Como proveedor líder de corte de aleaciones de titanio, he sido testigo de primera mano de la intrincada relación entre la velocidad de corte y la morfología de la viruta en el corte de aleaciones de titanio. Las aleaciones de titanio son reconocidas por su excepcional relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y rendimiento a altas temperaturas. Sin embargo, estas mismas propiedades también hacen que sean difíciles de mecanizar. Uno de los factores clave que influye significativamente en el proceso de mecanizado es la velocidad de corte, que tiene un profundo efecto en la morfología de la viruta resultante.
Los fundamentos del corte de aleaciones de titanio
Las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial, médica y automotriz debido a sus propiedades superiores. Al cortar aleaciones de titanio, la herramienta de corte experimenta altas temperaturas y fuerzas. El calor generado durante el corte puede provocar un rápido desgaste de la herramienta y la alta resistencia de las aleaciones de titanio requiere un proceso de corte robusto. La viruta que se forma durante el corte es un indicador crucial de la eficiencia del proceso de corte y la calidad de la superficie mecanizada.
Influencia de la velocidad de corte en la formación de virutas
Velocidades de corte bajas
A velocidades de corte bajas, típicamente inferiores a 20 m/min, las virutas formadas suelen ser continuas y largas. El movimiento relativamente lento de la herramienta de corte permite que el material se deforme plásticamente de una manera más controlada. El esfuerzo cortante que actúa sobre el material es suficiente para hacer que el material fluya y forme una viruta continua. Sin embargo, esto tiene sus inconvenientes. La baja velocidad de corte da como resultado una gran fuerza de corte, ya que la herramienta tiene que trabajar más para eliminar el material. Además, las virutas largas y continuas pueden enredarse alrededor de la herramienta de corte o la pieza de trabajo, interfiriendo con el proceso de corte y potencialmente causando daños a la superficie.
Por ejemplo, en algunas operaciones de corte de aleaciones de titanio a baja velocidad, las virutas continuas pueden enrollarse alrededor del flanco de la herramienta de corte, aumentando la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo. Esto no sólo conduce a un mayor desgaste de la herramienta, sino que también puede provocar vibraciones durante el corte, lo que reduce la precisión dimensional de la pieza mecanizada.
Velocidades de corte moderadas
En el rango de 20 - 60 m/min, la morfología de la viruta comienza a cambiar. Las virutas se segmentan. La mayor velocidad de corte aumenta la tasa de deformación en el material que se está cortando. Como resultado, el material sufre cortes periódicos, rompiendo el chip en segmentos. Esta segmentación es beneficiosa ya que reduce la fuerza de corte en comparación con el corte a baja velocidad. Las virutas segmentadas también son más fáciles de manejar y se pueden evacuar eficazmente de la zona de corte, evitando que las virutas se enreden.
La formación de virutas segmentadas a velocidades de corte moderadas puede atribuirse al fenómeno de cizallamiento adiabático. El corte a alta velocidad genera una gran cantidad de calor en poco tiempo, localizado en el plano de corte. La combinación de una alta tasa de deformación y un calentamiento rápido hace que el material en el plano de corte pierda su resistencia, lo que lleva a la formación de bandas de corte adiabáticas y, posteriormente, virutas segmentadas.
Altas velocidades de corte
Cuando la velocidad de corte supera los 60 m/min, las virutas pueden volverse más fragmentadas y de forma irregular. A estas altas velocidades, la generación de calor es extremadamente rápida y el material experimenta tasas de deformación muy altas. El calor intenso puede hacer que los chips se derritan o quemen en los bordes, lo que provoca un cambio en las propiedades físicas y químicas del chip.
Las virutas altamente fragmentadas pueden plantear desafíos en la evacuación de virutas. Aunque no se enredan como las virutas continuas a bajas velocidades, pueden ser lo suficientemente pequeñas como para obstruir los canales de refrigerante o el sistema de extracción de virutas. Además, las altas temperaturas durante el corte a alta velocidad pueden acelerar el desgaste de la herramienta, ya que el material de la herramienta puede ablandarse o reaccionar químicamente con la aleación de titanio.
Implicaciones para los proveedores de corte de aleaciones de titanio
Como proveedor de corte de aleaciones de titanio, comprender los efectos de la velocidad de corte en la morfología de la viruta es crucial para brindar soluciones óptimas a los clientes. Necesitamos recomendar la velocidad de corte adecuada en función de los requisitos específicos de la operación de mecanizado.
Para aplicaciones donde el acabado de la superficie es de suma importancia, como en implantes médicos, se puede preferir una velocidad de corte moderada para lograr virutas segmentadas y fuerzas de corte reducidas, lo que da como resultado una superficie de mejor calidad. Por otro lado, para una producción de gran volumen con requisitos de acabado superficial menos estrictos, se podría considerar una mayor velocidad de corte para aumentar la productividad, aunque pueden ser necesarias medidas adicionales para la evacuación de virutas y el enfriamiento de la herramienta.
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Referencias
- Astakhov, vicepresidente (2010). Teoría y práctica del corte de metales. Prensa CRC.
- Shaw, MC (2005). Principios de corte de metales. Prensa de la Universidad de Oxford.
- Trent, EM y Wright, PK (2000). Corte de metales. Butterworth-Heinemann.