Mecanització per arrencada de ferritja

La mecanització per arrencada de ferritja és un procés de mecanització per mitjà del qual peces metàl·liques són dotades d'una forma concreta a través dels processos de tornejat, fresat, trepat i rectificat.

Eines de tallModifica

Una eina destinada a arrencar el material sobrant de la peça es compon de:

  • Part activa: Aquella que realitza l'arrencada del material.
  • Part auxiliar: Destinada a soportar i fixar la part activa.

Les característiques fundamentals de la part activa de l'eina són el material del que està compost i la seva geometria.

Materials per les einesModifica

 
Gràfic que relaciona el temps de mecanitzat per una mateixa peça segons el material i desgast

Les propietats dels materials per les eines són:

  • Duresa a alta temperatura
  • Resiliència
Capacitat per resistir impàctes
  • Característiques tèrmiques
Conductivitat alta
Coeficient de dilatació baix
Calor específic alt
  • Coeficient de fregament baix
  • Resistència al desgast


Pel que fa a les velocitats de tall, aquesta variarà segons el material de l'eina i de si es busca una funció de desbast o d'acabat:

Desbast Desbast Desbast Acabat Acabat Acabat
Acer al carboni Acer ràpid Carburs metàl·lics Acer al carboni Acer ràpid Carburs metàl·lics
Acer (400 N/mm2) 12 25 200 20 30 300
Acer (600 N/mm2) 10 20 150 15 25 180
Acer (800 N/mm2) 8 15 100 12 20 130
Llautó 20 30 300 32 40 400
Bronze 12 18 200 20 25 300
Metalls lleugers 40 60-200 75-300 100 100-700 200-2000
  • Acers al carboni: 6÷20 m/min
  • Acers ràpids: 15÷30 m/min
  • Acers extraràpids: 40÷50 m/min
  • Aliatges de metalls fosos: 30÷100 m/min
  • Carburs metàl·lics o metalls durs: 100÷200 m/min (desbast) o 130÷300 m/min (acabat)
  • Cermets: 100÷400 m/min
  • Materials ceràmics: 300÷600 m/min
  • Nitrur de Bor Cúbic o NBC: 500÷800 m/min
  • Diamant: 400÷1300 m/min

Geometria de les einesModifica

Angle d'incidènciaModifica

 
Resistència al desgast segons l'angle d'incidència

L'angle d'incidència depèn principalment de:

  • La resistència del material de l'eina
  • La resistència i duresa del material de l'eina

Angle de desprenimentModifica

 
Diferents angles de despreniment

L'angle de despreniment depèn principalment de:

  • La resistència del material de l'eina.
  • La resistència del material a mecanitzar.
  • El calor extret durant la mecanització.

Tenint en compte aquestes condicions, els angles a utilitzar al mecanitzar materials són els següents:

Acer ràpid Acer ràpid Metall dur Metall dur
Incidència Despreniment Incidència Despreniment
Acer < 370 N/mm2 9º-11º 15º-25º 6º-8º 8º-15º
Acer 370-500 N/mm2 8º-10º 12º-20º 6º-8º 6º-12º
Acer 500-700 N/mm2 7º-9º 10º-15º 5º-7º 4º-8º
Acer 700-850 N/mm2 7º-9º 10º-15º 5º-7º 4º-8º
Acer 850-1000 N/mm2 7º-9º 8º-14º 5º-7º 3º-7º
Acer 1000-1200 N/mm2 6º-8º 5º-10º 0°-6º 0°-4º
Alumini fos 12º-14º 20º-30º 8º-10º 10º-20º
Alumini al bronze 10º-12º 15º-20º 7º-9º 6º-12º
Bronze fos 5º-8º 5º-10º 4º-6º 4º-7º
Ferro fos (Tou) 8º-10º 12º-18º 6º-8º 6º-12º
Ferro fos (Semi-dur) 7º-9º 10º-15º 5º-7º 4º-9º
Ferro fos (Dur) 5º-7º 5º-10º 3º-5º 0°-5º
Ferro fos (En coquilla) - - 2º-4º -10º-0°
Coure 10º-12º 20º-30º 7º-9º 10º-20º
Fosa mal·leable 7º-9º 10º-15º 5º-7º 5º-10º
Plàstics 14º-15º 20º-35º 9º-11º 10º-25º

Angle de posició principalModifica

 
Esquema de tall

Les posicions de l'eina de tall es divideixen en <90° i >90°, tot i que cadascuna té avantatges i inconvenients.

Un angle inferior a 90° permet un increment progressiu de les forces de tall al principi i final de passada; disminueix l'espessor de la ferritja i, per tant, disminueix la pressió sobre el tall i reforça la punta de l'eina.

Els inconvenients són que incrementa la longitud de contacte entre el tall i la peça, amb lo qual, junt a la possible aparició del fenomen de la ferritja mínima, pot donar lloc a vibracions. També apareix una component de força en sentit radial que pot provocar flexions en la peça si aquesta és prima.

Condicions de tallModifica

 
Variables per al tall

La velocitat de tall és la velocitat relativa entre el tall de l'eina i la superfície d'aquesta (m/min). Està limitada per l'escalfament de l'eina, la potència de la màquina i l'escalfament del material de la peça. Per a peces de material plàstic hi ha un límit de temperatura admissible del material de la peça. Peces d'alguns materials ceràmics tenen fragilitat per tensions tèrmiques. Per a peces metàl·liques i alguns materials ceràmics influeix en el desgast de l'eina.

L'avanç és la variació de la posició relativa entre la peça i l'eina després d'una volta (quan la velocitat de tall és per rotació) o després d'una passada (quan la velocitat de tall és lineal) (mm/volta o mm/min). La profunditat de passada és la distància entre la superfície de la peça abans de l'operació de tall i la nova superfície després de la operació (mm)

L'avanç i la profundidat de la passada determinen les condicions de tall i depenen de la qualitat de la cota a obtenir, la rugositat de la superfície i la ruptura de la ferritja.

Tipus de ferritjaModifica

 
Tipus de ferritja segons l'avanç i profunditat de passada
  • Ferritja llarga: Ininterrompuda, com en la majoria dels acers.
  • Ferritja segmentada en forma de làmines: En la majoria dels acers inoxidables.
  • Ferritja curta: En la majoria de foses grises i nodulars.
  • Ferritja segmentada en materials de gran tenacitat: En els aliatges resistents al calor.
  • Ferritja continua sense segmentar: En els materials tous, com l'alumini.
  • Ferritja segmentada i fragmentada: En els materials de gran duresa i tenacitat, com als acers ràpids.
  • Ferritja segmentada: Al titani.

Fluids de tallModifica

Hi ha fluids de tall refrigerants i lubricants. Els següents fluids estan ordenats ascendentment segons el seu efecte lubricant i descendentment segons el seu efecte refrigerant. Hi ha olis de tall, olis emulsificat i fluids químics i semi-químics

Es poden aplicar amb tres mètodes:

  • Inundació o refredament per inundació que es fa generalment amb fluids de refredament.
  • L'aplicació de boira: principalment per fluids de tall basats en aigua. La boira s'implica per un corrent d'aire pressuritzat i pot el liquid portar a àrees inaccessibles per inundació convencional.
  • Aplicació manual: principalment per fluids de tall lubricants. S'utilitza en operacions de roscat i altres on les velocitats de tall son baixes i la fricció és un problema

Els fluids de tall són contaminants i l'eliminació de fluids gastats és cara. Es pot reemplaçar el fluid de tall a intervals regulars o mecanitzar sense fluid de tall en sec o semi-sec. També es pot utilitzar un sistema de filtració continua per netejar el fluid. La mecanització sense fluids estalvia aquests costos d'eliminació, però aquests estalvis es neutralitzen pels costos de producció més alts.

La filtració ans al contrari prolonga la vida del fluid (canvi de fluid cada any i no diverses vegades al mes) i de les eines. Es redueixen els costos d'eliminació del fluid, ja que es realitza amb menor freqüència, un cop a l'any inels costos de manteniment de les màquines. Es mantenen els fluids de tall més nets per un millor ambient de treball i reducció dels riscos contra la salud.

BibliografiaModifica

  • Vivancos Calvet, Joan. Tecnologías de Fabricación. Teoría y Problemas ISBN 84-95355-71-X