Al mecanizar, el material de herramienta (calidad) y la geometría de la plaquita más adecuados para cada pieza son consideraciones importantes si se quiere garantizar un proceso de mecanizado fluido y productivo. En la presente nota nos enfocaremos en los materiales de herramientas según la norma ISO.
La industria del corte del metal produce una gama extremadamente grande de piezas mecanizadas a partir de una gran variedad de materiales. Cada material presenta sus propias características, que se ven influidas por los elementos de aleación, el tratamiento térmico, la dureza, etc. Estas, a su vez, influyen en la elección de la geometría, la calidad y los datos de corte de la herramienta. Para simplificar la elección, los materiales de las piezas se dividen en seis grandes grupos, conforme al estándar ISO, y cada grupo tiene sus propiedades de mecanizado o maquinabilidad exclusivas:
ISO P: Acero
El acero es el grupo de materiales más grande del área de mecanizado, que comprende desde materiales no aleados a muy aleados, fundiciones de acero y ferríticos y aceros inoxidables martesíticos, abarcando distintos sectores industriales. La maquinabilidad (capacidad de ser mecanizado) suele ser buena, pero varía en gran medida en función de la dureza del material, el contenido en carbono, etc.
¿Qué es el acero ISO P?
- El acero puede ser no templado o templado y revenido con una dureza de hasta 400 HB.
- El acero es una aleación cuyo componente principal es el hierro (Fe). Se fabrica mediante un proceso de fundición.
- Los aceros no aleados tienen un contenido de carbono inferior al 0,8% y sólo contienen Fe, pero no otros elementos de aleación.
- Los aceros aleados tienen un contenido de carbono inferior al 1,7% y elementos de aleación como Ni, Cr, Mo, V, W.
Mecanizado en ISO P
- La maquinabilidad del acero difiere en función de los elementos de aleación, el tratamiento térmico y el proceso de fabricación (forja, laminado, fundición, etc.).
- En general, el control de virutas es relativamente sencillo y fluido.
- Los aceros de bajo contenido en carbono producen virutas más largas que son pastosas y requieren filos agudos.
- Fuerza de corte específica kc1: 1400-3100 N/mm².
- Las fuerzas de corte, y por tanto la potencia necesaria para mecanizarlos, se mantienen dentro del intervalo limitado.
ISO M: Acero Inoxidable
Los aceros inoxidables son materiales aleados con un mínimo de un 12% de cromo. Otras aleaciones pueden incluir níquel y molibdeno. Las diferentes condiciones, como ferrítico, martensítico, austenítico-ferrítico (dúplex) crean una amplia gama de materiales. Un punto en común entre todos estos materiales es que los filos se exponen a gran cantidad de calor, desgaste en entalla o filo de aportación. Materiales muy utilizados en el sector de procesamiento, bridas, tubos, petróleo y gas, así como también en el sector farmacéutico.
¿Qué es el acero inoxidable ISO M?
- Una aleación con hierro (Fe) como componente principal.
- Contiene más de un 12% de cromo.
- Por lo general tiene un bajo contenido en carbono (C ≤ 0.05%).
- Varias adiciones de níquel (Ni), cromo (Cr), molibdeno (Mo), niobio (Nb) y titanio (Ti) aportan diferentes características como resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas.
- El cromo se combina con el oxígeno (O) para crear una capa neutralizadora de Cr2O3 en la superficie de acero, lo que ofrece una propiedad no corrosiva al material.
Mecanizado en ISO M
- Material de viruta larga.
- El control de la viruta es regular en el ferrítico y llega a ser difícil en el austenítico y en el dúplex.
- Fuerza de corte específica: 1800–2850 N/mm².
- El mecanizado genera elevada fuerzas de corte, filo de aportación y superficies con endurecimiento térmico y mecánico.
- Una estructura austenítica con un mayor contenido de nitrógeno (N) incrementa la robustez y ofrece resistencia contra la corrosión, pero rebaja la maquinabilidad e incrementa el endurecimiento por deformación.
ISO K: Fundición
Al contrario que el acero, la fundición es un tipo de material de viruta corta. La fundición gris (GCI) y la fundición maleable (MCI) resultan bastante fáciles de mecanizar, mientras que la fundición nodular (NCI), la fundición compacta (CGI) y la fundición austemperizada (ADI) resultan más difíciles. Todas las fundiciones contienen SiC, muy abrasivo para el filo. Estos materiales son usados en el sector automotriz, para la fabricación de maquinaria y la producción con acero.
¿Qué es la fundición ISO K?
- Hay 5 tipos principales de fundición: gris (GCI), maleable (MCI), nodular (NCI), grafito compacto (CGI) y dúctil austemperizada (ADI).
- Se denomina fundición a un compuesto de Fe-C con un porcentaje relativamente elevado de Si (1–3%).
- El contenido de carbono es superior al 2%, que es la máxima solubilidad del C en la fase austenítica.
- El Cr (cromo), el Mo (molibdeno) y el V (vanadio) forman carburos, que incrementan la resistencia y dureza, pero reducen la maquinabilidad.
Mecanizado en ISO K
- Material de viruta corta con buenas propiedades de control de virutas en la mayoría de condiciones.
- Fuerza de corte específica: 790 – 1350 N/mm².
- Mecanizado a mayor velocidad, en especial en fundición con inclusiones de arena, crea desgaste abrasivo.
- NCI, CGI y ADI requieren una atención adicional debido a las diferentes propiedades mecánicas y a la presencia del grafito en la matriz, frente a la GCI convencional.
- Las fundiciones suelen mecanizarse con tipos de plaquita negativos dado que ofrecen filos resistentes y aplicaciones seguras.
- Los sustratos de metal duro deben ser duros y los recubrimientos deben ser del tipo de óxido de aluminio grueso para garantizar una buena resistencia al desgaste abrasivo.
- Las fundiciones suelen mecanizarse sin refrigerante, pero también pueden mecanizarse con refrigerante, principalmente para minimizar la contaminación.
ISO N: Materiales no ferrosos
Los metales no ferrosos o no férreos, son metales de menor dureza como el aluminio, el cobre, el latón, entre otros. El aluminio con un contenido de silicio del 13% resulta muy abrasivo. En general, las plaquitas con filo agudo ofrecen altas velocidades de corte y gran duración. Muy demandados por usuarios de aluminio para el sector automotriz, así como en la industria aeroespacial, aviación y fabricantes industriales especializados.
¿Qué son los materiales no ferrosos ISO N?
- Este grupo de materiales no férreos incluye metales no tratados con durezas inferiores a 130 HB, excepto bronces de gran resistencia.
- Las aleaciones de aluminio con menos de un 12-13% de silicio representan la parte más amplia.
- Aleaciones a base de magnesio.
- Cobre, bronce, latón, compuestos como el Kevlar.
Mecanizado en ISO N
- Material de viruta larga.
- Control de la viruta relativamente fácil si está aleado.
- El aluminio puro es pastoso y requiere filos agudos.
- Fuerza de corte específica: 350–700 N/mm².
- Las fuerzas de corte y la potencia necesaria para mecanizarlos, son bajas.
- El material se puede mecanizar con calidades de metal duro sin recubrimiento y grano fino si el contenido de silicio es inferior al 7-8%.
ISO S: Superaleación termorresistente
Entre las superaleaciones termorresistentes se incluyen un gran número de materiales a base de níquel, cobalto y titanio, y de fundición de hierro de alta aleación. Son pastosos, generan filo de aportación, se endurecen durante el mecanizado y generan calor. Son muy similares a los materiales ISO M pero mucho más difíciles de mecanizar y reducen la vida útil de los filos de la plaquita. Demandados en aplicaciones para el sector aeroespacial, gas y energía.
¿Qué son las superaleaciones termorresistentes ISO S?
- Se pueden dividir en superaleaciones termorresistentes (HRSA) y titanio.
- Los materiales HRSA se pueden dividir a su vez en tres grupos: aleaciones a base de níquel, de hierro y de cobalto.
- Condición: recocido, solución con tratamiento térmico, envejecido, laminado, forjado, fundición.
- Propiedades: el mayor contenido de aleación (más Co que Ni) ofrece una resistencia térmica, a la tracción y a la corrosión optimizadas
Mecanizado en ISO S
- Las propiedades físicas y el comportamiento de mecanizado de cada aleación varía considerablemente, debido a la naturaleza química de la aleación y al procesamiento metalúrgico que recibe durante su fabricación.
- Recocido y envejecido tienen gran influencia sobre las propiedades de mecanizado posteriores.
- Control de virutas difícil (viruta segmentada).
- Fuerza de corte específica: 2400–3100 N/mm² para HRSA y 1300–1400 N/mm² para titanio.
- Las fuerzas de corte y la potencia necesarias son bastante elevadas.
ISO H: Material endurecido
Este grupo de materiales incluye aceros templados y revenidos con dureza entre 45 y 65 HRc, además de la fundición en coquilla de alrededor de 400-600 HB. Su dureza los hace difíciles de mecanizar. Los materiales generan calor durante el corte y son muy abrasivos para el filo. Son materiales requeridos en distintos sectores, desde el automotriz hasta en la fabricación de piezas y maquinaria de la industria en general.
¿Qué es el acero templado ISO H?
- Entre los aceros comunes se incluye el acero de cimentación (~60 HRc), el acero para rodamientos de bolas (~60 HRc) y el acero para herramientas (~68 HRc).
- Entre los tipos de fundición se incluye la blanca (~50 HRc) y la fundición ADI/Kymenite (~40 HRc).
- El acero para construcción (40–45 HRc), el acero al manganeso y los distintos tipos de recubrimientos duros, como estelita, acero P/M y el metal duro también pertenecen a este grupo.
- El torneado de piezas duras habitual se sitúa dentro de la gama 55–68 HR.
Mecanizado en ISO H
- El acero templado es el grupo más reducido desde el punto de vista del mecanizado y el acabado es la operación de mecanizado más habitual.
- Fuerza de corte específica: 2550–4870 N/mm².
- Esta operación suele producir un control de viruta regular.
- Las fuerzas de corte y la potencia requerida son bastante altas.
- El material de la herramienta de corte debe tener buena resistencia a la deformación plástica, estabilidad química, resistencia mecánica y resistencia al desgaste abrasivo.
- También se utiliza cerámica mixta o reforzada con filamentos para tornear, cuando la pieza tiene exigencias moderadas de acabado superficial y la dureza es demasiado alta para el metal duro.
- El metal duro domina en aplicaciones de fresado y taladrado, y se utiliza hasta aproximádamente 60 HRc.
Finalmente, se puede agrupar los otros materiales como No ISO, aquí se consideran los termoplásticos, termoendurecibles, GFRP (plástico/polímero reforzado con fibra de vidrio), CFRP (plástico reforzado con fibra de carbono), composite con fibra de carbono, plástico reforzado con fibra de aramida, goma dura, grafito (técnico). Actualmente, las industrias emplean cada vez más composites, en especial en la industria aeroespacial.
Ahora ya conoces más sobre los materiales de la norma ISO. Si deseas asesoría para adquirir las herramientas adecuadas para cada material puedes escribirnos a ventas@coroimport.com o al WhatsApp y te brindaremos una asesoría especializada.
Fuente: Sandvik Coromant
