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 tall

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 eines

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 eines

Angle d'incidència

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 despreniment

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 principal

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 tall

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 l'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 ferritja

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 tall

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.

Bibliografia

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