IMTS 2018:muelas abrasivas avanzadas en la industria aeroespacial

Obtenga una comprensión más profunda de cómo rectificar mejor los materiales de superaleaciones. Si asiste a IMTS este año, tome nota de las múltiples sesiones de la conferencia centradas en el rectificado de alto rendimiento y vea técnicas que lo ayudarán en sus operaciones de mecanizado diarias.

Utilizados ampliamente en los sectores aeroespacial y energético, los metales como Inconel 718, Hastelloy C-276 y Monel K500 son resistentes a la temperatura y a la corrosión, con propiedades mecánicas muy superiores a las de sus débiles primos de acero.

“Las superaleaciones a base de níquel, que constituyen más del 40 % del peso total del motor de una aeronave, encuentran aplicaciones en las secciones de la cámara de combustión y la turbina del motor”, señala el Dr. K. Philip Varghese, líder del grupo de ingeniería de aplicaciones avanzadas en Norton. | Saint Gobain, en una descripción de la presentación de la conferencia IMTS 2018. “Su uso se debe principalmente a la combinación única de resistencia a altas temperaturas, tenacidad y resistencia a la degradación en entornos extremos”. Varghese presentará "Molido de alto rendimiento de superaleaciones a base de níquel" el miércoles 12 de septiembre a las 10 a. m. en IMTS en Chicago.

Desafortunadamente, estas superaleaciones también son bastante difíciles de moler. El endurecimiento por trabajo es común debido a las altas presiones involucradas, y la baja conductividad térmica de la mayoría de las superaleaciones significa que el calor dentro de la zona de rectificado es alto, lo que posiblemente dañe la pieza de trabajo si no se controla. Esto también puede significar que se debe permitir que las piezas de trabajo se enfríen y se “desestresen” entre las operaciones de desbaste y acabado.

Mientras que el acero B1112 tiene un índice de maquinabilidad del 100 %, la mayoría de los Inconel tienen un 12 % y el L-605 con alto contenido de cobalto (también conocido como Haynes 25) tiene una maquinabilidad del 9 %. Para colmo de males, el esmerilado suele ser uno de los últimos procesos realizados en una pieza de trabajo. Las fechas de entrega al cliente pueden retrasarse fácilmente en caso de piezas desechadas u otros retrasos en la producción. Ya sea rectificado de superficie, cilíndrico o sin centro, trabajar con estos supermateriales puede resultar abrumador.

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Tipos de ruedas abrasivas:selección de la rueda adecuada para superaleaciones

Afortunadamente, hay varias formas de convertirse en un taller de rectificado de alto rendimiento, comenzando con una selección de las mejores muelas abrasivas. Muchos expertos sugieren que los parámetros utilizados para rectificar acero son igualmente aplicables a las superaleaciones. Esto, a su vez, sugiere que una rueda de óxido de aluminio, preferida para rectificar aceros al carbono y aleados, es la primera opción para las superaleaciones. Este es un buen consejo, aunque la mayoría de los proveedores de muelas abrasivas ofrecen productos premium diseñados específicamente para materiales a base de níquel. Estos son generalmente una mezcla de cerámica y alúmina, que debido a una unión friable pero fuerte generan un calor mínimo y son en gran parte autoafilables.

“Solo las ruedas abrasivas específicas que pueden eliminar material con un umbral de potencia/fuerza bajo y consumir una energía específica más baja en el rectificado de estas superaleaciones pueden sobrevivir a los objetivos contradictorios de una mayor productividad y una mayor vida útil de la rueda en un proceso HPG [pulido de alto rendimiento]. ”, señala Varghese.

Debido a que las superaleaciones son gomosas y tienden a cargar la rueda, este es un atributo importante. También es importante la necesidad de un grano abierto, lo que ayuda a eliminar la acumulación de calor que provoca grietas por calor y microfisuras. En el peor de los casos, una rueda que se carga y frota la superficie de la pieza de trabajo en lugar de cortarla puede causar lo que se conoce como una capa blanca, una gran prohibición en el mundo aeroespacial porque reduce la integridad de la superficie del material.

Por supuesto, la selección de la muela abrasiva depende de muchos factores. Las operaciones de rectificado de superficies se comportan de manera diferente al rectificado cilíndrico, y el rectificado cilíndrico se comporta de manera diferente al avance lento o al rectificado sin centros. La superaleación real que se está mecanizando y la cantidad de material eliminado también juegan un papel:donde una rueda de CBN vitrificado podría funcionar mejor para el rectificado basto de una forma de engranaje cónico en titanio, el rectificado por avance lento de la forma de raíz en un álabe de turbina de Inconel a menudo requiere un cerámica avanzada.

El papel del refrigerante y los fluidos de corte en el rectificado de máquinas de alto rendimiento

Así como una muela friable de grano abierto es un buen lugar para comenzar a moler superaleaciones, también lo es un fluido de corte soluble en agua de alta calidad, bien filtrado y mantenido, preferiblemente uno con aditivos de azufre y/o cloro para proporcionar lubricidad. Esto asegurará la máxima remoción de material sin el riesgo de daños en la superficie inducidos por el calor. Dicho esto, asegúrese de consultar con su cliente sobre el uso de fluidos de corte a base de azufre y cloro, ya que algunas empresas aeroespaciales restringen su uso debido a la posibilidad de corrosión intragranular.

Sin embargo, en el caso de ruedas CBN, o cuando el cliente prohíba el uso de ciertos aceites solubles en agua, se debe usar un aceite puro, aunque se admite que no es tan efectivo para eliminar el calor como un refrigerante a base de agua. Cualquiera que sea el fluido, su velocidad debe exceder la velocidad de la rueda medida en la superficie de la pieza de trabajo. Y si esmerila una forma especial, la forma de la boquilla debe coincidir con esa forma para brindar una cobertura del 100 por ciento. Finalmente, debido a que la molienda tiende a descomponer los fluidos en partículas microscópicas y debido a que estas partículas pueden ser cancerígenas, siempre use un sistema de filtración de aire del tamaño adecuado para la seguridad del operador.

Elige el rectificador de muelas de apoyo adecuado

Dado que las superaleaciones superan los límites de cualquier proceso de rectificado, la ventana de efectividad de la muela suele ser bastante pequeña. Por lo tanto, puede ser necesario cambiarlos en el proceso, ya que la liga, el grano y la dureza utilizados para el desbaste posiblemente serán completamente inútiles para el acabado de precisión. Como sabe cualquier operador de rectificadora, los cambios de muelas son una realidad, pero para fines de producción, una máquina con capacidad de cambio automático de muelas le acercará un paso más al rendimiento óptimo.

Otro gran paso es el rectificado continuo de ruedas. Existen accesorios del mercado de accesorios, aunque ordenar esta opción en su próxima amoladora CNC es probablemente la mejor opción, si el presupuesto lo permite. Por las mismas razones que las muelas autoafilables de grano abierto son más efectivas con las superaleaciones, el rectificado continuo deja la muela afilada en todo momento. Las fuerzas de esmerilado se reducen, el acabado de la superficie y la precisión mejoran, y hay poca preocupación sobre la creación de capas blancas u otros tipos de daños en la superficie de un componente aeroespacial, nuclear o médico crítico.

Si su muela abrasiva actual está en su adolescencia o es más antigua y tiene la carga de trabajo para soportarla, invierta en una rectificadora CNC moderna diseñada específicamente para trabajos aeroespaciales exigentes. Con funciones como el reacondicionamiento automático, la medición integrada de piezas, el cambio de paletas y el manejo robótico de piezas, y el control de movimiento multieje avanzado, las máquinas herramienta de hoy en día bien valen la inversión. Si desea ser un taller de rectificado de alto rendimiento, este podría ser el lugar perfecto para comenzar.

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