Cómo las diferencias en materiales metálicos afectan el rendimiento de corte

En corte de metales, hay diferentes materiales de pieza, y cada uno tiene diferentes características de formación y eliminación de viruta. ¿Cómo entender las características de cada material? La norma ISO divide los materiales metálicos en 6 grupos, cada uno con características únicas de mecanizabilidad. Este artículo los resume por separado.

Materiales metálicos en seis categorías:

• P - Acero
• M - Acero inoxidable
• K - Fundición
• N - Metales no ferrosos
• S - Superaleaciones resistentes al calor
• H - Acero endurecido

1-P Acero

¿Qué es el acero?

- El acero es el mayor grupo de materiales en corte de metales.

- Puede ser acero sin endurecer o templado y revenido (dureza hasta 400 HB).

- Aleación con hierro (Fe) como componente principal, fabricado por fundición.

- Contenido de carbono en acero no aleado < 0.8%, solo Fe sin otros elementos.

- Contenido de carbono en acero aleado < 1.7%, con elementos Ni, Cr, Mo, V, W, etc.

Áreas de aplicación:

En corte de metales, grupo P es el mayor por cubrir varios campos industriales.

El material suele ser de viruta larga, formando virutas continuas y uniformes. La forma específica depende del contenido de carbono.

– Bajo carbono = material tenaz, pegajoso.

– Alto carbono = material frágil.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga.

- Control de viruta relativamente fácil y estable.

- Acero dulce pegajoso, requiere filos afilados.

- Fuerza de corte unitaria kc: 1500-3100 N/mm²

- Fuerza y potencia para ISO P están en rango limitado.

2-M Acero inoxidable

¿Qué es el acero inoxidable?

- Aleación con mínimo 11-12% cromo.

- Carbono muy bajo (mín 0.01% máx).

- Aleaciones principales: Ni, Mo, Ti.

- Capa densa de Cr2O3 en superficie para resistencia a corrosión.

Áreas de aplicación:

En grupo M, la mayoría de aplicaciones: petróleo y gas, accesorios de tubería, bridas, procesamiento e industria farmacéutica.

Forma de viruta: virutas escamosas irregulares, fuerza de corte mayor que acero ordinario. Hay muchos tipos de inoxidable. Rendimiento de rotura de viruta (fácil a casi imposible) varía con aleación y tratamiento térmico.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga.

- Control suave en ferrítico, difícil en austenítico y dúplex.

- Fuerza unitaria: 1800-2850 N/mm²

- Alta fuerza, reborde adherido, calor y endurecimiento por trabajo.

3-K Fundición

¿Qué es la fundición?

- Tres tipos principales: gris (GCI), nodular (NCI) y grafito compacto (CGI).

- Principalmente Fe-C, con Si relativamente alto (1-3%).

- Carbono > 2%, solubilidad máxima de C en fase austenítica.

- Cr, Mo, V forman carburos, aumentan dureza y resistencia, reducen mecanizabilidad.

Áreas de aplicación:

Grupo K: piezas auto, fabricación de máquinas, siderurgia.

Forma de viruta:

Desde polvo a virutas largas. Potencia requerida suele ser pequeña.

*Nota: Gran diferencia entre gris (virutas polvo) y nodular. Rotura de viruta de esta última similar a acero.

Características de mecanizado:

- Material de viruta corta.

- Buen control en todas condiciones.

- Fuerza unitaria: 790-1350 N/mm²

- Mecanizado a altas velocidades causa desgaste abrasivo.

- Fuerza de corte media.

4-N Metales no ferrosos

¿Qué es material no ferroso?

- Incluye metales no ferrosos y blandos < 130 HB.

- Aleaciones Al con ~22% Si son la mayor parte.

- Cobre, bronce, latón.

Áreas de aplicación:

Fabricación aeronáutica y ruedas de Al para auto dominan grupo N.

Aunque potencia por pulgada cúbica es baja, para alta tasa de remoción de metal, calcule potencia máxima.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga.

- Si es aleación, control relativamente fácil.

- Al no ferroso pegajoso, requiere filos afilados.

- Fuerza unitaria: 350-700 N/mm²

- Fuerza y potencia para ISO N en rango limitado.

5-S Superaleaciones resistentes al calor

¿Qué es superaleación resistente al calor?

- Incluyen muchos hierros, Ni, Co, Ti de alta aleación.

- Grupos: base Fe, base Ni, base Co.

- Condiciones: recocido, tratamiento solución, envejecido, laminado, forjado, fundido.

- Características: mayor contenido de aleación (Co > Ni) asegura mejor resistencia al calor, mayor resistencia a tracción y corrosión.

Áreas de aplicación:

Materiales difíciles grupo S: aeroespacial, turbinas de gas, generadores.

Rango amplio, pero fuerzas de corte altas.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga.

- Control difícil (virutas serradas).

- Para cerámica: ángulo de ataque negativo; para metal duro: positivo.

- Fuerza unitaria:

Superaleaciones: 2400-3100 N/mm²

Aleaciones Ti: 1300-1400 N/mm²

- Fuerza y potencia altas.

6-H Acero endurecido

¿Qué es acero endurecido?

- Desde vista de mecanizado, grupo más pequeño.

- Contiene aceros templados y revenidos >45-65 HRC.

- Generalmente, dureza de piezas duras torneadas: 55-68 HRC.

Áreas de aplicación:

Acero endurecido grupo H: industria auto y subcontratistas, fabricación de máquinas, negocio de moldes.

Forma de viruta:

Generalmente continua, viruta al rojo. Esta alta temperatura reduce kc1 y ayuda a resolver problemas.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga.

- Control relativamente bueno.

- Requiere ángulo de ataque negativo.

- Fuerza unitaria: 2550-4870 N/mm²

- Fuerza y potencia altas.