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Catching ‘22’: Beat the Challenges of Titanium
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Alan Richter
Cutting Tool Engineering

En el corte

El mecanizado eficaz del titanio, un elemento con el número atómico 22, empieza por disponer de las herramientas de corte adecuadas. Allied Machine & Engineering Corp., Dover, Ohio, es uno de los fabricantes de herramientas que ofrece herramientas para el titanio. Aparte de la broca de metal duro indexable 4TEX de Allied Machine, la mejor opción para taladrar titanio, según el ingeniero de ventas de campo Nate Craine, es la broca APX de Allied con una plaquita especial reemplazable.

Aunque algunos usuarios finales consideran que el titanio es una superaleación resistente al calor, no es así. "A mucha gente le gusta agrupar el titanio en la misma categoría que las aleaciones de alta temperatura, pero se trata de un material diferente que debe tratarse de forma distinta", afirma Craine.

Subrayó que es fundamental comprender que la fricción y una evacuación inadecuada de las virutas hacen que el titanio se endurezca durante el taladrado. Como resultado, una pieza de titanio con una dureza de 32 HRC puede endurecerse hasta 50 HRC dentro del agujero, lo que complica todos los procesos posteriores al taladrado. "Se puede llegar a destruir una herramienta de taladrado", afirma Craine.


Durante las pruebas de duración de la herramienta en las instalaciones de un cliente, esta broca de 2,5" de diámetro produjo seis orificios por plaquita T-A para una longitud total de 90" y de dos a tres orificios/canto con una plaquita -PWHR o de cuatro a seis orificios/canto con una plaquita -PW al taladrar Timetal 17 (Ti5Al2Sn4Mo2Zr4Cr) con una dureza de 34 HRC a una velocidad de corte de 82 sfm y un avance de 0,0035 ipr. 0035 ipr. Esta aleación de forja de alta resistencia y endurecimiento profundo se utiliza principalmente para motores a reacción. Según Allied Machine, la formación de viruta fue mucho mejor al taladrar a 131 sfm y 0,0055 ipr, pero la vida útil de la herramienta puede disminuir si los parámetros de mecanizado son excesivos. Imágenes por cortesía de Allied Machine & Engineering

Una forma de evitar ese problema es seleccionar una herramienta con el ángulo de desahogo adecuado para que no roce el material de la pieza de trabajo. "En el titanio, el material es propenso a pellizcar el lateral de la broca, por lo que desarrollamos una geometría diseñada para un mayor éxito", explica Craine.

Aunque ese diseño específico de la aplicación requiere que la broca funcione a una velocidad de avance menor, la mayoría de las aplicaciones aeroespaciales de titanio, por ejemplo, no necesitan velocidad, añade Craine. "Los costes de material son más importantes. Si se puede hacer el trabajo sin dañar la pieza, entonces es un éxito".

Además del ángulo de desahogo, una broca debe tener el ángulo de desprendimiento y el afilado correctos para cortar titanio con eficacia, señaló Kevin Vanderbeck, ingeniero de campo de la costa este de Allied Machine.

Sin embargo, producir un filo de corte con el afilado correcto es un acto de equilibrio, según Craine. Un afilado excesivo hace que la herramienta funcione como si estuviera embotada, mientras que un filo demasiado afilado es propenso a astillarse.

Para mejorar aún más sus brocas T-A, Vanderbeck dijo que Allied Machine realiza un proceso patentado "cariñosamente llamado ultraafilado" para crear el filo de corte ideal para aumentar la vida útil de la herramienta y el control de la viruta. "Ese proceso minimiza los puntos de fractura a lo largo del filo de corte", añadió.

Sin una formación de viruta adecuada, las virutas de titanio pueden quedar como cintas y ser difíciles de evacuar. "Si se taladra algo de más de tres veces el diámetro, esa larga cinta se aglutinará y agarrotará la herramienta", dijo Vanderbeck. "Se estropea muy rápido y muchas veces no tienes tiempo de pulsar la parada de emergencia. Cuando te das cuenta, ya es demasiado tarde".

Manténgalo frío
Los recubrimientos de las herramientas y el refrigerante desempeñan un papel importante a la hora de combatir el alto nivel de calor generado por el corte de titanio. Para los recubrimientos, Vanderbeck recomienda TiAlN o AM200 o AM300, patentados por Allied Machine. La ventaja del AM200, señaló, es que el recubrimiento alcanza el mismo nivel de lubricidad para superar el filo acumulado que el TiAlN, pero a una temperatura más baja. Craine añadió que Allied Machine ofrece plaquitas pulidas con recubrimiento AM300 para minimizar la posibilidad de que el titanio se adhiera al recubrimiento.

Pero sin un suministro abundante de refrigerante, incluso el revestimiento más resistente al calor tendrá problemas. "Cuanto más refrigerante, mejor", dice Craine, y añade que debe ser una solución soluble en agua en lugar de aceite, porque el titanio es inflamable. Por esa misma razón, también recomienda que el refrigerante se suministre a través de la herramienta. "He perforado agujeros de un diámetro con refrigerante de inundación, pero eso es lo más profundo que perforaría en la mayoría de los casos".

Aunque un fabricante de la Costa Este que utilizaba sólo aceite como refrigerante no tenía problemas de inflamabilidad, la empresa no conseguía resultados óptimos. El aceite es necesario para la lubricidad y la reducción de la fricción, pero el agua también es importante porque aleja el calor restante de la zona de corte".

Una vez que el cliente de Vanderbeck, con sede en Nueva Inglaterra, cambió a un refrigerante soluble en agua, consiguió una mayor vida útil de la herramienta que cuando la empresa había empezado a utilizar aceite puro, añadió. "La vida útil de las herramientas es mucho más larga y estable, y su enfriador no trabaja tanto como antes, cuando utilizaban aceite y se esforzaban por gestionar la disipación del calor".

Vanderbeck señaló que es esencial mantener el refrigerante a la concentración correcta, que es un poco más alta para las aplicaciones de titanio. "Recomiendo encarecidamente que los fabricantes consulten a su proveedor de refrigerante cuál es la mejor concentración de refrigerante para sus aplicaciones de titanio".

(Haga clic aquí para leer el artículo completo en Cutting Tool Engineering)



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