El nuevo Estudio de la maquinabilidad de los diferentes materiales

Estudio de la maquinabilidad de los diferentes materiales

Presentado por:

Freddy Romo Aguas

Oscar Teheran Orozco

Se entiende por maquinabilidad la capacidad o aptitud de diferentes materiales para ser conformados por mecanizado en máquinas-herramientas, es decir por arranque de material bajo una serie de parámetros previamente establecidos. La maquinabilidad es una propiedad de mucha importancia a la hora de fabricar componentes mediante procesos de arranque de viruta ya que repercute directamente en los costos de fabricación.

La maquinabilidad depende de muchos factores como la composición química del material, el contenido de elementos en proporción de cada material, la dureza, la acritud y el tamaño de grano. La maquinabilidad se mide mediante ensayos los cuales pueden estar ligados a los siguientes parámetros: duración del afilado de la herramienta de corte, la velocidad de corte aplicada para una duración de afilado de la herramienta en específico, fuerza de corte, trabajo de corte, temperatura de corte, producción de viruta, entre otros.

Para saber que tan fácil o difícil de mecanizar es una pieza se tienen los llamados índices de maquinabilidad que al material base que es el acero B1112 se le asignó un valor de 1.00 y por lo tanto es el valor estándar, el material que posea un índice mayor a 1.00 es un material con mucha mayor facilidad de maquinado en cambio un índice menor a 1.00 quiere decir que el material es más difícil de mecanizar.

En la industria siempre se busca realizar el trabajo de la manera más eficiente posible y con el ahorro máximo de recursos tanto monetariamente como de material, por lo tanto existe la variabilidad, que no es más que un juego experimental con el fin de analizar una serie de procesos y escoger la mejor combinación de parámetros que hará que la pieza sea mucho más maquinable.

Experimentalmente se ha procedido fijando un grupo de parámetros y variando uno, por ejemplo en el caso del material de la herramienta se fijó el avance y la profundidad y se cambió el material, para determinar que tanta influencia tiene el material en el mecanizado. Y así se procedió con diferentes parámetros como lo son la geometría de la herramienta de corte, el avance y la profundidad, etc.

En un caso experimental se analizó la maquinabilidad de dos materiales, dos aceros al Cromo-Molibdeno, que son el AISI 4140 estándar y el AISI 4140 plus que por cuestiones de optimización económica es una versión “mejorada” de la aleación estándar. Se le hizo un estudio dinámico y termográfico en el cual se pudieron apreciar ciertos resultados que podrían ayudar a mejorar los procesos, se procedió a probar con diferentes condiciones de corte para determinar las componentes de las fuerzas y resulto que a mayor velocidad de corte menor era la fuerza aplicada y aumenta el coeficiente de fricción entre la herramienta y la superficie de trabajo, en el caso de la versión mejorada la fricción es menor pero también aumenta a medida que aumenta la velocidad, a nuestro criterio es una buena opción realizar esta serie de estudios  ya que nos ayudan a entender que tanto influyen estas variables en el proceso de mecanizado y nos dan una visión clara acerca de que a medida que se le incluyen nuevos compuestos aleantes al material, sus propiedades mejoran mucho más, se vuelve un material mucho más maquinable y la herramienta sufre menos a causa del desgaste.

En cuanto al análisis de temperaturas de corte el proceso a realizar fue mucho más complejo, ya que no se tuvieron en cuenta la emisividad y transmisividad de la película aplicada a la cámara termográfica para que la viruta no la afectara, mas sin embargo se pudo observar que existe una variación de temperatura en la herramienta la cual se puede controlar por medio de fluidos de corte refrigerantes para que la pieza no sufra desgaste también.

Otra forma de determinar la maquinabilidad de materiales es mediante el caudal de viruta arrancada la cual consiste en realizar 3 ensayos variando las rpm, el avance y el diámetro del cilindro a mecanizar (el cual era de una aleación de aluminio-cobre), para obtener una velocidad de corte casi constante y se obtuvieron por medio de una comparación con los obtenidos de la aleación de referencia para las mismas condiciones de corte y la misma herramienta una serie de resultados bastante alejados de los teóricos establecidos, se midió la dureza del material de trabajo y se analizó el desgaste de la herramienta cada dos mecanizados, esta serie de ensayos ayudan a sacar conclusiones que mediante los cálculos no se pueden obtener, como lo son que la dureza de la aleación tras realizar el mecanizado no ha variado significativamente, que respecto al peso, al aumentar el número de rpm con velocidad constante ,el material arrancado por unidad de tiempo, disminuye.  Y se observa una variación en los pesos ya que no se repiten los mismos valores de N (rpm). Otro punto analizado y que ya previamente se escuchó en la clase es la forma de la viruta, ya que esta es diversa en función a las condiciones de corte empleadas, cuando se utiliza una velocidad de corte y avance más pequeños se obtiene una viruta continua, cuando se utiliza velocidad y avance mayores la viruta se fragmenta.

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