Las 5 Mejores Técnicas de Corte para Aleaciones de Níquel de Alta Temperatura

El níquel y sus primas aleaciones son difíciles de cortar, pero la resistencia a la corrosión y la fuerza del níquel lo hacen ideal para tantas aplicaciones, incluyendo aeroespacial y otras industrias manufactureras clave. Obtenga consejos claros y concisos sobre cómo trabajar con este material vital —y cómo sacar el máximo provecho de sus herramientas de corte.

Como número 28 en la tabla periódica, el níquel fue aislado por primera vez en 1751. Su nombre proviene de la creencia de mineros alemanes de que el metal marrón rojizo, conocido entonces como "kupfernickel" (que se traduce como "cobre del diablo") los estaba enfermando. En realidad, su enfermedad fue causada por la alta cantidad de arsénico contenida en el mineral que estaban extrayendo de las minas de cobalto de Suecia.

El níquel es un metal extremadamente importante. Junto con el cromo, es uno de los elementos de aleación más esenciales de todos, usado en una amplia variedad de aceros, aceros inoxidables y superaleaciones. Es duro, resistente a la corrosión y exhibe excelentes propiedades de resistencia e impacto. Los tipos comunes de aleaciones de níquel incluyen Inconel, Hastelloy, Waspaloy, aceros inoxidables incluyendo 304, 316 y 17-4 —y otros. Dada una herramienta afilada y los parámetros de corte correctos, el níquel puro no es terriblemente difícil de tornear o fresar, aunque aleaciones de níquel como Ni-Span-C 902 y Monel K-500 tienen calificaciones de mecanizabilidad del 15 por ciento o menos. Aquí hay algunas cosas que debería saber si está trabajando actualmente con, o a punto de trabajar con, este material desafiante.

1. Mantenga sus Herramientas de Corte para Aleaciones de Níquel Recubiertas y Afiladas

El níquel y sus diversas aleaciones tienden a endurecerse por trabajo durante el mecanizado. Hay varias formas de combatir esto. Primero, la herramienta de corte debe tener un rake positivo y filo afilado. Debido a que es menos frágil que el carburo, el acero de alta velocidad (HSS) podría funcionar bien, aunque las velocidades de corte en este caso deben mantenerse bastante bajas, típicamente en 100 pies de superficie por minuto o menos como punto de partida.

Dependiendo de la aleación, un carburo de grado premium y tenaz con recubrimiento PVD generalmente proporcionará la mejor vida útil de la herramienta y productividad, aunque algunos proveedores de herramientas de corte sugieren cerámica o cermet como alternativa —esté abierto a sus recomendaciones. El CBN puede usarse en 17-4 PH endurecido y aleaciones similares tratadas térmicamente. Use una plaquita redonda o una con ángulo de ataque positivo donde sea posible para minimizar el entallado. Fresas de extremo de hélice variable y flauta variable ayudan a romper las armónicas que llevan a la vibración. Si usa HSS, los taladros deben tener un filo de cincel afilado y una punta partida de 135 grados. Mantenga las herramientas afiladas y reemplácelas antes que tarde antes de que ocurra un desastre.

2. Manténgase Rígido en su Corte de Aleación de Níquel

Hacer las configuraciones lo más rígidas posible es buen consejo para cualquier aplicación de mecanizado, pero especialmente para metales súper duros como el níquel y aleaciones con níquel. Para operaciones de fresado, un portaherramientas de contracción térmica es a menudo la primera opción, con portaherramientas hidráulicos o de fresado mecánicos en un cercano segundo lugar. Deje los portaherramientas de bloqueo lateral en el almacén. De manera similar, la sujeción de trabajo hidráulica debe usarse siempre que sea posible, incluso si significa invertir en nuevos tornillos de banco y platos. Los voladizos deben mantenerse al mínimo para evitar la deflexión de la herramienta y la vibración que viene con ella. Este podría ser un buen momento para investigar herramientas de mandrinar amortiguadoras de vibración, y si su máquina herramienta está equipada, asegúrese de entender y activar sus funciones anti-vibración.

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3. Para Ayudar a la Vida Útil de la Herramienta, Sea Agresivo con Avances y Velocidades

¿Tiene problemas con la vida útil de la herramienta? Su primer instinto podría ser reducir el avance y bajar la velocidad del husillo. Mala idea. Todos los fabricantes de herramientas de corte suministran velocidades de superficie recomendadas, profundidades de corte y rangos de avance. Cuando surgen problemas, a menudo es buena idea apuntar al extremo superior de esos parámetros y cortar más agresivamente, no menos. Hacerlo, sin embargo, primero depende de los puntos recién mencionados —una configuración rígida— así como usar el grado correcto de herramienta de corte. Sobre todo, aprenda a identificar modos de fallo —el entallado en la línea de profundidad de corte y el filo de arranque (BUE) son comunes con materiales a base de níquel, ambos conducen a fallo catastrófico de la herramienta si no se abordan a tiempo.

4. Tome la Trayectoria de Herramienta Correcta

Las estrategias de programación adecuadas son primordiales. Las trayectorias trocoidales proporcionan cargas de viruta consistentes y previenen choques en la herramienta de corte y pieza por igual. Debido a que las aleaciones a base de níquel son duras, los stepovers deben estar bien por debajo del radio de la herramienta de fresado y los avances relativamente altos. Por el contrario, la profundidad de corte mínima para torneado no debe ser menor que el radio de la punta de la herramienta, y preferiblemente varias veces eso si es posible. Las técnicas de fresado de alto avance usando geometrías de herramienta de corte estilo botón y comparables dirigen las fuerzas hacia arriba en el husillo, minimizando la deflexión. El arqueo al entrar y salir del corte es efectivo tanto en tornos CNC como en centros de mecanizado. Evite permanecer en las esquinas.

5. Encuentre la Zona 'Ricitos de Oro': Documente sus Parámetros y Condiciones de Corte

Encontrar el punto óptimo para mecanizar aleaciones altas en níquel requiere algo de prueba y error. Puede evitar fallos inesperados desarrollando un proceso predecible y probado, pero esto a su vez requiere documentar qué herramientas, grados, recubrimientos y parámetros de corte se han probado, y los resultados de cada uno. Dé pasos de bebé. No tenga miedo de ir más allá de las recomendaciones del fabricante, pero asegúrese de que el proceso sea estable antes de alejarse de la máquina. Si lo tiene, use la función de gestión de vida útil de herramienta de su máquina herramienta o almacén de herramientas para monitorear cuánto tiempo ha estado una herramienta en el corte —si no, documente la vida útil de la herramienta a la antigua, usando pluma y papel. Si puede obtener 15 minutos de una plaquita, cuéntese afortunado. El mecanizado de níquel no es momento para conocimiento tribal, secretos de segundo turno, o cambios de proceso no controlados. Documente.

¿Qué tipos de problemas o inconvenientes ha encontrado al cortar níquel o sus aleaciones? Comparta su experiencia.