Cómo mecanizar titanio: técnicas clave y mejores prácticas

1. Desafíos enMecanizado de titanio

• Baja conductividad térmica: La disipación de calor es deficiente (conductividad térmica ~6,7 W/m·K), lo que provoca un desgaste excesivo de la herramienta y una distorsión de la pieza de trabajo.

• Alta reactividad química: El titanio reacciona con los materiales de las herramientas a altas temperaturas, provocando adhesión y filo reconstruido (BUE).

• Resorte elástico: La alta elasticidad provoca vibraciones y un acabado superficial deficiente, especialmente en cortes profundos o piezas de paredes delgadas. Comprender estos desafíos es fundamental para optimizar las estrategias de mecanizado.

Servicio de mecanizado de fresado de piezas de titanio

2. Parámetros y herramientas de mecanizado esenciales

• Velocidades más bajas: A diferencia de los aceros, el titanio requierevelocidades de corte reducidaspara minimizar la generación de calor. Para el desbaste, intente alcanzar entre 40 y 80 m/min (herramientas HSS) o entre 80 y 150 m/min (herramientas de carburo). Para tornear, utilice 30–60 m/min (HSS) o 60–100 m/min (carburo).

• Feeds moderados: Avances más altos (0,1–0,3 mm/rev para torneado, 0,05–0,2 mm/diente para fresado) ayudan a reducir el calor al eliminar el material de manera eficiente, pero evitan cargas excesivas que causan la rotura de la herramienta.

• Carburo con revestimiento: El diamante policristalino (PCD) no es adecuado debido a su reactividad química, peroherramientas de carburo recubiertas(p. ej., TiAlN, AlCrN) ofrecen dureza y estabilidad térmica superiores. El espesor del recubrimiento debe ser de 3 a 5 μm para equilibrar la resistencia al desgaste y la ductilidad.

• HSS con Cobalto: Para geometrías complejas o máquinas de baja potencia, el HSS que contiene cobalto (por ejemplo, M42) proporciona una mejor dureza al rojo que el HSS estándar.

• Geometría de la herramienta: Usarángulos de inclinación positivos(5°–15°) para reducir las fuerzas de corte y los bordes afilados para minimizar el BUE. Para taladros, un punto de división de 135° mejora el centrado y reduce el empuje.

• Refrigerante de alta presión (HPC): Suministre refrigerante a 7–30 MPa directamente a la zona de corte para eliminar las virutas y reducir las temperaturas. Se prefieren los refrigerantes a base de emulsión (concentración del 5 al 10 %) a los fluidos sintéticos para una mejor lubricación.

• Enfriamiento por niebla: En el mecanizado en seco, una cantidad mínima de lubricación (MQL) con neblina a base de aceite vegetal puede mejorar la vida útil de la herramienta entre un 20 % y un 30 % en comparación con el corte en seco.

Mecanizado CNC de piezas de acero inoxidable de titanio

3. Operaciones de mecanizado y mejores prácticas

• La rigidez es clave: Utilice voladizos cortos para herramientas y mandriles de alta rigidez para minimizar la vibración. Para piezas de paredes delgadas, utilice mandriles o accesorios ajustables.

• Control de virutas: Utilice rompevirutas en los insertos para producir virutas pequeñas y manejables (evite las virutas largas y fibrosas que atrapan el calor). Un ángulo de inclinación posterior de 5° a 8° ayuda a curvar la viruta.

• Subir fresado: Prefiera el fresado en ascenso al fresado convencional para reducir las fuerzas de corte y la entrada de herramientas . Utilice una rampa helicoidal (ángulo de 10° a 15°) para encajar y evitar la carga axial de la herramienta.

• Paso a paso y profundidad: Mantenga el paso entre el 30% y el 50% del diámetro de la herramienta para mantener una carga de viruta constante. Para desbaste, la profundidad de corte axial (ap) puede ser de 0,5 a 2 mm; termine con ap ≤0,2 mm para la integridad de la superficie.

• Selección de taladro: Utilice brocas de carburo con un espesor de alma de 15 a 20 % del diámetro para mejorar la estabilidad. Para agujeros profundos (>3×D), utilice perforación profunda con retracciones para eliminar las virutas.

• Consejos para tocar: Utilice machos de flauta en espiral con un ángulo de hélice de 30° para evacuar las virutas hacia arriba. Reduzca la velocidad del grifo a 3–5 m/min y aplique aceite de corte sulfurado para lubricación.

• Tratamiento térmico: Después de un mecanizado intenso, alivie las tensiones de los componentes a 480–540 °C durante 1 a 2 horas para reducir las tensiones internas y evitar la distorsión.

• Acabado de superficies: El electropulido o el mecanizado de flujo abrasivo (AFM) pueden mejorar la rugosidad de la superficie (Ra