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MAQUINARIA DE TITANIO

MAQUINARIA DE TITANIO



El titanio y sus aleaciones exhiben una combinación única de propiedades mecánicas y físicas y resistencia a la corrosión que las han hecho deseables para objetivos críticos, exigentes aeroespaciales, industriales, químicos, de servicio de la industria energética y de pulverización en la industria del recubrimiento de pvd.


Estos son algunos atributos principales del titanio:

Relación de Fuerza a Densidad Elevada (alta eficiencia estructural)

Baja Densidad (aproximadamente la mitad del peso de acero, níquel y aleaciones de cobre)

Resistencia a la Corrosión Excepcional (resistencia superior a los cloruros, al agua de mar y ácida y ácidos ácidos oxidantes)

Excelentes Propiedades de Temperatura Elevada (hasta 600 ° C (1100 ° F))


Otras propiedades atractivas del titanio:

Excepcional erosión y resistencia a la corrosión por erosión

Alta resistencia a la fatiga en ambientes de aire y cloruro

Elevada tenacidad a la fractura en ambientes de aire y cloruro

Módulo de elasticidad bajo

Bajo coeficiente de dilatación térmica

Alto punto de fusión

Esencialmente no magnético

Alta resistencia al choque intrínseco

Elevada relación de resistencia balística a densidad

No tóxico, no alergénico y totalmente biocompatible

Semivida radioactiva muy corta

Excelentes propiedades criogénicas


Todas estas características hacen que el titanio juegue un papel cada vez más importante en el campo de aplicación de materiales, y obtiene un nombre "metal futuro".




Recientemente, el titanio como material de la pieza de trabajo está encontrando su camino en muchas talleres mecánicos con la molienda que es el método de maquinado dominante, particularmente en el implante médico, automotor y las piezas estructurales aeroespaciales. Mientras que la tasa de eliminación de material se está convirtiendo en un factor cada vez más competitivo, esto no es fácil de lograr en titanio, que presenta una maquinabilidad desafiante. Sin embargo, los nuevos desarrollos de herramientas y procesos están proporcionando este material de diseño cada vez más útil con nuevas posibilidades para mejorar la economía de mecanizado.

 

Las propiedades físicas, químicas y térmicas del titanio lo convierten en un material exigente a la máquina. Hay una serie de aleaciones de titanio con diferentes propiedades y maquinabilidad varía considerablemente - desde el tradicional Ti6Al4V a más fuertes aleaciones como Ti10-2-3 y ahora Ti5553. Entre las principales características se encuentra un riesgo de desgaste de la herramienta debido a que el filo está expuesto a temperaturas más altas - se absorbe más calor porque el titanio es un conductor térmico deficiente.

El desgaste / rotura de la herramienta también es común debido a la tendencia de manchar el titanio, que es reactivo con materiales de herramienta. El manchado es el lugar donde el chip se suelda al inserto, causando el desperdicio de la línea de borde al volver a entrar en el corte. Otras características incluyen la tendencia a la flexión del material debido a la elasticidad del titanio y el riesgo de desgaste rápido de la herramienta debido a la alta presión localizada en combinación con el calor en la superficie de contacto.

Hay algunas reglas generales para el mecanizado de titanio que pueden ayudar a superar estas demandas: use velocidades de corte relativamente bajas; Utilizar bordes de corte afilados; Optimizar las velocidades de alimentación y evitar el ralentí mientras se corta; Utilizar grandes volúmenes de refrigerante, preferiblemente a alta presión a través del husillo y la herramienta; Reemplazar los bordes de corte al primer signo de cualquier desgaste; Y emplear escalar (hacia abajo) fresar siempre que sea posible.



Al mecanizar cualquier aleación de titanio existe la necesidad común de una planificación más completa - desde la selección de la máquina herramienta para el trabajo hasta la programación de los detalles de corte. El tamaño y la forma de las características de los componentes varían y también lo hacen las demandas de selección de la máquina, accesorios, suministro de refrigerante, herramientas, método y datos de corte.

El primer factor determinante es el tamaño y la forma de las configuraciones y el tamaño adecuado de la herramienta. Las cuchillas de inserto intercambiables eliminan el material de manera más eficiente y se consideran hoy en día una primera opción para el desbaste, así como imbatible cuando se trata de acabar superficies planas grandes. Los cortadores de carburo sólido forman la solución para operaciones de semi-acabado y acabado y cuando los radios, cavidades y ranuras son demasiado pequeños para herramientas de inserto indexables. Tienen la ventaja de un alto número de flautas y alta capacidad de corte axial.

La selección de una fresa dedicada para titanio debe basarse en primer lugar en las opciones de programación necesarias. Para el titanio, los elementos básicos de la herramienta deben incluir siempre un rastrillo comparativamente positivo con un filo afilado pero fuerte en un grado de carburo cementado - estos soportan las demandas térmicas y químicas particulares del titanio. La tecnología de insertos intercambiables ha recorrido un largo camino en lo que respecta a la geometría y el material de la herramienta, y se está convirtiendo en una solución más rentable de la gran cantidad de herramientas de carburo sólido y HSS disponibles, incluso para herramientas de tamaño medio y grande. Hasta hace poco, el progreso en el mecanizado de titanio parecía haber sido poco espectacular, pero ahora algunos avances han mejorado el rendimiento de la molienda.

Debido a la naturaleza de los componentes aeroespaciales típicos, el fresado radial es un método de mecanizado muy adecuado para titanio. Las piezas presentan frecuentemente varios hombros, bordes, perfiles y cavidades, que a menudo necesitan ser mecanizadas a partir de palanquillas. Sin embargo, grandes profundidades radiales de corte pueden resultar en reducciones considerables en la vida útil de la herramienta, mientras que grandes profundidades axiales de corte tienen una influencia relativamente limitada sobre la temperatura de corte y, por lo tanto, no afectan la vida útil de la misma manera. Por lo tanto, una fresa de borde largo y largo, con un encaje radial de aproximadamente un 30% y un acoplamiento axial tanto como la aplicación lo permite es la manera más eficaz de retirar el titanio.





Insertos intercambiables, cortadores de borde largo


Éstos se componen de filas múltiples de las inserciones que se basan en el borde helicoidal continuo de los cortadores sólidos del carburo. Acomodar los insertos indexables para formar una fila desde la parte inferior del cortador que se eleva a lo largo de la periferia ha presentado hasta ahora una limitación para conseguir una capacidad de mecanizado aceptable y seguridad en titanio. Son necesarias flautas generosas para la evacuación eficaz de las virutas y, en combinación con la construcción de filas efectivas de inserciones positivas y afiladas en el cortador, han creado trampas para el inserto indexable, cortador de borde largo.

Los filos de corte que están fijados de forma precisa y firme en posición para resistir las fuerzas axiales creadas por la hélice son primordiales para fresar titanio. Cualquier movimiento incluso en operaciones de desbaste puede conducir a desgaste desigual y poner el filo en riesgo o incluso causar la rotura del tornillo, dando lugar a un fallo catastrófico. El soporte axial para insertos es especialmente difícil de conseguir a lo largo de una hilera de insertos sucesivos estrechamente colocados, y esto puede conducir a una dependencia excesiva del tornillo de inserto.

La mejor manera de lograr niveles de rendimiento sobresalientes con fresado de borde largo es tener una interfaz sin concesiones entre el inserto y el cuerpo de la herramienta. Hoy en día, algunas herramientas aquí, el asiento de inserto tiene un apoyo definitivo y la facilidad de bloqueo en cuanto a fuerzas axiales y de rotación. Dicha posición de inserto proporciona la capacidad para una alta tasa de eliminación de metal y permite flautas de chips amplias. Además, se puede proporcionar una gama de capacidad de diente para el mismo diámetro de herramienta, teniendo una elección de tamaños de inserto para hacer frente a diversas operaciones. Un paso de inserto más cercano proporciona variables para mejorar la productividad a través de la velocidad de alimentación.

El refrigerante aplicado a alta presión, a través del husillo y la herramienta, durante el mecanizado de titanio afecta la distribución del calor, la formación de virutas, la soldadura sobre los bordes, el desgaste de las herramientas y la integridad superficial, y como tal diferencia claramente al rendimiento. La aplicación de refrigerante de alta presión, que varía desde una presión estándar de 70 a 100 bares, ha demostrado proporcionar ventajas muy claras en el fresado de titanio. El refrigerante a alta presión es un estándar en muchas de las máquinas actuales y, como tal, es un recurso potencial para optimizar la molienda de titanio.





Cavidades estrechas


Cuando la aplicación implica cavidades estrechas y profundas que requieren un largo alcance de la herramienta, se requiere una solución para la pequeña capacidad de la herramienta así como para la flexibilidad operativa. La sujeción de un molino de extremo de carburo sólido en un plato extendido a máquina profundamente en una cavidad no representa una estabilidad óptima. Este escenario limitará los datos de corte y puede ser un riesgo para la calidad de los componentes. Sin embargo, el concepto de cortadores de cabeza intercambiables proporciona las ventajas tanto de la capacidad de indexación como de la capacidad de acabado de los cortadores de carburo sólido. El acoplamiento entre la cabeza y el vástago es un factor clave para este tipo de concepto de herramienta. El rendimiento depende de la fuerza, estabilidad, precisión, repetibilidad y facilidad de manejo.

Desde el rendimiento y la capacidad de resultado, la perspectiva de costo de la herramienta y el requisito de flexibilidad, un sistema de cabeza intercambiable proporciona una ventaja en el área de diámetro de herramienta de 10 a 25 mm. La flexibilidad es alta con este concepto y el inventario de herramientas reducido que ofrece. La capacidad de acabado es mejor que los cortadores de inserto indexables, y representa un coste de herramienta sustancialmente menor que un cortador de carburo sólido y no necesita rectificado con pérdida de tamaño. Ser capaz de seleccionar combinaciones de diferentes cabezales y patas diferentes ofrece un alto grado de flexibilidad y posibilidades de optimización.

Una cara de soporte axial generosa, una cara de apoyo radial cónica y un soporte de rosca y tornillo especialmente desarrollado, como el cortador de cabeza intercambiable CoroMill 316, proporcionan el acoplamiento necesario entre la cabeza y el vástago y la base para un buen rendimiento en voladizos de herramientas largos.





Fresado de caras


Algunas de las reglas generales de fresado de cara son muy recomendables, particularmente en lo que se refiere al posicionamiento de la cuchilla en relación con la pieza de trabajo, el diámetro de la cuchilla al ancho de la pieza de trabajo y el fresado preferente con un chip fino a grueso. También se necesita más cuidado para que el cortador entre y salga de la pieza de trabajo. El cortador debe mantenerse en una trayectoria que proporcione un contacto completo en lugar de múltiples pasadas al fresar caras grandes y, si es posible, se deben evitar cortes interrumpidos, con agujeros y cavidades hechas después del fresado de la cara.

En cuanto al tipo de fresa, una fresa de inserto redonda, como la CoroMill 300, suele ser una primera elección debido a la resistencia y la geometría de su filo. Las cuchillas con tamaño de inserto de hasta 25,4 mm están disponibles, proporcionando altas tasas de remoción de metal. El tamaño utilizado es un equilibrio entre la profundidad de corte requerida, la característica a mecanizar y la capacidad de la máquina herramienta. Se trata de un cortador de desbaste y semi-acabado muy efectivo y fiable, capaz también de mecanizar cavidades mediante interpolación helicoidal. Alta velocidad de remoción de metal, larga vida de la herramienta y buena seguridad son la ventaja potencial con este tipo de cortador. El filo de corte es extra largo, distribuyendo el desgaste que a menudo conduce a la vida extendida de la herramienta.

El ángulo de entrada del cortador de inserto redondo es variable y, al igual que el fresador de cara de 45 °, da un efecto de adelgazamiento de la viruta que es beneficioso para elevar la velocidad de alimentación. Sin embargo, la potencia y el par de torsión necesitan atención adicional al mecanizar titanio debido a las mayores fuerzas de corte involucradas. La resistencia a la tracción de la aleación, el acoplamiento de la cuchilla, la velocidad de avance y el número de dientes en el corte son especialmente relevantes cuando se trata de desbaste de fresado en titanio.



Otras opciones


Una fresa con un ángulo de entrada muy pequeño (10 °) puede proporcionar un efecto de adelgazamiento de la viruta aún más alto, y como tal, da el potencial para alimentaciones aún mayores. Combinado con una pequeña profundidad de corte, el fresado de alta alimentación puede ser un método de mecanizado muy efectivo y no impone una potencia y un par de torsión elevados. Las altas tasas de remoción de metales pueden lograrse en máquinas más pequeñas y débiles.



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