Explicación de la formación de chips:diagramas, tipos y factores que influyen

La formación de virutas es el proceso en el que el material se elimina mecánicamente de una pieza de trabajo durante las operaciones de corte, creando virutas. Estos chips se pueden clasificar en diferentes tipos según sus características, incluidos los continuos, discontinuos y continuos con borde reforzado.

En esta lectura, exploraremos qué son los chips, cómo se forman, el diagrama de formación de los chips y los tipos de chips. También aprenderemos los factores que afectan la formación de virutas.

¿Qué son las fichas?

La viruta es un subproducto del corte mecánico de materiales con equipos como fresas, tornos y sierras. La Segunda Guerra Mundial y la introducción de herramientas de corte más rápidas y potentes, especialmente cortadoras de acero de alta velocidad para el corte de metales, impulsaron la investigación sobre el tema de la formación de virutas. Tanto Franz (1958) como Kivima (1952) llevaron a cabo investigaciones innovadoras en esta área.

¿Cómo se forman las astillas?

Cuando una herramienta de corte (como un torno, una sierra o una fresa) interactúa con una pieza de trabajo, el filo de la herramienta deforma el material, lo que hace que se corte y se separe, lo que resulta en la formación de virutas.

Tipos de patatas fritas

En el mecanizado, el tipo de viruta producida depende de factores como el material de la pieza, la velocidad de corte, el avance y la geometría de la herramienta. Los principales tipos de virutas en el mecanizado son:

Chip continuo

Las virutas continuas forman una bobina en forma de cinta con el mismo espesor. El corte de materiales dúctiles como acero con bajo contenido de carbono, cobre, latón y aleaciones de aluminio a altas velocidades de corte y la presión del borde cortante de la herramienta en compresión y cizallamiento forma esta viruta. Esto coloca el material delante del filo de la herramienta. La formación de viruta también se ve favorecida por los bordes cortantes afilados y la baja fricción entre la herramienta y la viruta.

Antes del filo se encuentra la zona principal de deformación. El material de trabajo se deforma en la zona de deformación secundaria debido a la fricción en el contacto herramienta-viruta. El espesor de esta zona está relacionado con la fricción. La distorsión de la superficie surge al cortar metales blandos a baja velocidad y ángulos de ataque. Produce malos resultados en el mecanizado de metales blandos.

Las virutas continuas producen un corte suave y una calidad superficial superior. Aumenta la vida útil de la herramienta y reduce el uso de energía. La herramienta de corte tiene rompevirutas para evitar que las virutas se enreden. Esto ocurre frecuentemente al girar.

Chip discontinuo

Los materiales frágiles como el hierro fundido, el bronce y el acero con alto contenido de carbono producen virutas discontinuas cuando se mecanizan a velocidades moderadas. Estas piezas están conectadas de forma suelta. El material pierde ductilidad y se fractura durante la deformación, y el flujo de viruta se rompe periódicamente.

Las fuerzas de corte cambian con frecuencia durante la formación de la viruta. Esta viruta se produce debido a la alta fricción entre la herramienta y la viruta, un gran avance y una profundidad de corte. Las virutas discontinuas degradan la vida útil de la herramienta y el acabado de la superficie al cortar materiales dúctiles.

En la formación de viruta discontinua, la rigidez de la herramienta de corte y del dispositivo de sujeción puede causar vibración, inexactitud dimensional, acabado superficial deficiente y daños a la herramienta de corte. Debido a su pequeña longitud, las virutas discontinuas son más fáciles de manipular que las continuas. También es desechable.

Chip continuo con borde incorporado

Durante el corte, la alta fricción entre las interfaces herramienta-viruta hace que el material de la viruta se fusione con la superficie de inclinación de la herramienta en la punta, creando un borde de acumulación. Puede ser grave si el chip toca constantemente la herramienta. Considérelo como una extensión del filo de la herramienta. Se forma un borde de acumulación temporal e inestable.

El mecanizado elimina sus piezas. La viruta y la superficie mecanizada pueden adherirse parcialmente después del mecanizado. Provoca un acabado superficial deficiente. Sin embargo, ofrece un acabado superficial deficiente, disminuye el desgaste de la herramienta y mejora la vida útil de la herramienta al agregar un recubrimiento sobre el filo.

Viruta segmentada o dentada

Un término diferente para las virutas dentadas es virutas no homogéneas. Una zona grande de alta tensión de corte seguida por una pequeña zona de baja tensión de corte le da a esta viruta una apariencia de diente de sierra. Esta creación cíclica de chips lo hace semicontinuo. Estas virutas se forman al mecanizar materiales duros como aleaciones de titanio, superaleaciones a base de níquel y acero inoxidable austenítico a altas velocidades.

Clasificación de fichas

A mediados del siglo XX, el ingeniero estadounidense Dr. Norman Franz estudió los chips en la fabricación e identificó tres clasificaciones principales. La mayoría de las fichas, según Franz, se clasifican en una de estas tres clasificaciones:

Chip tipo I

Las virutas de tipo I se forman cuando un material se rompe delante del filo debido a que la acción de cuña ascendente de la herramienta excede la resistencia a la tracción perpendicular de la sustancia. Son cruciales en materiales fibrosos como la madera, cuyas fibras son fuertes pero se separan fácilmente.

Las virutas de tipo I normalmente se forman al cortar con herramientas que tienen ángulos de corte poco profundos. Sólo la longitud del corte limita el tamaño de las virutas de tipo I. Ésta es la estructura óptima de las virutas de madera, especialmente las de un plano bien afinado y con una boca fina.

Chip tipo II

Las virutas de tipo II se forman cuando la cuña angular de la herramienta se corta. El material falla en un plano inclinado corto desde el vértice del borde de la herramienta, en diagonal hacia arriba y hacia adelante hasta la superficie. La deformación a lo largo de esta línea crea una viruta que se curva hacia arriba. Por lo general, estas virutas se crean cortando en ángulos intermedios. Un material dúctil como el metal puede crear virutas de tipo II. Los chips de tipo II también pueden generar virutas continuas.

Chip tipo III

Las virutas de tipo III provocan fallas por compresión del material antes de un ángulo de corte de 90°. Esto puede generar una fina viruta de polvo en materiales débiles o no dúctiles, pero a menudo crea un efecto aleatorio de "quitanieves" cuando el material de desecho se acumula delante de la herramienta pero no se barre.

Este tipo de chip está formado por enrutadores. Los raspadores para trabajar la madera a menudo generan una viruta delgada de tipo III que parece una viruta de tipo II cuando se afilan y utilizan correctamente. La viruta fina de desperdicio reduce el volumen de falla por compresión para igualar el plano de corte bien definido del Tipo II.

Factores que afectan la formación de virutas

Hay varios factores que afectan la formación de viruta, entre ellos:

• Propiedades del material:los materiales dúctiles tienden a formar virutas continuas, mientras que los materiales quebradizos forman virutas discontinuas.
• Velocidad de corte y avance:velocidades y avances más altos pueden provocar una formación continua de viruta, mientras que velocidades y avances más bajos pueden provocar virutas discontinuas.
• Geometría de la herramienta:el ángulo y el filo del filo de la herramienta de corte pueden afectar significativamente la formación de viruta.
• Lubricación y refrigeración:el uso de lubricantes y refrigerantes puede reducir la fricción y la temperatura, lo que puede afectar la formación de virutas.
• Temperatura y dureza de la pieza de trabajo:estos factores también pueden influir en el tipo de viruta formada.
• Material de la herramienta y recubrimientos:el tipo de material utilizado para la herramienta de corte y cualquier recubrimiento que pueda tener puede afectar la formación de viruta.