Guía de selección de herramientas de corte:metales ferrosos y no ferrosos

¿Importa si un material metalúrgico es ferroso o no ferroso? El factor más importante es comprender cómo funciona cualquier material con sus herramientas de corte en sus máquinas, y eso sí importa, busque fabricantes de herramientas con conocimientos de metalurgia. Descubra lo que necesita saber sobre las principales diferencias en los tipos de metal para el mecanizado.

Pídale a cualquier maquinista que defina la palabra "ferroso" y probablemente escuchará la misma respuesta:los metales ferrosos son los que se oxidan:acero al carbono, hierro fundido, acero para herramientas, etc. Esta declaración, aunque cierta, es incompleta, ya que la definición metalúrgica es más específica y abarca una gama mucho más amplia de metales.

“En pocas palabras, los materiales ferrosos contienen hierro”, dice Aaron Schade, gerente de programa del Knowledge Center Americas de Kennametal. "Por supuesto, esto incluye el hierro fundido y el acero, pero también está buscando metales que normalmente no se oxidan, como el acero inoxidable y la mayoría de las superaleaciones".

Pero visto de otra manera, el grupo de materiales no ferrosos incluye aluminio, cobre, latón, plástico y compuestos, y todo lo que no esté en este grupo puede clasificarse como ferroso. Pero ya sean ferrosos o no ferrosos, ambos contienen una gran variedad de materiales que requieren una amplia gama de diferentes características de diseño, velocidades y avances, explica Schade.

Un purista podría argumentar que muchas aleaciones de aluminio e incluso algunos cobres y bronces son ferrosos porque también contienen pequeñas cantidades de hierro. Pero eso es probablemente una simplificación excesiva. No es solo si el hierro está presente:es la cantidad de hierro, señala Schade.

Los metales no ferrosos no contienen una base de hierro ni cantidades significativas de hierro. Por ejemplo, el acero inoxidable 316 contiene aproximadamente entre un 62 y un 72 por ciento de hierro; Inconel 718 es una base de níquel, pero todavía contiene 17 por ciento de hierro y el aluminio 6061-T6 solo contiene un máximo de 0,7 por ciento de hierro. Esta es la razón por la que Schade dice que es difícil hacer declaraciones generales sobre un tema tan profundamente técnico.

“Lo que es más relevante es identificar qué herramientas funcionan mejor para un material determinado, independientemente de su nomenclatura”, dice Schade.

Binky Sargent, gerente de análisis de materiales de Kennametal, está de acuerdo. “Ya sea ferroso o no ferroso, acero inoxidable 304 o 6061-T6, lo más importante a considerar es cómo interactúa la herramienta de corte con el material”, dice. “Necesita saber cómo se forma la viruta y las formas más efectivas de eliminarla de la zona de trabajo, qué efecto tendrán las propiedades térmicas y químicas del material en la herramienta y la forma de la característica de la pieza en relación con la forma y la geometría. del cortador.”

Esencialmente, la selección adecuada de la herramienta depende de mucho más que la clasificación metalúrgica del material de la pieza de trabajo.

Metales ferrosos frente a metales no ferrosos:selección de la herramienta de corte adecuada

Kennametal y otros fabricantes de herramientas de corte evitan "ferroso frente a no ferroso" y, en su lugar, basan sus agrupaciones de materiales en características metalúrgicas como dureza, resistencia, ductilidad, conductividad térmica y composición química. Son estos atributos los que determinan qué herramienta de corte es más eficaz para mecanizar un material determinado y cómo aplicarlo mejor. La siguiente lista describe cada una de las categorías de Kennametal, junto con algunas pautas básicas sobre la selección de herramientas de corte:

Acero :P1 – P6

Los aceros con bajo contenido de carbono, como 1018 y A36, entran en la categoría P1, mientras que P6 incluye PH (endurecimiento por precipitación) y aceros inoxidables de la serie 400 (440C, 15-5 y 17-4, por nombrar algunos). En el medio se encuentran los aceros para herramientas (D2, S7), los aceros para moldes (P20) y varios aceros aleados (4340, 8620, etc.). En términos generales, una herramienta de carburo recubierta de óxido de aluminio con un desprendimiento positivo funciona bien en los metales P1 y P2 más blandos, mientras que se prefiere una con una mayor preparación del filo (piense en K-lands) y un desprendimiento más negativo a medida que aumenta la dureza.

Acero inoxidable:M1 – M3

A diferencia de los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos que se encuentran en el grupo P, los aceros inoxidables de tipo M1 y M2 son austeníticos (lo que significa que tienen una estructura cristalina cúbica centrada en las caras), mientras que los aceros dúplex M3 (Nitronic es uno) tienen una estructura bifásica. microestructura que incluye ferritas, haciéndolas muy resistentes. Los aceros inoxidables y dúplex también contienen al menos un 10,5 por ciento de cromo, así como níquel y otros elementos desafiantes. Como regla general, utilice una herramienta recubierta de CVD de desprendimiento positivo con una preparación de filo mínima, velocidades de avance moderadas y profundidades de corte más bajas.

¿Necesita ayuda con el mecanizado de níquel? Leer “ 5 puntas de corte de metal para aleaciones de alta temperatura con base de níquel .”

Hierro fundido:K1 – K3

El hierro se encuentra en todo, desde tapas de alcantarillas, que usan K1 o hierro fundido gris, hasta discos de freno, que usan CGI o hierro de grafito compactado, que es un metal K2, hasta las prensas que se encuentran en los centros de mecanizado del taller. Las prensas utilizan hierro dúctil de grado K3, que también se conoce por su nombre comercial "Dura-Bar". Todos los hierros son de viruta corta y abrasivos, lo que hace que las herramientas de corte de PCBN y cerámica de parte superior plana (inclinación cero a negativa) sean la primera opción. El carburo recubierto de CVD hace un buen trabajo en todos los hierros, excepto en los más duros.

No ferrosos:N1 – N7

Como señala Schade de Kennametal, no ferroso es cualquier material que no contiene hierro, en su mayoría. Las designaciones N1 a N3 incluyen todos los aluminios, desde el omnipresente 6061-T6 hasta el eutéctico y muy abrasivo Al-12Si.

N4 significa aleaciones a base de cobre, latón y zinc, que es una lista considerable de metales en gran parte de mecanizado libre. N5 a N7 contiene de todo, desde plástico y caucho hasta grafito y CFRP.

Desde la perspectiva de una herramienta de corte, la mayoría de estos materiales se mecanizan bien con un inserto de diamante policristalino o de carburo altamente positivo, generalmente sin recubrimiento, aunque los plásticos blandos y las gomas pueden cortarse mejor con una broca HSS muy afilada.

Superaleaciones:S1 – S4

Como su nombre lo indica, la serie S de aleaciones de alta temperatura se encuentran entre los materiales más difíciles de mecanizar e incluyen:

• S1:A286, que es a base de hierro o aleación S1
• S2:Stellite que contiene cobalto
• S3:Inconel 625 y Monel son superaleaciones con alto contenido de níquel
• S4:el titanio como Ti6Al-4V es el material más común

Las virutas largas y fibrosas son la regla, al igual que las muescas de profundidad de corte, el endurecimiento por trabajo y el filo de acumulación. Se necesitan herramientas de corte de rastrillo positivo y afiladas, junto con velocidades de corte más lentas y una configuración rígida. Para una mayor productividad, considere las herramientas de corte de cerámica, con la excepción del titanio, debido a su reactividad química.

Materiales endurecidos:H1 – H4

Una vez que el acero para herramientas, el acero inoxidable con pH y los aceros con alto contenido de carbono se han endurecido mediante tratamiento térmico, a menudo es necesario cambiar de una herramienta de corte de carburo a una hecha de cerámica o "PCBN", que significa nitruro de boro cúbico policristalino.

También se deben reducir las profundidades de corte y las velocidades de corte, para mitigar la extrema resistencia al desgaste y la abrasividad de los materiales endurecidos H1 (hasta 48 HRC) a H4 (más de 60 HRC). Al igual que con las superaleaciones, cuanto más rígida sea la configuración, mejor.

Criterios para la selección de herramientas de corte similares entre los fabricantes de herramientas

Brian Hoefler, ingeniero de aplicaciones corporativas de Seco Tools y Sandvik Machining Solutions, usa descripciones de materiales ligeramente diferentes a las de Kennametal, pero el criterio básico para la selección de herramientas de corte es el mismo.

"La maquinabilidad de cualquier material depende en gran medida de su microestructura, conductividad térmica, contenido de carbono, la presencia de elementos de aleación como el molibdeno y el tungsteno, y una gran cantidad de otras variables", dice Hoefler.

Al final del día, la elección de la herramienta adecuada generalmente se reduce a qué material, geometría y revestimiento de la herramienta de corte es más eficaz para romper las uniones metalúrgicas del material de la pieza de trabajo mientras resiste el calor y la abrasividad generados durante el mecanizado.

“En caso de duda, comuníquese con un proveedor de herramientas de corte bien informado para obtener ayuda”, dice Hoefler. "No importa lo que esté cortando, hay muchas posibilidades de que haya disponible una solución productiva y rentable".

¿Qué tan bien conoce la composición metálica de los materiales que corta? Comparte con tus compañeros.