Las aleaciones de níquel-cromo se caracterizan por una alta resistencia a la tracción y una resistencia al calor extrema de hasta 750 °C. Esta es la razón por la cual estas superaleaciones se usan donde hay temperaturas muy altas, como en turbinas de gas, motores de cohetes, componentes de naves espaciales, reactores de energía nuclear y bombas. Pero incluso fuera de la industria aeronáutica y aeroespacial, los mercados están cambiando para favorecer las piezas resistentes al calor: las máquinas utilizadas para la generación de energía necesitan ser más eficientes en todos los sectores y hacer lo posible con la menor cantidad de refrigeración posible.
Mayor índice de arranque de material con materiales de herramientas de corte de cerámica
La resistencia a altas temperaturas de las aleaciones a base de níquel a menudo presenta desafíos a los responsables de procesos durante el mecanizado, entre otras cosas porque todavía hay relativamente poca experiencia en comparación con otros materiales. Si las superaleaciones resistentes al calor son fresadas con plaquitas de metal duro, la velocidad de corte (Vc) es de solo 45 m/min. Las fresas con materiales cerámicos para herramientas de corte alcanzan valores de corte que son aproximadamente veinte veces más altos durante el desbaste: con velocidades de corte de hasta 1000 m/min, logran una tasa de arranque de metal mucho mayor (Q). La velocidad de avance más alta (Vf) compensa fácilmente la profundidad de corte (ap), que generalmente es más baja para los filos de corte cerámicos que para los bordes de metal duro: en aplicaciones específicas, la tasa de arranque de material de Inconel 718 con bordes de corte cerámicos es más de diez veces superior durante el desbaste. Los tiempos de mecanizado que son aproximadamente un 90% más bajos son un factor importante en la planificación de la producción, especialmente en sectores como la industria aeronáutica, que trabaja con paquetes de pedido completos y la capacidad de la máquina es limitada.
Altos requisitos debido a la resistencia a la temperatura del material
El fresado con filos de corte de cerámica impone requisitos exigentes en la máquina, el material de la herramienta de corte y el proceso de mecanizado. La mayor diferencia entre los bordes de corte de cerámica y de carburo es la temperatura extremadamente alta en la zona de corte: las velocidades del husillo de más de 10.000 rpm generan el alto calor de fricción requerido, que funde el material y lo saca de la zona de corte. A temperaturas de alrededor de 1200° C, la energía entre la herramienta y el componente es tan alta que se pueden ver chispas de color naranja brillante, no como las creadas durante el esmerilado.
Aplicación: desbate de piezas de motor
Walter ha optimizado las fresas de cara existentes con plaquitas intercambiables de cerámica, así como los procesos de fresado correspondientes, para operaciones de desbaste en un nuevo componente fabricado con Inconel 718 para un fabricante de componentes de motores. El desbaste de las facetas se identificó como una etapa de mecanizado crítica en la parte cónica torneada, que tiene un diámetro de más de un metro. La profundidad total de mecanizado en doce áreas fue de alrededor de 25 milímetros. Usando herramientas tradicionales, esta etapa llevaría alrededor de 50 minutos.
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