Reducir las emisiones del vehículo

Según el Consejo Internacional de Transporte Limpio, ICCT, por sus siglas en inglés, “reducir la masa es una forma eficaz de reducir las emisiones de un vehículo”, tal como hizo constar en su informeFact Sheet: Europe (Ficha Técnica: Europa). La responsabilidad de producir piezas más equilibradas recae en los fabricantes de automóviles. Sin embargo, la fundición de hierro y el acero forjado siguen siendo populares, y los fabricantes deben diseñar estos metales ‘pesados’ para que sean equilibrados. En este artículo se explica por qué el fresado en escuadra y el planeado más ligeros y de corte más cerrado son la solución.

Además de las conclusiones del ICCT, el informe ‘Lightweight, heavy impact’ de McKinsey & Company ofrece cálculos detallados sobre cómo los vehículos más ligeros emiten menos emisiones de CO₂: “Las medidas ligeras pueden ayudar a reducir las emisiones de CO2 hasta cierto punto (aproximadamente 0,08 g de reducción de CO₂ por kilogramo ahorrado)”. El informe añade: “Si un fabricante de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés) consigue reducir el peso del vehículo en 100 kg, ahorra aproximadamente 8,5 g de CO2 cada 100 km”.

En respuesta a este tipo de conclusiones, los fabricantes de automóviles recurren al ‘aligeramiento’, que consiste en fabricar coches y camiones menos pesados para mejorar el consumo de combustible y la manipulación. En este sentido, los metales más ligeros, como el aluminio y el magnesio, pueden ayudar, por supuesto. Pero el aligeramiento es algo más que elegir el material que pese menos, sobre todo cuando los materiales más pesados, como los aceros forjados, el cromocobalto, el Inconel o las fundiciones grises y nodulares (NCI, por sus siglas en inglés), se siguen utilizando habitualmente en la fabricación de vehículos.

Más bien, los fabricantes deben diseñar estos metales ‘pesados’ para que sean una alternativa ligera y resistente a los metales más ligeros. Esto significa producir piezas más complejas, próximas a la forma final y basadas en diseños más complejos, lo que resulta muy complicado cuando se producen materiales ISOK que son más difíciles de mecanizar. Además, todas las fundiciones contienen carburo de silicio (SiC), muy abrasivo para el filo. Otro reto para los fabricantes de equipos originales es fabricar estas piezas más complejas con la máxima calidad, alta productividad y bajo coste por pieza.

Cuando es necesario producir una gran variedad de piezas y eliminar rápidamente grandes cantidades de material de la pieza, el fresado en escuadra es la mejor solución. La aplicación de fresado básica pero versátil garantiza una acción de corte más ligera que, a su vez, minimiza el impacto en la herramienta y garantiza que la pieza conserve su forma. Con el fresado en escuadra, la herramienta crea una superficie plana y en escuadra, simultáneamente.

Para conseguirlo, es esencial utilizar el ángulo correcto para evitar desviaciones no deseadas entre la fresa y la pieza. Es preferible un ángulo de 90º, pero se pueden utilizar otros ángulos en función de la aplicación.

En el mercado, se pueden encontrar varias plaquitas de fresado en escuadra diseñadas para un ángulo de fresado de casi 90º. Generalmente, estas plantillas tienen ocho filos —cuatro en la parte delantera y cuatro en la trasera) para producir la escuadra y el plano simultáneamente— o seis, en algunos casos. Sin embargo, Sandvik Coromant consideró que había espacio para un nuevo concepto de fresado en escuadra, que aportara mayor productividad, ventajas en la vida útil de las herramientas y beneficios económicos para los fabricantes de equipos originales.

En respuesta a los retos mencionados, Sandvik Coromant desarrolló su familia de plaquitas CoroMill MF80. Diseñadas para aplicaciones de fresado de automoción en materiales ISOK e ISOP, las plaquitas tienen ocho filos de corte, protección contra virutas y microgeometría optimizada. En especial, las herramientas están diseñadas para ser ideales para piezas de paredes delgadas y configuraciones de máquinas con estabilidad limitada. El filo de corte está inclinado para una acción de corte suave y fuerzas de corte bajas. Esto ofrece una mayor seguridad y evacuación de las virutas, así como un filo Wiper para un acabado superficial superior.

La CoroMill MF80 no es totalmente nueva, sino que se basa en una plataforma tecnológica similar a la actual CoroMill 345 de Sandvik Coromant. Este nuevo concepto de fresado ofrece un cuerpo de corte un 40% más ligero con protección de placa de apoyo y un elevado número de plaquitas para un mecanizado seguro y estable, incluso en aplicaciones de voladizo propensas a las vibraciones.

En las aplicaciones de fresado en escuadra y planeado, se suelen preferir las herramientas de corte con ángulos de avance de 90º porque generan fuerzas de corte radiales y, lo que es más importante, transfieren más energía de corte fuera de la pieza. Esto resulta especialmente indicado cuando se mecanizan piezas con paredes más delgadas o formas próximas a la final. De hecho, la CoroMill MF80 permite un ángulo de aproximación de 89,5º, por lo que la fresa multi filo puede trabajar incluso más cerca de la fijación durante el mecanizado.

El ángulo de casi 90º también reduce las fuerzas axiales para mejorar el fresado en piezas de paredes delgadas y fijaciones débiles, sin vibraciones ni sacudidas. Entre sus principales ventajas se incluyen la mejora de la precisión y la utilización de la máquina, pero también garantiza una prolongada vida útil con menos desechos.

El fresado en escuadra es una aplicación de fresado básica pero versátil, recomendada para producir una gran variedad de piezas.

Veamos el rendimiento de la CoroMill MF80 en el mecanizado de materiales ISOK e ISOP.

En un caso, la CoroMill MF80 se utilizó frente a una fresadora de la competencia en una aplicación de fresado en escuadra de desbaste para producir piezas de bombas y válvulas a partir de una pieza de acero al carbono ISOP (DIN 1.0619). Las fresadoras funcionaron con idénticos datos de corte: una n de 500 rpm, una vc de 125 m/mm, una vc de 15/50 mm y una ap de 5 mm y un f de 0,15 mm, con una excepción, el vf. La fresa de la competencia funcionó a 375 mm/min y la Coromill MF80 funcionó a 600 mm/min.

Al final, la CoroMill MF80 supuso un aumento de la productividad del 60%. La fresa de la competencia produjo nueve piezas, mientras que CoroMill MF80 produjo 15. En cuanto a la vida útil, tras 40 minutos de mecanizado, en la CoroMill MF80 solamente se observaba desgaste por astillado y la fresa ofrecía un aumento de la vida útil del 67%. La principal ventaja para el cliente era que la protección de la placa de apoyo de la fresa y el elevado número de filos de la plaquita pueden reducir el coste por pieza en aplicaciones de desbaste o fresado en escuadra.

En otra prueba, la CoroMill MF80 y una plaquita de la competencia en una aplicación de desbaste en una pieza ISOK. Las fresas se utilizaron para producir transmisiones y soportes a partir de una pieza de hierro con grafito esferoidal (SG) ISOK (GJS400/K3.1.C.UT). De nuevo, ambas herramientas se utilizaron con los mismos datos de corte, incluyendo una profundidad de corte radial (ae) 2.080 mm y una profundidad de corte axial (ap) de 23 mm. Cada fresa funcionó a una velocidad de husillo (n) de 1.000 revoluciones por minuto (rpm), una velocidad de corte (vc) de 250 metros por minuto (m/min) y un avance de mesa (vf) de 1200 milímetros por minuto (mm/min). Había una ligera diferencia en el avance por diente (fz), 0,24 mm para la fresa de la competencia y 0,3 mm para la CoroMill MF80.

El resultado final fue que el cliente consiguió un aumento del 54% en la herramienta como con la fresa de Sandvik Coromant. Mientras que la fresa de la competencia produjo diez piezas en 55 minutos antes de mostrar signos de desgaste, por otro lado, la CoroMill MF80, funcionó durante 82 minutos y produjo 15 piezas.

La CoroMill MF80 puede ofrecer grandes ventajas a las aplicaciones de aligeramiento de los fabricantes de equipos originales, con un rendimiento más duradero y productivo al mecanizar materiales más pesados, como fundiciones nodulares ISOK, Inconel o hierros grises, aceros forjados y cromocobalto. Estas ventajas también pueden resultar esenciales para ayudar a los fabricantes a producir vehículos que cumplan las estrictas normativas sobre emisiones de CO₂, manteniendo un menor coste por pieza y garantizando que, en palabras del informe del ICCT, “Reducir la masa es una forma eficaz de reducir las emisiones de un vehículo”.