1. Propiedades de los materiales que contribuyen a la dificultad del mecanizado
Alta resistencia y dureza a altas temperaturas.
Inconel 600 conserva una resistencia significativa incluso a temperaturas de hasta 700 a 900 grados. Durante el mecanizado, la temperatura de la zona de corte puede exceder los 600 grados, pero el material no se ablanda como el acero al carbono. Esto significa que la herramienta de corte debe soportar continuamente elevadas cargas mecánicas, lo que provoca un rápido desgaste de la herramienta.
Baja conductividad térmica
La conductividad térmica del Inconel 600 es mucho menor que la del acero. Como resultado, el calor generado durante el corte no se disipa eficazmente en la pieza de trabajo o en las virutas, sino que se concentra en la punta de la herramienta de corte. Esta alta temperatura localizada acelera el desgaste de la herramienta, especialmente el desgaste en cráter y el desgaste de flanco.
Trabajo fuerte-Tendencia de endurecimiento
El trabajo de Inconel 600-se endurece rápidamente cuando se trabaja en frío-. Durante el mecanizado, el material debajo del filo se deforma plásticamente, lo que provoca que la capa superficial se endurezca significativamente. Si la herramienta roza contra esta capa endurecida (por ejemplo, debido a avances/velocidades inadecuadas o desviación de la herramienta), la herramienta puede desafilarse o incluso astillarse rápidamente.
Alta dureza y ductilidad
La aleación es muy dura y dúctil, lo que da como resultado virutas largas y continuas. Estas virutas son difíciles de romper, pueden enrollarse alrededor de la herramienta o pieza de trabajo y provocar un acabado superficial deficiente, astillamiento de la herramienta y riesgos para la seguridad.
Inclusiones abrasivas
Inconel 600 contiene cromo y otros elementos de aleación que forman carburos duros y fases intermetálicas. Estas partículas actúan como abrasivos, aumentando el desgaste de las herramientas, especialmente cuando se utilizan herramientas de carburo.
2. Desafíos específicos del mecanizado
Desgaste rápido de la herramienta
Desgaste de flanco: Causado por la alta presión de contacto y la abrasión entre el flanco de la herramienta y la pieza de trabajo.
Desgaste por cráter: debido a la alta temperatura y la afinidad química entre el material de la herramienta y la pieza de trabajo, lo que provoca desgaste por difusión.
Muescas: ocurren en la profundidad de la línea de corte debido al material endurecido por trabajo-, lo que provoca concentraciones de tensión localizadas y fallas de la herramienta.
Altas fuerzas de corte
La alta resistencia y tenacidad de Inconel 600 dan como resultado fuerzas de corte significativamente mayores en comparación con el mecanizado de acero al carbono. Esto requiere máquinas herramienta rígidas, accesorios resistentes y herramientas estables para evitar vibraciones y deformaciones de las herramientas.
Control deficiente de virutas
Son comunes las virutas continuas y fibrosas, que pueden:
interferir con el proceso de corte,
dañar la superficie mecanizada,
causar rotura de herramienta,
y suponen riesgos para la seguridad.
Problemas de integridad de la superficie
El endurecimiento por trabajo-y las altas temperaturas de corte pueden provocar:
tensiones residuales superficiales,
cambios microestructurales (p. ej., bandas de deformación),
vida útil reducida de la fatiga del componente mecanizado si no se controla adecuadamente.
3. Prácticas de mecanizado recomendadas para mitigar las dificultades
Si bien Inconel 600 es difícil de mecanizar, la selección adecuada de herramientas y parámetros puede mejorar los resultados:
Materiales de herramientas
Los carburos cementados con tamaño de grano fino y revestimientos-resistentes al desgaste (por ejemplo, TiAlN, TiCN, AlTiN) se utilizan habitualmente para desbaste y acabado.
El nitruro de boro cúbico (CBN) es adecuado para acabados y torneado en duro a alta-velocidad y ofrece una excelente resistencia al desgaste a altas temperaturas.
Las herramientas cerámicas (por ejemplo, SiAlON) se pueden utilizar para mecanizado de alta-velocidad, pero requieren máquinas muy rígidas y configuraciones estables.
Parámetros de corte
Las velocidades de corte bajas son esenciales para reducir la generación de calor (normalmente 10 a 30 m/min para herramientas de carburo).
Los avances de moderados a altos ayudan a minimizar el roce y reducir la profundidad de la capa endurecida-.
Profundidad de corte adecuada para garantizar que la herramienta penetre debajo de la superficie endurecida-de pasadas anteriores.
Refrigerante y lubricación
Los sistemas de refrigerante de alta-presión (70-140 bar) se utilizan a menudo para mejorar la rotura de viruta, reducir la temperatura de la herramienta y eliminar las virutas.
Se prefieren los refrigerantes a base de aceite-o semi-sintéticos con buenos aditivos de presión extrema-(EP) para reducir la fricción y el desgaste.
Geometría de la herramienta
Ángulos de ataque positivos para reducir las fuerzas de corte y mejorar el flujo de virutas.
Portaherramientas e insertos fuertes y estables para resistir la deflexión.
Rompevirutas diseñados específicamente para materiales resistentes para promover la segmentación de virutas.
Estrategia de mecanizado
Máquinas herramienta y fijaciones rígidas para evitar vibraciones.
Minimizar el voladizo de la herramienta para aumentar la estabilidad.
Utilizar fresado ascendente siempre que sea posible para reducir-los efectos del endurecimiento por trabajo.
4. Resumen
Inconel 600 es un material muy difícil de mecanizar debido a su combinación de resistencia a altas temperaturas, baja conductividad térmica, endurecimiento por trabajo-, tenacidad y abrasividad. Estas propiedades conducen a fuerzas de corte elevadas, desgaste rápido de la herramienta, control deficiente de la viruta y posibles problemas de integridad de la superficie. Un mecanizado exitoso requiere una selección cuidadosa de los materiales de las herramientas, parámetros de corte optimizados, una aplicación eficaz de refrigerante y centrarse en la rigidez y la estabilidad.
