¿Cuáles son las propiedades del titanio que afectan a la maquinabilidad?
El titanio es bien conocido por sus características inusuales, que tienen un impacto considerable en la maquinabilidad. Comprender estas características es fundamental para realizar operaciones de mecanizado eficaces. A continuación se ofrece una visión general del mecanizado del titanio, que abarca los problemas y las prácticas recomendadas.
Baja conductividad térmica
El titanio tiene una conductividad térmica muy baja, lo que significa que el calor generado durante el corte no se disipa eficazmente. En su lugar, se concentra cerca del filo de corte, lo que da lugar a temperaturas de mecanizado de más de 1.093°C (2.000°F). Este calor puede acelerar el desgaste de la herramienta y posiblemente deformar el filo de corte.
Alta reactividad química
El titanio es químicamente reactivo, sobre todo a altas temperaturas, lo que puede provocar rozaduras y soldaduras entre el material y la herramienta de corte. Este contacto puede provocar el fallo prematuro de la herramienta y el astillado.
Alta dureza
Muchas aleaciones de titanio, como el Ti-6Al-4V, tienen altos niveles de dureza (hasta 40 HRC), lo que las hace más difíciles de procesar que los grados de titanio puro.La dureza aumenta con el endurecimiento por trabajo durante el mecanizado, complicando el proceso de corte.
Bajo módulo de elasticidad
El menor módulo de elasticidad del titanio contribuye a su flexibilidad, o «elasticidad», que hace que se deforme bajo presiones de corte. Si no se le proporciona suficiente soporte y rigidez, este comportamiento podría causar vibraciones y errores en el mecanizado.
¿Cuáles son los diferentes métodos de corte del titanio?
El corte de titanio, conocido por su elevada relación resistencia-peso y su resistencia a la corrosión, plantea distintos retos debido a su dureza y baja conductividad térmica. Elegir el procedimiento de corte adecuado es fundamental para conseguir precisión y mantener la integridad del material. A continuación se enumeran varios procesos de corte de titanio que han dado buenos resultados.
Corte manual
Las sierras para metales, las cizallas y otras herramientas manuales pueden ser útiles para trabajos pequeños. Como el titanio es tan duro, este método no es tan bueno para trabajos más grandes porque requiere mucho trabajo y tiempo. Al cortar a mano, el uso de herramientas con puntas de carburo puede agilizar el trabajo.
Corte con sierra
El uso de sierras de cinta con hojas de metal duro permite realizar cortes precisos. Para evitar el sobrecalentamiento y el desgaste de la herramienta, mantenga una velocidad de corte moderada y utilice refrigerantes adecuados.
Corte por láser
El corte por láser proporciona una excelente precisión y es perfecto para formas complicadas. Crea pocas zonas afectadas por el calor manteniendo las características del material. Sin embargo, puede no ser adecuado para cortar piezas de titanio más grandes.
Corte por plasma.
Este proceso funde y elimina el material mediante un chorro de plasma ionizado a alta velocidad. Es útil para cortar láminas de titanio más gruesas, pero puede producir una zona afectada por el calor mayor que el corte por láser.
Corte por chorro de agua
El corte por chorro de agua, que utiliza un chorro de agua a alta presión combinado con partículas abrasivas, es un procedimiento en frío que elimina las zonas afectadas por el calor. Es adecuado para cortar grandes piezas de titanio preservando la integridad estructural del material.
Fresado y torneado
El titanio puede cortarse con equipos de fresado y torneado CNC, que resultan especialmente útiles para formas complicadas. El uso de herramientas de metal duro con recubrimientos adecuados, como el nitruro de titanio y aluminio (TiAlN), puede mejorar la vida útil y el rendimiento de la herramienta. Para reducir la acumulación de calor, mantenga bajas las velocidades de corte y altos los avances.
Serrado en frío
Las sierras frías cortan metal utilizando una hoja de sierra circular, transfiriendo el calor generado por el corte a las virutas producidas por la hoja de sierra, manteniendo fríos tanto la hoja como el material que se está cortando. Este método es adecuado para cortar titanio y reduce la deformación inducida por el calor. （Wikipedia）
Mecanizado por ultrasonidos
Para cortar titanio, esta novedosa técnica emplea vibraciones ultrasónicas y una lechada abrasiva. Es adecuada para cortar formas complicadas y aleaciones de titanio difíciles de mecanizar.
Corte por electroerosión de hilo
La electroerosión por hilo (EDM) es una técnica de corte de titanio que utiliza un hilo fino conductor de electricidad. Es extremadamente precisa y capaz de mantener tolerancias estrechas, por lo que resulta perfecta para productos complejos.
Consejos para cortar titanio con éxito
Al cortar titanio, es esencial centrarse en las siguientes cuatro prácticas clave para obtener resultados óptimos.
Seleccionar las herramientas de corte adecuadas
Utilice herramientas específicas para titanio, como las fabricadas con carburo o acero rápido recubierto de nitruro de titanio y aluminio (TiAlN). Estos materiales pueden soportar las altas temperaturas y tensiones que conlleva el corte de titanio.
Optimizar los parámetros de corte
Mantenga velocidades de corte moderadas y avances elevados para reducir la acumulación de calor y el endurecimiento por deformación. Para operaciones de desbaste, se sugiere una velocidad de corte de 60 m/min.
Garantizar una refrigeración adecuada
Utilice refrigerante a alta presión para dispersar eficazmente el calor y permitir la evacuación de las virutas. Este método reduce el peligro de desgaste de la herramienta y de daños en el material.
Mantener la rigidez y la estabilidad
Asegure bien la pieza de trabajo y utilice configuraciones de máquina sólidas para reducir las vibraciones, que pueden causar vibraciones de la herramienta y una superficie poco lisa. Las herramientas de corte más cortas también pueden ayudar a reducir la desviación.
FAQS
¿Es difícil cortar titanio?
Sí, a menudo se considera que el titanio es difícil de cortar debido a diversas cualidades intrínsecas y problemas relacionados con el material. Sin embargo, con la máquina herramienta y el enfoque de mecanizado adecuados, el titanio puede cortarse fácilmente.
¿Qué material de herramientas es mejor para cortar titanio?
Las herramientas con punta de carburo son ideales para el corte de titanio por su dureza y resistencia al calor. Las herramientas con recubrimiento de diamante son muy útiles, sobre todo para cortes precisos.
¿Se puede cortar titanio manualmente?
El corte manual es posible, pero requiere mucho tiempo debido a la dureza del titanio. Las cuchillas con punta de carburo y los refrigerantes pueden ayudar a aumentar la eficacia.
¿Afecta el corte del titanio a sus propiedades?
Cortar algo de forma incorrecta puede provocar un endurecimiento por deformación y tensiones residuales, lo que puede debilitar sus cualidades mecánicas. Utilizar los métodos de corte y los ajustes adecuados ayuda a mantener la pureza del material.
Conclusión
Para ser un buen cortador de titanio, hay que saber cómo funciona y cómo utilizar las herramientas adecuadas. Puedes evitar problemas y asegurarte de que tus proyectos con titanio sean de alta calidad eligiendo las herramientas adecuadas, ajustando los parámetros de corte y asegurándote de que se enfrían correctamente.
