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MECANIZADO EN SECO O LUBRICACION CONTROLADA

Esa es la cuestión!

Con esta disyuntiva iniciamos nuestra publicación de hoy acerca del mecanizado en seco.

Mecanizado en seco

Dos tipos de mecanizado desde el punto de vista de la lubricación


Mecanizado mediante lubricación


En nuestra publicación de 2 de junio pasado, bajo el titulo " lubricación en los procesos de mecanizado " tratamos las características del tipo de mecanizado mas generalizado pues se emplea de forma sistemática en el mecanizado por arranque de viruta.


Mecanizado con lubricantes

Mecanizado en seco


Para exponer este tipo de mecanizado, mas minoritario a día de hoy, nos apoyamos en la publicación de 24 de julio de 2019 en la revista Maquinas y Equipos por considerarla muy adecuada e ilustrativa y que reproducimos parcialmente bajo criterios de interés.


La principal ventaja del mecanizado en seco sobre el mecanizado en húmedo radican en los menores costos del lubricante refrigerante y la eliminación de aditivos químicos en el lubricante , aunque hay otros aspectos a considerar, veamos

" revista ME Maquinas y equipos

24 julio 2019

Los encargados de producción se encuentran con la disyuntiva de continuar con el mecanizado convencional y los lubricantes refrigerantes o el mecanizado en seco o la lubricación de cantidad mínima (MQL). EMO Hannover 2019, a desarrollarse del 16 al 21 de septiembre, adelantó algunas respuestas. En la zona de corte se generan temperaturas muy altas durante el mecanizado. Los lubricantes refrigerantes reducen la fricción, proporcionan refrigeración (pero también pueden causar choques térmicos destructivos) y ayudan a eliminar las virutas. En el cambio de milenio, algunos expertos predijeron que el mecanizado en seco sería un gran avance como proceso sustitutivo. Ahora es el momento de evaluar la situación actual. ¿En qué áreas se ha establecido este proceso, o una cantidad mínima de lubricación (como el mecanizado en cuasi seco), y en qué medida?

Lo que sigue es la palabra de los fabricantes de sistemas de lubricación, los proveedores de máquinas y herramientas y los científicos que proporcionan una evaluación exhaustiva desde varias perspectivas e identifican las ventajas y desventajas de las respectivas tecnologías.

Relevancia del mecanizado en serie

“El principal campo de aplicación de la lubricación por cantidades mínimas es el mecanizado de piezas prototipo como las que se encuentran en la producción en serie a gran escala en la industria de la automoción, especialmente de cadenas cinemáticas. Las piezas van desde la culata y el block de motor hasta el cigüeñal o el árbol de levas, la biela, la caja de cambios y el soporte de la rueda, etc.”, comenta Jürgen Keppler, del departamento de Ventas Técnicas de Bielomatik Leuze GmbH + Co. KG, en Neuffen. La empresa de ingeniería de Ba-den-Württemberg, es un especialista reconocido en el desarrollo y la fabricación de sistemas MQL de alta calidad. “Otras aplicaciones industriales incluyen el mecanizado de componentes cúbicos y piezas fundidas de ingeniería mecánica como accesorios, carcasas de bombas o válvulas. Es una gran ventaja en la industria de la aviación, también, si los componentes complejos no están inundados de emulsión”, indica Keppler. El experto estima que el MQL se utiliza para el mecanizado de alrededor del 15% de los nuevos componentes de grandes series y que, por ejemplo, se eleva al 70% para la perforación de pozos profundos en cigüeñales. “MQL continuará creciendo en las otras áreas de aplicación que acabo de mencionar”, enfatiza Keppler. “El auge del mecanizado MQL previsto hace unos 20 años se ha producido principalmente en el sector de la automoción. En este caso, las ventajas de MQL se podrían aprovechar al máximo en el mecanizado de piezas fundidas y forjadas. Las grandes cantidades implicadas permitieron llevar a cabo el trabajo de I+D correspondiente. También surgirán nuevas áreas de aplicación a raíz de los próximos cambios en la movilidad electrónica y la fabricación de aditivos. La gran ventaja de MQL radica en el ahorro de costos en recursos como el petróleo, el agua y la energía”. Otras ventajas son las piezas de trabajo secas, la ausencia de arrastre de emulsión y la contaminación en las bahías de producción, así como la prevención de los riesgos para la salud asociados. “El constante desarrollo de materiales y aplicaciones plantea nuevas exigencias a los procesos de mecanizado y, por tanto, a los sistemas MQL. Esto sin duda dará lugar a soluciones interesantes”, afirma Keppler.

¿Qué dicen los científicos? “Gracias a los modernos materiales de corte, el mecanizado en seco se ha introducido en casi todas las áreas de la producción de mecanizado. El aumento de la presión de los costos, pero también el consumo de energía y los aspectos ecológicos están llevando a un renacimiento de estas tecnologías”, dice el Dr. Ivan Iovkov, jefe de Tecnología de Corte en el Instituto de Tecnología de Mecanizado ISF de la Universidad Técnica de Dortmund. “El mecanizado en seco no sólo se utiliza en el fresado o torneado convencional. También se realizan esfuerzos para minimizar o evitar completamente el uso de lubricantes refrigerantes en procesos complejos como la perforación profunda y el tallado de engranajes. Sin embargo, los procesos de corte y la tecnología aún necesitan ser adaptados de ciertas maneras”, agrega.

El mecanizado en seco tiende a ser más común en las grandes empresas que procesan grandes cantidades que en las pequeñas empresas especializadas en diversos tipos de componentes complejos y de alta precisión. “Creo que en el futuro habrá mecanizado tanto en seco como en húmedo”, predice Iovkov, quien añade: “Debemos tener una visión holística de la producción cuando decidamos si el mecanizado en seco tiene sentido o si implicará unos costos de adaptación al proceso desproporcionadamente altos. El continuo desarrollo de la tecnología de los dispositivos MQL y de los recubrimientos, la creciente precisión del parque de máquinas, pero también la digitalización -por ejemplo, mediante la monitorización durante el proceso de las variables relevantes- permitirán en el futuro realizar cada vez más mecanizados en seco o MQL bajo condiciones prácticas robustas”.

En ese sentido, es demasiado pronto para hablar de procesos de mecanizado convencionales que se sustituyen de forma preventiva por el mecanizado en seco o la lubricación en cantidades mínimas, ya que el mecanizado en húmedo (con mayores cantidades de lubricante refrigerante) sigue representando aproximadamente el 85% del mecanizado. Sin embargo, los procesos secos están conquistando cada vez más áreas, tanto en el sector del mecanizado en general como, sobre todo, en áreas especiales. Una visión práctica, con enfoque holístico

Hace más de veinte años, los expertos predijeron un futuro triunfante para el mecanizado en seco. ¿En qué áreas se han establecido el mecanizado en seco y la lubricación de cantidad mínima? Tallado de engranajes con fresa madre ahora exclusivamente en seco, las ventajas del MQL sobre el mecanizado en húmedo radican en los menores costos del lubricante refrigerante y la eliminación de aditivos químicos en el lubricante. “Esto se traduce en ventajas de costos y también en menos efectos adversos para la salud de los empleados”, dice el Dr. Hartmuth Müller, director de Tecnología e Innovación de la planta de producción de Klingelnberg GmbH en Hückeswagen. La empresa de ingeniería mecánica, con sede en Zúrich (Suiza), emplea a unas 1300 personas en todo el mundo y está especializada en la tecnología de engranajes cónicos y rectos. “El principio detrás de MQL se basa en mojar la cara del rastrillo”, dice. Esto es fácil de lograr con herramientas con refrigeración interna, mientras que con las geometrías de herramientas complicadas de las herramientas de corte de engranajes no es posible. Por esta razón, Klingelnberg se basa exclusivamente en el mecanizado en seco para el tallado con fresa madre. “Sólo usamos MQL cuando mecanizamos piezas de fundición para uso en ingeniería”, explica Müller.

Las herramientas de corte de barras de carburo de tungsteno se utilizan para el fresado de engranajes cónicos. Por razones de costo, las herramientas de carburo de tungsteno no son ampliamente utilizadas para el fresado de engranajes rectos; las fresas madre de corte seco PM-HSS se utilizan generalmente para este propósito. El acabado duro posterior de las ruedas dentadas se realiza -siempre que sea posible- mediante rectificado, utilizando aceite como lubricante refrigerante. “El mecanizado en seco ha triunfado definitivamente en la fabricación de engranajes, como se predijo”, dice el Dr. Müller, y aclara: “Gracias a la evolución de los materiales de corte y de los recubrimientos, las velocidades de corte son hasta cinco veces superiores a las de hace 20 años con el mecanizado en húmedo. El mecanizado en seco no sólo ha conducido a un aumento considerable de la productividad, sino también a una producción más limpia”.

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Planificar correctamente el mecanizado en seco

“En las máquinas Grob, el mecanizado en seco o MQL se utiliza para procesos con un filo de corte definido geométricamente, como perforación, fresado o desbaste”, informa Jochen Nahl, CSO de Grob-Werke GmbH & Co. KG de Mindel-heim. “Las piezas de trabajo típicas son la estructura del bastidor o las piezas del chasis, el motor de combustión y los componentes de la transmisión de aluminio o hierro fundido gris, y ahora también las carcasas de los turbocompresores de acero fundido altamente resistente al calor. El mecanizado en húmedo sigue formando parte del ADN de muchas empresas, pero la proporción de máquinas MQL ya ha aumentado al 12% en los últimos años y sigue aumentando, especialmente para el mecanizado de la estructura del bastidor y de las piezas del chasis”.

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Aunque el mecanizado en seco no se está utilizando en la actualidad en la medida en que se esperaba, es evidente que la industria lo está aceptando gradualmente. “Para obtener los beneficios, cualquier cambio de mecanizado en húmedo a mecanizado en seco debe basarse en una estrategia inteligente e implementarse con un proveedor de máquinas competente como socio”, recomienda Nahl.

Conclusiones y perspectivas

El mecanizado en húmedo con grandes cantidades de lubricante refrigerante se sigue utilizando en la gran mayoría de los procesos de mecanizado. Sin embargo, el mecanizado en seco y la lubricación de cantidad mínima están en marcha, especialmente en áreas especiales como el tallado de engranajes. Además de los aspectos tecnológicos (como los materiales de las piezas de trabajo y el rendimiento de la máquina), el ahorro potencial de costos para la energía y los sistemas desempeña un papel importante en la selección del proceso adecuado. Además, los aspectos de salud, la sostenibilidad y los requisitos legales más estrictos tienen cada vez más peso como factores dentro de la evaluación general.

Los avances tecnológicos y el conocimiento detallado de los procesos de vanguardia ofrecerán cada vez más posibilidades en el futuro para un mecanizado en seco y MQL seguro y, en muchos casos también, altamente productivo. "


Adjuntamos un vídeo ilustrativo del mecanizado en seco.


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