Introducción a la maquinabilidad, factores de influencia, mejora y medición

La facilidad de cortar metal con una herramienta de corte se llama maquinabilidad. Sin embargo, es difícil cuantificar esta característica debido a los muchos factores que determinan la maquinabilidad de los metales. Este artículo presenta los conceptos básicos de la maquinabilidad:qué es, los factores que influyen en la maquinabilidad, el gráfico de maquinabilidad del metal, cómo mejorar la maquinabilidad y cómo medir la maquinabilidad.

¿Qué es la maquinabilidad?

La maquinabilidad es una medida de qué tan fácil es cortar un material con una herramienta de corte, o qué tan fácil es cortar metal. Define la facilidad con la que se puede cortar o dar forma a un material (principalmente metal) mientras se proporciona un acabado superficial satisfactorio. Los materiales con buena maquinabilidad requieren muy poca potencia para cortar, lo que produce un acabado superficial suave y minimiza el desgaste de la herramienta. Por el contrario, los materiales menos mecanizables requieren fuerzas de corte más altas, tienen un acabado superficial deficiente y desgastan las herramientas. Por lo tanto, los materiales con mala maquinabilidad son más caros de procesar.

El American Iron and Steel Institute (AISI) ha establecido una clasificación de maquinabilidad del 100 % en relación con la maquinabilidad del acero 160 Brinell B1112 para varios materiales. Los metales con mayor maquinabilidad que B1112 tienen una calificación superior al 100 %, mientras que los metales con menos maquinabilidad tienen una calificación inferior al 100 %. La calificación de maquinabilidad se determina midiendo el promedio ponderado de la velocidad de corte normal, el acabado superficial y la vida útil de la herramienta para cada material.

Tabla de maquinabilidad de metales

(Fuente de:https://www.cnclathing.com/guide/cnc-machining-material-machinability-chart-machinability-of-metals-and-plastics-cnclathing)

Factores que afectan la maquinabilidad del metal

1) Factores relacionados con las características de la pieza

Dureza del metal:

Si el metal es duro, entonces requiere más consumo de energía y genera alta temperatura. Por lo tanto, puede ocurrir desgaste de la herramienta, lo que resulta en una mala maquinabilidad.

Composición química:

Cuando se mecanizan metales puros, las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta son muy altos. Sin embargo, si se agregan al acero pequeñas cantidades de carbono, manganeso, plomo, azufre y fósforo, se puede mejorar la maquinabilidad. También se mejoran la productividad y el acabado superficial.

Los aceros con bajo contenido de carbono que contienen entre 0,01 % y 0,15 % de carbono presentan una mala maquinabilidad debido a su alta ductilidad y tenacidad.

Si el contenido de carbono es mayor (es decir, de 0,25 % a 0,3 %), muestra una buena maquinabilidad.

La adición de 1 % de manganeso y 0,15 % de fósforo mejora la maquinabilidad de los metales.

Si hay azufre y fósforo en el metal, las virutas de mecanizado tienden a romperse debido a la fragilidad.

Sin embargo, algunos metales agregados al acero, como el silicio, el níquel, el cromo, el vanadio y el molibdeno, tienen un efecto perjudicial en la maquinabilidad.

Microestructura:

Los metales mostrarán una mala maquinabilidad si contienen inclusiones abrasivas y una estructura no uniforme, granos grandes y distorsionados.

Manejo de Metales:

El acero trabajado en frío exhibe una mejor maquinabilidad porque aumenta la vida útil de la herramienta y se puede maquinar a altas velocidades de corte.

La maquinabilidad de los aceros con alto contenido de carbono se puede mejorar mediante trabajo en caliente.

Varios tratamientos térmicos, como normalización, recocido, templado, etc., ayudan a mejorar la maquinabilidad.

2) Factores relacionados con la herramienta

Los diversos factores relacionados con las herramientas de corte que afectan la maquinabilidad del metal se enumeran a continuación.

Material de la herramienta

Geometría de la herramienta

cortando la naturaleza

Rigidez de la herramienta

3) Factores relacionados con las condiciones de corte

A continuación se enumeran varios factores relacionados con las condiciones de corte que afectan la maquinabilidad del metal.

velocidad de corte

Avance y profundidad de corte

temperatura de corte

fluido de corte

4) Factores relacionados con las máquinas

Las máquinas herramienta utilizadas para las operaciones de mecanizado deben ser rígidas y fuertes para una mejor maquinabilidad de la pieza de trabajo.

Mejora de la maquinabilidad de los materiales

Aunque los metales tienen propiedades físicas fijas, el estado de una pieza de trabajo se puede alterar para que sea más fácil de mecanizar. También se pueden agregar aditivos a la aleación para mejorar la maquinabilidad.

Aditivos:Una forma de mejorar la maquinabilidad de un material determinado es agregar elementos de otros materiales para que sean más fáciles de cortar. Por ejemplo, al mecanizar acero, agregar plomo y azufre puede hacer que la pieza de trabajo sea más fácil de cortar.

Tratamiento térmico:los metales a menudo se calientan y enfrían para cambiar sus propiedades. El tratamiento térmico reduce la dureza del metal, facilitando su trabajo. Por ejemplo, el recocido de aleaciones a base de níquel puede mejorar la maquinabilidad.

Factores externos:Facilite el mecanizado sin cambiar realmente el material de la pieza de trabajo. Por ejemplo, ajustar el material de la herramienta, la velocidad de corte, el ángulo de corte, las condiciones de operación y otros parámetros facilita el corte de materiales difíciles de mecanizar.

Medición de maquinabilidad

Debido a que hay muchos factores diferentes que afectan la maquinabilidad de un material, la maquinabilidad puede considerarse un concepto vago que es difícil de cuantificar.

Sin embargo, los ingenieros y los científicos de materiales tratan de medir la maquinabilidad a través de métricas como el consumo de energía (cuánta energía se necesita para cortar el material), la vida útil de la herramienta de corte (qué tan rápido se desgasta la herramienta al cortar el material) y el acabado de la superficie (el resultado). suavidad del material cortado) .

Consumo de energía:la maquinabilidad se puede evaluar por la fuerza requerida para cortar el material, medida utilizando métricas de energía estándar.

Vida útil de la herramienta de corte:la maquinabilidad se puede evaluar calculando cuánto durará la herramienta mientras se corta un material determinado.

Acabado superficial:la maquinabilidad se puede evaluar observando el grado de acumulación de filo que se desarrolla durante el mecanizado; los materiales altamente maquinables no desarrollan acumulación de filo.