Torneado de aceros especiales 410, PH13-8Mo y 300M con énfasis en el acabado superficial

Abstract

Este estudio se realizó en el Centro Avanzado de Manufactura [AMRC], Universidad de Sheffield, Reino Unido, dentro de su programa Proving Factory, que busca dar soporte a las industrias para optimizar sus procesos de mecanizado. Tata Steel, la empresa asesorada, financió los experimentos y proporcionó los aceros. El objetivo de este trabajo es obtener una baja rugosidad mediante el torneado, menor a 0,4 µm y así eliminar un segundo proceso, el rectificado, considerando tres tipos de aceros: de alta resistencia 300M e inoxidables 410 y PH13-8Mo. Los ensayos para determinar el efecto de los parámetros de corte, la geometría, el material del inserto y el desgaste sobre la rugosidad se clasificaron en 5 grupos. El primero es un análisis del desgaste en el tiempo, con los materiales en condición blanda. En los siguientes grupos, la condición fue dura. En el segundo se probaron 6 insertos con distintas geometrías y materiales de corte aplicados en el acero PH13-8Mo. Las menores rugosidades se obtuvieron con la geometría wiper (radios de nariz múltiples). Conforme al desempeño, se escogió el mejor carburo con radio 1,6 mm y el cermet de radio 0,8 mm, los cuales fueron posteriormente probados en los otros dos materiales. En el tercer grupo se hicieron combinaciones de tasas de alimentación y velocidades de corte con el fin de evaluar las tendencias de 5 características: rugosidad, productividad, fuerzas, condición del inserto y morfología de la viruta. Se asignaron puntajes y ponderaciones a las medidas, lo que permitió visualizar tendencias. A partir de resultados anteriores, en el cuarto grupo se determinó, para cada material, el inserto de mejor desempeño entre los considerados, y la velocidad V15 (para una vida útil del inserto de 15 minutos). En el quinto grupo se buscó establecer una correlación entre las mediciones de desgaste del inserto y rugosidad de la pieza, sin resultado satisfactorio. Por último se hizo un estudio comparativo de los precios, considerando la productividad y otros factores. Se concluye que la tasa de alimentación es el factor que más afecta la rugosidad; con valores menores se consigue un mejor acabado superficial, sin embargo valores muy bajos disminuyen la calidad. Mayores velocidades de corte son mejores en términos de la rugosidad, pero también existe un límite. Menores radios de los insertos producen resultados más dispersos a distintas tasas de alimentación. La geometría wiper es una gran mejora, pues consigue bajas rugosidades, incluso a altas tasas de alimentación. Por otra parte, al mecanizar materiales más duros, disminuye la vida de la herramienta y su V15, es costoso, por la baja productividad o, en su defecto, por el precio de los insertos. Para cada material se estableció el inserto más adecuado entre los considerados aquí. Para el acero 410, el carburo a 380 m/min, PH13-8Mo carburo a 305 m/min, aunque con este valor la rugosidad es cercana a 0,5 µm. Para el material 300M, CBN ya sea en seco o con refrigerante a velocidades de 305 y 320 m/min respectivamente. Si bien estos insertos tienen un elevado valor, se recomiendan por su alta productividad.