El uso de acero inoxidable en aplicaciones de ingeniería siempre ha sido una paradoja. Mientras los ingenieros de diseño están extremadamente satisfechos por la fuerza y resistencia a la corrosión de este material tan habitual, los ingenieros de producción están más bien poco contentos con sus características de autotemple y su falta general de maquinabilidad. Sin embargo, mientras el sector de las bombas y válvulas, el petróleo y gas, la automoción y aeroespacial sigan necesitando piezas de acero inoxidable, el reto de los fabricantes de herramientas de corte es ofrecer soluciones que puedan proporcionar una vida útil y productividad superiores para ayudar a los talleres a alcanzar el éxito en un mercado extremadamente competitivo. Sandvik Coromant ha apostado fuerte por una de estas nuevas soluciones.

El reto
En la clasificación de los materiales de acero inoxidable ISO S existen múltiples grupos diferentes. No obstante, dos de los más habituales son los aceros inoxidables austeníticos y los dúplex.

Los aceros inoxidables austeníticos incluyen calidades conocidas como las 304 y 316. Aunque son extremadamente blandos en la fase recocida, y con una muy buena ductilidad, estas calidades experimentan un alto nivel de endurecimiento durante cualquier forma de mecanizado. El autotemple produce superficies y virutas duras, que a su vez resultan en desgaste en entalla y piezas con acabados superficiales deficientes.

La gran ductilidad de los aceros inoxidables austeníticos también dificulta el éxito del torneado. Estos materiales producen virutas largas, tenaces y continuas, difíciles de romper, además de acumular metal en el filo (efecto conocido como filo de aportación o BUE del inglés). La conductividad térmica de los aceros inoxidables austeníticos es baja en comparación con otros tipos de acero, por lo que el calor se acumula en el filo con mucha facilidad. Aquí, la rápida expansión térmica de estos aceros puede resultar en distorsión y control deficiente de la tolerancia durante el torneado.

Por otro lado, los aceros inoxidables dúplex, que incluyen por ejemplo la calidad 2205, tienen una estructura mezclada de ferrita y austenita. Estos presentan una mayor resistencia a la tracción que los aceros inoxidables austeníticos y, aunque el autotemple no es tan grande en las calidades austeníticas, la mayor resistencia significa que se necesitan mayores fuerzas de mecanizado (potencia) y menor velocidad. De hecho, los aceros inoxidables dúplex suelen considerarse difíciles de mecanizar debido a su alta resistencia a la tracción y su punto de deformación plástica.

Tornear acero inoxidable dúplex produce virutas fuertes que pueden provocar martillado y crear altas fuerzas de corte. Además, generan mucho calor, lo que resulta en deformación plástica y desgaste en cráter.

La solución
Existen muchos trucos y consejos populares en lo relativo al torneado de aceros inoxidables. Por ejemplo, con aceros inoxidables austeníticos, el uso de filos agudos capaces de mecanizar bajo la capa endurecida es una buena solución, en especial al mantener una profundidad de corte constante. Para aceros inoxidables dúplex, son preferibles los ángulos de posición bajos para evitar la formación de rebabas y el desgaste en entalla, y la estabilidad de la sujeción de la herramienta y la pieza es esencial.

A pesar de lo útiles que puedan ser estos conocimientos, el éxito del torneado de acero inoxidable está estrechamente relacionado con la elección de la plaquita correcta. Hasta la fecha, encontrar una calidad lo suficientemente dura para el torneado estable a alta velocidad de acero inoxidable en aplicaciones de desbaste o mecanizado medio ha demostrado ser un reto. Los talleres dedicados al torneado de piezas de acero inoxidable austenítico y dúplex necesitan una plaquita capaz de combatir el desgaste y la deformación plástica para crear más piezas por filo y reducir el coste por componente.

Tras escuchar a sus clientes, Sandvik Coromant ha desarrollado la calidad de plaquita GC2220. Esta nueva calidad presenta un sustrato optimizado, con un menor contenido de cobalto, resistente al calor, y un recubrimiento de columna interior de MT-TiCN duro y resistente al desgaste abrasivo. Pero lo más importante es que GC2220 incorpora la tecnología de recubrimiento patentada Inveio™ para garantizar herramientas de larga duración. Los cristales unidireccionales densamente agrupados crean una fuerte barrera en la zona de corte y proporcionan una máxima protección térmica.

Como resultado del incremento en resistencia a la deformación plástica (25 a 30 %) frente a las calidades de la generación anterior, el aumento de la vida útil al utilizar GC2220 para tornear piezas de acero inoxidable austenítico y dúplex implica menos costes de herramienta y un inventario reducido, además de un menor coste por pieza. Asimismo, la reducción de los cambios de plaquita también aumenta la productividad y garantiza una amortización acelerada.

Los resultados
En lo que a condiciones de corte se refiere, los mejores resultados se obtienen en condiciones de mecanizado estables con intermitencia de continua a ligera para velocidades de corte moderadas y altas, como vemos en multitud de casos de estudio de clientes de la industria de las bombas y válvulas.

Por ejemplo, al realizar operaciones de refrentado y torneado exterior axial de una válvula de acero inoxidable austenítico (200 HB), la calidad de la competencia experimentó mucha deformación plástica tras mecanizar 230 piezas (12 segundos en corte por pieza). Se aplicó una velocidad de corte de 107 m/min (350 pies/min), una velocidad de avance de 0,3 mm/rev (0,012 pulg./rev) y una profundidad de corte de 1,3 mm (0,05 pulg.).

Mientras que la calidad de la competencia tuvo que sustituirse al cabo de 230 piezas, la calidad GC2220 de Sandvik Coromant apenas presentó daños y pudo completar 522 piezas antes de tener que ser cambiada: un incremento del 127 % en vida útil.

En una prueba parecida, esta vez al aplicar torneado exterior axial en una brida de acero inoxidable austenítico (200 HB) del sector de las bombas y válvulas, la plaquita de la competencia completó siete piezas antes de tener que ser sustituida (47 segundos en corte por pieza). La velocidad de corte fue de 160 m/min (525 pies/min), la velocidad de avance de 0,2 mm/rev (0,008 pulg./rev) y la profundidad de corte de 2 mm (0,08 pulg.).

El principal motivo del cambio de la plaquita fue la gran cantidad de deformación plástica del filo. Por el contrario, GC2220 presentó una deformación plástica muy inferior y pudo completar 12 piezas más, lo que se tradujo en una vida útil un 71 % superior.

Además, GC2220 puede emplearse con y sin refrigerante y aplicarse con éxito en otros materiales como los aceros inoxidables martensíticos y de bajo contenido en carbono.

Sandvik Coromant
Como parte del grupo de ingeniería industrial global Sandvik, Sandvik Coromant está a la vanguardia de las herramientas de fabricación, soluciones de mecanizado y conocimientos del corte del metal que impulsan los estándares y las innovaciones industriales necesarios para la industria del mecanizado actual y futura. Nuestro soporte de formación, una extensa inversión en I+D y una afianzada colaboración con nuestros clientes garantizan el desarrollo de tecnologías de mecanizado que transforman, lideran e inspiran el futuro de la fabricación. Sandvik Coromant posee más de 3100 patentes en todo el mundo, cuenta con más de 7900 empleados y tiene representación en 150 países.
Para obtener más información, visite www.sandvik.coromant.com/es

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