¿Cómo las nuevas plaquitas de carburo permitirán la sostenibilidad en el torneado de acero?

Jul 07, 2023

Según los 17 Objetivos Mundiales para el Desarrollo Sostenible establecidos por las Naciones Unidas (ONU), se espera que los fabricantes minimicen su impacto ambiental y vayan más allá de simplemente optimizar el uso de energía. Aunque la RSC es importante para las empresas, Sandvik Coromant estima que los fabricantes desperdician entre el 10% y el 30% del material en sus procesos de mecanizado, con una eficiencia de mecanizado típica inferior al 50%, que incluye las fases de diseño, planificación y corte.

Entonces, ¿qué pueden hacer los fabricantes? Los objetivos de la ONU recomiendan dos vías principales que tomen en cuenta factores como una población en crecimiento, recursos finitos y la economía lineal. El primero es abordar estos desafíos con tecnología. Conceptos de la Industria 4.0, como sistemas ciberfísicos, big data o Internet de las cosas (IoT), se citan con frecuencia como el camino a seguir para los fabricantes que buscan reducir el desperdicio. Sin embargo, esto no tiene en cuenta el hecho de que la mayoría de los fabricantes aún no han aplicado máquinas modernas con capacidades digitales a sus operaciones de torneado de acero.

La mayoría de los fabricantes son conscientes de lo importante que es la elección de la calidad de la plaquita para hacer que el torneado de acero sea más eficiente y productivo; y cómo esto afecta el rendimiento general y la vida útil de la herramienta. Sin embargo, muchos se pierden un truco al no considerar todo el concepto de herramientas; todo, desde plaquitas avanzadas, portaherramientas y soluciones digitales fáciles de adoptar. Cada uno de estos factores puede ayudar a que el torneado de acero sea más sostenible al reducir el consumo de energía y minimizar los residuos.

Los fabricantes enfrentan una serie de desafíos en sus operaciones de torneado de acero. Estos incluyen obtener más piezas por borde con un solo inserto; aumentar las tasas de eliminación de metales; reducir los tiempos de ciclo; optimizar los niveles de inventario; y, por supuesto, minimizando el desperdicio de material. Pero, ¿y si hubiera una manera de lograr todos estos desafíos, pero orientada en general hacia una mayor sostenibilidad? Una forma de reducir el consumo de energía es reducir las velocidades de corte. Los fabricantes pueden mantener la productividad aumentando proporcionalmente la velocidad de avance y la profundidad de corte. Además de ahorrar energía, esto también se traduce en una mayor vida útil de la herramienta. En los procesos de torneado de acero, Sandvik Coromant ha descubierto que un aumento medio de la vida útil de la herramienta del 25 %, en combinación con un rendimiento fiable y predecible, puede minimizar el desperdicio de material tanto de la pieza de trabajo como de la plaquita.

La elección correcta de la calidad de la plaquita contribuye en cierta medida a lograrlo. Por este motivo, Sandvik Coromant añade a su gama un par de nuevas calidades de carburo para torneado P, denominadas GC4415 y GC4425. GC4425 ofrece resistencia al desgaste, resistencia al calor y dureza mejoradas, mientras que el grado GC4415 está diseñado para complementar el GC4425 cuando se necesita un rendimiento mejorado y más resistencia al calor. Es importante destacar que ambos grados se pueden utilizar con materiales resistentes como Inconel y grados ISO-P de acero inoxidable sin alear que son especialmente complejos y resistentes a la máquina. La calidad adecuada puede ayudar a mecanizar una mayor cantidad de piezas dentro de procesos de producción en masa y/o por lotes.

La calidad GC4425 proporciona una seguridad de proceso extremadamente alta gracias a su capacidad para conservar una línea de borde intacta. Debido a que el inserto puede entregar más piezas por filo, se consume menos carburo para mecanizar la misma cantidad de componentes. Además, las plaquitas con un rendimiento constante y predecible evitan daños a la pieza de trabajo, lo que minimiza el desperdicio de material de la misma. Ambas ventajas reducen la cantidad de chatarra producida.

Además, tanto con GC4425 como con GC4415, el sustrato y el revestimiento del inserto se han desarrollado para resistir mejor las altas temperaturas. Esto reduce el efecto que causa el desgaste excesivo y, como resultado, el material es altamente capaz de mantener la línea del borde de la plaquita a temperaturas más altas.

Sin embargo, los fabricantes también deberían considerar el uso de refrigerante con el inserto. Si utiliza una herramienta que cuenta con refrigerante excesivo y insuficiente, apagar el refrigerante excesivo puede ser beneficioso en ciertas operaciones. Las funciones principales del fluido de corte son la evacuación de virutas, el enfriamiento y la lubricación entre la herramienta y el material de la pieza de trabajo. Si se aplica correctamente, maximizará el resultado, aumentará la seguridad del proceso y mejorará el rendimiento de la herramienta y la calidad de los componentes. El uso de portaherramientas con provisión interna de refrigerante también puede mejorar la vida útil de la herramienta de inserción.

GC4425 y GC4415 contienen cada uno la capa Inveio® de segunda generación, un recubrimiento texturizado de alúmina (Al2O3) por deposición química de vapor (CVD) desarrollado para mecanizado. El examen de Inveio a nivel microscópico revela que la superficie del material se caracteriza por una orientación cristalina unidireccional. Además, la orientación del cristal se ha mejorado significativamente dentro del recubrimiento Inveio de segunda generación. Aún más que antes, cada cristal del revestimiento de alúmina está alineado en la misma dirección, lo que crea una fuerte barrera hacia la zona de corte.

Inveio proporciona a la plaquita una alta resistencia al desgaste y una mayor vida útil de la herramienta. Por supuesto, las herramientas más duraderas son favorables para reducir el costo por pieza. Además, el sustrato de carburo del material contiene una alta proporción de material de carburo reciclado, lo que lo convierte en uno de los grados más respetuosos con el medio ambiente. Para poner a prueba estas afirmaciones, los clientes de Sandvik Coromant han sometido la calidad GC4425 a pruebas previas a su comercialización. Entre ellas se encontraba una empresa de ingeniería general que aplicó tanto un inserto de la competencia como el inserto GC4425 en la fabricación de rodillos de presión. Una calidad ISO-P se sometió a mecanizado axial externo continuo y semiacabado a una velocidad de corte (vc) de 200 m/min, una velocidad de avance de 0,4 mm/rev (fn) y una profundidad (ap) de 4 mm.

Los fabricantes suelen medir la vida útil de la herramienta por el número de piezas mecanizadas (piezas). Mientras que la calidad de la competencia mecanizó 12 piezas antes de desgastarse debido a la deformación plástica, la plaquita de Sandvik Coromant produjo 18 piezas y, al hacerlo, trabajó un 50 por ciento más con un desgaste estable y predecible. El ejemplo muestra los beneficios que se pueden lograr si se combinan los elementos de mecanizado adecuados y cómo las recomendaciones sobre herramientas y datos de corte de primera elección, de un socio de confianza como Sandvik Coromant, pueden ayudar a lograr la seguridad del proceso y también a reducir el tiempo perdido en la búsqueda. las herramientas adecuadas. Las herramientas en línea también han resultado populares para ayudar a los fabricantes a evaluar las mejores calidades y plaquitas de torneado para sus necesidades, como la Guía de herramientas CoroPlus®.

Para ayudar con la monitorización del proceso en sí, Sandvik Coromant también ha desarrollado el software CoroPlus® Process Control que puede monitorear el mecanizado en tiempo real y actuar según protocolos programados si ocurren problemas específicos, por ejemplo, deteniendo la máquina o reemplazando una herramienta de corte desgastada. Esto nos lleva a la segunda recomendación de la ONU para herramientas más sostenibles: pasar a una economía circular, en la que los productos de desecho se consideren materia prima y se vuelvan a colocar en un ciclo de recursos neutrales. Cada vez está más claro que una economía circular puede ser ambientalmente racional y rentable para los fabricantes.

Esto incluye el reciclaje de herramientas de carburo sólido; después de todo, todos salimos ganando cuando las herramientas desgastadas se mantienen fuera de los vertederos y depósitos de chatarra. GC4415 y GC4425 contienen cada uno una cantidad significativa de carburo reciclado. Fabricar nuevas herramientas a partir de carburo sólido reciclado requiere un 70% menos de energía que fabricarlas a partir de materias primas vírgenes, y también significa que se emite un 40% menos de dióxido de carbono. Luego está el programa de reciclaje de carburo de Sandvik Coromant, disponible para todos nuestros clientes en todo el mundo. La empresa recompra a sus clientes plaquitas desgastadas y herramientas redondas, independientemente de su origen. Esto es realmente necesario si se tiene en cuenta lo escasas y finitas que serán las materias primas a largo plazo. Las reservas estimadas de tungsteno, por ejemplo, rondan los 7 millones de toneladas, lo que nos deja unos 100 años de consumo. La iniciativa de reciclaje ha llevado a Sandvik Coromant a una circularidad del 80 % a través del programa de recompra de carburo.

A pesar de las actuales incertidumbres del mercado, los fabricantes no pueden olvidar sus otras obligaciones, incluida la RSC. Afortunadamente, con un nuevo enfoque en cuanto a herramientas y los insertos de carburo adecuados, los fabricantes pueden mejorar su sostenibilidad sin comprometer la seguridad del proceso, y hacerlo de manera más efectiva frente a los desafíos creados en los mercados por COVID-19.

Rolf es el director de producto de Sandvik Coromant. Tiene experiencia en desarrollo de productos y gestión de productos de materiales para herramientas de corte. Gestionó proyectos para desarrollar nuevos grados para diferentes tipos de clientes, como aeroespacial, automotriz e ingeniería general.

Ver todas las publicaciones