¿Qué es la maquinabilidad?
La maquinabilidad es la capacidad de un material ser mecanizado. Se representa en porcentaje en respecto a la referencia del metal. Un valor menor significa que el metal es más difícil de mecanizar. Los materiales muy difíciles de mecanizar pueden tener un índice de mecanizabilidad del 10-20%, mientras que los materiales muy fáciles de mecanizar pueden alcanzar el 200-400%.
Índice
¿Por qué la maquinabilidad es un parámetro vital?
Los metales de alta Maquinabilidad ofrecen poca resistencia a ser mecanizados, mientras que los metales de baja Maquinabilidad tienen una alta resistencia. Una mayor resistencia al mecanizado implica un desgaste más rápido de las herramientas de corte, lo que se traduce en velocidades de corte más lentas que aumentan el tiempo de ciclo. Por tanto, tiene un efecto tremendo en el precio del producto. El ingeniero que diseña una nueva pieza tiene que encontrar un equilibrio entre las propiedades que necesita del metal (como fuerza, resistencia al desgaste, resistencia al calor y resistencia a la corrosión) y el costo de la pieza. Como ocurre con muchas cosas en la vida, la mayoría de las veces, mejores propiedades mecánicas y químicas van de la mano de menores índices de maquinabilidad.
¿Cómo se calcula la maquinabilidad?
Machinability is rated relative to the results achieved on Steel SAE 1112 at a hardness of 160 Brinell.
\( \large \frac {\text{Puntuación de un material}} {\text{Puntuación de SAE 1112 }} \times 100 \)
Hence, the machinability rating of SAE 1112 is always 100%
Diversos parámetros influyen en la «Puntuación» de cada material. La elección de los parámetros a utilizar y su peso varía entre las instituciones que proporcionan datos de maquinabilidad. Algunos parámetros que pueden utilizarse son:
- Vida útil de la herramienta: La vida útil de la herramienta de corte es el principal factor para evaluar la maquinabilidad de un material. Un metal fácil de mecanizar suele prolongar la vida útil de la herramienta.
- Desgaste de la herramienta: El tamaño del desgaste en el filo de corte después de un tiempo de mecanizado dado es otra señal fuerte. Los materiales que provocan un rápido desgaste de la herramienta son más difíciles de mecanizar.
La vida útil y el desgaste de la herramienta son parámetros intercambiables. La institución que realice la prueba elegirá uno de ellos como parámetro principal.
- Fuerzas de corte: La fuerza necesaria para cortar el material es un parámetro complementario de la vida útil o el desgaste de la herramienta.
- Potencia de mecanizado: la energía necesaria para cortar el material es otro parámetro complementario de la vida útil o el desgaste de la herramienta.
- Rompimiento de viruta: El tipo y las características de las virutas producidas durante el proceso de mecanizado constituyen un factor esencial de mecanizabilidad. Los materiales que producen virutas largas y fibrosas son más difíciles de mecanizar que los materiales que producen virutas cortas y rizadas.
Sea consciente
La maquinabilidad no es una cifra formal definida, como la dureza o la densidad, y no existe una norma oficial sobre cómo medirla. Puede encontrar diferentes métodos y diferentes índices de maquinabilidad para materiales de diversas fuentes.
Determinación de la velocidad de corte
Rara vez queremos averiguar el índice de maquinabilidad sólo para saber cuál es. En la mayoría de los casos, nos interesa el valor de maquinabilidad para estimar la velocidad de corte que podemos utilizar para un determinado material. La velocidad de corte depende de muchos factores, como la estabilidad, el acabado superficial deseado y las capacidades de la máquina CNC (por nombrar solo algunos). Por lo tanto, las recomendaciones de velocidad y maquinabilidad son muy generales, y sólo el maquinista puede tomar la decisión final en función de todos los factores. La información más fiable que podemos obtener de las tablas de mecanizabilidad es la relación entre el índice de diferentes materiales en la misma tabla. Por lo tanto, recomendamos el siguiente procedimiento:
- Elija un material con el que esté familiarizado y del que esté relativamente seguro de la velocidad de corte que utilizaría para él en una aplicación relevante. Lo llamaremos nuestro material de referencia.
- Preferably, choose a reference material that is in the same material group. (List of material groups).
- Calcular la relación entre los dos índices de maquinabilidad.
- Multiplicar la relación por la velocidad de corte de referencia.
- Preste atención a que el índice de maquinabilidad se especifica para cada material a una dureza determinada.
- Para aumentar la precisión de la estimación, también debe normalizar el índice de maquinabilidad de acuerdo con el factor entre la dureza de su material específico y la dureza del material en su estado recocido (a menos que se indique una dureza específica en la tabla de maquinabilidad).
Ejemplo de cálculo:
You need to machine Stainless Steel 15-5PH at a harness of 38 HRC, and you are not sure what is the suitable cutting speed. However, you know that for the same application with stainless 304, you would run at 360 SFM (110 m/min).
Datos para los cálculos:
- De la tabla de maquinabilidad: 304 tiene MR=43%, y 15-7PH tiene MR=47%.
- El 17-4PH tiene una dureza de 20 HRC en la condición A. Nuestro material específico tiene una dureza de 38 HRC.
- La velocidad de corte para SS 304 en una aplicación similar es de 360 SFM.
Cálculo de la velocidad de corte:
¿Cuáles son los principales factores que afectan a la maquinabilidad?
- Composición química: La cantidad de determinados elementos, como el carbono, el níquel y el plomo (y muchos otros), tiene una influencia significativa. Por ejemplo, un mayor contenido de níquel (Ni) reduce la maquinabilidad, mientras que un mayor contenido de plomo (Pb) la aumenta. Sin embargo, el efecto es complejo, y cada elemento puede tener un impacto diferente colectivamente con otros elementos.
- Microestructura: Las inclusiones no metálicas pueden tener un impacto tremendo.
- Tamaño del grano: Los granos pequeños y bien ordenados son más fáciles de cortar. Los grandes granos desordenados son más difíciles de cortar.
- Dureza: Tanto los materiales muy duros como los muy blandos tienen baja Maquinabilidad. Los materiales duros provocan un rápido desgaste de las plaquitas de corte, mientras que los blandos tienden a ser gomosos y se pegan al filo de corte. Los mejores resultados se obtienen con una dureza intermedia.
- Tratamiento térmico: Los procesos de tratamiento térmico pueden dar forma a varias propiedades que influyen en la maquinabilidad: tenacidad, dureza, microestructura y tensión.
- Método de fabricación: Los distintos métodos de fabricación, como laminado en caliente, laminado en frío, estirado en frío, fundido o forjado, afectan a propiedades como el tamaño de grano, la uniformidad, la dureza y la tenacidad.
Gama de Maquinabilidad de Grupo de materiales
Acero – ISO P
There is a wide variety of steel materials used in machining. The range of Machinability is vast and spans from about 40% for difficult to machine steels, such as bearing steel (SAE 52100 / DIN 100Cr6) up to Ledloy free-cutting steel (SAE 12L14 / DIN 9SMnPb36) that has a machinability rate of about 170%.
The Machinability is mainly affected by:
- Carbono (C): 0,3-0,5% es lo ideal. Un contenido inferior crea un material blando y gomoso, difícil de mecanizar. Un mayor contenido aumenta la resistencia y también es difícil de mecanizar.
- La adición de elementos de aleación como el cromo (Cr), el molibdeno (Mo) y el níquel (Ni) modifica las propiedades del acero y tiende a reducir su maquinabilidad.
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Acero inoxidable – ISO M
El acero inoxidable se define generalmente como un material a base de hierro (Fe) con un contenido de cromo (Cr) superior al 12% y suele ser más difícil de mecanizar que el acero.
Otros elementos de aleación como el níquel (Ni), el cromo (Cr), el molibdeno (Mo), el niobio (Nb) y el titanio (Ti) aportan características diferentes, como la resistencia a la corrosión y la solidez. Un mayor contenido de cromo y níquel tiende a disminuir la maquinabilidad.
One of the most popular materials in this group is 316, which has a machinability rate of only 36%. But other common grades, such as SAE 303 & the 400 series, have a Machinability of over 60%.
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Hierro fundido – ISO K
La fundición es un material similar al acero con un contenido de carbono (C) superior al 2% y un contenido de silicio (Si) del 1-3%. El hierro fundido produce virutas diminutas y, por eso, es muy cómodo de mecanizar. Por otro lado, es muy abrasivo y genera mucho desgaste. El principal factor que influye en las propiedades físicas y la maquinabilidad de los distintos tipos de fundición es el método de fabricación. (Nodular, Gris, Maleable) y dureza.
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No ferrosos – ISO N
Grupo de metales sin contenido en hierro (Fe). La mayoría son muy blandos, con una dureza inferior a 150 HB. Los materiales más populares de este grupo son las aleaciones a base de aluminio y cobre. Las tasas de maquinabilidad son muy altas en comparación con los materiales ferrosos y normalmente oscilan entre el 200 y el 400 %. Por ello, un componente fabricado con estos materiales tiene bajos costes de producción. Son atractivos siempre que sus propiedades mecánicas inferiores sean aceptables para una pieza determinada.
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Titanio – ISO S
El titanio y las aleaciones termorresistentes (HRA) no tienen nada en común, salvo que son muy caros y muy difíciles de mecanizar.
Titanium alloys have a very high strength-to-weight ratio. This means that it is possible to design parts that weigh much less (And very strong) when compared with other metals. For this reason, the material is popular in the aerospace industry in components with no heat exposure. Titanium also has excellent corrosion resistance and chemical stability and, therefore, is a favorite material for medical implants. The commonly used grade is Ti-6Al-4V, with a machinability rate of 20%.
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Superaleaciones resistentes al calor (HRSA) – ISO S
A group of Nickel (Ni), Cobalt (Co), and Iron (Fe) based metals. Their main feature is the ability to preserve mechanical properties and corrosion resistance also at very high temperatures. They are mainly used in jet engines, power turbines, and turbochargers. The most commonly used HRSA material is Inconel 718, which has a machinability rate of 10%.
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Maquinabilidad de Materiales populares
Tabla de maquinabilidad (200 materiales)
(Busque en la tabla por norma de material o fíltrela por grupos de materiales)
- Mesa con más de 100 materiales.
- Filtrar por grupo de materiales (P/M/K/N/S)
- O Búsque por DIN / SAE / Wnr
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Qué es la maquinabilidad?
La maquinabilidad es la capacidad de un material ser mecanizado. Se representa en porcentaje en respecto a la referencia del metal. Un valor menor significa que el metal es más difícil de mecanizar. Los materiales muy difíciles de mecanizar pueden alcanzar una tasa del 10-20%, mientras que los materiales muy fáciles de mecanizar pueden llegar al 200-400%.
¿Cuáles son los factores que afectan a la maquinabilidad?
1. Tratamiento térmico.
2. Microestructura.
3. Granulometría.
4. Dureza.
5. Calidad de fabricación
