Mecanizado CNC y Ingeniería de Precisión para Aleaciones Avanzadas

Los materiales utilizados en la producción de piezas de motores aeronáuticos generalmente incluyen aleaciones basadas en níquel y titanio. Materiales avanzados como aleaciones de motores aeroespaciales, cerámicas estructurales y aceros endurecidos presentan verdaderos desafíos para los materiales de herramientas de corte durante el mecanizado, debido a sus combinaciones únicas de propiedades como alta resistencia a temperatura, dureza y resistencia al desgaste químico. Estos materiales se denominan "difíciles de mecanizar" porque representan un mayor reto para los ingenieros de fabricación debido a las altas temperaturas y tensiones generadas durante el mecanizado. La baja conductividad térmica de estas aleaciones resulta en la concentración de altas temperaturas en las interfaces herramienta-pieza y herramienta-viruta, acelerando el desgaste de la herramienta e incrementando el costo de fabricación.

Avances en Mecanizado de Aleaciones Aeroespaciales

La última década ha visto un enfoque extremo hacia la fabricación de productos, especialmente en economías desarrolladas, para mantenerse competitivas. Las metodologías, principios y técnicas de fabricación modernos, orientados principalmente a reducir actividades sin valor agregado y lograr aumentos incrementales en la producción, han sido ampliamente adoptados. Los avances recientes en el mecanizado de aleaciones de motores aeroespaciales incluyen mecanizado en seco a alta velocidad, uso de refrigerante a alta y ultra-alta presión, lubricación de cantidad mínima, mecanizado criogénico y técnicas de mecanizado rotativo (autopropulsado).

Materiales de herramienta con mayor dureza como carburos cementados (incluyendo carburos recubiertos), cerámicas, diamante policristalino y nitruro de boro cúbico policristalino son los más utilizados para el mecanizado de alta velocidad de aleaciones de motores aeroespaciales. Estos avances han resultado en una mejora significativa en el mecanizado de aleaciones aeroespaciales sin comprometer la integridad de las superficies mecanizadas.

Mecanizabilidad y Factores Críticos

La mecanizabilidad describe qué tan fácilmente un material puede ser cortado a la forma deseada (acabado superficial y tolerancia) respecto al tooling y procesos de mecanizado involucrados. En una operación de mecanizado, la vida de la herramienta, tasa de remoción de material, fuerzas y consumo de energía, acabado superficial generado e integridad superficial de la pieza mecanizada, así como la forma de las virutas, pueden usarse para medir la mecanizabilidad.

El índice de mecanizabilidad puede verse afectado sustancialmente por las propiedades del material mecanizado, propiedades y geometría de la herramienta de corte, condiciones de corte utilizadas y otros factores como la rigidez de la máquina herramienta, entorno de corte, etc. La eficiencia del mecanizado puede mejorarse significativamente utilizando la combinación correcta de herramientas de corte, condiciones de corte y máquina herramienta que permitan el mecanizado de alta velocidad sin comprometer la integridad y tolerancia de las piezas mecanizadas.

Esto es especialmente fundamental para el mecanizado económico de aleaciones de motores aeroespaciales difíciles de cortar, cuyas características peculiares generalmente degradan la mecanizabilidad. La fuerza impulsora para la mejora continua de numerosos materiales a lo largo de los años es la necesidad de materiales más duros, resistentes, tenaces, rígidos, resistentes a la corrosión u oxidación que también exhiban alta relación resistencia-peso, en el caso de aleaciones aeroespaciales. El uso generalizado de motores a reacción ha aumentado la demanda de materiales con propiedades mecánicas y químicas excepcionales a alta temperatura en comparación con las aleaciones de acero inoxidable y endurecido utilizadas inicialmente en aplicaciones de motores a reacción.