En este artículo, se analizan tres estrategias de fresado en desbaste de cajeras en la aleación de titanio Ti-6Al-4V. Para ello, se ha tomado como referencia la estrategia propuesta por el fabricante de herramientas Kendu, comparándola con otros dos tipos de estrategias diferentes propuestas por otros dos fabricantes. El objetivo de los ensayos es determinar qué estrategia de las tres presenta los mejores resultados en términos de tiempo de ciclo y vida de la herramienta. Cada fabricante propuso su mejor opción teniendo en cuanta que se estandarizó a un diámetro de corte de 16 mm para todas las posibles soluciones.
El titanio y sus aleaciones
Las aleaciones de titanio son ampliamente utilizadas en la industria aeroespacial tanto para componentes estructurales como para componentes del motor1. Esto es debido a su excelente relación resistencia/peso, alta resistencia incluso a elevadas temperaturas y su excelente resistencia a la corrosión(2, 3 y 4). A su vez, las aleaciones de titanio no sufren corrosión galvánica cuando se ensamblan junto con materiales poliméricos reforzados con fibras de carbono (CFRP), ampliamente empleados en componentes estructurales en la industria aeroespacial.
El titanio está considerado un material difícil de mecanizar principalmente debido a cuatro razones(5, 6, 7, 8, 9 y 10):
- El calor generado durante el mecanizado no es disipado con rapidez debido a su baja conductividad térmica, provocando que la mayor parte del calor se concentre en el filo de la herramienta.
- El titanio tiene una alta tendencia a alearse o reaccionar químicamente con otros materiales a altas temperaturas, provocando adhesiones de material en el filo de la herramienta, haciendo que ésta se deteriore con mayor rapidez.
- Las aleaciones de titanio tienen relativamente un bajo módulo de elasticidad, lo que puede generar deflexiones, vibraciones, roce de la herramienta y problemas para obtener tolerancias ajustadas en la pieza.
- El área de contacto viruta-herramienta es relativamente pequeña, generando altas temperaturas y cargas por unidad de área.
El creciente uso de aleaciones de titanio en la industria aeroespacial (50% de la producción mundial) ha llevado consigo un crecimiento en la demanda de este tipo de materiales, lo que ha incrementado el precio del mismo. Es por ello necesario incrementar la productividad en las operaciones de mecanizado. Para alcanzar los mejores resultados, es necesario definir un proceso optimizado de planificación del mecanizado, como se observa en la Figura 1.
En general, la mayoría de componentes estructurales para la industria aeroespacial requiere del mecanizado de los siguientes elementos: cavidades profundas, paredes delgadas, curvaturas complejas, agujeros profundos y radios con elevada exactitud. El fresado es el método de mecanizado más flexible que existe, permitiendo obtener cualquier tipo de forma. Como contrapartida de esta flexibilidad, el proceso de fresado implica muchas variables y, por ello, es más complejo de optimizar.
En este artículo, se analizan tres estrategias de fresado en desbaste de cajeras en la aleación de titanio Ti-6Al-4V. Para ello, se ha tomado como referencia la estrategia propuesta por el fabricante de herramientas Kendu, comparándola con otros dos tipos de estrategias diferentes propuestas por otros dos fabricantes (en adelante, Competidor 1 y Competidor 2).
El objetivo de los ensayos es determinar qué estrategia de las tres presenta los mejores resultados en términos de tiempo de ciclo y vida de la herramienta. Cada fabricante propuso su mejor opción teniendo en cuanta que se estandarizó a un diámetro de corte de 16 mm para todas las posibles soluciones.
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