• 24 de junio de 2024

El mecanizado de titanio es radicalmente diferente del mecanizado de fundición o del acero. Para obtener resultados económicos, tanto la tecnología de las herramientas como de los procesos se deben diseñar de manera óptima. Con la comprensión integral de las interrelaciones generales del mecanizado de titanio, MAPAL ha sido capaz de identificar la combinación óptima de precisión y rentabilidad.

Las propiedades materiales del titanio se valoran en numerosos campos, como son la industria aeroespacial, la industria automotriz y la tecnología sanitaria. Sin embargo, el material es extremadamente difícil de mecanizar. Esto se debe a su baja conductividad térmica. A modo de comparación, en el mecanizado de acero, el 10% de la temperatura permanece en la pieza de trabajo, el 15% causa tensión en la herramienta de corte y, con mucho, la mayor proporción, el 75% del calor, se transfiere a las virutas y se elimina con ellas. El titanio es completamente diferente. En este caso, las virutas solo absorben el 25% del calor. La mayor parte el 60% entra en la herramienta y provoca una alta carga térmica en el filo o en el material. Esto implica una vida útil de la herramienta considerablemente más corta. De esta manera, los costos de material de corte se convierten en el centro de atención.

Influencia de la velocidad de corte en el desgaste

Si la velocidad de corte es demasiado baja, esto puede provocar adhesión, es decir, el material se pega. Si la velocidad de corte es demasiado alta, el riesgo de abrasión y desgaste triboquímico aumenta bruscamente y el material de corte se quema. Una forma de determinar el estado del filo de corte es observar el ancho de la marca de desgaste. En un rango estacionario, crece lenta y continuamente. Si se supera este rango y el mecanizado entra en el rango transitorio, se produce un fallo rápido e incalculable del filo de la herramienta. Esto sucede cuando la velocidad de corte o el avance seleccionado es demasiado alto. Entre el rango estacionario y el transitorio hay una diferencia de hasta el 100% en la vida útil de la herramienta.

Para el servicio técnico de MAPAL es muy importante ayudar a ejecutar los procesos, verificar el ancho de la marca de desgaste y mostrar al cliente cuando se ha alcanzado el final del rango estacionario, para un funcionamiento de máquina fiable y óptimo. Como regla general, MAPAL recomienda reemplazar la herramienta cuando el desgaste es de aproximadamente 0,2 mm. Una fresa de metal duro aún se puede volver a rectificar, pero no a niveles más altos de desgaste.

MAPAL ha incorporado sus conocimientos sobre el proceso de mecanizado de titanio en el desarrollo de su propia tecnología de herramientas. La atención se centra en los criterios de desgaste y su influencia incluso más allá del material de corte más adecuado. Para garantizar una resistencia óptima al calor, MAPAL utiliza materiales de corte innovadores, es decir, calidades de metal duro seleccionadas y recubrimientos adecuados que producen la mínima fricción posible. La geometría micro y macro, con geometrías de herramienta extremadamente positivas, caras de desprendimiento pulidas y medidas para un enfriamiento eficiente preparan el camino para un mecanizado rentable. Sin embargo, el equilibrio cuidadoso de los datos de corte es esencial para el costo del mecanizado de titanio.

Más rápido no significa menor costo por pieza

Al mecanizar acero y fundición, utilizar velocidades de corte más altas a menudo se traduce en un aumento de la productividad y en una disminución de los costes generales, que son los costes de máquina y los costes de herramienta. Los costes de la máquina se reducen cuanto más rápido y eficiente funciona la máquina. Aunque, en este caso, los costes de material de corte aumentan, se consigue un equilibrio óptimo en términos de costes globales a una velocidad de corte relativamente alta. Sin embargo, cuando se trata de mecanizado de titanio, las velocidades de corte más altas no son convenientes. Tobias Gräupel, experto técnico en herramientas intercambiables de MAPAL, lo demuestra con un cálculo de eficiencia económica que optimiza los datos de corte del mecanizado de titanio desde el punto de vista de los costes. Se considera una operación de fresado con una fresa NeoMill-Titan-2-Corner con cuatro filos de corte que mecaniza TiAl6V4 con una profundidad de corte de 4mm y un ancho de corte de 24mm. Un examen de diferentes combinaciones de velocidades de avance y velocidades de corte conduce a una recomendación clara en términos de los valores de mecanizado para el mecanizado de titanio.

A modo de comparación, al mecanizar una pieza de acero, duplicar la velocidad de corte de 200m/min a 400m/min supuso un ahorro total de costes del 24% por pieza. Al mecanizar una pieza de titanio, el aumento de la velocidad de corte de 32m/min a 50m/min dió como resultado un aumento de costes del 259%. "Un aumento en la velocidad de corte se refleja claramente en los costos totales que se disparan", comenta Gräupel. El coste óptimo se consigue con una operación de mecanizado con altas velocidades de avance y bajas velocidades de corte. Si, por el contrario, se maximizaran las velocidades de corte además de las altas velocidades de avance, los costes serían más de cuatro veces mayores.

 "Estos cálculos de eficiencia económica son vitales, especialmente para series largas", destaca Gräupel. Al fin y al cabo, cuando se producen series largas, los costes totales juegan un papel importante a la hora de tomar decisiones de inversión. Los parámetros de corte ineficientes hacen que los costes totales del mecanizado de titanio se disparen. Solo la combinación de una tecnología de herramientas innovadora y un diseño óptimo del proceso conduce a un resultado perfecto. Los consultores técnicos de MAPAL aprovechan esta experiencia para ayudar a los encargados de producción a lograr resultados óptimos independientemente del tamaño de la serie de mecanizado y de laproducción.