Estudio de desgaste y vida de herramientas de acero rápido y metal duro widia

Introducción

El torno es una de las máquinas herramientas más versátiles utilizadas en la industria. Con los aditamentos adecuados, el torno puede utilizarse para operaciones de torneado, hacer conos, formado, roscado, refrentado, taladrado, mandrinado, esmerilado y pulido. Las operaciones de corte se realizan con una herramienta que avanza paralelamente o en un ángulo recto respecto al eje de la pieza de trabajo. La herramienta de corte también puede avanzar con un ángulo relativo al eje de la pieza de trabajo para maquinar conos y ángulos [1].

La importancia de las operaciones de remoción de material en el panorama actual se puede visualizar considerando las cifras de los costos asociados con esta actividad, los cuales incluyen el aumento de los costos de herramientas, de los costos laborales y de los costos de inversión de capitales. En los Estados Unidos, por ejemplo, se estima que los costos anuales asociados a los procesos de remoción de material constituyen al rededor del 10% del producto interno bruto [6].

Por lo anterior es importante hacer uso apropiado de las herramientas de corte en los procesos de arranque de viruta. Optimizar el desempeño de la herramienta no sólo alargará su vida, sino que aumentará la productividad de la organización al producir más y mejores piezas con una reducción de los costos de operación. De allí que el conocimiento de las condiciones de los procesos de corte y su relación con las variables que inciden el desempeño de la herramienta sea un tema de permanente investigación.

Hoy día se dispone comercialmente de una gran variedad de materiales para herramientas de corte. La selección adecuada depende de factores como la operación de corte de que se trate, la máquina que se va a usar, el material de la pieza de trabajo, las necesidades de producción, el costo y el acabado superficial deseados. Las principales cualidades requeridas en una herramienta de corte son: dureza en caliente, tenacidad al impacto o resistencia al choque mecánico y resistencia al desgaste [3]

El presente trabajo consiste en la aplicación de la norma ANSI/ASME B94.55M-1985, tool life testing with single-point turning tools, en el escenario metalmecánico colombiano con el de estudiar el desgaste y vida de herramientas para tornear de acero rápido y metal duro widia

Planteamiento del problema

En la actualidad las empresas del sector metalmecánico Colombiano no disponen de fuentes de información ni mecanismos que les permitan comprobar si las especificaciones técnicas de las herramientas de corte para mecanizado que utilizan en la elaboración de sus productos son realmente las que ofrecen los proveedores en sus catálogos. De igual manera las Universidades del País tampoco disponen de una metodología que posibilite evaluar tales herramientas, bien sea con el propósito de asesorar a las empresas del sector o de realizar sus propias mediciones con fines de investigación. La no existencia de una norma Colombiana que permita contrastar el desempeño de estas herramientas de corte para mecanizado ha ocasionado que empresarios e investigadores acepten las especificaciones técnicas de desempeño de tales herramientas, y que figuran en los catálogos, como verdades irrefutables. Tal situación no se presenta con las propiedades mecánicas de los materiales, las cuales pueden ser evaluadas y contrastadas mediante diferentes ensayos como el de tensión, cuyo procedimiento está establecido en la norma NTC 161-1997 del Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC. Esta norma permite medir, por ejemplo, la ductilidad y el esfuerzo último a la tensión del material.

En la literatura universal existen metodologías para evaluar desgaste y vida de herramientas en torneado y fresado. Desafortunadamente no existe la cultura en la industria nacional de evaluar el desgaste de las herramientas de corte con el fin de mejorar los procesos de mecanizado. La realidad tecnológica de la pequeña y mediana industria invita a la academia a iniciar los primeros estudios en el tema que le permitan formar estudiantes y docentes investigadores para que conozcan y evalúen el alcance de estas normas en piso de fábrica.

A la fecha no hay referencias bibliográficas en Colombia que evidencien la aplicación de la norma en la pequeña y mediana empresa metalmecánica, por lo que los centros de investigaciones de las Universidades y el ICONTEC son los llamados a aplicar la norma ANSI/ASME B94.55M-1985, tool life testing with single-point turning tools, que permita al sector productivo de la metalmecánica y a la academia, cuantificar las variables del proceso y poder realmente confrontar la información de los fabricantes y distribuidores de herramientas de corte para mecanizado con su desempeño real.