Sandvik propone soluciones de herramientas para la nueva normalidad

En su reciente publicación ‘COVID-19: Briefing note’, los analistas de McKinsey & Company describen la “siguiente normalidad” de los fabricantes como un clima que les obligará a enfrentarse a cambios impredecibles y duraderos en los mercados de clientes. El informe afirma que los fabricantes deberán mostrar resiliencia si quieren enfrentarse a un contexto social y económicamente viable.

Los fabricantes, entre ellos productores de alto y bajo volumen, pueden enfrentarse a dos escenarios en esta nueva normalidad. El primero se caracteriza por una baja demanda. Los contextos de baja demanda requieren herramientas capaces de producir más piezas por filo con seguridad del proceso, menos interrupciones de la producción y la posibilidad de operar sin mano de obra.

Por otro lado, están los contextos de alta demanda. En estos casos, se necesitan soluciones de herramientas capaces de ofrecer un mayor volumen de virutas, tiempos de ciclo reducidos y cambios rápidos entre lotes de producción. En ambos casos, la clave de una producción rentable en torneado de acero reside en la combinación del incremento del volumen de viruta y la utilización de la máquina optimizada, sin por ello sacrificar la seguridad del proceso.

Actualmente, la mayoría de fabricantes reconoce la importancia de la calidad seleccionada para sus plaquitas. Sin embargo, muchos pasan por alto la importancia de considerar el concepto de herramienta completo y hay varias consideraciones entre las que se incluyen las plaquitas y el portaherramientas. Aquí, iremos un paso más allá en el análisis de la importancia de las innovaciones a la hora de resolver los retos habituales de los fabricantes de componentes de acero.

GC4425 es una de las dos nuevas calidades de metal duro para torneado ISO-P que presenta Sandvik Coromant en su gama.

Para empezar, debemos mencionar que el mecanizado de piezas en el grupo ISO-P presenta retos más complejos. Las piezas, los procesos, las características y las condiciones de mecanizado varían mucho en esta clasificación de torneado general, ya que incluyen desde desbaste hasta acabado en piezas forjadas o fundidas con tecnología de precisión o con defectos de circularidad. Además, está el material en sí, que puede ser sin alear o muy aleado, con valores de dureza que varían enormemente desde un extremo del espectro al otro.

Al ser tantas las variables que afectan al rendimiento de la plaquita, encontrar una única calidad compatible con la amplia gama de requisitos de las áreas P15 a P25 puede suponer un auténtico reto. P15 a P25 hace referencia a los requisitos que imponen las diferentes condiciones de trabajo en los parámetros de mecanizado. Estos tienen un gran impacto en los datos de corte, el acabado superficial, la profundidad de corte, las superficies mecanizadas o rugosas y los cortes continuos o interrumpidos.

Por lo general, la resistencia a la rotura es de gran importancia, al igual que tener un filo capaz de ofrecer la dureza necesaria para resistir la deformación plástica resultante de las temperaturas extremas habitualmente presentes en la zona de corte P25.

Esto es parte de la filosofía tras el desarrollo de las dos nuevas calidades de metal duro para torneado ISO-P que presenta Sandvik Coromant en su gama, designadas GC4415 y GC4425 — los nombres hacen referencia a las condiciones de mecanizado P15 y P25 en las aplicaciones de torneado de acero.

GC4425 ofrece una resistencia al desgaste, resistencia térmica y tenacidad optimizadas, mientras que la calidad GC4415 ha sido diseñada para complementar a GC4425 cuando se requiere mayor resistencia térmica. Ambas calidades son perfectas con aceros de baja aleación o sin alear, e indicadas para producciones en serie y por lotes. El resultado es un torneado de acero más eficiente y productivo.

GC4415 y GC4425 presentan la capa Inveio, un recubrimiento de alúmina de deposición química en fase de vapor (CVD) desarrollada para el mecanizado.

Otro requisito de una calidad de plaquita de metal duro, para acomodar la amplia gama de exigencias de P15 y P25, es que el recubrimiento de la plaquita prevenga el desgaste en incidencia, el desgaste en cráter y el filo de aportación. Es de crucial importancia que el recubrimiento se adhiera al sustrato. Si el recubrimiento no es capaz de pegarse, se expone el sustrato, lo resulta en un fallo acelerado.

Como respuesta, GC4415 y GC4425 presentan una capa de Inveio, un recubrimiento de alúmina de deposición química en fase de vapor (CVD) desarrollado para el mecanizado. Cada calidad tiene las siguientes capas: primero, un recubrimiento superior de nitruro de titanio (TiN) amarillo brillante para una fácil detección del desgaste.

Debajo de la capa de TiN se encuentra el recubrimiento de alúmina Inveio (Al2O3); el motivo por el que Inveio es tan especial. Esto solo puede verse analizando la superficie del material con un microscopio. Cada cristal del recubrimiento de alúmina está alineado en la misma dirección, lo que crea una resistente barrera en la zona de corte. Esta tecnología proporciona a la plaquita mayor resistencia al desgaste y duración. En el nuevo recubrimiento Inveio de segunda generación, la resistencia al desgaste ha mejorado considerablemente. Por último, presenta un recubrimiento de columna interior de carbonitruro de titanio depositado a temperatura media (MT-TiCN), que se traduce en una mayor resistencia al desgaste abrasivo.

Debajo de todas las capas del recubrimiento está el sustrato de metal duro cementado, equilibrado para ofrecer mayor resistencia y una tenacidad fiable, con un gradiente enriquecido con cobalto que proporciona una seguridad del proceso añadida.

El sustrato y el recubrimiento de la plaquita han sido desarrollados para resistir mejor las altas temperaturas, reduciendo así el efecto que provoca el desgaste excesivo. En todo caso, el patrón de desgaste óptimo de cualquier plaquita es el desgaste en incidencia controlado dado que resulta en una vida predecible de los filos. La calidad ideal es la que limita el desarrollo de los tipos de desgaste no deseados y —en algunas operaciones— previene totalmente su desarrollo.

También es importante usar portaherramientas con capacidad de suministro de refrigerante de precisión interior. La mayoría de herramientas de torneado modernas están equipadas con refrigerante interior para reducir la temperatura y mejorar el control de la viruta durante el torneado. Las calidades con recubrimiento grueso, como las calidades de CVD GC4415 y GC4425 para materiales ISO P, tienen una buena protección térmica en el recubrimiento. Estas calidades ofrecen la mejor vida útil de la herramienta en aplicaciones de mecanizado medio y desbaste con refrigerante por abajo únicamente.

Para todas las plaquitas, sin excepción, el patrón de desgaste óptimo es el desgaste en incidencia controlado dado que resulta en una vida predecible de los filos. Por ello, la calidad perfecta es la que limita el desarrollo del desgaste no deseado y, en ocasiones, previene por completo su aparición.

Ambas calidades, GC4415 y GC4425, ya han generado muchos beneficios. Al compararla con plaquitas de la competencia, la plaquita con la calidad de metal duro GC4425 logró incrementar la vida útil hasta 270 piezas, frente a las 150 de la competencia. Los avances con la nueva calidad, GC4425, también ayudarán a los usuarios a dar rienda suelta a los datos de corte. La calidad proporciona una seguridad del proceso extremadamente elevada gracias a su capacidad de conservar un filo intacto.

Un fabricante de automoción comparó una plaquita de la calidad de metal duro GC4425 con una plaquita de la competencia. Se utilizó para mecanizar un acero sin alear ISO-P con una dureza Rockwell de 172 HB para producir el eje principal de un vehículo. La barra de acero se mecanizó en un proceso continuo que comprendió corte, desbaste y semiacabado.

El fabricante incrementó la vida útil a 150 piezas con la herramienta de la competencia, pero con la tecnología de segunda generación Inveio de Sandvik Coromant logró ascender hasta las 270 piezas. La plaquita de la competencia también presentó un gran desgaste en cráter, mientras que la de Sandvik Coromant produjo 80% más piezas con una gran seguridad del proceso y un desgaste en incidencia estable y predecible.

Las ventajas de Inveio no se limitan a las aplicaciones de automoción. Un cliente de la ingeniería general usó las plaquitas de metal duro de Sandvik Coromant para fabricar sus piezas de ISO-P sin alear, pero esta vez de 205 HB. La pieza se sometió a torneado axial exterior y semiacabado. La plaquita de la competencia se desgastó debido a la deformación plástica, mientras que la calidad de Sandvik Coromant GC4425 duró un 50% más con un desgaste estable y predecible.

Además, hay otra innovación al alcance de los fabricantes que quieren dar un salto de productividad en sus operaciones de torneado habituales: el torneado en todas las direcciones. Esto es lo que Sandvik Coromant ha introducido con PrimeTurning, una nueva metodología que combina un método y herramientas nuevos que permiten tornear en todas las direcciones, de forma mucho más eficiente y productiva que el torneado convencional.

Primero, la solución implica el uso de las herramientas CoroTurn Prime de Sandvik Coromant, diseñadas para tornear en todas las direcciones, con el tipo de herramientas A para desbaste ligero, acabado y perfilado y el tipo B para mecanizado en desbaste. La herramienta seleccionada luego se usa en combinación con un generador de recorridos de herramienta online que proporciona técnicas y códigos de programación para configurar las variables y los parámetros necesarios para una aplicación específica.

Este nuevo método de torneado innovador ha resultado en un incremento de la productividad y una mayor vida útil. Gracias a la combinación de la herramienta y los datos de corte correctos, los clientes de Sandvik Coromant han logrado reducir los ángulos de posición, aumentar la eficiencia del uso del filo y olvidarse del atasco de viruta.

Estas son algunas de las innovaciones que pueden jugar un papel clave en la resolución de los retos a los que se enfrentan los fabricantes de componentes de acero. Serán clave para que los fabricantes puedan aplicar la resiliencia necesaria para esta nueva normalidad sin precedentes y conservar la competitividad a pesar de los efectos de la COVID-19 en la fabricación.

Un fabricante de automoción dedicado a la producción de ejes principales, como el de la imagen, logró incrementar su volumen de producción de piezas un 80% con la plaquita de la calidad de metal duro GC4425