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¿Dónde se deben utilizar las plaquitas cerámicas en el torneado?

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Muchas personas se abstienen de utilizar plantillas de cerámica por dos razones principales: Precio elevado: El precio por filo de corte de una plaquita cerámica es unas 2-3 veces mayor en comparación con una plaquita de metal duro con la misma forma y tamaño. Dificultades técnicas: Las plaquitas cerámicas son sensibles a las roturas si no se aplican correctamente.

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Sin embargo, cuando se utilizan de forma profesional, las plaquitas cerámicas permiten aumentar drásticamente la velocidad de corte y, en consecuencia, reducir los tiempos de ciclo y los costes de producción.

En la mayoría de los casos, las plaquitas de metal duro son la mejor solución para una aplicación de torneado, ya que ofrecen un excelente equilibrio entre rendimiento y coste. Sin embargo, hay otras opciones que deben considerarse. La mayoría de estas "otras" opciones es el uso de "materiales de corte avanzados"; un apodo para un grupo de varios materiales con una dureza superior a la del metal duro que ofrecen excelentes soluciones en situaciones de mecanizado únicas.

Todos ellos comparten propiedades comunes (en comparación con el metal duro):

. Son más duros.

. Permiten el mecanizado a mayores velocidades de corte.

. Sólo son adecuados para aplicaciones y materiales de piezas específicas.

. Son más caras.

. La dureza del material de corte avanzado en relación con el carburo

La dureza del material de corte avanzado en relación con el carburo

Propiedades del material de corte avanzado en relación con el carburo

Dureza del material de corte [HV] Precio por filo de corte Aplicaciones principales

Metal duro 1.300 - 1.800 4$ - Todo el mundo

Cerámica 2.100 - 2.400 10$ ... Torneado de acero templado hasta 55 HRC

... Torneado de hierro fundido a altas

velocidades de corte

... Torneado de HRSA's a altas velocidades de

velocidades de corte

CBN 4.500 - 5.000 40$ ... Torneado de acero templado hasta 65 HRC

PCD 5.000 - 6.000 160$ ... Torneado de aluminio a muy altas

velocidades de corte

Debido a su elevado coste en comparación con el metal duro, la mayoría de los maquinistas se abstienen de utilizarlas por este motivo. Sin embargo, los beneficios son sustanciales en algunas aplicaciones y proporcionan un gran ahorro de costes al reducir los tiempos de ciclo. Este artículo se centrará en los principales casos de uso de las plaquitas cerámicas y en cómo aplicarlas correctamente y mantener un proceso seguro.

Materiales de corte cerámicos

Las plaquitas de torneado de cerámica están hechas de óxido de aluminio Al2O3 o nitruro de silicio Si3N4. En comparación con el carburo, la cerámica ofrece estas ventajas principales

. La dureza de los grados de carburo está entre 1.300 y 1.800 HV; los grados de cerámica son mucho más duros y pueden alcanzar los 2.500 HV.

. Tienen una mayor dureza en caliente y una magnífica estabilidad química a altas temperaturas.

Debido a su baja conductividad térmica, las plaquitas cerámicas transfieren la mayor parte del calor a la viruta y no a la herramienta de corte.

Las plaquitas cerámicas se dividen en varios subtipos (véase el cuadro siguiente)

NOMBRE COLOR COMPOSICIÓN APLICACIONES

Nitruro de silicio Nitruro de silicio gris (Si3N4) Utilizado para aplicaciones de desbaste y acabado

en fundición gris.

Cerámica blanca Óxido de aluminio blanco (Al2O3) Utilizado para aplicaciones de desbaste y acabado

aplicaciones de desbaste y acabado en fundición aleada.

Cerámica negra / mixta Óxido de aluminio negro (Al2O3) Aplicaciones de acabado en acero duro y

con fundición de titanio

Sialon Grey α y β SiAlON Utilizado para el torneado de aleaciones con base de níquel a muy

altas velocidades de corte. Proporcionan un rendimiento ligeramente inferior

rendimiento en comparación con los Whiskers

pero a un precio mucho menor

Whiskers Whiskers verdes de carburo de silicio Dureza extrema. Utilizados para el torneado

(SiCw) aleaciones con base de níquel a muy altas

Velocidades

Las principales aplicaciones de torneado para la cerámica

Acero endurecido entre 40 y 60 HRC:

Con las plaquitas de metal duro se puede mecanizar acero hasta una dureza de unos 45 HRC, si se mantiene una velocidad de corte baja, no superior a 80 mm/min.

Con las cerámicas, puede duplicar la velocidad de corte y mecanizar el material hasta una dureza de 55-60 HRC.

Otra solución habitual para el torneado de acero templado es utilizar plaquitas de CBN. El CBN puede funcionar más rápido que las plaquitas cerámicas y mecanizar acero hasta 70 HRC, sin embargo, son 4 veces más caras. Las plaquitas cerámicas ofrecen un excelente equilibrio entre precio y rendimiento para el torneado de acero templado en el rango de 45-55 HRC.

Velocidad de corte con metal duro 50-100 m/min (hasta 45 HRC)

Velocidad de corte con cerámica 100-200 m/min (hasta 60 HRC)

Aumento de la productividad +100%

Tipo de cerámica recomendada Negra y mixta

Hierro fundido

Muchos componentes de producción en masa en los que el tiempo de ciclo es crítico están hechos de hierro fundido. Una plaquita cerámica puede funcionar a una velocidad de corte de hasta 750 m/min y reducir el tiempo de ciclo en un 40-60%.

Velocidad de corte con metal duro 200 - 300 m/min

Velocidad de corte con cerámica 400 - 750 m/min

Aumento de la productividad +150%

Tipo de cerámica recomendada Nitruro de silicio, blanco y negro

Superaleaciones a base de níquel

Una de las principales industrias que utilizan insertos cerámicos es la industria aeroespacial. El motor a reacción se compone de muchas piezas grandes basadas en el níquel, algunas de las cuales pueden alcanzar un diámetro de 500 a 1.500 mm. La combinación del tamaño con las lentas velocidades de corte da como resultado largos tiempos de ciclo. Por lo tanto, las plaquitas cerámicas que pueden funcionar hasta 6 veces más rápido son populares en esta industria.

Velocidad de corte con metal duro 25 - 70 m/min

Velocidad de corte con cerámica 150 - 400 m/min

Aumento de la productividad +500%

Tipo de cerámica recomendada Sialon

Cómo trabajar correctamente con plaquitas cerámicas

La alta dureza de la cerámica viene acompañada de una extrema fragilidad. Por ello, la rotura prematura de las plaquitas es un fenómeno típico cuando no se utilizan correctamente. Es una de las principales razones que hacen que la gente rehúya las plaquitas de cerámica. Por otro lado, si se dominan las técnicas adecuadas, se puede reducir drásticamente el tiempo del ciclo y mantener un proceso seguro.

Preparación del borde:

La preparación del borde crea la microgeometría del borde de corte de la plaquita. Esta pequeña zona que se extiende entre 0,03 y 0,2 mm desde el borde tiene un efecto crítico en el rendimiento de las herramientas de corte. En la cerámica, se convierte en un factor vital.

Cuando se trabaja con plaquitas cerámicas, es fundamental elegir la preparación del filo adecuada para su aplicación específica. Por ello, los proveedores de plaquitas cerámicas deberían tener en sus catálogos varias preparaciones de filo para cada geometría.

. Ángulo de aterrizaje (Cero o negativo)

. Anchura del terreno

. Tamaño del bruñido

Cuanto más grande sea cada uno de ellos, más fuerte será el filo de corte. Cuando su aplicación implique cortes interrumpidos pesados, debe optar por un terreno K ancho con un ángulo negativo. Para una pieza continua y lisa, el bruñido debería ser suficiente.

Enganche de la pieza de trabajo:

Enganche la pieza de trabajo mediante un chaflán. Utilice una plaquita de metal duro para mecanizar el chaflán y, a continuación, introduzca la pieza con la plaquita cerámica. Enganchar la pieza con una plaquita cerámica en una esquina afilada puede romper la plaquita.

Estabilidad:

La estabilidad es crucial cuando se trabaja con cerámica. Tome todas las medidas posibles para maximizarla.

. Sujeción firme de la herramienta.

. Voladizo corto.

. Buen apoyo de la pieza.

Para más información, visite el sitio web: www.machiningdoctor.com