TNGN 160408 T01020 WA1 [14]


A ciertos insertos se les ha fabricado mediante láser un rompevirutas de ranura para poder realizar la comparativa de fuerzas de corte con respecto a insertos sin rompevirutas. En lo referente a las condiciones de corte, los ensayos se han realizado a una velocidad de corte de 300 m/min, una profundidad de corte de 1 mm y un avance de 0,15 mm/r.

Se observó que el inserto con rompevirutas se ha desgatado más lentamente que el inserto base. El fin del ensayo para las dos herramientas ha sido por superar el desgate de notch medio recomendado por la norma ISO 3685: 1993. Dicho desgate causó la rotura del filo principal en la herramienta con rompevirutas.


Desgate de las herramientas en AISI 304-L.


En cuanto a las fuerzas de corte originadas durante el proceso de mecanizado, se observó que la fuerza en el eje X, fuerza de avance en este caso, es menor cuando se mecaniza con el inserto con rompevirutas. Las fuerzas en las otras dos direcciones son muy parecidas de rompevirutas a sin él. Esto ocurre tanto con la fuerza media como con la fuerza máxima en cada uno de los ejes y en la fuerza módulo resultante del proceso. Además, el incluir un rompevirutas al inserto cerámico, reduce la fuerza total del mecanizado en, aproximadamente, un 14 %. Esto implica que el rompevirutas favorece el deslizamiento de la viruta generándose con ello un menor rozamiento entre viruta y herramienta tal y como se puede apreciar claramente mirando la fuerza en el eje X.


Comparativa vida de la herramienta

Media de las fuerzas durante el proceso de corte


Bajo estas condiciones de corte, la herramienta sin rompevirutas ha mecanizado un total de 6,57 cm3, mientras que el inserto con rompevirutas ha logrado arrancar 19,71 cm3 de material. Esto implica que al añadir el rompevirutas a la herramienta, la vida de esta se alarga un 200%. Por consiguiente, además de asegurar que la aparición del desgaste tipo notch se ha retrasado, la vida de la herramienta se ha alargado. En cuanto a la viruta, el rompevirutas ha cumplido el objetivo principal del estudio que era fragmentar la viruta en trozos más pequeños.


Media de las fuerzas durante el proceso de corte

Realizado el experimento se llegó a las siguientes conclusiones:

  • La modificación en la geometría de la cara de desprendimiento del inserto base ha hecho que el flujo de la viruta se modifique haciendo que se genere un menor rozamiento entre la herramienta y la viruta. De esta forma se han conseguido dos cosas. En primer lugar, retrasar la aparición del desgaste tipo notch aumentando así la vida útil de la herramienta. En segundo lugar, reducir las fuerzas de corte, obteniéndose así un descenso en los esfuerzos de corte de un 14%.

  • La viruta se ha fragmentado en trozos más pequeños lo que favorece la extracción de calor del conjunto pieza-herramienta. Con ello, se acerca al proceso al corte adiabático ideal buscado.


Evolución de las herramientas de corte

Os dejamos un video sobre torneado de aceros, esperamos que os haya interesado el articulo. hasta pronto.

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I.H

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