Perforando a través del vacío

May 02, 2023

Perforar constantemente un agujero profundo en acero inoxidable resistente al calor puede ser bastante desafiante. Pero cuando una pieza de trabajo se moldea por hilado, la complejidad aumenta porque el centro tiene un vacío de forma y tamaño variable que se crea durante el proceso de purificación.

"La forma de un rayo es la mejor forma en que puedo describirlo", dijo Tim Geyer sobre el reductor de fundición hilada que MetalTek International mecaniza para la industria petroquímica.

La empresa con sede en Waukesha, Wisconsin, es una ventanilla única para productos de ingeniería, dijo Geyer, ingeniero de procesos sénior para el taller de máquinas y supervisor del cuarto de herramientas y programación. Además de brindar servicios de maquinado, MetalTek International produce piezas de trabajo mediante procesos centrífugos, de arena, de inversión y de fundición continua. Cuando la empresa moldea por centrifugación una pieza de trabajo, el metal líquido se vierte en un troquel, que gira a unas rpm específicas.

"Crea las G que obligan a las aleaciones de metal puro a formarse alrededor del troquel", dijo, "y todas las impurezas terminan dentro de la fundición".

El vacío creado durante la fundición mide alrededor de 6,35 mm a 25,4 mm (0,25" a 1") de ancho y 152,4 mm a 177,8 mm (6" a 7") de profundidad, dijo Geyer. El orificio perforado mide 74,93 mm (2,95") de diámetro y 203,2 mm (8") de profundidad.

MetalTek International tiene una instalación de tratamiento térmico, así como un laboratorio de química completo. Pero debido a que la pieza opera en un ambiente caliente que la trata con calor, dijo que el reductor de acero inoxidable no está tratado con calor. La pieza recibe un tratamiento térmico inicial para recocerla, pero el tratamiento no aumenta la dureza. El metal exterior limpio de la pieza tiene una dureza de 190 HB, mientras que el vacío es algo más blando pero más abrasivo debido a la cascarilla que acaba allí como resultado del proceso de fundición.

La compañía originalmente produjo el orificio con una broca de inserción indexable que aceptaba insertos con cuatro filos de corte, pero cada inserto necesitaba indexarse ​​dos o tres veces para hacer un orificio durante las operaciones de producción reales, dijo Geyer. Además del tiempo que consumió la indexación, la pieza se mecanizó en una máquina de plato automático Warner & Swasey de fines de la década de 1960, que se movía solo en un eje y no tenía una función de recuperación para volver a colocar la cabeza en su posición anterior después se extrajo una herramienta de un taladro. Esta limitación significaba que la máquina no sabía dónde se quedó y, por lo tanto, aumentó el tiempo del ciclo para cortar con aire la longitud perforada anteriormente.

"Debido al trabajo abusivo que hacemos", dijo, "las máquinas más antiguas tienden a brindarnos mejores resultados que las máquinas más nuevas".

Mientras asistía a un seminario de Tungaloy America Inc., Geyer se interesó en el TungSix-Drill del fabricante de herramientas con sede en Arlington Heights, Illinois, debido al diseño de plaquita de doble cara con seis filos de corte, que mejora la resistencia de la plaquita. Además, la geometría del bolsillo variaba entre el bolsillo central y el periférico del taladro. También le atrajo la forma de los canales de refrigeración, que dijo que entregaban el refrigerante de manera más efectiva a la cara del inserto donde se necesitaba.

Una plaquita de una TungSix-Drill muestra desgaste después de mecanizar una pieza reductora. Imagen cortesía de MetalTek Internacional

Kedar Bhagath, director técnico de Tungaloy America, explicó que un lado del inserto de doble cara es para la cavidad periférica y el otro para la cavidad central, lo que permite optimizar el rompevirutas para que las dos cavidades produzcan las mejores virutas. . Debido a que la velocidad de corte en la cavidad central se aproxima a cero hacia el eje central, la formación de virutas es diferente de las virutas producidas por el inserto periférico.

"El punto más importante es que el ángulo de la esquina del inserto en el bolsillo central tiene un diseño de ángulo obtuso, lo que fortalece el inserto y evita la fractura del inserto", dijo.

Bhagath dijo que los dos canales de refrigerante de la perforadora están retorcidos con forma de flauta para permitir un área de garganta de viruta más grande. Además, al final del canal hay una ranura que dirige el refrigerante hacia el inserto y empuja las virutas a través de la ranura y fuera del orificio.

Geyer realizó una prueba para determinar cómo se comparaba el TungSix-Drill con el taladro que usaba MetalTek International, así como con un taladro de otro fabricante de herramientas de corte. Esa tercera herramienta de un fabricante de herramientas diferente funcionó mejor que el taladro original, pero tuvo que funcionar a unos 27 m/min. (90 pies cuadrados). En comparación, la TungSix-Drill funcionó a una velocidad de corte de 52 m/min. (170 sfm) durante la prueba. Los resultados mostraron que el taladro original podía funcionar a una velocidad de corte de 30 m/min. (100 sfm), una velocidad de avance de 25 mm/min. (1 ipm), una velocidad de husillo de 129 rpm y un tiempo de operación de 463 segundos por agujero. Por el contrario, el TungSix-Drill funcionó a una velocidad de avance de 51 mm/min. (2 ipm), una velocidad de husillo de 220 rpm y un tiempo de operación de 273 segundos por orificio mientras produce 24 orificios.

El análisis de costos de perforación indicó que la perforación original tenía un costo de $14,28 por orificio perforado y un costo de máquina de $13,26 por orificio para un costo total de $27,54 por orificio. El TungSix-Drill, por otro lado, tenía un costo de perforación de 45 centavos por hoyo y un costo de máquina de $7.80 por hoyo para un costo total de $8.25 por hoyo. Para el trabajo de 1000 piezas, MetalTek International redujo los costos en aproximadamente un 70 % al cambiar a la perforadora de Tungaloy America.

"La vida total del trabajo nos ahorró alrededor de 340 horas", dijo Geyer.

Describió el papel como un trabajo semirecurrente.

Después de perforar el agujero, la empresa realiza una pasada de semiacabado y una pasada de acabado con barras de mandrinar de metal duro.

Además de los ahorros de costos, la confiabilidad de la operación de perforación con TungSix-Drill aumentó la confianza de MetalTek International de que los nuevos empleados podrían realizar correctamente el proceso, especialmente aquellos en el segundo y tercer turno, dijo Geyer.

"Poder usar este taladro", dijo, "saber que los insertos no iban a explotar en medio del corte y saber cuántos cortes vamos a hacer del inserto realmente nos ayudó a sentirnos cómodos de que estos los operadores menos experimentados que manejan estas piezas tendrán éxito en la fabricación de piezas de calidad durante toda la noche".

Número relacionado con la carga aplicada (generalmente, 500 kgf y 3000 kgf) y con el área de la superficie de la impresión permanente hecha por un indentador de bola de 10 mm. El número de dureza Brinell es un valor calculado de la carga aplicada (kgf) dividido por el área superficial de la muesca (mm2). Por lo tanto, la unidad de medida de un número de dureza Brinell es kgf/mm2, pero siempre se omite.

Sustancia utilizada para esmerilar, bruñir, lapear, superterminar y pulir. Los ejemplos incluyen granate, esmeril, corindón, carburo de silicio, nitruro de boro cúbico y diamante en varios tamaños de grano.

Sustancias que tienen propiedades metálicas y que están compuestas por dos o más elementos químicos de los cuales al menos uno es un metal.

Ampliación de un agujero que ya ha sido perforado o extraído. Generalmente, es una operación de rectificar el agujero previamente perforado con una herramienta tipo torno de una sola punta. El mandrinado es esencialmente un torneado interno, en el que generalmente una herramienta de corte de un solo punto forma la forma interna. Algunas herramientas están disponibles con dos filos para equilibrar las fuerzas de corte.

Ranura u otra geometría de herramienta que rompe las virutas en pequeños fragmentos a medida que salen de la pieza de trabajo. Diseñado para evitar que las virutas se vuelvan tan largas que sean difíciles de controlar, se enganchen en las piezas giratorias y causen problemas de seguridad.

Técnica de fundición en la que una forma fundida se retira continuamente a través del fondo del molde a medida que se solidifica, de modo que su longitud no esté determinada por las dimensiones del molde. Se utiliza principalmente para producir productos de laminación semiacabados, como palanquillas, tochos, lingotes, planchones y tubos.

Fluido que reduce la acumulación de temperatura en la interfaz herramienta/pieza de trabajo durante el mecanizado. Normalmente toma la forma de un líquido como mezclas químicas o solubles (semisintéticas, sintéticas) pero puede ser aire comprimido u otro gas. Debido a la capacidad del agua para absorber grandes cantidades de calor, se usa ampliamente como refrigerante y vehículo para varios compuestos de corte, y la relación agua-compuesto varía según la tarea de mecanizado. Véase fluido de corte; fluido de corte semisintético; fluido de corte de aceite soluble; Fluido de corte sintético.

Velocidad tangencial en la superficie de la herramienta o pieza de trabajo en la interfaz de corte. La fórmula para la velocidad de corte (sfm) es diámetro de la herramienta 5 0,26 5 velocidad del husillo (rpm). La fórmula para el avance por diente (fpt) es avance de mesa (ipm)/número de canales/velocidad del husillo (rpm). La fórmula para la velocidad del husillo (rpm) es velocidad de corte (sfm) 5 3,82/diámetro de la herramienta. La fórmula para el avance de la mesa (ipm) es avance por diente (ftp) 5 número de canales de la herramienta 5 velocidad del husillo (rpm).

Tasa de cambio de posición de la herramienta como un todo, en relación con la pieza de trabajo durante el corte.

La dureza es una medida de la resistencia de un material a la indentación o abrasión de la superficie. No existe una escala absoluta para la dureza. Para expresar la dureza cuantitativamente, cada tipo de prueba tiene su propia escala, que define la dureza. La dureza de indentación obtenida por métodos estáticos se mide mediante las pruebas de Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop. La dureza sin muescas se mide mediante un método dinámico, conocido como prueba de escleroscopio.

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