Dominando el Mecanizado de Titanio: Seleccionando las Mejores Herramientas de Fresado para Superaleaciones

A pesar de sus demandas en mecanizado, la adopción del titanio en segmentos de manufactura es difícil de ignorar. Aprenda a dominar el trabajo con titanio y aumente la rentabilidad de su taller.

El titanio y sus diversas aleaciones continúan ganando popularidad. Los fabricantes aeroespaciales usan titanio en motores a reacción, trenes de aterrizaje y donde se necesite un material fuerte pero ligero. Los fabricantes de equipos de generación de energía y procesamiento químico admiran su resistencia a la corrosión. Gracias a su biocompatibilidad, los fabricantes de dispositivos médicos usan titanio en todo, desde caderas artificiales hasta instrumentos quirúrgicos. Si es un golfista talentoso, podría tener un set de palos con cabezas de titanio súper fuertes y fáciles de swing. En pocas palabras, el titanio es el metal perfecto para una variedad de aplicaciones.

Desafortunadamente, los mismos atributos que hacen del titanio un metal perfecto también lo hacen un oso perfecto para cortar. El desgaste de herramienta puede ser alto al mecanizar la mayoría de aleaciones de titanio, especialmente aquellas que contienen altas cantidades de cromo y molibdeno. Sin un filo afilado, las herramientas tienden a "rebotar" en su superficie, causando frotamiento. Si se detiene en medio del corte, el endurecimiento por trabajo es casi inmediato. Y una vez que una herramienta ha comenzado a desafilar, la acumulación de calor en la zona de corte escala rápidamente, complicando aún más la situación.

El titanio puede ser dominado. El éxito comienza con la herramienta correcta. No intente mecanizar titanio con una fresa de propósito general o broca. Los fabricantes de herramientas de corte han ido a grandes longitudes para desarrollar geometrías y recubrimientos específicos para titanio. Exploremos algunos de ellos.

¿Sabía que el titanio puede incendiarse durante el fresado? Lea "8 Hechos que Quizás No Sepa sobre el Fresado de Titanio".

Tipos de Herramientas que Desbastan, Fresan y Taladran Superaleaciones

Fresas indexables de ángulo de ataque positivo que emplean un método de bloqueo seguro e insertos afilados con una preparación de filo suave son la primera opción para desbaste. Busque fresas con ángulos de hélice variables para romper las armónicas que llevan a vibraciones (chatter). Un recubrimiento multi-fase resistente como AlTiN, TiCN o TiAlN aplicado a un carburo de grado submicrónico es a menudo la mejor opción, al igual que un alivio de canal excéntrico para proporcionar el filo más fuerte posible.

Al taladrar, se prefiere una broca de carburo de punta partida de 135 grados, preferiblemente con uno de los recubrimientos multi-fase recién descritos. Siempre use refrigerante a través de la herramienta. Debido a que el avance por diente con titanio es menor que el usado en materiales más indulgentes, las fresas con flautas adicionales proporcionan tasas de remoción de metal más altas.

Con Titanio, Necesita Soluciones de Sujeción de Pieza de Primera

Las buenas herramientas de corte de carburo importan mucho, pero hay más en qué pensar con un material tan complicado de trabajar como el titanio, incluyendo sujeción de pieza, sujeción de herramienta y programación. Este material puede convertir la más mínima debilidad en mala vida de herramienta y crear procesos muy impredecibles. Aquí hay algunas de las otras casillas que necesitará marcar con el mecanizado de titanio.

El titanio es agarrotador (grabby). Al usar un porta-herramientas estilo ER estándar o comparable, el arranque de herramienta (tool pullout) y el consecuente desecho de pieza está casi asegurado. El fabricante de herramientas Haimer ha licenciado su sistema anti-arranque Safe-Lock a Sandvik Coromant, Kennametal y otros destinados a herramientas de corte redondas. Usa una ranura especialmente rectificada que se acopla con un pasador de bloqueo interno para mantener las herramientas de corte seguras, sin importar lo que esté cortando.

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La carrera (runout) excesiva de la herramienta es problemática con cualquier material, pero se vuelve cada vez más con el titanio y otras superaleaciones. Para operaciones de desbaste, un Safe-Lock o sistema competidor funciona bien, pero el semi-acabado y acabado requieren un porta-herramientas por contracción (shrink-fit) o portabrocas hidráulico de fresado. Mantenga las herramientas lo más cortas posible y asegúrese de que su husillo, porta-herramientas y pomos de retención estén debidamente mantenidos.

El titanio es un mal conductor de calor, así que:

• Inunde el material con una cantidad abundante de fluido de corte.
• Use técnicas de programación similares a las encontradas en mecanizado de alto avance.
• Use compromiso de fresa constante, estrategias de adelgazamiento de viruta y trayectorias de fresa trocoidales que entren y salgan de la pieza en rampa (para minimizar el choque a la fresa y máquina-herramienta).
• Evite enterrar la herramienta en una esquina.

Asegúrese de usar la cantidad y tipo correctos de fluido de corte. Un aceite soluble en agua o fluido semisintético proporciona la mejor mezcla de lubricidad y remoción de calor. Busque uno con aditivos de presión extrema para mejorar la vida de la herramienta. Manténgalos limpios, libres de aceites parásitos y pH equilibrado, y use la concentración recomendada. Si tiene capacidades de refrigerante a alta presión, por todos los medios úselas.

Si se queda preguntándose por qué su máquina no es tan productiva como necesita, puede ser hora de evaluar sus porta-herramientas. Y si está usando porta-herramientas y tornillos de banco de ganga, es probable que sea hora de una actualización. De manera similar, si el dueño del taller ha estado pensando en comprar una nueva máquina-herramienta, puede ser hora de invertir en un centro de mecanizado de alta gama diseñado específicamente para trabajo exigente.

Quizás haya intentado mecanizar titanio y decidió quedarse con metales más fáciles como acero y aluminio. La superb relación resistencia-peso del titanio, alta resistencia al calor y corrosión, y excelentes propiedades mecánicas significan que está aquí para quedarse. Si su taller quiere mantenerse competitivo, es hora de dominar esta importante aleación.

¿Su taller está cortando titanio con éxito? ¿Qué tan duro fue para usted? Comparta su experiencia.