Como veis, podemos proyectar la resultante de las fuerzas entre la pieza y la herramienta según 3 sistemas de referencia, dicha descomposición queda proyectada en el círculo de Merchant.
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| Círculo de Merchant |
Rozamiento
El rozamiento se produce por el contacto entre la pieza y la herramienta cuando cortamos. Dicho contacto es directo, a través de las superficies pulidas; e interpuesto con capas inorgánicas, de baja resistencia al deslizamiento y un elevado punto de fusión provenientes de la reacción entre el lubricante y el metal.
Los metales tienen un coeficiente de rozamiento, debido a la adhesión y a la rugosidad. Este rozamiento provoca una resistencia entre la viruta y la cara de desprendimiento, y un trabajo de fricción del orden de la magnitud del cizallamiento
Se produce un fuerte gradiente de velocidad en la viruta respecto a la herramienta en condiciones adiabáticas.
En la capa plástica de contacto entre la viruta y la herramienta se forma una zona límite, debido al rozamiento, la distribución de las temperaturas y el desgaste de la herramienta.
Debemos tener cuidado con la formación de filo recrecido BUE (Built-Up Edge), que es la adhesión de material de la pieza a la herramienta. Esto se debe a las altas temperaturas que se producen en la zona de corte, lo que provoca que parte de las virutas se suelden al filo de la herramienta, modificando la geometría de la herramienta.
El filo recrecido aparece a velocidades de corte medias con capas de material duras que no forman capa límite.
El filo recrecido ocasiona una serie de problemas, aumenta el ángulo de desprendimiento efectivo y la profundidad de pasada, provocando una mayor deformación de la superficie mecanizada, peor acabado superficial, y una menor duración de la herramienta.
Soluciones:
- Aumentar la velocidad de corte, al aumentar la velocidad de corte, la viruta estará menos tiempo en contacto con la herramienta, disminuyendo así la posibilidad de soldadura.
- Hacer el metal menos dúctil. Los materiales frágiles encuentran mayor dificultad para entrar al modo plástico del filo recrecido y el BUE no aparece, sino que se produce fractura.
- Aumentar el ángulo de desprendimiento, así conseguimos que la viruta esté menos tiempo en contacto con la herramienta.
- Cortar con fluido refrigerante, disminuye la temperatura de corte, lo cual nos permite bajar la velocidad de corte sin temor a que aparezca BUE.
Fluidos de corte
Es preferible que tengan baja viscosidad, ya que no deben entorpecer el proceso de corte; alto calor específico y conductividad térmica, para evacuar mejor el calor; y afinidad para mojar el material, así se forma una capa límite que protege a la pieza del medio ambiente (a altas temperaturas, la herramienta puede reaccionar con el aire, provocando corrosión) y ayuda al deslizamiento de la viruta, provocando una menor fricción y por tanto una mejor disipación de calor por parte de la viruta.
Los fluidos de corte cumplen con una serie de funciones:
- Refrigeración.
- Lubricación: disminuye el coeficiente de rozamiento, y por tanto el desgaste; aumenta el ángulo de cizalladura y disminuye el recalcado, reduce la fuerza de corte, la potencia, la temperatura y la posibilidad de formación de BUE.
- Prevención de la soldadura.
- Separación de la viruta.
- Protección contra la corrosión (elementos del aire que puedan reaccionar)
- Lubricación de la máquina.
Pese a todo esto, hay que tener claro que la eficacia de los fluidos de corte disminuye con la velocidad de corte y la profundidad de pasada.
En general el fluido de corte no influye en las fuerzas de corte, pero si en el acabado superficial.
Termodinámica del corte de viruta
El arranque de viruta es un proceso que transforma la energía de corte en calor de deformación plástica o rozamiento.
Este flujo de calor y la distribución de la temperatura influyen en el desgaste de la herramienta, en su duración y en la superficie mecanizada.
La mayor parte del calor lo disipa la viruta, una pequeña parte se lo lleva la superficie de la pieza y la herramienta, como puede verse en esta imagen.
A velocidades de corte más bajas, la viruta estará más en contacto con la pieza y la herramienta, cediendo durante más tiempo su calor.
Si aumentamos la temperatura, resulta positivo en el plano de cizalladura, ya que reblandece; pero es negativo para la vida de la herramienta.
Parámetros de corte
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