manual de mecanizado garant1
DESCRIPTION
MecanizadoTRANSCRIPT
-
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
-
Manual de mecanizado con arranque de viruta GARANT
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
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
-
Manual de mecanizado con arranque de viruta GARANT
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
-
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
El manual completo de mecanizado con arranque de virutas GARANT; descarga en: www.garant-tools.com
-
Manual de mecanizado con arranque de viruta GARANT
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
-
Grupos de artculos Ventajas
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
El manual completo de mecanizado con arranque de virutas GARANT; descarga en: www.garant-tools.com
FRESADO
Grupos de artculos Ventajas
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
-
Manual de mecanizado con arranque de viruta GARANT
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
-
Grupos de artculos Ventajas
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
Grupos de artculos Ventajas
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
El manual completo de mecanizado con arranque de virutas GARANT; descarga en: www.garant-tools.com
-
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
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
180 m/minhasta320 m/min
130 m/minhasta250 m/min
120 m/minhasta220 m/min
110 m/minhasta190 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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
rga
mie
nto
de
ro
tura
/ t
en
aci
da
d
Ma
rge
n d
e p
rop
ied
ad
es
de
he
rra
mie
nta
s co
nv
en
-ci
on
ale
s d
e h
ierr
o c
ola
do
Tratam
iento
trmi
co
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
MD, con revestimiento 0,1 ... 0,6 80 ... 240
de GG 25 aGG 40
Torneado MD, sin revestimiento 0,1 ... 0,4 50 ... 200
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)
Torneado MD, sin revestimiento 0,1 ... 0,6 40 ... 230
MD, con revestimiento 0,15 ... 0,6 60 ... 240
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
Velocidad de cortevc [m/min]
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 Procedi-miento
Material de corte
Velocidad de cortevc [m/min]
Avance por filofz [mm/Z]
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
-
66
Manual de mecanizado con arranque de virutas GARANT
Materiales
www.garant-tools.com
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
-
67
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.
Material Procedi-miento
Materialde corte
Velocidad de cortevc [m/min]
Avance por filofz [mm/Z]
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