Lidiando con grafito:una guía de mecanizado
A pesar de ser un material más blando, el grafito es en realidad uno de los materiales más difíciles de mecanizar. Hay muchas consideraciones que los maquinistas deben hacer en términos de herramientas, uso de refrigerante y seguridad personal cuando se trata de mecanizar estas piezas. Esta publicación "In The Loupe" examinará las propiedades del material, las técnicas clave de mecanizado a considerar y los consejos para seleccionar correctamente las herramientas de corte para lograr el éxito en este material complicado.
¿Qué es el grafito?
Si bien el grafito es un alótropo del carbono, los dos términos no son simplemente intercambiables. El carbono es un elemento que puede formar varios alótropos diferentes, incluidos el grafito, el diamante y la fullerita. El grafito es la forma más estable de carbono y es la más común, ya que el carbono se presenta naturalmente como grafito en condiciones estándar.
El grafito es más reconocido por su conductividad superior y resistencia al calor y la corrosión. Esto lo convierte en un material común en situaciones de alta temperatura y alta presión en las industrias aeroespacial, de electrodos, nuclear, energética y militar.
Aunque el grafito puede manejar situaciones intensas de alta presión con facilidad, en realidad es un material muy suave, abrasivo y quebradizo. Esto puede causar serios desafíos al mecanizar, ya que el grafito puede devorar las herramientas de corte y minimizar severamente la vida útil de una herramienta. Sin embargo, con las herramientas y técnicas adecuadas, hay formas de optimizar el mecanizado de grafito para que sea más rentable que la competencia.
Técnicas de mecanizado de grafito
Dado que el grafito es un material tan blando y quebradizo, se debe tener una consideración especial al mecanizarlo para evitar astillarlo. Para obtener un buen corte, se recomienda tomar cargas de virutas ligeras y usar velocidades de avance más bajas en grafito. Si tuviera que realizar un corte pesado a una velocidad de avance rápida, comenzaría a astillar el grafito y podría provocar que se fracturara por completo. Para dar un punto de comparación, las cargas de virutas para el grafito son similares a las de los materiales de aluminio, pero con menos de la mitad de la velocidad de avance.
Para darle una idea de las velocidades y los avances para el grafito, aquí hay un ejemplo usando una fresa de extremo cuadrado de 4 flautas con revestimiento de diamante Harvey Tool CVD de 1/4″. Si esa herramienta estuviera funcionando a un RPM estándar de 12 000 a 780 SFM, la carga de viruta recomendada sería de 0,00292 para una velocidad de avance de 140 IPM.
En términos de configuración de la máquina, el único consejo importante que debe recordar es evitar siempre el uso de refrigerante. El grafito es un material bastante poroso, por lo que puede absorber refrigerante y actuar como una "esponja refrigerante", lo que causará problemas con las piezas terminadas. Dentro de la máquina y en las herramientas, el refrigerante puede reaccionar con el polvo de grafito y crear una suspensión abrasiva que causará problemas durante el mecanizado. Se recomienda un sistema de vacío para limpiar el material mientras se mecaniza el grafito. De lo contrario, las herramientas recubiertas deberían poder secarse.
Otra cosa a tener en cuenta al mecanizar grafito es que debido a que el grafito no produce virutas, sino una nube de polvo muy abrasivo, puede ser dañino para los operadores y las máquinas sin el cuidado adecuado. Los operadores deben usar una máscara protectora para evitar inhalar el polvo de grafito. La ventilación adecuada y el mantenimiento de la calidad del aire en el taller también son claves para la protección de los maquinistas cuando trabajan en grafito.
Dado que el polvo de grafito también es extremadamente conductor, puede dañar fácilmente los circuitos no protectores dentro de su máquina CNC, lo que puede causar problemas eléctricos importantes. Si bien no se recomienda el uso de refrigerante, un sistema de aspiración puede ayudar a eliminar el polvo, evitando que se acumule demasiado dentro de la máquina y previniendo problemas graves.
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Herramientas de corte para maquinado de grafito
Como se mencionó anteriormente, el grafito es un notorio asesino de herramientas de corte debido a su naturaleza extremadamente abrasiva. Incluso las fresas de metal duro de la más alta calidad, si se dejan sin recubrimiento, se desgastarán rápidamente en la mayoría de los trabajos. Este desgaste extremo puede forzar un cambio de herramienta durante una operación, lo que podría provocar una imperfección en la pieza al intentar reiniciar la operación donde la dejó la herramienta desgastada.
Al seleccionar una herramienta de corte para el mecanizado de grafito, la consideración más importante es el revestimiento y el filo de corte. El número de flautas, los ángulos de hélice y otras características clave de la geometría de la herramienta finalmente quedan en segundo lugar después del recubrimiento al comprar herramientas.
Para el mecanizado de grafito, se recomienda un recubrimiento de diamante CVD (deposición química de vapor) siempre que sea posible para maximizar la vida útil y el rendimiento de la herramienta. Estos recubrimientos crecen directamente en la fresa de metal duro, lo que mejora la dureza y deja la herramienta con una capa de recubrimiento que es 5 veces más gruesa que un recubrimiento de diamante PVD. Si bien no es el borde más afilado, el recubrimiento de diamante CVD brinda una vida útil de la herramienta mucho más prolongada que otros recubrimientos de diamante debido a la capa de diamante más gruesa.
Aunque los costos iniciales de las herramientas pueden ser más altos con las herramientas recubiertas de CVD en comparación con las herramientas sin recubrimiento, dado que las herramientas recubiertas de CVD tienen una vida útil considerablemente más larga que las herramientas sin recubrimiento, esto hace que el costo por pieza se reduzca significativamente. En materiales difíciles y abrasivos como el grafito, la herramienta de carburo sin recubrimiento durará poco tiempo antes de que la abrasividad del grafito desgaste por completo el borde de corte. Tener una herramienta recubierta de CVD le dará una ventaja sobre la competencia, mantendrá su máquina en funcionamiento con menos tiempo de inactividad para cambiar la herramienta y, en última instancia, generará ahorros sustanciales en los costos.
En general, el grafito puede ser un material difícil de mecanizar, pero con las herramientas de corte adecuadas y las velocidades y avances adecuados, podrá fabricar piezas de calidad en muy poco tiempo. Harvey Tool ofrece una amplia selección de fresas de mango recubiertas de CVD en varios diámetros, alcances y longitudes de corte para garantizar que tenga lo que necesita para cualquier trabajo que se le presente.
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