Refrigerantes

El empleo de un refrigerante apropiado es extremadamente beneficioso en el proceso de mecanizado.

VENTAJAS DEL REFRIGERANTE

A continuación un sumario de las ventajas en el uso de refrigerantes:

-Mejora la durabilidad
En el mecanizado de materiales generales como acero al carbono y fundición gris, al aplicar un líquido refrigerante reduce la temperatura de mecanizado resultando en la prevención del desgaste térmico y el efecto de lubricación previene el desgaste abrasivo. Además, mejora el despeje de virutas evitando el daño anormal causado por atoramiento de virutas y, gracias a ello, extiende la durabilidad de la herramienta.

-Incremento de la confiabilidad en el filo
Gracias al efecto de lubricidad del refrigerante, las virutas no se adhieren a los insertos y raramente se produce atoramiento de las mismas, lo que resulta en la eliminación de posibles daños en la herramienta como fracturas y astillamiento.
El incremento de confiabilidad en el filo permite un desempeño más fluído para sistemas de producción automáticos.

-Prevención de adherencia de virutas
En el fresado, si las virutas son adheridas al filo, se produce atoramiento y la acción repetitiva de corte reduce la confiabilidad del filo. Durante la formación de virutas, éstas se van endureciendo y, con una acción de corte repetitiva en una situación de atoramiento de las mismas, se producirán daños anormales.
La aplicación de un refrigerante crea una capa de aceite entre la pieza de trabajo y el inserto, evitando la adherencia de la viruta al filo. En los materiales blandos no ferrosos como aluminio o aleación de aluminio, las virutas tienden a adherirse al inserto imposibilitando el mecanizado o reduciendo la exactitud durante el corte. En esta situación, los problemas pueden ser prevenidos al aplicar refrigerantes.

-Perfeccionamiento del mecanizado de materiales de difícil corte
En el mecanizado de materiales de difícil corte con escasa conductividad térmica, como aleación de titanio y acero inoxidable, la aplicación de refrigerantes solubles al agua restringen la temperatura de corte y la radiación de corte. Esto resulta en la prevención de daños en el filo causados por la temperatura de corte y mejora la durabilidad de la herramienta.
En el torneado con interrupciones, el fresado de aleaciones súper resistentes al calor con base de Ni y Co, son más adecuados los refrigerantes no solubles al agua que tienen características de lubricidad. Las virutas que se generan de los materiales de difícil corte de adhieren fácilmente al filo. Sin embargo, el refrigerante no soluble al agua tiene una excelente lubricidad que elimina la adherencia de virutas así como también la posibilidad de atoramiento de las mismas, por ello se incrementan la confiabilidad del filo, la durabilidad de la herramienta y el mecanizado.

-Otras Ventajas
Las siguientes son ventajas de las aplicaciones de refrigerante, en relación al perfeccionamiento de las características de mecanizado y exactitud en el corte:

-Reducción en la resistencia al corte y fuerza de corte
Reducción de la resistencia ante fricciones entre el inserto, la pieza de trabajo y las virutas debido a la lubricación. Disminución de la resistencia al corte y fuerza debido al adelgazamiento de las virutas.

-Perfeccionamiento del despeje de virutas
Despeje de virutas desde el torneado y fresado.
El despeje de virutas por refrigeración interna en brocas, barras anti-vibratorias y herramientas de ranurado.

-Perfeccionamiento de la exactitud en el mecanizado
Prevención de deformación del filo.
Prevención de adhesión de la viruta en la pieza de trabajo.
Eliminación de daños sobre la superficie terminada por fricción de las virutas.
Prevención de deformación térmica en la pieza de trabajo causada por el efecto de refrigeración.

DESVENTAJAS DEL REFRIGERANTE

Hay algunos casos en los que la aplicación de un refrigerante causa problemas:

-Rupturas térmicas en el mecanizado con interrupciones
En el mecanizado con interrupciones como el fresado frontal, la aplicación de refrigerantes deja como resultado una disminución en la temperatura durante el corte y una disminución dramática de la temperatura cuando no se está mecanizando. Por ejemplo, en el mecanizado con una velocidad del eje de 600 r.p.m., el filo sufre 600 choques térmicos por minuto.
Esta acción repetitiva de fluctuaciones térmicas causan rupturas térmicas. El proceso de estas rupturas concluyen en fracturas.
En estos casos, para advertir un incremento en la temperatura de corte, reduzca la velocidad de corte o debe realizar corte en seco.

-Problemas causados por los grados con escasa resistencia ante choques térmicos
Algunos grados tienen una gran resistencia ante choques térmicos y algunos tienen poca.
Siendo el acero de alta velocidad, carburo cementado y carburo recubierto. Para el torneado de estos grados debe aplicarse refrigerante.
Los grados con poca resistencia ante choques térmicos, los cermets y las cerámicas Al2O3 y TiC-Al2O3.
El refrigerante no debería ser utilizado con estos grados para torneado en desbaste. Estos grados tienen escasa resistencia ante fracturas y sufren de rupturas por choques térmicos.
Además, estos grados tienen poca resistencia de elongación ante rupturas térmicas, por lo que se pueden producir rupturas y fracturas en el inserto muy fácilmente.
Los choques térmicos son grandes en el fresado y en el torneado con interrupciones la confiabilidad en el filo disminuye.

-Refrigerante y escasa integridad superficial
Las piezas para aviones, satélites y energía nuclear requieren un alto grado de seguridad y no solamente exactitud en el corte, en las dimensiones y aspereza superficial. Una gran seguridad también requiere otros elementos como adhesión de sustancias que caen en la pieza de trabajo, reacciones químicas tales como oxidación de la superficie, cambios estructurales como afluencia de deformación, distorsión residual y estrés, quebraduras, corrosión por estrés y otros.
Todos estos factores juegan un rol principal en la degradación de la superficie y a esto se refiere con integridad superficial.
En algunos casos, una combinación de componentes de los refrigerantes y la pieza de trabajo puede llevar a una inferioridad química que genera productos que tienen un nivel inferior al requerido para los límites de seguridad y las características del material.
Para el mecanizado de productos que requieren altos límites de seguridad, el refrigerante debe estar basado en la integridad superficial.

Fuente: www.mitsubishicarbide.com