Mecanizado de titanio:encuentre las herramientas de fresado adecuadas para superaleaciones

A pesar de sus demandas de mecanizado, la adopción del titanio en todos los segmentos de fabricación es difícil de ignorar. Aprenda a dominar el trabajo con titanio y aumente la rentabilidad de su taller.

El titanio y sus diversas aleaciones continúan ganando popularidad. Los fabricantes aeroespaciales usan titanio en motores a reacción, trenes de aterrizaje y en cualquier lugar donde se necesite un material fuerte pero liviano. Los fabricantes de equipos de generación de energía y procesamiento químico admiran su resistencia a la corrosión. Gracias a su biocompatibilidad, los fabricantes de dispositivos médicos utilizan titanio en todo, desde articulaciones de cadera hasta instrumentos quirúrgicos. Si es un golfista talentoso, es posible que tenga un juego de palos con cabezas de titanio superfuertes y fáciles de balancear. En pocas palabras, el titanio es el metal perfecto para una variedad de aplicaciones.

Desafortunadamente, los mismos atributos que hacen del titanio un metal perfecto también lo convierten en un oso perfecto para cortar. El desgaste de la herramienta puede aumentar al mecanizar la mayoría de las aleaciones de titanio, especialmente aquellas que contienen altas cantidades de cromo y molibdeno. Sin un borde afilado, las herramientas tienden a “rebotar” en su superficie, causando fricción. Si se detiene en medio del corte, el endurecimiento por trabajo es casi inmediato. Y una vez que una herramienta ha comenzado a desafilarse, la acumulación de calor dentro de la zona de corte aumenta rápidamente, lo que complica aún más la situación.

El titanio se puede dominar. El éxito comienza con la herramienta adecuada. No intente mecanizar titanio con una fresa o un taladro de uso general. Los fabricantes de herramientas de corte han hecho todo lo posible para desarrollar geometrías y recubrimientos específicos para titanio. Exploremos algunos de ellos.

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Tipos de herramientas que desbastan, fresan y taladran superaleaciones

Las fresas intercambiables de ángulo positivo que emplean un método de bloqueo seguro y plaquitas afiladas con una preparación suave del filo son la primera opción para el desbaste. Busque fresas de extremo con ángulos de hélice variables para romper los armónicos que conducen a la vibración. Un recubrimiento multifase resistente como AlTiN, TiCN o TiAlN aplicado a un carburo de grado submicrónico suele ser la mejor opción, al igual que un alivio de canal excéntrico para proporcionar el borde más fuerte posible.

Al taladrar, se prefiere una herramienta de carburo de 135 grados de punto partido, preferiblemente con uno de los revestimientos multifase que se acaban de describir. Utilice siempre refrigerante a través de la herramienta. Debido a que la tasa de avance por diente con titanio es más baja que la que se usa en materiales más flexibles, las fresas de mango con ranuras adicionales brindan tasas de remoción de metal más altas.

Con titanio, necesita soluciones de sujeción de trabajo de primer nivel

Las buenas herramientas de corte de carburo son muy importantes, pero hay más en qué pensar con un material tan complicado para trabajar como el titanio, incluida la sujeción del trabajo, la sujeción de herramientas y la programación. Este material puede convertir la más mínima debilidad en una mala vida útil de la herramienta y crear procesos muy impredecibles. Estas son algunas de las otras casillas que deberá verificar con el mecanizado de titanio.

El titanio es agarrable. Cuando se utiliza una pinza de estilo ER estándar o similar, la extracción de la herramienta y la posterior eliminación de la pieza de trabajo están casi aseguradas. El fabricante de herramientas Haimer ha otorgado la licencia de su sistema Safe-Lock antiextracción a Sandvik Coromant, Kennametal y otros destinados a herramientas de corte redondas. Utiliza una ranura especialmente esmerilada que se conecta con un pasador de bloqueo interno para mantener seguras las herramientas de corte, sin importar lo que esté cortando.

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El descentramiento excesivo de la herramienta es problemático con cualquier material, pero lo es cada vez más con el titanio y otras superaleaciones. Para operaciones de desbaste, un sistema Safe-Lock o de la competencia funciona bien, pero el semiacabado y el acabado requieren un soporte de ajuste por contracción o un mandril de fresado hidráulico. Mantenga las herramientas lo más cortas posible y asegúrese de que el husillo, los portaherramientas y las perillas de retención reciban el mantenimiento adecuado.

El titanio es un mal conductor del calor, por lo que:

• Inunde el material con una cantidad abundante de líquido de corte.
• Utilice técnicas de programación similares a las que se encuentran con el mecanizado de alto avance.
• Utilice un enganche constante del cortador, estrategias de adelgazamiento de la viruta y trayectorias trocoidales del cortador que entran y salen de la pieza de trabajo (para minimizar el impacto en el cortador y la máquina herramienta).
• Evite enterrar la herramienta en un rincón.

Asegúrese de usar la cantidad y el tipo correctos de fluido de corte. Un aceite soluble en agua o un fluido semisintético proporciona la mejor combinación de lubricidad y eliminación de calor. Encuentre uno con aditivos de presión extrema para mejorar la vida útil de la herramienta. Manténgalos limpios, libres de aceites residuales y con PH balanceado, y use la concentración recomendada. Si tiene capacidades de refrigerante de alta presión, utilícelas por todos los medios.

Si se pregunta por qué su máquina no es tan productiva como necesita, puede que sea el momento de evaluar sus portaherramientas. Y si está utilizando portaherramientas y prensas de oferta, es probable que sea el momento de una actualización. Del mismo modo, si el propietario del taller ha estado pensando en comprar una nueva máquina herramienta, podría ser el momento de invertir en un centro de mecanizado de alta gama diseñado específicamente para trabajos exigentes.

Tal vez haya intentado mecanizar titanio y haya decidido quedarse con metales más fáciles como el acero y el aluminio. La excelente relación fuerza-peso del titanio, su alta resistencia al calor y a la corrosión, y sus excelentes propiedades mecánicas significan que está aquí a largo plazo. Si su taller quiere seguir siendo competitivo, es hora de dominar esta importante aleación.

¿Su taller corta titanio con éxito? ¿Qué tan difícil fue para ti? Comparte tu experiencia.