Manual de Mecanizado GARANT1

GARANT

MANUAL DE MECANIZADO CON

ARRANQUE DE VIRUTA

Torneado

Sujecin

Rectifi cado de precisin

Escariado

Aserrado

Fresado

Taladrado

Roscas

Avellanado

CONTENIDO

Cutting Pilot, GARANT eTool, TechnologyCenter de Hoffmann Group

1. MATERIALESM

2. PRINCIPIOSM

modernas, materiales de corte, recubrimientos y recopilaciones de frmulas.

3. TALADRADOM

taladrado previo, HSS, MDI, resultado del taladrado, plaquitas reversibles, taladrado de orifi cios profundos, valores aproximativos de aplicacin

4. ROSCASC

tallado de roscas, conformado de roscas, fresado de roscas, valores aproximativos de aplicacin

5. AVELLANADOM

aproximativos de aplicacin

6. ESCARIADOM

tolerancias de superfi cies, valores aproximativos de aplicacin

7. ASERRADOC

corte con sierra circular, corte con sierra de cinta, valores aproximativos de aplicacin

8. FRESADOC

HSS, MDI, plaquitas reversibles, valores aproximativos de aplicacin

9. TORNEADO / MOLETEADOC

torneado exterior, torneado interior, roscado, tronzado, tronzado por torneado, valores aproximativos de aplicacin

10. SUJECINE

sujeciones de herramientas, asientos SK, asientos HSK, soportes VDI

11. RECTIFICADO DE PRECISIN

superabrasivo

NDICEA

unidades SI, tablas de conversin, tabla de comparacin de dureza

Manual de mecanizado con arranque de viruta GARANT

MATERIALES & PRINCIPIOS

MATERIALES

Clasifi cacin de los materiales en distintos grupos:

Materiales frreos

Metales no frreos

Plsticos

Identifi cacin de los materiales y composicin qumica

Campos de aplicacin importantes y datos para la determinacin de la fuerza

de corte

Valoracin de las propiedades por medicin de la dureza de los materiales

PRINCIPIOS

Mecanizabilidad con arranque de viruta

Tecnologas de produccin modernas

Materiales de corte y recubrimientos


TALADRADO TALADRADO

Grupos de artculos Ventajas

GARANT

Brocas de HSS y HSS/E

Uso universal en prcticamente todos los materiales difcilmente maquinables

GARANT

Brocas de MDI

Taladrado de alto rendimiento por medio de geometra de fi los especial

Taladrado hasta 12 D y refrigeracin interior

Taladrado duro, as como materiales de aluminio y fundicin

GARANT

Brocas para orifi cios profundos de HPC

Taladrado hasta 30 D

Modelo especial para el mecanizado de aluminio

GARANT

Brocas de ajuste 4 biseles H7

Taladrado y escariado en una operacin


GARANT

Brocas macizas de plaquitas reversibles MTC

Fijas y rotatorias en MTM

Aplicacin universal 14 44 mm

KOMET

Brocas de plaquitas reversibles

Para uso fi jo o rotatorio 14 65 mm hasta 8 D

KOMET

Brocas de ensanchar

Aplicacin universal

24 91 mm

KOMET

Cabezales de man-drilado de precisin

Aplicacin universal

GARANT

Brocas de centrar CN

con ngulo de punta de 90 y 142

GARANT

"5 en 1

Herramienta universal de taladrado, torneado y avellanado

El manual completo de mecanizado con arranque de virutas GARANT; descarga en: www.garant-tools.com


GARANT

Tallado de roscas HSS/E

Aplicacin universal

Manejo sencillo

Seleccin y asignacin seguras gracias a la marcacin en colores

GARANT

Tallado de roscasMDI

Tallado de roscas duro

GARANT

Conformado de roscas

Produccin de roscas sin formacin de virutas

GARANT

Fresado de roscas

Taladrado de aguj. p/roscar

Fresado de roscas para la produccin de todos los tamaos de rosca, tambin para mquinas HSC


GARANT

Fresado circular y de roscas

Productividad elevada gracias a 3 6 dientes

Aplicacin universal

KOMET

Uni Turn

Roscado (rosca interior a partir de M6) (ver captulo Torneado)

GARANT

Roscado

Plaquitas de perfi l completo, parcial y medio perfi l para roscas mtricas, Whitworth y trapeciales

Rosca interior y exterior (ver captulo Roscas)

GARANT

Torneado de perfi les

Ranuras para juntas tricas y para arandelas de retencin

ROSCAS ROSCASTaladrado / conformado / fresado Fresado / torneado



GARANT

Avellanadores cnicos de HSS

Aplicacin universal

GARANT

Avellanadores cnicos de MD

Avellanado duro

Avellanado en materiales de aluminio y fundicin

GARANT

Avellanadores planos DIN

Aplicacin universal

GARANT

Avellanadores planos combinados

Perforaciones escalona-das y avellanados fuera de norma


GARANT

Avellanadores hacia atrs

Avellanado hacia atrs de perforaciones

KOMET

Avellanadores

Fresa avellanadora de 90

Avellanados para tornillos de cabeza cilndrica

GARANT

"5 en 1

Herramienta universal para taladrado, torneado, avellanado

GARANT

Fresas avellanado-ras con plaquitas reversibles

Aplicacin universal

ngulo de 10 80

Regulable con progresin continua

AVELLANADO AVELLANADO


GARANT

Escariadores HSS/E

Aplicacin universal

GARANT

Escariadores CN HSS/E y MDI

Modelo adecuado a CN

Asiento en conos de sujecin de expansin hidrulica o conos HG

Alta precisin de concen-tricidad

GARANT

Escariadores de MDI HPC

Escariado duro

Escariado en materiales de aluminio y fundicin

GARANT

Escariadores de alto rendimiento

Escariado HPC/HSC para perforaciones ciegas y pasantes


GARANT

Sierras circulares para metal HSS

Aplicacin universal

GARANT

Sierras circulares refrentadas con MD

Dentado de alto rendi-miento para mquinas altamente revolucionadas destinadas al aserrado de aluminio

Sierras circulares de MDI

Dentado de precisin para un rendimiento de corte alto

GARANT

Hojas de sierra de HSS y bimetlicas

Aplicacin universal

Dentado y forma de los dientes de acuerdo con la aplicacin correspondien-te para plsticos/metales no ferrosos hasta aceros altamente aleados

GARANT RNTGEN

Hoja de sierra de MD

Aserrado de alto rendi-miento

ESCARIADO ASERRADO




GARANT

Fresas de HSS y HSS/E

Tambin para materiales difcilmente maquinables

GARANT

Fresas de acero sinterizado

Fresado en seco y para materiales difcilmente maquinables

GARANT

Fresas de MDI

Fresado HSC/ HPC/ MTC

GARANT

"Diabolo

Especial para mecanizado duro

GARANT

ZOX

Especial para mecanizado de aluminio y metales no ferroso

GARANT

Microfresas de precisin

Mecanizado duro a partir de 0,2 mm

FRESADO FRESADO

Continuacinf


GARANT

Cabezales portacu-chillas para planear

Cabezales portacuchillas de alto rendimiento HPC para mecanizado de desbastado pesado

GARANT

Cabezales portacu-chillas tangenciales

Cabezales portacuchillas para planear de alto ren-dimiento de HPC 70

Cabezales portacuchillas de escuadrar de alto rendimiento HPC 90 para aluminio, acero y fundicin

GARANT

Fresas MTC

Fresas angulares y de achafl anado de alto rendi-miento 90 con reduccin de la fuerza de corte

Para el uso en MTM


GARANT

Torneado HPC/ MTC

Rompevirutas universal (MTC) con corte blando

GARANT

Torneado ISO

Aplicacin universal

Plaquitas reversibles pulidas para metales no ferrosos

Torneado duro con CBN

Torneado duro y de fundi-cin con cermica

Torneado de precisin (para tornos automticos para cilindrar)

GARANT

Tronzado

Aplicacin universal

KOMET

Torneado de preci-sin Uni Turn

Torneado de alta precisin a partir de 3 mm

Perfi les especiales

TORNEADO


FRESADO


GARANT

Fresas de plaquitas reversibles

Inmersin/planeado/fresado angular

Plaquitas reversibles ISO

Herramientas portadoras con refrigeracin interior

GARANT

Fresas avellanado-ras con plaquitas reversibles

ngulos de 10 80 regulables sin escalo-namiento (ver captulo Avellanado)

Fresado circular Ranuras (interiores y exteriores) para juntas tricas, arandelas de retencin, roscas, perfi les especiales (ver captulo Roscas)

SECO

Minimaster

Combinacin ptima de mango y cabezal de corte



Moleteado por compresin

Mecanizado sin arranque de viruta

Aplicacin universal

Moleteado por fresado

Mecanizado con arranque de viruta

Para tornos convencio-nales

Herramientas de mo-leteado ajustables

Para mquinas CNC

Rotulacin


Asientos SK Para mecanizado conven-cional y HSC

Asientos HSK Para mecanizado de precisin y HSC

Asientos de precisin Concentricidad ptima

Vida til mxima de la herramienta

Para tcnica de mecani-zado HSC

Tecnologa de contraccin

soportes VDI

Herramientas accio-nadas (AGWs)

MOLETEADO SUJECIN


TYROLIT

Muelas abrasivas de CBN y diamante para rectifi cado plano y rectifi cado cilndrico exterior

Medios superabrasivos para aceros altamente aleados / HM.

TYROLIT

Muelas abrasivas con aglomerante cermico para rectifi cado plano, de perfi les y cilndrico exterior

Aplicacin universal

TYROLIT

Muelas abrasivas con aglomerante cermico para rectifi cado cilndrico interior

Aplicacin universal

TYROLIT

Muelas para esme-riladora

Aplicacin universal

Anillos reductores para todos los de rbol corrientes


TYROLIT

Muelas de vaso y platos lijadores de CBN y diamante para herramientas

Cuerpos de disco VIB Star antivibratorios

TYROLIT

Muelas para afi lar sierras

Para sierras destinadas al mecanizado de metal y de madera

TYROLIT

Muelas de tronzar

Muelas de tronzar convencionales y supera-brasivas

Tronzado en laboratorio

TYROLIT

Herramientas de reavivado

Herramientas para reavivar muelas supera-brasivas

Herramientas de reavivado de diamante para muelas abrasivas convencionales

RECTIFICADO DE PRECISIN


2Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT

Materiales

www.garant-tools.com

Contenidos

Grupos de materiales de trabajo 4

1.1 Clasificacin en grupos de materiales de trabajo GARANT 41.2 Denominacin de los materiales 37

1.2.1 Sistemas de designacin de aceros y hierros colados 381.2.2 Sistemas de designacin de materiales no ferrosos 421.2.3 Identificacin de compuestos de moldeo termoplsticos 44

Materiales ferrosos 45

2.1 Materiales de acero 452.1.1 Clasificacin de los aceros 452.1.2 Influencia sobre la mecanizabilidad por arranque

de virutas de los aceros 462.1.2.1 Mecanizabilidad por arranque de virutas en funcin

del contenido de carbono 462.1.2.2 Mecanizabilidad por arranque de virutas en funcin

de los elementos de aleacin 482.1.2.3 Mecanizabilidad por arranque de virutas en funcin

del tratamiento trmico 492.1.3 Mecanizabilidad por arranque de virutas de diversos materiales

de acero 502.1.4 Mecanizabilidad por arranque de virutas de Toolox 54

2.2 Materiales de hierro colado 552.2.1 Clasificacin de materiales de hierro colado 552.2.2 Mecanizabilidad por arranque de virutas de los materiales

de hierro colado 57

Metales no ferrosos 60

3.1 Aluminio y aleaciones de aluminio 603.1.1 Clasificacin de las aleaciones de aluminio 603.1.2 Mecanizabilidad por arranque de virutas de aleaciones de aluminio 61

3.2 Magnesio y aleaciones de magnesio 643.3 Titanio y aleaciones de titanio 663.4 Cobre y aleaciones de cobre 683.5 Aleaciones de base nquel 693.6 Aleaciones de base cobalto 71

Plsticos 72

4.1 Clasificacin de los plsticos 724.2 Termoplsticos 734.3 Duroplsticos 734.4 Elastmeros 734.5 Elastmeros termoplsticos (ETP) 744.6 Plsticos reforzados con fibra (PRF) 74

4.6.1 Plsticos reforzados con fibra de vidrio (PRFV) 754.6.2 Plsticos reforzados con fibra de carbono (PRFC) 76

4.7 Reconocimiento, propiedades y denominaciones de plsticos 764.8 Mecanizabilidad por arranque de virutas de plsticos 79

4.8.1 Mecanizabilidad por arranque de virutas de termoplsticos y duroplsticos 79

4.8.2 Mecanizabilidad por arranque de virutas de plsticos reforzados con fibra (PRF) 81

1

2

3

4

3Materiales

Valoracin de las propiedades por medicin de la dureza de los materiales 83

5.1 Ensayo de dureza para metales 835.1.1 Procedimientos estticos para el ensayo de dureza 835.1.2 Comparacin de datos de dureza 84

5.2 Ensayo de dureza de plsticos 845.2.1 Dureza por penetracin de la bola en plsticos duros 845.2.2 Dureza Shore en plsticos blandos 86

5

Mate

riale

s

37

Materiales

1.2 Denominacin de los materiales

La clasificacin de los distintos materiales puede realizarse segn DIN en la formasiguiente (Tabla 1.3):

Denominacin de materiales segn la composicin qumica DIN 17006

Smbolo de fundicin Indicacin de la composicin qumica

G- Colado C Para aceros no aleados

GG- Hierro colado con grafito laminar (tambin GGL) Cf Acero para temple por soplete y por induccin

GGG Hierro colado con grafito esferoidal Ck Acero fino no aleado con bajo contenido de P y S

GH Fundicin dura

GS Acero colado Cm Acero fino no aleado con limitacin inferior y superior del contenido de S

GT Fundicin maleable en general

GTS Fundicin maleable negra Cq Acero con aptitud para la conformacin en fro

GTW Fundicin maleable blanca Letra de reconocimiento para aceros altamente aleados

Estado del tratamiento (en extracto) X Porcentajes de masa de los componentes caractersticos de la aleacin > 5%

A Revenido HJ(HI)

Superficie templada por induccin

B Mecanizabilidad ptima Niveles de calidad de acero para herramientas

E Templado por cementacin

N Normalizado W1 1era calidad

F Resistencia mnima a la traccin

S Recocido con eliminacin de tensiones

W2 2a calidad

G Con recocido blando U No tratado W3 3era calidad

H Templado V Bonificado WS Calidad especial

Denominacin segn los nmeros de material DIN 17 007

Grupos principales de materiales Nmeros de clase

0 Hierro bruto y aleaciones ferrosas Las clases se encuentran en las siguientes tablas de los distintos materiales.

1 Acero

2 Metales pesados (metales no ferrosos)

3 Metales ligeros (metales no ferrosos)

Tabla 1.3 Denominacin de materiales y nmeros de materiales

S !"!

de fundicin

ndice para aceros altamente aleados

Nivel de calidad para acero de herramientas

Indicacin dela composicin

qumica

1er y, en su caso,2 estado de tratamiento con propiedades especiales como consecuencia del tratamiento

N#$%&' (% )&*+'

principal de materialesNmero de clase

Clase + nmero de recuentondices auxiliares

38

Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT

Materiales


1.2.1 Sistemas de denominacin para aceros y hierros colados

Los sistemas de denominacin para aceros y hierros colados se pueden distinguir segnnombres abreviados o un sistema de numeracin. En las siguientes Tablas de la 1.4 a la 1.8se representan estos sistemas en una visin de conjunto.

Sistema de denominacin para aceros Nombres abreviados DIN EN 10027-1DIN 17006-100

Campo de aplicacin

Letras Propiedades Smbolo adicional para aceros

Aceros para estructuras de acero

S Lmite elstico mnimo R en /mm2

Energa absorbida durante el choque a diferentes temperaturas de ensayo (p.ej.: J2: 27J a 20 C)

P.ej.: S 355 J2 (hasta ahora St 52)

Aceros para fabricacin de mquinas

E Lmite elsticomnimo R en /mm2

G Otras calidades (a veces con cifra)

P.ej.: E 355

Campo de aplicacin

Letras Contenido de carbono Smbolo adicional para aceros

Aceros no aleados

Contenido de Mn< 1%

C 100 x contenido medio de C ERDCSU

Contenido mx. prescrito de SIntervalo prescrito del contenido de SPara trefiladoCon conformabilidad en fro especialPara muellesPara herramientas

Excepto aceros de corte fcil

P.ej.: C 35 E (hasta ahora Ck 35)

Campo de aplicacin

Letras Contenido de carbono Elementos de aleacin

Aceros no aleadosContenido de Mn< 1%

Aceros aleadosContenido de los distintos elementos de aleacin

39

Materiales

Sistema de denominacin para aceros Sistema numrico

DIN EN 10027-2

Nmeros de grupo de acero

Aceros no aleados Aceros aleados

00, 90 Aceros de base Aceros de calidad

Aceros de calidad 08, 98 Aceros con propiedades fsicas especiales

01, 91 Aceros estruct. gen., Rm < 500 N/mm2 09, 99 Aceros para diversos mbitos de aplicacin

02, 92 Otros aceros de construccines no previstos para tratamiento trmico, Rm < 500 N/mm2

Aceros finos

20...28 Aceros para herramientas

03, 93 Aceros con C < 0,12%, Rm < 400 N/mm2 29 Libre

04, 94 Aceros con 0,12% C < 0,25% 400 N/mm2 Rm < 500 N/mm2

30, 31 Libre

32 Aceros de corte rpido con Co

05, 95 Aceros con 0,25% C < 0,55% 500 N/mm2 Rm < 700 N/mm2

33 Aceros de corte rpido sin Co

06, 96 Aceros con C 0,55%, Rm 700 N/mm2 34 Libre

07, 97 Aceros con contenido de P o S relativamente alto 35 Aceros para rodamientos

Aceros finos 36, 37 Aceros con propiedades magnticas especiales

10 Aceros con propiedades fsicas especiales

38, 39 Aceros con propiedades fsicas especiales

11 Aceros de construccines, para mquinas, para recipientes, con C < 0,5%

40...45 Aceros inoxidables

12 Aceros para maquinaria con C 0,5% 46 Al. de Ni resistentes a los prod. qumicos y altamente termorresistentes

13 Aceros de construccines, para mquinas, para recipientes, con exigencias especiales

47, 48 Aceros termoestables

14 Libre 49 Materiales altamente termorresistentes

15...18 Aceros para herramientas 50...84 Aceros de construccines, para mquinas y para recipientes Clasificados por los elementos de aleacin

19 Libre 85 Aceros para nitrurar

86 Libre

87...89 Aceros no destinados a tratamiento trmico, altamente resistentes, apropiados para soldadura

Tabla 1.5 Sistema de denominacin de los aceros segn sistema numrico

Ejemplos de denominaciones de acero:

Grupo de materiales GARANT (ver captulo "Materiales", seccin 1.1)

1.0422 C 22 Acero bonificado 3.0

1.3505 100 Cr 5 Acero de construccin-acero para rodamientos

8.0

1.8515 31 CrMo 12 Acero para nitrurar 7.1

1

Nmero de grupo principalde materiales acero

Nmero de grupo de acero Nmero suplementario(actualmente slo 2 n.)

40


Materiales


La denominacin de hierro colado segn DIN 17006 se encuentra en la tabla 1.3. En lassiguientes tablas 1.6 y 1.7 estn representados los sistemas de denominacin para lasabreviaturas y/o el sistema numrico segn la norma UE. La tabla 1.8 contiene el sistemanumrico para hierro colado segn DIN 17007.

Sistema de denominacin para hierro colado Abreviaturas segn norma UE

DIN EN 1560

Estructura de grafito Microestructura o macroestructura Propiedades mecnicas

L Laminar A Austenita

Indicacin de la resistencia a la traccin e indicacin de una letra para describir las muestras S Muestra fundida aparteU Muestra fundidaC Muestra extrada de una pieza de fundicinAdicionalmente, en caso necesario, indicacin del alargamiento en % indicacin de la temperatura de ensayo para la resistencia al impactoindicacin de la dureza

S Esferoidal F Ferrita

M Carbn de maleabilizacin

P Perlita

V Vermicular (en forma de gusanos)

M Martensita

N Libre de grafito (fundicin dura)

L Ledeburita

Y Estructura especial

Q Enfriado bruscamente

T Bonificado

B Recocido no descarburante *)

W Recocido descarburante*) slo para fundicin maleable P. ej.: EN-GJS-400-18S-RT

Exigencias adicionales Hierro colado con grafito esferoidal, resistencia mnima a la traccin Rm=400 N/mm

2, alargamiento A=18%, resiliencia a temperatura ambiente medida en muestra fundida aparte

D Pieza de fundicin en bruto

H Pieza de fundicin sometida a tratamiento trmico

W Adecuado para soladura

Z Exigencias establecidas adicionalmente P. ej.: EN-GJS-HB 150

Hierro colado con grafito esferoidal y una dureza de 150 HB

Composicin qumica

Letra X y la indicacin de los elementos de aleacin importantes y sus contenidos en orden descendente

P.ej.: EN-GJL-XNiMn 13-7

Hierro colado aleado con grafito laminar, con 13% Ni y 7% Mn

Tabla 1.6 Sistema de denominacin de hierro colado por abreviaturas

,- G.

Norma europea

G - FundicinJ - Hierro

Estructura de grafito

Micro o macroestructura

Propiedades mecnicas (resistencia a la traccin o dureza) Composicin qumica

Requisitos adicionales

41

Materiales

Sistema de denominacin del hierro colado Sistema numrico segn norma UE

DIN EN 1560

Caracterstica principal Exigencias especiales

0 Reserva 0 Ninguna 5 Resiliencia a baja temperatura

1 Resistencia a la traccin 1 Probeta fundida aparte 6 Aptitud para la soldadura

2 Dureza 2 Probeta fundida 7 Pieza de fundicin en bruto

3 Composicin qumica 3 Probeta retirada 8 Pieza de fundicin sometida a tratamiento trmico

4...9 Reserva 4 Resiliencia a temp. ambiente 9 Exigencias adicionales

P.ej.: EN-JL 2 03 0 Material de hierro colado con grafito laminar, dureza como caracterstica principal, sin exigencias especiales (denominacin abreviada del material EN-GJL-HB 195)

Tabla 1.7 Sistema de denominacin del hierro colado segn sistema numrico

Sistema de denominacin del hierro colado Sistema numrico DIN 17007

Clases del grupo principal de materiales 0

00...09 Hierro bruto para prod. de acero 60...61 Hierro colado con grafito laminar, no aleado

10...19 Hierro bruto p. prod. fundicin 62...69 Hierro colado con grafito laminar, aleado

20...29 Hierro bruto especial 70...71 Hierro colado con grafito esferoidal, no aleado

30...49 Aleaciones madre 72...79 Hierro colado con grafito esferoidal, aleado

50...59 Reserva 80...81 Fundicin maleable, no aleada

82 Fundicin maleable, aleada

83...89 Fundicin maleable, reserva

90...91 Hierro colado especial, no aleado

92...99 Hierro colado especial, aleado

Tabla 1.8 Sistema de denominacin del hierro colado segn el sistema numrico DIN

Ejemplos de denominaciones de fundicin:Norma europea Hasta ahora Grupo de materiales GARANT

(ver cap. 1, seccin 1.1)N. de material Nombre abreviado N. de material Nombre abreviado

EN-JL 1020 EN-GJL-150 0.6015 GG 15 15.0

EN-JS 1030 EN-GJS- 400-15 0.7040 GGG-40 15.2

EN-JM 1180 EN-GJMB-650 0.8165 GTS-65 15.2

EN-JM 1030 EN-GJMW-400 0.8040 GTW-40 15.2

/0 2

Norma europea

J - Hierro

Estructurade gra1to

Caracterstica principaldel material de fundicin

Requisitos especiales

Nmero correlativo(00 ... 99)

=

Nmero de grupo principal de materiales

Nmero de claseClase + nmero de recuento

42


Materiales


1.2.2 Sistemas de denominacin para materiales no ferrosos

Los sistemas de denominacin para materiales no ferrosos se distinguen del mismomodo que los destinados a materiales ferrosos. En las tablas 1.9 y 1.10 se representan lossistemas de denominacin numricos.

Sistema de denominacin de metales no ferrosos Sistema numrico DIN 17007

Grupo principal de materiales

Nmeros de clase Nmero anexo

2 Metalespesados

2.0000 ... 2.1799 Cu 0 No tratado

2.1800 ... 2.1999 Reserva 1 Blando

2.2000 ... 2.2499 Zn, Cd 2 Endurecido en fro (temple intermedio)

2.2500 ... 2.2999 Reserva 3 Endurecido en fro ("duro" y superior)

2.3000 ... 2.3499 Pb 4 Recocido por disolucin, sin repaso mecnico

2.3500 ... 2.3999 Sn 5 Recocido por disolucin, repasado en fro

2.4000 ... 2.4999 Ni, Co 6 Endurecido en caliente, repasado en fro

2.5000 ... 2.5999 Metales nobles 7 Endurecido en caliente, sin repaso mecnico

2.6000 ... 2.6999 Metales refractarios 8 Destensado, sin endurecimiento en fro previo

2.7000 ... 2.9999 Reserva 9 Tratamientos especiales

3 Metales ligeros

3.0000 ... 3.4999 Al

3.5000 ... 3.5999 Mg

3.6000 ... 3.6999 Reserva

3.7000 ... 3.7999 Ti

3.8000 ... 3.9999 Reserva

Tabla 1.9 Sistema de denominacin de metales no ferrosos segn el sistema numrico DIN

Figura 1.1 Carcasa de metal ligero de una cmara termogrfica

34567o de grupo principalde materiales Nmero de clase

ndice auxiliar

43

Materiales

Sistema de denominacin de metales no ferrosos Sistema numrico segn norma UE

DIN EN 573,DIN EN 1412,DIN EN 1754

Letra para el material (en extracto) Forma del producto

A Aluminio A nodos

M Magnesio B Forma de bloque

Cu Cobre C Material de fundicin

F Materiales aportados de soldadura y soldantes duros

M Aleaciones madre

R Cobre refinado

S Material en forma de chatarra

W Material de forja

X Materiales no normalizados

Tabla 1.10 Sistema numrico de denominacin de metales no ferrosos segn norma UE

Ejemplos de denominaciones de fundicin:

Norma europea Hasta ahora Grupo de materialesGARANT(ver cap. 1, seccin 1.1)

N. de material Nombre abreviado N. de material

Nombre abreviado

Aluminio y aleaciones de Al

EN AW5754 EN AW-5754 [AlMg3] 3.3535 Al Mg 3 17.1

EN AC-43000 EN AC-43000 [AlSi10Mg] 3.2381.01 G-Al Si 10 Mg 17.2

EN AC-44200 EN AC-44200 [AlSi12] 3.2581 Al Si 12 17.2

Magnesio y aleaciones de Mg

EN MC 21110 EN-MC Mg Al 8 Zn 1 3.5812.01 G-Mg Al 8 Zn 1 17.0

Cobre y aleaciones de Cu

CC 491 K CuSu5ZnPb5-C 2.1020 G-CuSu5ZnPb 18.0

CC 750 S CuZn33Pb2-C 2.0290.1 G-CuZn33Pb 18.2

CC 495 K CuSn10Pb10-C 2.1176.01 G-CuPb10Sn 18.3

/0 89:

Norma europea

Forma del producto

Letra para el material

5 cifras para identi1car la composicin qumica o

Grupos de aleacin principales y subgrupos de aleacin + ndice o

Nmeros de recuento de 3 dgitos + ndice

44


Materiales


1.2.3 Identificacin de compuestos de moldeo termoplsticos

Identificacin de compuestos de moldeo termoplsticos Polietileno (PE)Polipropileno (PP)Policarbonato (PC)

DIN 16 776-1: 1984-12DIN 16 774-1: 1984-12DIN 7744-1: 1986-07

Aplicacin Aditivo Densidad en g/cm3

en PECargas y materiales de refuerzo en PE y PP

BCDE

F

GHKLMQRSTXY

Moldeo por sopladoCalandradoFabr. de discos fonogrficosMoldeado por extrusin (tubos)Moldeado por extrusin (hoja)Aplicacin generalRevestimientoAislam. de cable, alambreExtrusin monohiloMoldeo por inyeccinMoldeo por compresinMoldeo por rotacinSinterizacin de polvoFabricacin de cintasNingn datoFabricacin de fibras

A

BCDEFGHKLNP

RS

TWXY

Z

Estabilizador detransformacinAgente antibloqueanteAgente colorante PolvoPropelenteAgente de ignifugacinGranuladoEstab. envej. trmicoDesactivador metlicoFotoestabilizadorColorantes naturales Modif. a resist. elev. a chocesAgentes de desmoldeoAg. antifriccin, lubricanteMayor transparenciaEstabilizador de hidrlisisReticulableConductividad elctrica aumentadaAntiesttico

Cifra ms de

hasta Tipo Forma

1520253035404550556065

0,9170,9220,9270,9320,9370,9420,9470,9520,9570,962

0,9170,9220,9270,9320,9370,9420,9470,9520,9570,962

ABCGKLMSTWXZ

AsbestoBoroCarbonoVidrioTiza (CaCO3)CelulosaMinerales, metalMat. sint. orgn.TalcoMaderaSin especificarOtros

BDFGH

SXZ

EsferasPolvoFibrasMaterial molidoTriquita(monocristalesfibrosos)

EscamasSin especificarOtros

Identificacinadicional

en PP

Nmero de viscosidad

en PCen cm3/g

Cargas en el PC

Proporcin de masa en %

H

B

R

Q

Homopolmerosdel propilenoCopolmeros en bloquetermoplsticosCopolmeros estticostermoplsticosMezcla de los Grupos H, B, R

ndice de isotaxiaen PP

Cifra ms de

hasta Cifra ms de

hasta Cifra ms de

hasta Cifra ms de

hasta

Cifra Proporcin de masa en % 464950616770

4652586470

4652586470

5101520253035

7,512,517,522,527,532,5

7,512,517,522,527,532,537,5

40455055606570

37,542,547,552,557,562,567,5

42,547,552,557,562,567,572,5

75

80

85

90

72,5

77,5

82,5

87,5

77,5

82,5

87,5

9585756555

>90 ... 100>80 ... 90>70 ... 80>60 ... 70>50 ... 60

Resilienciaan en kJ/m

2Resiliencia en probeta

entalladaak en kJ/m

2

ndice de fusin en g/10 min Condiciones de ensayoa travs del ndice de fusin

para PE, PP para PC

an ak Cifra ms de

hasta Cifra ms de

hasta El ndice de fusin MFIindica la masa que

es comprimida por una toberaen las condiciones

establecidas.Sm-bolo

ms de hasta Sm-bolo

ms de hasta 000001003006012022045090200400700

0,10,20,40,81,53,06,0

122550

0,10,20,40,81,53,06,0

122550

0305091824

36

1224

36

1224A0

A1A3A5A7A9

1030507090

1030507090

B0B1B3B5B7B9

816243240

816243240

DTGM-

190 C / 2,16 kg190 C / 5 kg190 C / 21,6 kg230 C / 2,16 kg300 C / 1,2 kg

Denominacin de un compuesto de moldeo de PE para extrusin de hojas con agente antifriccin, con una densidad de0,981 g / cm3 y un ndice de fusin MFI de 4,2 g / 10 min a 190 C/ 2,16 kgCompuesto de moldeo DIN 16776 PE, FS, 20 D 045

Tabla 1.11 Identificacin de los compuestos de moldeo termoplsticos

L;?@>

45

Materiales

2 Materiales ferrosos

Las aleaciones hierro-carbono con un contenido de carbono de hasta el 2% sedenominan aceros; los materiales con ms de un 2% de carbono, hierro colado.

El hierro colado tiene una resistencia moderada a la traccin, con excepcin de algunasaleaciones de fundicin y hierros colados con grafito esferoidal. En cambio el acero estenaz, siempre conformable en caliente y, con contenidos bajos de carbono, tambinconformable en fro. Mediante un tratamiento trmico (temple y bonificacin) se puedeaumentar considerablemente la resistencia del acero, aunque en tal caso disminuyenotablemente la conformabilidad.

2.1 Materiales de acero

2.1.1 Clasificacin de los aceros

Los materiales de acero se clasifican en grupos con arreglo a sus elementos de aleacin,sus componentes estructurales y sus propiedades mecnicas.

En funcin de su contenido de elementos de aleacin se subdividen en:

V Aceros no aleadosV Aceros poco aleados (contenido de cada uno de los elementos de aleacin < 5%)V Aceros altamente aleados (contenido de cada uno de los elementos de aleacin como

mnimo del 5%)

Los aceros no aleados se dividen en aceros que no estn previstos para un tratamientotrmico y aceros para tratamiento trmico.

Los aceros poco aleados tienen en principio propiedades similares a las de los aceros noaleados. En el aspecto tcnico es importante la templabilidad notablemente mejorada,pero tambin el aumento de las resistencias al calor y al revenido.

Los aceros altamente aleados son necesarios para obtener propiedades especiales.

La resistencia al cascarillado u otraspropiedades fsicas especiales slopueden conseguirse por medio deaceros altamente aleados.

Figura 1.2 Herramienta forjada en estampa

46


Materiales


Para el usuario suele resultar til una identificacin a partir de la cual se puedan deducirotras propiedades importantes. Por esta razn, los materiales de acero se dividentambin con fines prcticos segn los campos de aplicacin y usos en:

V Aceros de corte fcilV Aceros cementadosV Aceros bonificadosV Aceros para nitrurarV Aceros para herramientasV Aceros inoxidables y resistentes al cido

En la seccin 1 de este captulo se clasifican losmateriales de acero en grupos de materiales, y suspropiedades y sus campos de aplicacin seestructuran en forma de tabla.

2.1.2 Influencia sobre la mecanizabilidad con arranque de viruta de los aceros

La mecanizabilidad con arranque de virutas de un material de acero siempre se ha deevaluar en relacin con el procedimiento de mecanizado utilizado, el material de corte ylas condiciones de corte. En lo que respecta al material, la mecanizabilidad con arranquede virutas de los aceros est determinada por la estructura y las propiedades mecnicas(dureza, resistencia).

2.1.2.1 Mecanizabilidad con arranque de virutas en funcin del contenido de carbono

Los aceros al carbono (aceros de calidad no aleados) con un contenido de carbonoC < 0,8% se denominan hipoeutectoides (en lo que respecta al diagrama hierro-carbono;ver tambin figura 1.5). Los componentes estructurales fundamentales son perlita (mezclade ferrita y cementita, dureza alta) y ferrita (dureza baja, conformabilidad elevada).

La ferrita causa grandes dificultades en el arranque de viruta por los siguientes motivos:

V Gran tendencia a pegarse con la herramienta, formacin de filos recrecidosV Formacin indeseada de virutas embrolladas y en forma de cintas (gran conformabilidad)V Calidad baja de las superficies y formacin de rebabas en las piezas de trabajo

En cambio, la perlita presenta dificultades en el arranque de viruta relacionadas con:

V Fuerte desgaste abrasivoV Fuerzas de desprendimiento de viruta relativa-

mente elevadas.

La mecanizabilidad con arranque de virutas de ace-ros con un contenido de carbono C < 0,25% estdeterminada mayormente por las propiedades de laferrita arriba mencionadas. A velocidades de cortebajas se forman filos recrecidos. El desgaste de laherramienta aumenta lentamente al aumentar lavelocidad de corte; lo mismo que la temp. de corte.En estas condiciones, las herramientas se han deseleccionar con un ngulo de desprendimiento lo

Figura 1.3 Herramienta para punzonado

Figura 1.4 Estructura ferrtico-perltica (ferrita plida)

47

Materiales

ms positivo posible. Sobre todoen el caso de velocidades decorte bajas por razones del pro-ceso, se obtienen superficiesdeficientes y aumenta la rebaba.

En los aceros al carbono com-prendidos en el intervalo0,25% < C < 0,4%, las propieda-des de la perlita influyen sobre lamecaniz. con arranque de viruta;es decir:

V Se produce una disminucinde la tendencia al pegado, ypor lo tanto, de la formacinde filos recrecidos.

V Debido a la carga relativa-mente grande de la zona decontacto aumenta la temp.de corte en el arranque deviruta, y de este modo el des-gaste de la herramienta.

V La estructura influye positiva-mente sobre la calidad de lasuperficie, la formacin devirutas y la forma de stas.

Los aceros al carbono con aprox. 0,25% C presentan una buena mecanizabilidad conarranque de viruta.

Un nuevo aumento del cont. de carbono (0,4% < C < 0,8%) ocasiona a su vez otroaumento de la perlita, hasta que con un 0,8% de C est presente exclusivamente perlita.Para que los aceros se consideren con buena aptitud para el arranque de viruta general-mente slo se tiene en cuenta, la formacin de virutas y la calidad de la superficie. Alaumentar la dureza y la resistencia es de esperar un aumento del desgaste. Para reducir eldesgaste es conveniente trabajar con velocidades de corte ms bajas o con refrigerantes.

En los aceros al carbono hipereutectoides (C > 0,8%) con el enfriamiento lento al aire seforman asimismo ferrita y cementita. Al contrario que en los aceros al carbono hipoeutec-toides, no aparece una red de ferrita, sino que la ferrita slo se encuentra disuelta en laperlita. La formacin de perlita se origina directamente a partir de los lmites de grano dela austenita. En el caso de contenidos de C claramente superiores al 0,8%, se segregacementita en los lmites del grano, esdecir, que la cementita que ahora se encuentra libreforma conchas en torno a los granos de austenita o perlita. Estos tipos de aceros producenun desgaste muy intenso en el mecaniz. con arranque de viruta. Adems del efecto abra-sivo intenso de los componentes estructurales duros y quebradizos, las presiones y temps.altas originadas provocan tambin, ya a velocidades de corte relativamente bajas, un des-gaste en forma de crter y un desgaste del flanco intensos (v. tambin cap. "Principios",apart. 1.2). Por este motivo, es conveniente trabajar con velocidades de corte bajas y gran-des secciones transversales de arranque de viruta, as como con aristas de corte estables.

Aust. + ferrita

Ferrita + perlita

Le

de

bu

rita

Pe

rlit

a

La resistencia aumenta.La conforma-bilidad dis-minuye mode-radamente

Con un tratamiento trmico ade-cuado, los materiales se pueden conformar en caliente y, en parte, en fro; son templables y boni8cables

Alta resistencia debido al templa-do y boni8cado, pero quebradizo y sensible a los choques

Resistencia moderada (excepto GGG y hierro colado aleado),

muy quebradizo,

muy sensible a los choques

La ledeburita impide la conformacin en caliente

Austenita + cementita en el lmite del granoAustenita

sub-

eutectoide

hiper-

eutectoide

Contenido de carbono [%]

Hierro puro

p. ej. aceros de construccin en general, DIN 1710

Aceros boni#cados, DIN 1720

Aceros para herramientas

Hierro colado (blanco, gris)

Acero Hierro colado

Tem

pe

ratu

ra [

C] Austenita + cementita en el

lmite del grano + ledeburita(+ gra#to)

Ledeburita+ cementita

(+ gra#to)

Ledeburita + cementita(+ gra#to)

Perlita + cementita en el lmitedel grano + ledeburita (+ gra#to)

Perlita + cementita en el lmite del grano

Lnea de 723 C

Figura 1.5Clasificacin esquemtica de las aleaciones de hierro-carbono

48


Materiales


2.1.2.2 Mecaniz. con arranque de virutas en func. de los elementos de aleacin

Los elementos de aleacin se incorporan a propsito con el fin de influir sobre las propie-dades mecnicas y trmicas. A cont. se describe la influencia de algunos elementos dealeacin importantes sobre la mecaniz. con arranque de viruta de los materiales de acero.

V El cromo y el molibdeno mejoran la templabilidad del acero, y por lo tanto, mediantela estructura y la resistencia influyen sobre la mecanizabilidad de los aceros cementa-dos y bonificados. En los aceros con alto cont. de carbono o de elementos de aleacin,estos elementos forman carburos especiales y mixtos, que pueden empeorar el arran-que de virutas. Algo parecido ocurre con el wolframio.

V El nquel influye asimismo sobre la resistencia del acero y origina un aumento de latenacidad. Esto suele tener como consecuencia una mecaniz. con arranque de virutadesfavorable, sobre todo en el caso de los aceros al Ni austenticos (especialmente concontenidos de Ni elevados).

V El silicio aumenta la resistencia de la ferrita y forma, p.ej. en combinacin con aluminio,inclusiones duras de xido de Si (silicato). Como consecuencia se puede producir unmayor desgaste de la hta.

V Mediante la adicin por aleacin de fsforo se consigue una viruta de rotura corta. Conconts. de hasta el 0,1%, el fsforo acta positivamente sobre la mecaniz. con arranquede viruta. Con contenidos de P superiores se obtienen ciertamente calidades de super-ficie superiores, pero aumenta el desgaste de la hta.

V El titanio y el vanadio pueden causar, ya en cantidadespequeas, un aumento notable de la resistencia. En lo refe-rente a las fuerzas de desprendimiento de viruta y la forma-cin de viruta, se pueden esperar resultados desfavorablesdebido a la gran afinacin del grano.

V El azufre es poco soluble en el hierro, pero, segn los com-ponentes de aleacin, forma sulfuros estables en el acero.Los sulfuros de manganeso MnS son deseables, porqueinfluyen positivamente sobre el arranque de viruta (virutade rotura corta, menor formacin de filos recrecidos, mejo-res superficies en la pieza). Con el aumento del porcentajede azufre en el acero se puede influir de forma importantesobre la fragilidad de la viruta y la formacin de rebabas enel arranque de virutas.

V El manganeso mejora la templabilidad y aumenta la resist.de los aceros. Debido a su gran afinidad por el azufre, elmanganeso se combina con el azufre para formar sulfuros.Los contenidos de magnesio superiores al 1,5% favorecen elarranque de viruta en los aceros con bajo contenido de car-bono gracias a la buena formacin de virutas. Sin embargo, con conts. de carbono msaltos empeora el arranque de viruta, debido al mayor desgaste de la hta.

V El plomo tiene un punto de fusin relativamente bajo, y est presente en el hierro enforma de inclusiones submicroscpicas. Con el mecaniz. se forma una pelcula protec-tora de plomo entre la hta. y el material de la pieza, por lo que disminuyen el desgastede la hta. y las fuerzas de corte especficas. Las virutas formadas son de rotura corta.

Contenido de azufre 0,021%

viruta plstica delgada

Contenido de azufre 0,17%

mayor fragilidad de la viruta

Figura 1.6 Influencia del cont. de azufre sobre la formacin de viruta en el acero C45

49

Materiales

2.1.2.3 Mecanizabilidad con arranque de virutas en funcin del tratamiento trmico

Mediante un tratamiento trmico controlado se puede influir sobre la estructura deforma que, adems de modificar las propiedades mecnicas, se puede adaptar tambinla mecaniz. con arranque de viruta a las exigencias.

En la siguiente tabla 1.12 se representa a modo de resumen el efecto de diversosprocedimientos de tratamiento trmico sobre la mecaniz. con arranque de viruta de losmateriales de acero en lo referente al desgaste de la hta. y la formacin de virutas.

Procedimientos de tratamiento trmico

Influencia sobre la estructura Mecanizabilidad con arranque de viruta

Normalizado Austenitizacin y enfriado al aire.Estructura uniforme y de grano fino por recristalizacin

En funcin del contenido de carbono del acero (ver apart. 2.1.2.1):Ferrita mala formacin de viruta, desgaste reducidoPerlita mejor formacin de viruta, mayor desgaste

Recocido(de grano grueso)

Las estructuras de grano grueso con red ferrtica cerrada y perlita y bainita incorporadas, lmites teniendo en cuenta las propiedades de resistencia

Desgaste de la hta. relativamente bajo,buena formacin de viruta,Calidades de superficie altas

Recocido blando Disminucin de la dureza del material,ferrita perltica con cementita globular (blanda, buena conformacin)

Desgaste favorable de la hta.,Formacin de viruta peor al aumentar el porcentaje de ferrita en la estructura

Temple Austenitizacin y enfriamiento rpido Transformacin de austenita en martensita, aumento de la dureza del material y la resistencia

Desgaste abrasivo de la hta. elevado con empleo de materiales de corte convencionales, buena formacin de viruta

Bonificacin Temple y revenido La martensita se descompone de forma controlada mediante un nuevo calentamiento

Mejor mecaniz. con arranque de virutas al aumentar la descomposicin de la martensita

Tabla 1.12 Mecanizabilidad con arranque de virutas en funcin del tratamiento trmico

Estructura inicial

Normalizada Recocido de grano Templada

Figura 1.7 Imgenes de la estruct. de acero C60, con diferentes tratamientos

50


Materiales


2.1.3 Mecaniz. con arranque de viruta de distintos materiales de acero

Material de acero Particularidades Mecaniz. con arranque de viruta Efectos

Acero de corte fcil

p.ej.:

9 S Mn 28

9 S MnPb 28

35 S 20

45 S 20

Elementos de aleacin principales:Pb, P, S, Mn en combinacin con azufre forma el sulfuro de manganeso MnS deseado

Aumentos de la duracin en func. de la velocidad de corte, posibles sobre todo mediante adicin de Pb (de 50% a 70%) [2]Disminucin posible de las fuerzas de corte hasta en un 50%

Virutas de rotura cortaSuperficies de hta. limpias.Tendencia baja a la formacin de filos recrecidosDesgaste de la hta. reducido

Acero cementado

p.ej.:

Ck 15

16 MnCr 5

20 MoCr 4

18 CrNi 8

Aceros de construccin no aleados, de calidad y finos, as como aceros finos aleados con un cont. de carbonoC < 0,2%

Velocidades de corte altas para reducir la formacin de filos recrecidos, preferiblemente con htas. de corte de metal duroDisminucin del avanceGeometra de la hta. adaptada (ngulo de desprendimiento positivo)

Buenas calidades de superficie

Dureza de cementacin:Carburacin de la zona marginal a 0,6 0,9% C(dureza hasta 60 HRC)

Acabado duro con metales duros de grano superfino, cermicas mixtas, materiales de corte de CBN

Buena trituracin de virutasCalidades de superficie muy buenas

Acero bonificado

p.ej.:

Ck 45

42 CrMo 4

30 CrMoV 9

36 CrNiMo 4

Contenido de carbono 0,2% < C < 0,6%Elementos de aleacin principales:Cromo CrNquel NiVanadio VMolibdeno Mo Silicio SiManganeso Mn

La mecaniz. con arranque de viruta depende en gran medida de los elementos de aleacin y el tratamiento trmicoBonificacin generalmente tras desbastado y antes de acabado o mecaniz. de precisinVelocidades de corte ms bajas a medida que aumenta el contenido de carbono (porcentaje de perlita)

Proceso de desbastado en la mayora de los casos debido a las altas cuotas de arranque de viruta en el estado normalizado del material (normalizado)

Muy buena mecaniz. con arranque de virutas Desgaste de la hta. bajo

Acabado con velocidades de corte bajas, mayormente con htas. de metal duro del grupo P (HSS slo para taladrar y tallar roscas)Empleo de cermica de corte y materiales de corte de CBN slo con durezas superiores a 45 HRC (v. mecaniz. duro de acero cementado)

Desgaste de la hta. bajo

Tabla 1.13 Mecaniz. con arranque de viruta de distintos materiales de acero

51

Materiales

Tabla 1.13 Continuacin Mecaniz. con arranque de virutas de distintos materiales de acero

Material de acero Particularidades Mecaniz. con arranque de viruta Efectos

Acero para nitrurar

p.ej.:

34 CrAlNi 7

31 CrMo 12

34 CrAlS

Contenido de carbono 0,2% < C < 0,45%Elementos de aleacin principales:Cr, Mo, Al, VDureza superficial del material elevada debido a los nitruros metlicos quebradizos

Debido a la gran dureza de la superf. del material, el arranque de viruta tiene lugar antes de la nitruracin

Material de partida bonificado:Velocidades de corte bajas

Desgaste razonable de la hta.

Material de partida sin bonificar Evacuacin de viruta deficienteFormacin de rebabas

Cont. de Ni > 1% Poco mecaniz. con arranque de viruta

Adicin de azufre S Mecaniz. con arranque de virutas favorable

Acero para htas.

p.ej.:

C 45

C 60

Cont. de C < 0,9% en aceros para htas. no aleados

Utilizacin de materiales de corte de metal duro con cont. de titanio y carburo de titanio (P 20)

Tendencia alta al pegadoFormacin de filos recrecidosMecaniz. con arranque de viruta relativamente malaSuperficies deficientes y rugosas

Bonificacin de los aceros para htas. Mejora de la mecaniz. con arranque de viruta

Aceros inoxidables ymuy temorresistentesp.ej.:X5CrNiNb18-10

Cont. de cromo > 12%

Aceros predominantemente ferrticos

Buena mecaniz. con arranque de viruta

Porcentaje adicional de nquel 10-13%

Aceros austenticos:Velocidades de corte bajasAvances relativamente altos para reducir el nmero de cortes

Poco mecaniz. con arranque de virutaTendencia alta al pegadoFormacin de filos recrecidosTendencia al endurecimiento en fro

Figura 1.8 Fresado de acero bonificado

52


Materiales


Para evaluar la mecaniz. con arranque de virutas de aceros inoxidables (grupos demateriales GARANT 13 y 14, tablas 1.1 y 1.2) puede utilizarse como ayuda el factor PRE(Pitting Restistence Equivalent) indicado a continuacin, que describe la resist. de losaceros inoxidables a lo que se conoce como corrosin por picadura (en ingls, "pitting").

Cr ... CromoMo ... Molibdeno (ec. 1.1)N ... Nitrgeno%... Porcentaje de los elementos

Sobre todo para el torneado de aceros inoxidables son aplicables los siguientesintervalos para la evaluacin de la mecaniz. con arranque de viruta:

:

Intervalo de factor PRE

Evaluacin de la mecaniz. con arranque de viruta

Ejemplos de material

Denominacin del material Grupo de materia-les GARANT

PRE < 16 Buena X6Cr13 (1.4000)X10Cr13 (1.4006)X30Cr13 (1.4028)

13.113.213.3

16 < PRE < 22 Media X5CrNi 18 10 (1.4301) 13.1

22 < PRE < 34 Difcil X6CrNiMoTi 17 12 2 (1.4571) 13.1

PRE > 35 Muy difcil X8CrNiMo 27 5 (1.4460) 13.3

Tabla 1.14 Factor PRE para la evaluacin de la mecaniz. con arranque de virutas de aceros inoxidables

Ejemplo de clculo del factor PRE

Material: X 8 Cr Ni Mo 27 5 (1.4460, grupo de materiales GARANT 13.3)

Anlisis: Cr: 25,0 ... 28,0 % Diferencia = 3,0% Cr = 1,5%

Mo: 1,3 ... 2,0 % Diferencia = 0,7% Mo = 0,35%

N: 0,05 ... 0,2 % Diferencia = 0,15% N = 0,075%

31 41

Factor PRE = (25,0+ Cr) % + 3,3 (1,3+Mo) % + 30 (0,05+N) %

= 26,5% + 3,3 1,65% + 30 0,125%

Factor PRE = 35,7

Factor PRE = % Cr + 3,3 % Mo + 30 % N

53

Materiales

En la tabla 1.15 se muestra como ejemplo una visin de conjunto de los parmetros decorte realizables para el torneado de acero.

Velocidad decorte1)

Materiales

240 m/minhasta400 m/min





Aceros de construccin en general

hasta 0,2% Cp.ej. St52-32)

por encima de 0,2% Cp.ej. St52-12)

Acero de corte fcilsin tratar

Aceros no destinados a tratamiento trmicop.ej. 9 S Mn 28

Acero de corte fcil bonificado

hasta 0,45% Cp.ej. 35 S 20 V

por encima de 0,45% Cp.ej. 60 S 20 V

Acero cementadono aleado

Tratado en estruc-tura ferrtico-perl-tica (BG)p.ej. Ck15 BG

Acero cementadoaleado

Tratado en estructura ferrtico-perltica (BG)p.ej. 16MnCr5 BG

Tratado para determ. resistencia (BF)p.ej. 16CrNiMo6 BF

Sin tratar3)

p.ej. 16MnCr5 USin tratar3)

p.ej. 17CrNiMo6 U

Acero bonificadono aleadocon recocido blando (G)

hasta 0,4% Cp.ej. Cf 35 G

por encima de 0,4% C p.ej. Cf 53 G, Ck60 G

por encima de 0,6% Cp.ej. Cf 70 G

Acero bonificadono aleadonormalizado (N)

hasta 0,45% Cp.ej. Ck 45 N

por encima de 0,45% hasta 0,55% Cp.ej. Cf 53 N, Ck55 N

por encima de 0,55% Cp.ej. Ck 60 N

Acero bonificadono aleadobonificado (V)

hasta 0,45% C hasta 800 N/mm2

p.ej. Ck 35 V, Cf 45 V

por encima de 0,45% hasta 0,6% C o por encima de 800 N/mm2

p.ej. Ck 55 V

Acero bonificadoaleadocon recocido blando (G) o tratado para mejorar la mecanizabilidad (B)

hasta 0,3% Co hasta 200 HBp.ej. 25 CrMo4 B

hasta 0,4% Co por encima de 200 hasta 230 HBp.ej. 24 CrMo5 B

por encima de 0,4% Co por encima de 230 HBp.ej. 24CrNiMo6 B, 50 CrMo4 G

Acero bonificadoaleadobonificado (V)

hasta 0,4% Co por encima de 700 hasta 800 N/mm2

p.ej. 34 Cr4 V

hasta 0,5% Co por encima de 8001.000 N/mm2

p.ej. 42 CrMo4 V

por encima de 1000 N/mm2

p.ej. 50 CrV4 V, 30 CrNiMo8 V

1) Velocidades de corte utilizando herramientas de metal duro no revestido2) Posible mecanizabilidad con arranque de virutas variable debido a fuertes dispersiones 3) Mecaniz. con arranque de virutas variable segn el porcentaje de los componentes estructurales[N/mm2] Datos sobre la dureza del material [HB] Datos sobre la dureza del material

Tabla 1.15 Velocidad de corte realizable para materiales de acero

54


Materiales


2.1.4 Mecanizabilidad con arranque de viruta de Toolox

El acero para htas. Toolox es un material de la nueva generacin, sobre todo en el sectorde los fabricantes de herramientas y moldes. Toolox est disponible en dos calidades:Toolox 33 con una dureza de 300 HB y Toolox 44 con 45 HRC. Ambas calidades de Tooloxgozan de propiedades como pureza elevada y una estructura sin defectos, gracias a unasolidificacin dirigida.

Toolox 33 es un acero para htas. templado y revenido, diseado para tensionesresiduales bajas. Tiene una dureza (300 HB), que equivale a la de los materiales 1.2311,1.2312 y 1.2738 (v. grupo de materiales de trabajo 8.1, seccin 1.1), pero una mejoraptitud para la mecaniz. a mquina (v. figura 1.9). Sus valores mecnicos combinados consu gran estabilidad dimensional hacen que Toolox 33 sea tambin una autnticaalternativa al empleo de aceros cementados y para nitrurar o incluso al acero bonificadode uso frecuente 42CrMo4. Toolox 33 no est previsto para un tratamiento trmicoulterior. La nitruracin o el revestimiento son posibles a temperaturas por debajo de590 C. La gama de empleo de Toolox 33 abarca desde componentes para la fabricacinde mquinas, pasando por htas. de conformacin y de curvar, hasta elementosconstructivos y piezas de desgaste.

Toolox 44 es un acero para htas. que est listo para el uso gracias a un tratamientotrmico, de forma que, p.ej., los fabricantes de htas. ya no han de llevar fuera de la fbricasus moldes para que sean templados. El material tiene una composicin qumica inusual.La diferencia con respecto a otra aleacin consiste en que el porcentaje de carbono yazufre se ha reducido considerablemente, y la porcin de silicio es superior. El bajo cont.de carbono da lugar a la formacin de un 30% menos de carburos, lo que explica, entreotras cosas, su buena mecanizabilidad. Debido a su dureza, el material plantea exigenciasal mecaniz. con arranque de viruta, como htas. afiladas y la evitacin de vibraciones, paramantener un desgaste reducido de las htas. Toolox 44 tiene muchos campos de empleo,como moldes huecos para plsticos, htas. de prensas dobladoras, listones de desgaste,htas. rotatorias, e incluso componentes de mquinas sujetos a exigencias duras.

200

250

300

350

400

20%

kad produktivitet

10 20 30 40 50

DFHI

ductividad

aumentada en un 20 %

Duracin (min)

Velocidad de corte (m/m

in)

311 HBW (1.2312)

320 HBW (Toolox 33)

Figura 1.9 Duracin de la herramienta en el planeado con fresa

55

Materiales

2.2 Materiales de hierro colado

2.2.1 Clasificacin de los materiales de hierro colado

Por materiales de hierro colado se entienden aleaciones de hierro y carbono con uncontenido de este ltimo C > 2% (en la mayora de los casos hasta 4% v. figura 1.5). Loselementos de aleacin son, por lo gral., silicio, manganeso, fsforo y azufre. La resist. a lacorrosin y al calor se puede mejorar por adicin de nquel, cromo, molibdeno y cobre.Las aadiduras aleadoras en los materiales de fundicin influyen sobre la mecaniz. conarranque de viruta en la medida en que actan como formadoras de carburos o por suinfluencia sobre la resistencia mecnica y/o la dureza. En la figura 1.10 se muestra laclasificacin fundamental de los materiales de hierro colado.

Las denominaciones de los materiales de hierro colado de acuerdo con la norma figuranen la tabla 1.6 (apart. 1.2).

El acero colado es acero fundido en moldes, que posteriormente ya slo se conformamediante arranque de virutas. Debido a su buena tenacidad, el acero colado se destina acualquier aplicacin en la que se produzcan no slo solicitaciones por oscilacin, sinotambin cargas por choque y por impacto.

La fundicin dura tiene una estructura quebradiza y no alcanza valores de tenacidad tanaltos como los del acero colado. En la fabricacin de mquinas se emplea poco la fundi-

JK JO JPW GTS GG, GGL GGV GGG G-X 22CrNi17EN-GJN EN-GJMW EN-GJMB EN-GJL EN-GJV EN-GJS

< 2 % 2,4 % - 4,5 % 2,5 % - 5,0 % 1,5 % - 3,5 %

Si Al Cr

QRTUVWRXUY ZU [WUVV\ ]\XRZ\

Acerocolado

Hierro coladoblanco

Hierro coladogris

Hierro coladoespecial

Contenido de carbono:

Estructura:

Elementos de aleacin:

Denominacin:

segn norma UE:

blanco blanco gris Altamente aleadoconreducida

adicin de Mg

Fundicindura

Fundicinmaleableen bruto

Hierrocolado con

gra>tolaminar

Hierrocolado con

gra>tovermicular

Hierrocolado con

gra>toesfrico

Tratamiento de recocidocon distintas atmsferas

(maleabilizacin)

Fundicinmaleable

blanca

Fundicinmaleable

negra

Figura 1.10 Clasificacin de los materiales de hierro colado

56


Materiales


cin dura maciza (solidificada en blanco en todala seccin transversal), y casi exclusivamente enestado de fundicin sin mecanizar. Tiene unaimportancia considerablemente mayor la fundi-cin dura de coquilla (enfriamiento controladode forma que slo solidifica en blanco la capaperifrica), con la superficie dura y resist. al des-gaste y tenacidad mejorada en el ncleo. Seemplea, p.ej., en rodillos, rboles de levas, pun-zones y piezas similares.

La fundicin maleable, llamada tambin fundi-cin forjable, slo adquiere sus propiedadescaractersticas por medio de un tratamiento de recocido (maleabilizacin). Segn el trata-miento trmico se obtiene fundicin maleable negra o blanca. En lo que respecta a laresist., la fundicin maleable ocupa una posicin intermedia entre la fundicin gris y elacero colado. La mecaniz. con arranque de viruta de la fundicin maleable blanca vara enfuncin del grosor de pared, siendo ms difcil en piezas gruesas, debido al mayor conte-nido perltico, que en piezas delgadas (la capa descarburada alcanza por gral. un grosorde 7 mm). Por este motivo se prefiere el empleo de la fundicin maleable blanca para pie-zas de pared delgada. En el caso de la fundicin maleable negra, a diferencia de lo queocurre con la blanca, toda la seccin transversal de la pieza de fundicin est ocupadapor una estructura uniforme de ferrita con carbn de maleabilizacin incorporado. Por lotanto, la fundicin maleable negra es generalmente ms fcil de mecanizar con arranquede viruta que la blanca. Se emplea preferiblemente para componentes de pared gruesaque hayan de someterse ulteriormente a mecanizado con arranque de viruta.

Los distintos tipos de fundicin gris se diferencian esencialmente por la forma geom-trica del grafito presente en cada caso. El hierro colado con grafito laminar EN-GJL(denominado fundicin gris o GG) goza de propiedades de amortiguacin excelentes,pero no es tan resistente como el hierro colado blanco. El ms mnimo cambio en laestructura da lugar ya a variaciones notables de la duracin de la hta. El hierro colado congrafito esferoidal EN-GJS (llamado fundicin esferoidal o GGG) tiene un poder amorti-guador inferior (aprox. en un factor de 2), pero es relativamente bien mecanizable conarranque de viruta. Los materiales de fundicin ADI (Austempered Ductile Iron), ungrupo de materiales relativamente nuevo, tienen como base hierro colado con grafitoesferoidal. A partir de esta base, mediante un tratamiento trmico en varias etapas seconsigue una calidad de material que destaca por propiedades como el gran alarga-miento con alta resist. a la traccin y una especial resist. al desgaste para aplicacionesextremas. Por medio del tratamiento trmico se ajusta una microestructura especial. Unaestructura de este tipo se compone de ferrita acicular con una matriz austentica sobresa-turada de carbono (el carbono se encuentra predominantemente en forma de partculasesfricas). Para esta estructura se ha impuesto de forma generalizada la denominacin"ausferrita". El ADI tiene una resist. especfica notablemente superior en comparacincon el hierro colado convencional (GJS y GJL). Se encuentra en el rango de los aceros ymetales ligeros ms resistentes. La fundicin ADI encuentra aplicacin sobre todo en loscomponentes con altas exigencias de vehculos, dispositivos hidrulicos y engranajes. Sinembargo, el arranque de viruta rentable de la fundicin ADI en lo que respecta a las dura-

Figura 1.11 Compresor helicoidal

57

Materiales

ciones de htas. alcanzables es difcil, debido tanto a la alta resist. mecnica como a laresist. al desgaste. El hierro colado con grafito vermicular EN-GJV (denominado GGV) esun material desarrollado muy recientemente, que rene las propiedades positivas de GGy de GGG. Por lo tanto, se clasifica entre la fundicin gris y la fundicin esferoidal. GGVcrece en forma de dedos y ramas a partir de una lmina, y contiene no ms de un 20% deesferas de grafito. Se espera que se utilice en la fabricacin de motores diesel. Sinembargo, este material de hierro colado todava presenta problemas en lo que respecta ala mecaniz. con arranque de viruta.

2.2.2 Mecaniz. con arranque de viruta de los materiales de hierro colado

Las propiedades de mecanizabilidad con arranque de viruta de los materiales de hierrocolado dependen en muy gran medida de la cantidad y la formacin del grafitoincorporado.

Las incorporaciones de grafito en el material de hierro colado reducen por una parte lafriccin entre la herramienta y el material, e interrumpen por otra la estructura bsicametlica. Esto da lugar a una mecaniz. con arranque de viruta ms favorable encomparacin con el acero, caracterizada por virutas de rotura corta, fuerzas dedesprendimiento de viruta ms bajas y duraciones de hta. superiores.

En el mecaniz. con arranque de viruta de fundicin dura (hierro colado blanco) el filo dela hta. se somete a solicitacin elevada debido al alto contenido de cementita en laestructura del material. Para conseguir una duracin rentable, es conveniente que lavelocidad de corte se reduzca al aumentar la dureza del material. En este sentido, unareduccin del espesor de la viruta se traduce en una menor carga de los filos de la hta. Elempleo de cermica de corte permite, en comparacin con los metales duros, unaumento de la velocidad de corte en un factor de 3 a 4.

Debido a la buena conformabilidad plstica de las clasesde fundicin maleable se forman virutas plsticas nodeseadas en el mecanizado. El carbn de maleabiliza-cin y los sulfuros de manganeso incorporados en laestructura bsica mejoran la trituracin de virutas y, porlo tanto, las propiedades de mecanizado. Debido a suestructura variable, la fundicin maleable negra (GTS)tiene una aptitud para el mecaniz. con arranque deviruta mucho mejor que la fundicin maleable blanca(GTW) para una misma dureza de material. (v. tambintabla 1.16)

En el hierro colado con grafito laminar (v. figura 1.12) laestructura bsica similar al acero se interrumpe con

lminas de grafito, que durante el proceso de arranque de viruta provocan la formacinde viruta discontinua o, al aumentar la velocidad de corte, viruta de cizallamiento. Debidoa ello se forman siempre virutas de rotura corta (generalmente virutas fragmentadas). Asse evita un desgaste de flancos desmesurado. Adems, se puede detectar un descensode las fuerzas de desprendimiento. En los cantos de la pieza de trabajo se puedenproducir roturas durante el mecanizado. La calidad de superficie obtenida depende delprocedimiento de produccin, de las condiciones de corte y de la finura y uniformidadde la estructura de fundicin gris.

Figura 1.12 Estructura de fundicin gris con grafito laminar

58


Materiales


Si se altera la estructura laminar (p.ej., lminas en forma derosetas "grafito B"), la duracin puede variar hasta en unfactor de 10 con velocidades de corte elevadas y en condi-ciones iguales.

En el hierro colado con grafito esferoidal (GGG), el grafitose encuentra como inclusiones globulares (v. figura 1.13). Laestruct. bsica de las clases con resist. baja y buena tenaci-dad (p.ej. como en la GGG 40 de la figura) se compone ensu mayor parte de ferrita, que no es dura. Al contrario queel hierro colado con grafito laminar, la formacin de virutaen este caso no se produce por agrietamiento de las inclu-siones de grafito. La estruct. bsica metlica y las esferas de

grafito incorporadas en ella experimentan deformacin plstica. Las virutas formadas sonhelicoidales, que sin embargo son ligeramente quebradizas debido a las incorporacionesde grafito. El problema en el mecanizado con arranque de viruta a velocidades de corterelativamente altas es el desgaste de flancos. Las virutas tienen en este caso caractersti-cas de fractura tenaz, y, sobre todo en el corte seco, tienden a la formacin de falsas viru-tas, esdecir, a una plastificacin del material entre el flanco y la pieza de trabajo.

En lo que respecta a la mecaniz. con arranque de viruta, los materiales de fundicin ADIson comparables en principio al hierro colado con grafito esferoidal. Se pueden mecanizarcon arranque de viruta tanto antes del tratamiento trmico como en estado bonificado.

En este sentido, las clases de ADI aleadas con molibdeno son mucho peor mecanizablesque las clases aleadas con cobre o nquel. El manganeso ejerce una influencia similar a ladel molibdeno. El motivo puede ser la presencia de zonas austenticas residuales, quedurante el arranque de viruta se transforman en martensita, y de esta forma aumentan eldesgaste de la hta. Tanto en comparacin con otros materiales de hierro colado con gra-fito esferoidal como con acero de resist. similar, en el mecaniz. con arranque de viruta delos materiales de fundicin dctiles a base de ADI se consiguen, a velocidades de corteiguales, duraciones de hta. notablemente inferiores. Sobre todo en el arranque de virutacon materiales de corte de metal duro es caracterstico un desgaste extremo en forma de

crter. Sin embargo, tanto al tornearcomo al taladrar se puede conseguiruna mejora de la duracin medianteun revestimiento con metal duro delfilo de la hta. y con el empleo de emul-sin lubricante refrigerante. Adems,el uso de htas. de torneado con ngulode desprendimiento positivo mejora lamecaniz. con arranque de viruta.

En el caso del hierro colado vermicu-lar (GGV), el grafito vermicular estramificado en forma de coral. Por lotanto, para el arranque de viruta prestaunos servicios tan buenos como el gra-fito laminar. A velocidades de cortebajas, el GGV presenta ventajas consi-

Ala

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Tratam

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Resistencia / dureza

Figura 1.14 Comparacin de propiedades de distintos materiales

Figura 1.13 Imagen de la estructura GGG 40

59

Materiales

derables con respecto al GGG, y sus caractersticas del arranque de viruta apenas difieren delas del GG de igual dureza. As, la mecaniz. con arranque de viruta del GGV perltico a unavelocidad de corte de vc = 300 m/min es similar a la del GG-25. Con velocidades de cortesuperiores a 300 m/min se produce un gran desgaste de flancos en el filo de la hta., lo cualse debe al efecto abrasivo de las inclusiones de grafito.

Debido a las inclusiones no metlicas, formacin de estructura modificada y/o de cascari-lla, la zona marginal de las piezas fundidas (costra de fundicin) presenta una mecaniz.peor que la zona del ncleo. A consecuencia de ello, en caso de no reduccin de los par-metros de corte se produce un desgaste abrasivo mayor y la formacin de una entalla-dura por desgaste en el filo de la hta. (v. cap. "Principios", apart. 1.2)

En la tabla 1.16 se muestran como resumen, a modo de ejemplo, valores de corte alcanza-bles en funcin del material de fundicin que se somete a mecaniz. con arranque de viruta.

Una afirmacin acerca de la mecanizabilidad de materiales de hierro colado en combina-cin con datos de dureza en Brinell (HB) es poco fiable. Tal indicacin no informa de ladureza a la abrasin de la fundicin, que debido a las inclusiones de arena y carburoslibres repercute de modo especialmente desfavorable sobre la mecaniz. con arranque deviruta. As, p.ej., una fundicin con una dureza Brinell de 180 HB y un cierto nmero decarburos libres tiene propiedades de arranque de viruta mucho ms desfavorables queun material de fundicin con igual grado de dureza, pero con una estruct. 100% perlticay sin carburos libres.

Material Procedimiento Herramienta/material de corte

Avance por filo fz [mm/Z]

Velocidad de cortevc [m/min]

GTS 55GTS 70

Torneado MD, sin revestimiento 0,3 ... 0,6 50 ... 150

MD, con revestimiento 0,3 ... 0,6 75 ... 170

GTW 45 Torneado MD, sin revestimiento 0,1 ... 0,6 45 ... 150


de GG 25 aGG 40


MD, con revestimiento 0,4 80 ... 200

Fresado Fresa para planear/MD, sin rev. 0,2 ... 0,4 70 ... 130

Fresa para planear/MD, con revestimiento

0,2 ... 0,4 90 ... 190

Fresa para planear/CBN 0,15 1.500 ... 2.000

Taladrado D10 mm/5xD/MD 0,12 30 ... 90

de GGG 40 aGGG 70GGG(AD)



Taladrado D10 mm/hasta 2,5xD/MDI, con revestimiento

0,3 ... 0,4 40 ... 85

Taladrado interior/torneado de precisin

Herramienta perforadora/MD 0,10 ... 0,15 200 ... 400

GGV Valores de corte ligeramente superiores con respecto a GG

Tabla 1.16 Velocidades de corte realizables a modo de ejemplo para materiales de fundicin

60


Materiales


3 Metales no ferrosos

3.1 Aluminio y aleaciones de aluminio

3.1.1. Clasificacin de las aleaciones de aluminio

Los materiales de aluminio se dividen en aleaciones forjables y aleaciones de fundicin.En las aleaciones forjables se encuentra en un primer trmino la conformabilidad pls-tica; en las aleaciones de fundicin, las propiedades de relleno de moldes. Otra subdivi-sin del aluminio y sus aleaciones se puede realizar segn la solidificacin de la aleacin.Se distingue entonces entre aleaciones de aluminio endurecibles (solidificacin por for-macin de cristales mixtos) y no endurecibles o de dureza natural (solidificacin por pre-cipitacin de componentes previamente disueltos).

La figura 1.15 proporciona una visin de conjunto de las numerosas aleaciones. Los ele-mentos de aleacin principales para el aluminio son el silicio, el magnesio, el cinc, elcobre y el manganeso.

Las aleaciones forjables de aluminio endurecibles son preferibles si se pretende apro-vechar su relacin favorable de resistencia respecto a densidad o su gran resistencia a lacorrosin para diversas aplicaciones en la construccin de mquinas, vehculos y aviones.

Para las aleaciones de fundicin de aluminio ocupan un segundo plano tras las propie-dades de fundicin los valores de resistencia. Por ello es posible que las aleaciones defundicin difieran a veces notablemente de las aleaciones forjables por lo que respecta asu composicin.

Son tcnicamente importantes sobre todo las aleaciones de fundicin de Al y Si. Lasaleaciones eutcticas Al-Si (cont. de Si del 12%) presentan una buena resistencia y unacolabilidad excelente. Se emplean preferiblemente para piezas de fundicin de pared

^_`a

AlMg

AlSiCu

AlSiMg

AlMgSi

AlCu

AlZnMg

AlFeSi

AlMg

AlSi

AlMn

AlMgMn

AlZn

AlMgSi

AlCu(Si,Mn)

AlCuMg

AlZnMg

AlZnMgCu

AlCu(Mg)Li

bc

Si

Mg

Zn

Cu

Al

Si

Mg

Zn

Cu

Li

Mn

Fe

^_defaghdi jd klhjafamh Aleaciones forjables

Consolidacin por laseparacin de componentes desprendidos anteriormente

Consolidacinpor formacin

de cristales mixtos

Aleaciones endurecibles

Aleaciones de dureza natural

Figura 1.15 Clasificacin esquemtica de las aleaciones de fundicin y forjables de aluminio

61

Materiales

delgada a prueba de escape bajo presin y estancas a los lquidos en la fabricacin demquinas y aparatos. Sus propiedades de fundicin empeoran a medida que desciendeel contenido de Si.

El desarrollo de aleaciones de Al para mbolos de mquinas de combustin interna hadado lugar en determinados casos a composiciones hipereutectoides (Si > 12%). Por lotanto, al aumentar el contenido de Si se consigue un descenso del coeficiente de dilata-cin de la aleacin de Al.

3.1.2 Mecaniz. con arranque de viruta de las aleaciones de aluminio

El aluminio se considera por lo gral. fcilmente mecaniz. con arranque de viruta. Lasfuerzas de corte producidas son notablemente mejores que en el acero de igual resist.(aprox. 30% de la del acero). La forma de la viruta es un criterio importante debido alvolumen relativamente grande de viruta que puede generarse en el caso del aluminio.Depende del propio material, de las condiciones de corte y, en parte, tambin de lageometra de la hta. La duracin al mecanizar aluminio es a veces diferente en lmitesamplios. La magnitud de desgaste determinante es el desgaste de flancos. En el mecaniz.con arranque de viruta del aluminio no se produce desgaste en forma de crter.

Figura 1.16 Fresado de cajeras de aluminio

62


Materiales


Valores tcnicos GARANT para el mecaniz. con arranque de viruta

del aluminio:

Fresado de Al Mg 3g

Herramienta Plaquita de corte Instrumento de sujecin Valores de corte

Fresa portaplacas de 90 HPC

Dimetro 50

BGHX Portafresas corto

Sk 40 D22

vc = 1.260 m/minn = 8.000 r.p.m.fz = 0,25 mm/Zvf = 6.000 mm/minae = 50 mmap = 5,5 mm

Fresa profundizante con refrig. interior

Dimetro 42

VCTG 22 Portafresas corto

Sk 40 D22

vc = 790 m/minn = 6.000 r.p.m.fz = 0,18 mm/Zvf = 3.400 mm/minae = 35 mmap = 3 mm

Fresa de desbastar de Al-MDI

Dimetro 16

Cono de sujecin plano vc = 400 m/minn = 8.000 r.p.m.fz = 0,298 mm/Zvf = 7.000 mm/minae = 16 mmap = 15 mm

Fresa de desbastar y acabar MDI

Dimetro 16

Cono de sujecin plano vc = 390 m/minn = 8.000 r.p.m.fz = 0,1 mm/Zvf = 3.200 mm/minae = 0,2 mmap = 20 mm

Fresa MDI HSC

Dimetro 16

Cono de expansin hidrulica HG

vc = 400 m/minn = 8.000 r.p.m.fz = 0,45 mm/Zvf = 7.200 mm/minae = 15 mmap = 1 mm

Nota: Este ejemplo es aplicable a mquinas CN con velocidades de giro del husillo de hasta mx. 8000 r.p.m.

63

Materiales

En los materiales forjables de aluminio, el desgaste no presenta ningn tipo deproblema. Pueden mecanizarse bien con herramientas HSS y MD. Incluso en el caso desolicitaciones altas de la hta., las duraciones todava son de 1 a 2 turnos. El aluminio puroy los materiales forjables endurecibles en estado blando tienden a menudo a laformacin de falsas virutas o de filos recrecidos, sobre todo si las velocidades de corte sonbajas. Debido a la alteracin de la geometra de corte resultante y el aumento de la temp.por friccin se ha de contar frecuentemente con una superficie deficiente. Para evitarlo seusan velocidades de corte ms altas, ngulos de desprendimiento mayores (hasta 40) y,a lo mejor, lubricantes refrigerantes.

La mecanizabilidad de los materiales de fundicin de aluminio sin silicio se puedeconsiderar aprox. igual que la de los materiales forjables correspondientes. Las aleacionesde fundicin de Al-Si endurecibles e hipoeutectoides (cont. de silicio hasta el 12%) tienenpropiedades de arranque de viruta peores a medida que aumenta el porcentaje de Si. Lasinclusiones duras y quebradizas, como el propio Si o Al2O3 mejoran la fragilidad de laviruta, pero aumentan el desgaste de la htas. Los metales duros son muy apropiadoscomo materiales de corte para el arranque de viruta. Sin embargo, la seleccin deberealizarse en funcin de los parmetros de corte y el procedimiento de mecanizado(corte interrumpido o liso).

Las aleaciones hipereutectoides de fundicin de Al-Si (contenido de Si superior al12%) se pueden mecanizar bien, desde el punto de vista de la forma de la viruta y lacalidad de superficie que se puede conseguir, con metales duros (MD) y htas.diamantadas policristalinas (PKD). Sin embargo, las partculas gruesas de silicio en laestructura bsica relativamente dura causan una disminucin muy considerable de laduracin en comparacin con las aleaciones de fundicin hipoeutectoides.

Las zonas del ncleo y marginales de piezas fundidas presentan de vez en cuandopropiedades de arranque de viruta muy diferentes. nicamente para aleaciones de Al-Sieutcticas no se ha determinado esta diferencia.

Valores tecn. GARANT para el mecaniz. con arranque de viruta del aluminio:

Taladrado / Tallado de roscas de Al Mg 3

Herramienta Revestimiento Instrumento de sujecin Valores de corte

Broca espiral MDI

Dimetro 10,2

TiAlN Cono de expansin hidrulica HD

vc = 400 m/minn = 12.000 r.p.m.f = 0,6 mm/rev.

Macho para roscara mquina GL Sncrono

Dimetro 12

TiCN Cono de expansin hidrulica HD

vc = 50 m/minn = 1.400 r.p.m.fz = 1,75 mm/Zvf = 2.450 mm/minae= 12 mm

Fresa para roscar GARANT UNIversal con RI

Dimetro 6,2

Cono de expansin hidrulica HG

vc = 120 m/minn = 6.000 r.p.m.fz = 0,02 mm/Zvf = 400 mm/min

64


Materiales


A continuacin se indican como ejemplo algunos valores orientativos para diversos pro-cedimientos de las aleaciones de Al-Si tcnicamente interesantes.

3.2 Magnesio y aleaciones de magnesio

El magnesio y sus aleaciones tienen la densidad ms baja de todos los materialesmetlicos con propiedades de resist. medias al mismo tiempo.

El magnesio resulta excelente para el mecaniz. conarranque de viruta. Sin embargo, debido a su alta reacti-vidad qumica es necesario adoptar medidas de protec.muy especiales contra la inflamacin espontnea. Laalta afinidad por el oxgeno hace necesarias medidas deprotec. contra la corrosin, a pesar de la capa protec-tora de xido. Debido a la alta contraccin que experi-menta al solidificarse (aprox. 4%), el magnesio tiende ala microporosidad. Estos inconvenientes se pueden evi-tar en gran medida mediante la aleacin con aluminio ycinc. Como el manganeso mejora la resistencia a lacorrosin, las aleaciones de magnesio ms importantescontienen estas tres aadiduras.

Material Procedi-miento

Material de corte


Avance por filofz [mm/Z]

Profundidad de corteap [mm]

Aleaciones de Alhipoeutectoides(cont. de Si < 12%)

Torneado HSS < 400 < 0,5 1) < 6

MD < 1.200 < 0,6 1) < 6

PKD < 1.500 < 0,3 1) < 1

Fresado HSS < 300 0,3 < 6

MD < 700 0,3 < 8

PKD < 2.500 0,15 < 2,5

Taladrado HSS 80 ... 100 0,1 ... 0,4 1)

MD < 500 0,15 1)

PKD Menos adecuado para el taladrado en la pieza llena debido a procesos de aplastamiento en la zona del filo transversal

Aleaciones de Al hipereutectoides(cont. de Si > 12%)

Torneado MD < 400 < 0,6 1) < 4

PKD < 1.000 < 0,2 1) < 0,8

Fresado MD < 500 0,25 < 8

PKD < 1.500 0,15 < 2

Taladrado MD 200 ... 300 0,15 1)

PKD Menos adecuado para el taladrado en la pieza llena debido a procesos de aplastamiento en la zona del filo transversal

1) Para los procedimientos torneado y taladrado se aplica el valor de avance f (mm/rev.) en vez del avance por diente

Tabla 1.17 Valores orientativos dependientes del proc. para el mecanizado de diversas aleaciones de Al

Figura 1.17 Pieza portante de magnesio

65

Materiales

El magnesio y sus aleaciones se caracterizan sobre todo por la poca fuerza necesaria parael arranque de viruta en comparacin con otros metales. Sin embargo, se puedenobservar fenmenos de adhesin intensa entre la mayora de materiales de corte y elmaterial mecanizado, comparables a los que se producen al mecanizar aleaciones dealuminio poco aleado. Si se adoptan precauciones de seguridad contra el peligro deincendio, el arranque de viruta del magnesio es posible en seco con htas. de PKD avelocidades de corte altas (vc > 2000 m/min). El peligro en este caso, sobre todo en elmecaniz. con secciones transversales de arranque de viruta reducidas, proviene de lasvirutas fragmentadas finas, fcilmente inflamables que contaminan el local de trabajo dela mquina. Los metales duros no revestidos y revestidos de TiN slo puedenmecanizarse con velocidades de corte vc > 600 m/min si se emplean lubricantesrefrigerantes. Adems, las herramientas se han de seleccionar con un ngulo de afiladosuficientemente grande.

A continuacin se indican como ejemplo algunos valores orientativos para elmecanizado con arranque de viruta de aleaciones de magnesio.


Material de corte



1)

Profundidad de corteap [mm]

Aleaciones deMg

Torneado de precisin

HSS 250 ... 300 0,01 ... 0,03 0,05 ... 0,3

MD 300 ... 500 0,01 ... 0,04 0,05 ... 0,4

PKD < 900 0,03 ... 0,06 0,02 ... 0,1

Fresado con fresa con mango cilndrico

HSS 200 ... 260 0,03 ... 0,01

MD 400 ... 800 0,02 ... 0,1

PKD 4.000 0,15

Taladrado HSS 140 0,36 ... 0,8

MDI 200 ... 600 0,03 ... 0,16

1) Para los procedimientos torneado y taladrado se aplica el valor de avance f (mm/rev.) en vez del avance por diente

Tabla 1.18 Valores orientativos dependientes del procedimiento para el mecanizado de diversas

aleaciones de magnesio

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Materiales


3.3 Titanio y aleaciones del titanio

El titanio combina resistencia mecnica elevadacon densidad baja y resistencia excelente a lacorrosin. A esta combinacin de propiedadesdebe el titanio con sus aleaciones, a pesar de suprecio elevado, una amplia aplicacin en secto-res especiales como p.ej. la astronutica y la aero-nutica, motores turborreactores y motores dealta potencia, as como en la tcnica mdica.

Las aadiduras aleadoras de aluminio, estao, cir-conio u oxgeno favorecen una estruct. hexagonal(aleacin moderadamente conformable en fro,para aplicaciones a temperaturas relativamentealtas; p.ej., en motores turborreactores). Las aadi-

duras de vanadio, cromo, molibdeno e hierro, originan una estruct. cbica centrada en elespacio (aleacin mejor conformable en fro, resist. elevada, pero con una densidad msalta). Una combinacin de ambas estructuras se da en las aleaciones bifsicas (+) (ej.:TiAl6V4), que se caracteriza por su relacin entre resistencia y densidad especialmente favo-rable. Estas aleaciones alcanzan las mejores propiedades de resistencia mecnica cuandose han endurecido.

Al contrario que los dems metales ligeros, el titanio ocupa una posicin especial en loque respecta a la mecanizabilidad con arranque de viruta, porque debido a sus propie-dades mecnicas y fsicas (p.ej. conductibilidad trmica baja, mdulo de elasticidad bajo)est incluido entre los materiales que se consideran difcilmente mecanizables.

El calor generado slo se evacua en una pequea cantidad a travs de las virutas, las cua-les tienden a quedar adheridas al filo. Las htas. estn sometidas a una carga que varaperidicamente debido a la formacin de virutas laminares y discontinuas. Por lo tanto,en caso de tiempos de corte relativamente largos se ha de contar con procesos de fatiga(descascarillados, desgaste de flancos) en el filo de la hta. No puede prescindirse de lubri-cante refrigerante.

La afinidad del titanio, p.ej., por el oxgeno, puede provocar deflagracin o inflamacindel polvo de titanio.

El titanio puro y sus aleaciones son las mejor mecanizables; las aleaciones , las peormecanizables. Especialmente la evolucin de losmateriales de corte ha dado lugar en los ltimosaos a un cambio considerable en las velocidadesde corte aplicables a estos materiales. Se utilizan,adems de metales duros no revestidos de las cla-ses K y P, tambin metales duros K revestidos(p.ej. K10, TiCTiN revestidos), a fin de ampliar elintervalo de velocidades de corte. La vida til de lashtas. est determinada decisivamente por la veloci-dad de corte y por el desgaste de flancos que seproduce como principal consecuencia.

Figura 1.18 Soporte de titanio para plaquitas PKD para serrado Bilster

Figura 1.19 Fresado de titanio

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Materiales

Para el mecaniz. con arranque de viruta del titanio se han de tener en cuenta lossiguientes puntos:

V Filos agudos con ngulo de afilado suficientemente grandeV ngulos de desprendimiento positivos con htas. HSS; ms bien negativos con fresas de MDV Optimizar el avanceV Minimizar el peligro de vibracin, procurar condiciones estables y htas. sujetas de

forma fiableV Fresar preferiblemente en el sentido del avanceV Utilizar lubricante refrigerante de acuerdo con el procedimiento de mecanizadoV Controlar la temp. de mecanizado mediante limitacin de la evolucin del desgaste

A cont. se resumen en una tabla a modo de ejemplo algunos valores orientativos para elmecanizado con arranque de viruta.


Materialde corte



1)

Titanio puro (recocido)p.ej.Ti 99,8Ti 99,2Ti 99,0

Torneado HSS 30 ... 75 0,13 ... 0,4 1)

MD 50 ... 170 0,13 ... 0,5 1)

Fresado frontal

HSS 15 ... 55 0,1 ... 0,3

MD 70 ... 18

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