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Herramientas de corte de acero inoxidable: Cómo elegir plaquitas, fresas y brocas de metal duro
El mecanizado de acero inoxidable puede ser frustrante porque el material es duro y genera mucho calor. Necesita las herramientas de metal duro adecuadas y una estrategia inteligente para evitar romper brocas o perder tiempo. Esta guía le ayuda a elegir las mejores plaquitas, fresas y brocas para su taller.
Por qué el acero inoxidable es difícil de mecanizar
El acero inoxidable no es como el acero al carbono o el aluminio. Tiene propiedades particulares que hacen que sus herramientas se desgasten más rápido si no utiliza los ajustes correctos.
Endurecimiento por trabajo
Este es uno de los mayores problemas en el taller mecánico. Si su herramienta está desafilada o si frota la superficie en lugar de cortarla, el metal se vuelve mucho más duro. La razón es que la presión física cambia la estructura del acero. Una vez endurecido, la herramienta tendrá dificultades para cortarlo. Siempre hay que mantener la herramienta en movimiento y realizar un corte lo suficientemente profundo como para quedar por debajo de la capa endurecida.
Alta tenacidad
El acero inoxidable es pegajoso. Quiere adherirse al filo de corte en lugar de romperse en virutas limpias. Esta dureza requiere más potencia de la máquina y ejerce más presión sobre las plaquitas de metal duro.
Calidades de acero inoxidable y sus grados de maquinabilidad
No todos los aceros inoxidables son iguales. Algunos son fáciles de cortar, mientras que otros son muy difíciles.
Propiedad | 304 Austenítico | 316 Austenítico | 430 Ferrítico | 410 Martensítico | Dúplex 2205 |
Densidad | 8,000 | 8,000 | 7,750 | 7,750 | 7,805 |
Fundición | 1400-1450 | 1375-1400 | 1425-1510 | 1480-1530 | 1420-1465 |
Calor | 500 | 500 | 460 | 460 | 450 |
Elec. Resistividad | 720 | 740 | 600 | 570 | 800 |
Cond. Térm. | 16.2 | 16.3 | 26.1 | 24.9 | 19.0 |
Módulo de elasticidad | 193 | 193 | 200 | 200 | 200 |
Acero inoxidable 303
Es la calidad más fácil de mecanizar. La razón es que contiene azufre, que ayuda a romper las virutas. Es excelente para piezas de gran volumen.
Acero inoxidable 304
Es la calidad más común. Es más difícil de mecanizar que el 303 porque se endurece mucho más rápido. Se necesitan herramientas afiladas y una presión constante.
Acero inoxidable 316
Este grado tiene molibdeno para proteger contra la corrosión. Sin embargo, es más duro y abrasivo que el 304. Sus herramientas se desgastarán más rápido al cortar 316.
Acero inoxidable 17-4 PH
Esta calidad se endurece por precipitación. En estado recocido, se mecaniza bien. Pero si se trata térmicamente, se vuelve muy resistente y requiere calidades de carburo especializadas.
Acero inoxidable dúplex
Se trata de una mezcla de dos tipos diferentes de acero. Es muy resistente y muy difícil de mecanizar. Hay que utilizar velocidades lentas y portaherramientas muy rígidos.
Elección de las plaquitas de metal duro adecuadas para acero inoxidable
Plaquitas de metal duro son mucho mejores para este trabajo que el acero de alta velocidad (HSS). El carburo puede soportar las altas temperaturas que crea el acero inoxidable sin perder su dureza.
Calidades de plaquitas de metal duro
Cuando compre plaquitas, busque el grupo “M”. Este grupo está diseñado específicamente para el acero inoxidable. Estas calidades tienen el equilibrio adecuado de tenacidad para evitar el astillado y dureza para resistir el calor.
Geometría de la plaquita y preparación del canto
Para el acero inoxidable se necesita un ángulo de inclinación positivo. Esto significa que la herramienta tiene un borde más afilado que corta el metal en lugar de empujarlo. Esto reduce el calor y la posibilidad de endurecimiento. El rompevirutas también es importante. Debe estar diseñado para rizar las virutas para que se desprendan antes de que puedan rayar la pieza.
Recubrimientos para plaquitas de metal duro
Los revestimientos son como un escudo para su herramienta.
TiAlN
Se trata de un revestimiento estándar que funciona bien para muchos trabajos.
AlTiN
Es mejor para aplicaciones de alta temperatura porque se endurece a medida que se calienta.
Revestimientos PVD
La mayoría de los insertos de acero inoxidable utilizan PVD (deposición física de vapor). Este proceso permite que el revestimiento sea muy fino y que el filo se mantenga muy afilado.
Inserciones positivas y negativas
Insertos positivos
Son las mejores para piezas pequeñas o paredes finas. Utilizan menos fuerza y generan menos calor.
Inserciones negativas
Estos son más fuertes. Deberías usarlas para desbastes pesados en los que necesites eliminar mucho metal y la máquina sea muy estable.
Fresas de metal duro para el fresado de acero inoxidable
El fresado de acero inoxidable requiere una herramienta que pueda soportar la vibración y el calor al mismo tiempo.
Número de flautas y geometría
Durante muchos años se han utilizado fresas de 4 filos. Sin embargo, ahora muchos maquinistas prefieren herramientas de 5 o incluso 7 filos. Un mayor número de canales permite mover la herramienta con mayor rapidez y mantener un acabado superficial uniforme. También debe buscar un diseño de hélice variable. Esto significa que las espirales de la herramienta no son todas iguales. Esto evita que la herramienta vibre, un problema común en el fresado de acero inoxidable.
En la mayoría de los casos, debe utilizar el fresado ascendente. Esto es cuando la herramienta gira en la misma dirección que el avance. Esto ayuda a que la herramienta entre en el corte con una viruta gruesa y salga con una viruta fina. Esto pone menos calor en la herramienta y ayuda a la fresa duran más.
Fresado trocoidal
Se trata de una estrategia moderna de trayectoria de la herramienta. En lugar de cortar en línea recta, la herramienta se desplaza en pequeños círculos. Esto mantiene la herramienta en el corte durante menos tiempo. Permite evacuar el calor y aprovechar toda la longitud de la fresa. Es una excelente forma de ahorrar dinero en herramientas.
Brocas de metal duro para taladrar acero inoxidable
La perforación suele ser la parte más dura del trabajo porque el calor queda atrapado en el interior del agujero.
Por qué fracasa el FSS
Las brocas HSS estándar suelen fundirse en el acero inoxidable. No pueden mantenerse afiladas el tiempo suficiente para atravesar la capa endurecida por deformación. Brocas de metal duro son mucho más rígidas y pueden soportar la presión necesaria para seguir cortando.
Geometría de perforación
La broca debe tener un ángulo de punta de entre 135 y 140 grados. Una punta más plana ayuda a centrar la broca y evita que se desvíe. Además, necesita una broca con un alma o sección central gruesa para que la broca no se doble bajo presión.
Brocas pasantes
Si usted es perforación de agujeros profundos, debe utilizar taladros pasantes. Estas herramientas tienen orificios que atraviesan el centro. El refrigerante sale por la punta de la broca. Esto empuja las virutas fuera del agujero y mantiene la punta fría. Sin esto, las virutas obstruirán el agujero y la broca se romperá.
Estrategia de la herramienta de corte por operación de mecanizado
Cada operación necesita un enfoque ligeramente diferente para tener éxito.
Torneado CNC
Concéntrese en el control de la viruta. Utilice una velocidad de avance lo suficientemente alta para que el rompevirutas funcione. Si observa largos nidos de pájaros de virutas, debe cambiar el avance o la geometría de la plaquita.
Fresado CNC
Concéntrese en la trayectoria de la herramienta. No deje que la herramienta se detenga o permanezca en un punto. Si la herramienta deja de moverse mientras gira, endurecerá la superficie inmediatamente.
Taladrado y perforación
No utilice un ciclo de picoteo a menos que sea necesario. Cada vez que el taladro salga del agujero, rozará el fondo y endurecerá el metal. Si tiene que picotear, asegúrese de que el taladro vuelve con fuerza suficiente para cortar los puntos endurecidos.
Referencia de velocidades, avances y profundidad de corte
Las siguientes cifras son puntos de partida. Debe ajustarlos en función del sonido de su máquina y del aspecto de las herramientas.
Pies de superficie por minuto
Para 304 o 316, puede elegir entre 150 y 300 SFM para el torneado. Si la herramienta se desgasta demasiado rápido, reduzca la velocidad. Si se ve bien pero el trabajo es lento, acelere.
Velocidad de alimentación
Para el fresado, un buen punto de partida suele ser de 0,002 a 0,005 pulgadas por diente.
Profundidad de corte
Para el desbaste, tome tanto como pueda manejar su máquina. Para el acabado, asegúrese de que su DOC es de al menos 0,005 pulgadas. Si realiza un corte demasiado pequeño, la herramienta rozará y endurecerá la pieza.
Lubricación y refrigeración para herramientas de acero inoxidable
El refrigerante suele recomendarse para casi todos los trabajos en acero inoxidable.
Refrigerante de inundación frente a refrigerante de alta presión
El refrigerante de inundación es mejor que nada, pero el refrigerante de alta presión (debe ser superior a 1000 PSI) es mucho mejor. La alta presión ayuda a romper las virutas en trozos pequeños y las expulsa de la zona de corte.
Riesgos del mecanizado en seco
Debe evitar mecanizado en seco en la mayoría de las operaciones con acero inoxidable. Sin refrigerante, el calor se acumula tan rápidamente que destruirá el filo de metal duro en cuestión de segundos. La única excepción se da a veces en pasadas de acabado muy ligeras con recubrimientos especiales, pero incluso entonces, es arriesgado.
Patrones de desgaste de las herramientas y lo que indican
Observar cómo mueren sus herramientas le dirá cómo arreglar su proceso.
Canto incorporado
Esto ocurre cuando se pegan trozos de acero inoxidable a la herramienta. Ocurre cuando la velocidad es demasiado lenta o el refrigerante no llega al borde. Aumente la velocidad para evitarlo.
Desgaste de flancos
Se trata de un desgaste normal. Si ocurre demasiado rápido, es probable que su velocidad sea demasiado alta.
Chipping
Esto significa que la herramienta está vibrando o que la calidad es demasiado frágil. Utilice una calidad de carburo más dura o compruebe la estabilidad de la herramienta.
Notch Wear
Esto ocurre en la línea de profundidad de corte. Puede solucionarlo cambiando la profundidad de corte en diferentes pasadas para que el desgaste no se produzca siempre en el mismo punto.
Acabado superficial tras el mecanizado CNC
Una vez finalizado el mecanizado, la pieza necesita sin duda un tratamiento posterior. Para obtener un buen Ra, utilice una herramienta con un radio de nariz mayor y un avance más lento. Aunque algunas piezas necesitan pasivado o electropulido para mejorar la resistencia a la oxidación, lo más importante es tener primero una superficie limpia y lisa de la máquina.
Resumen
El éxito con el acero inoxidable radica en la gestión del calor y la prevención del endurecimiento por deformación. Utilice herramientas de metal duro afiladas, recubrimientos adecuados y abundante refrigerante. Siguiendo estos parámetros iniciales y vigilando el desgaste de las herramientas, mejorará la productividad y la calidad de las piezas.
Preguntas frecuentes
¿Qué calidad de plaquita de metal duro es mejor para el acero inoxidable 316?
Debe elegir un grado ISO de clase M con revestimiento de PVD. Son lo bastante resistentes para soportar el molibdeno del 316 sin astillarse.
¿Cuántos filos debe tener una fresa de metal duro para acero inoxidable?
Una herramienta de 4 filos está bien, pero las fresas de 5 filos suelen ser mejores. Ofrecen un mejor equilibrio entre velocidad y espacio para que las virutas escapen.
¿Por qué se siguen rompiendo mis brocas de metal duro en acero inoxidable?
Esto suele ocurrir debido al calor o al atasco de virutas. Asegúrese de que está utilizando un taladro de refrigeración pasante y de que no está dejando que el taladro roce en el fondo del agujero.
¿Puedo utilizar las mismas plaquitas de metal duro para acero inoxidable 304 y dúplex?
Puede hacerlo, pero tendrá que reducir la velocidad para dúplex. El dúplex es mucho más duro, por lo que la herramienta no durará tanto si mantienes los mismos ajustes que en el 304.
¿Cuál es el mejor recubrimiento para herramientas de metal duro en acero inoxidable?
AlTiN o TiAlN son los revestimientos más comunes y eficaces. Para trabajos a alta velocidad, el AlTiN suele ser el ganador por su resistencia al calor.
