Pieza de trabajo

Características: El grupo de materiales de clase P incluye aceros al carbono y aceros aleados, cuyo componente principal es el hierro (Fe). Los aceros al carbono están compuestos de aleaciones de hierro y carbono y se clasifican según su contenido de carbono (C) en acero bajo en C (10%).

Dificultades en el mecanizado: El material de clase P suele tener buena maquinabilidad, pero la concentración de carbono, la dureza, etc., marcan una gran diferencia. El acero bajo en carbono tiene mayor viscosidad, lo que dificulta la rotura de la viruta y aumenta el desgaste adhesivo, lo que provoca la acumulación de filo. La maquinabilidad del acero aleado depende del contenido de elementos de aleación y de la dureza; a mayor contenido de aleación y dureza, menor maquinabilidad. El carburo y algunos elementos de aleación agravan el desgaste abrasivo, lo que hace que las formas de falla sean principalmente desgaste de flanco y desgaste de cráter.

Características: La dureza de este tipo de material oscila entre 45 y 65 HRC. Entre los materiales comunes se incluyen aceros para carburación, aceros para cojinetes y aceros para herramientas. Debido a su elevada dureza, todos los materiales de este grupo son difíciles de mecanizar. Por ejemplo, el sustrato martensítico presenta una estructura densa con excelente resistencia al desgaste, pero baja ductilidad. Su conductividad térmica es tan baja como 15-25 W/mK, lo que los hace susceptibles al choque térmico durante el mecanizado. Las piezas típicas fabricadas con este tipo de materiales incluyen: ejes de transmisión, engranajes, mecanismos de dirección y matrices de punzonado.

Dificultades en el mecanizado: Generalmente, el principal proceso de mecanizado para este tipo de materiales es el acabado. Durante el corte, se genera mucho calor y el filo sufre un desgaste abrasivo significativo. La alta dureza provoca microdesprendimientos en el filo de las herramientas de corte. Para evitar este problema, se requiere el uso de herramientas de carburo de grano ultrafino (K10-K20) o CBN, ya que estas herramientas de corte poseen buena dureza en caliente, estabilidad química, resistencia mecánica y resistencia al desgaste abrasivo. El torneado de estos materiales se realiza principalmente con herramientas de CBN, mientras que el carburo se utiliza principalmente para el fresado y el taladrado.

Características: Los aceros inoxidables de clase M se componen principalmente de hierro (Fe) y un contenido de cromo (Cr) superior al 12%, con otros elementos de aleación como Ni, Mo, Nb, Ti, etc. Estos materiales poseen una excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas. Según el contenido de Cr y níquel (Ni) en el material, se clasifican en aceros inoxidables ferríticos, martensíticos, austeníticos y austenítico-ferríticos (dúplex). El contenido de cromo de los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos suele estar entre el 12% y el 18%, con una pequeña cantidad de otros elementos de aleación. Son fáciles de mecanizar y endurecer, y presentan baja soldabilidad y resistencia a la corrosión media. El contenido de Cr y Ni de los aceros inoxidables austeníticos suele ser del 18% y el 8%, respectivamente (como en el acero inoxidable 304). La adición de un 2-3% de molibdeno (Mo) puede mejorar la resistencia a la corrosión (como en el acero inoxidable 316). El contenido de Cr y Ni en los aceros inoxidables dúplex suele ser del 18-28% y del 4-7%, respectivamente. Estos aceros inoxidables poseen una alta resistencia a la tracción y una alta resistencia a la corrosión.

Dificultades en el mecanizado: El desgaste de las herramientas de corte al mecanizar estos materiales se debe principalmente al desgaste del flanco, al desgaste por cráter y a la acumulación de material en el filo. Durante el proceso de corte, se genera una gran cantidad de calor en el filo, lo que puede provocar deformación plástica y un desgaste severo por cráter. Al mismo tiempo, el proceso de corte tiende a endurecer las superficies y a generar virutas duras, lo que a su vez produce desgaste por entalladura. La superficie endurecida puede provocar que el recubrimiento y el material base se desprendan del filo, lo que conlleva astillamiento y una mala calidad de la superficie. El mecanizado de austenita produce virutas largas y continuas de alta resistencia, lo que dificulta su rotura.

Características: Los materiales de clase K (hierros fundidos) son aleaciones compuestas principalmente de hierro (Fe), carbono (C) y silicio (Si), donde el contenido de C es generalmente mayor al 2,11% o aleación Fe-C con organización eutéctica. La presencia de C en el hierro fundido es principalmente en forma de grafito. Como resultado, los hierros fundidos tienen una alta disipación de vibraciones, baja sensibilidad a las entallas, excelente resistencia al desgaste y buena maquinabilidad. Se clasifican como hierro fundido gris (HT250), hierro fundido maleable (KTH300-06), hierro nodular (QT400-18), hierro fundido compactado (RuT400). Los hierros fundidos tienen un alto contenido de carbono del 2,5% al ​​4,0%, con un contenido de silicio del 1,0% al 3,0%, una dureza de HB 150-300, una conductividad térmica de 50-80 W/mK y un bajo coeficiente de expansión térmica. Estas propiedades hacen que los hierros fundidos sean adecuados para el mecanizado de alta velocidad. Gracias a su excelente rendimiento de fundición y su bajo precio, se utiliza en diversas bases de máquinas herramienta, tuberías de hierro y piezas de automóviles.

Dificultades en el mecanizado: La morfología del grafito en el hierro fundido determina las características de corte: el grafito laminar tiende a producir virutas ultracortas, mientras que el grafito esférico aumenta la resistencia al corte. Todos los hierros fundidos contienen una fase de grafito de carburo de silicio (SiC), que desgasta severamente el filo de corte y provoca un desgaste abrasivo. Además, la fragilidad del hierro fundido puede causar astillamiento del filo. El hierro fundido gris y el hierro fundido maleable son muy fáciles de mecanizar, pero los hierros fundidos nodulares, los hierros fundidos compactados y los hierros fundidos nodulares templados isotérmicamente son más difíciles de mecanizar, principalmente debido a su mayor contenido de C y Si.

Características: Los materiales de clase S incluyen materiales a base de titanio y muchos materiales de alta aleación con hierro (Fe), cobalto (Co) y níquel (Ni), que se clasifican en aleaciones de alta temperatura a base de hierro, níquel y cobalto. Este tipo de material posee alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y alta resistencia al calor, y puede funcionar de forma estable durante un largo período a temperaturas superiores a 600 °C y bajo ciertas tensiones. Para materiales como Ti-6Al-4V, TC4 y otras aleaciones de titanio α + β, sus relaciones resistencia-peso son de hasta 110 kN-m/kg con una conductividad térmica de solo 7 W/mK, y temperatura en la zona de corte de hasta 1000 °C. Cuando el contenido de fase β es mayor al 20%, hay un aumento significativo en la plasticidad, lo que lleva a una adhesión de viruta grave Para aleaciones de alta temperatura, como GH4169 que contiene una fase γ reforzada, su resistencia al calor puede mantenerse hasta 650 ℃, lo que hace que sea difícil de mecanizar Las aleaciones de alta temperatura se utilizan principalmente en las industrias aeroespacial, de turbinas de gas y de generación de energía. Las aleaciones de titanio son más comunes en estructuras de productos electrónicos como los nudos de marcos de teléfonos móviles.

Dificultades en el mecanizado: Las aleaciones de alta temperatura pertenecen a los materiales difíciles de mecanizar, debido a su alta adherencia al mecanizado, su módulo elástico relativamente grande y su baja conductividad térmica, lo que genera mucho calor y produce acumulación de material en el filo. Por lo tanto, el procesamiento de la cuchilla recubierta requiere un mayor esfuerzo, lo que hace que la herramienta sea propensa al desgaste abrasivo, al desgaste por difusión, al desgaste por adherencia y a otras formas de desgaste por falla.

Características: Los metales no ferrosos de clase N se definen como todos los metales distintos del hierro (Fe), el manganeso (Mn) y el cromo (Cr). Por ejemplo, las aleaciones de aluminio (6061, 7075), las aleaciones de cobre (H62, C1100), las aleaciones de magnesio (AZ91D, AM60), etc., pertenecen a esta clase. Tienen una dureza de HB 50-150 y una conductividad térmica superior a 120 W/mK. Los metales no ferrosos suelen ser más blandos y presentan ventajas únicas, como las aleaciones de aluminio, que ofrecen mayor resistencia y excelente resistencia a la corrosión, y las aleaciones de cobre, que poseen una excelente conductividad eléctrica. Los metales no ferrosos tienen una amplia gama de aplicaciones en la fabricación de maquinaria, la energía eléctrica, las comunicaciones, los electrodomésticos, etc.

Dificultades en el mecanizado: El uso de una herramienta de corte con un filo relativamente afilado para mecanizar metales no ferrosos puede lograr velocidades de corte más altas y una vida útil de corte más prolongada. Sin embargo, los metales no ferrosos tienen un módulo de elasticidad pequeño, una capacidad de deformación plástica baja y una viscosidad relativamente alta. En las aleaciones de aluminio, cuando el contenido de Si es mayor al 12 % (como AlSi10Mg), la formación de la fase dura SiC conlleva un requisito creciente de resistencia a la abrasión y tenacidad de las herramientas. Las aleaciones de cobre son propensas a producir rollos largos de virutas durante el corte, lo que tiene un impacto negativo en el corte.