Mejorar las operaciones de torneado de acero puede ayudar a los fabricantes a superar cualquier imprevisto

El mecanizado es una ciencia exacta, que exige ligeras variaciones en el proceso para conseguir los mejores resultados en cada material. Sin embargo, estos tiempos distan mucho de ser precisos, y los analistas prevén que la industria debe prepararse para la impredecibilidad del mercado —o una "nueva normalidad"— generada por la presente pandemia COVID-19. Aquí, Rolf Olofsson, product manager en Sandvik Coromant, explica cómo modificar el proceso de torneado en función del material, y cómo los cambios pueden ayudar a los fabricantes a sentirse más cómodos en estos tiempos inciertos. 

Podríamos decir que, con la COVID-19, la industria ha experimentado un "suceso del cisne negro"; término utilizado para denominar un evento impredecible e importante que afecta a todo el mundo.

Los fabricantes pueden encontrarse ante dos situaciones en esta nueva normalidad. Algunos fabricantes se han encontrado con una alta demanda, y una serie de industrias básicas, como la de la producción alimentaria y la farmacéutica, han crecido durante el confinamiento. En estos casos, son necesarias soluciones de herramientas que contribuyan a incrementar el volumen de viruta, a reducir los tiempos de ciclo y a cambiar rápidamente de un lote de producción a otro.

Otros fabricantes se han enfrentado a contextos de baja demanda. Estos requieren herramientas capaces de producir más piezas por filo con seguridad del proceso, menos interrupciones de la producción y la posibilidad de operar sin mano de obra. Algunas áreas del mercado de la fabricación en serie, por ejemplo, han estado casi a punto de detener todos sus procesos de producción.

En cualquiera de los casos, la clave de una producción rentable en el ámbito del torneado de acero reside en la combinación de tener la mejor configuración de herramienta —desde la máquina hasta al filo— y saber cómo aplicarla correctamente.

Los fabricantes también deben mantener estos objetivos a largo plazo ya que desconocemos durante cuánto tiempo nos acompañará este "cisne negro". En su último memorando COVID-19, el analista McKinsey & Company describe el futuro como la "siguiente normalidad" de los fabricantes, quienes deberán prepararse para enfrentarse a cambios duraderos e impredecibles entre sus mercados de clientes.

El informe afirma que los fabricantes deberán mostrar resiliencia si quieren navegar una ruta social y económicamente viable. Por otra parte, el informe de Pricewaterhouse Coopers (PwC) COVID-19: qué significa para la fabricación industrial recomienda que las empresas se abran a nuevas industrias —y que saquen partido a nuevas vías de ingreso— ya sea porque se vean obligadas como consecuencia de la desaparición de algunos mercados o simplemente porque encuentran una oportunidad.

Los fabricantes y talleres deberán ser lo suficientemente flexibles como para hacer frente no solo a los presentes efectos de la pandemia global sino también al siguiente cisne negro.

Producción flexible
¿Pero, qué es la flexibilidad para los fabricantes por lotes? Comprende varios factores, entre los que se incluye el cambio rápido de un lote a otro, un inventario reducido y un número de paradas de producción minimizado para sustituir las plaquitas gastadas.

Para conseguir esta flexibilidad, la elección de las soluciones de torneado de acero de un fabricante —plaquitas incluidas— será de vital importancia para alcanzar nuevos niveles de eficiencia de la producción. Actualmente, la mayoría reconoce la importancia de la calidad seleccionada para sus plaquitas. No obstante, muchos no son conscientes de que analizar el concepto de herramienta completo —desde la calidad de la plaquita hasta el portaherramientas y la sujeción— puede incrementar el volumen de producción, reducir los costes y ofrecer mayores niveles de seguridad del proceso.

Esto también es aplicable al trabajar con los tipos de materiales tenaces para los que los clientes de Sandvik Coromant piden asesoramiento. Incluyen el subgrupo de materiales ISO P, entre los que hay aceros sin alear y aceros poco aleados, para los que GC4415 y GC4425 son especialmente pertinentes. Comprender la diferencia de cada material es clave para conseguir el mejor resultado.

"En términos generales, todos los fabricantes quieren alcanzar al menos tres de los siguientes objetivos: mayor volumen de viruta, más piezas por filo, tiempos de ciclo reducidos, desechos minimizados y uso optimizado del inventario. Para la fabricación, esto también implica la capacidad de mecanizar múltiples componentes de acero con la misma calidad.

Aunque los objetivos son simples, en los grupos ISO P no lo son. Los metales ISO P muestran múltiples conjuntos de propiedades, que pueden ser difíciles de gestionar en un único material. Si mecanizáramos una HRSA, en el grupo S, probablemente nos encontraríamos ante una baja conductividad térmica, lo que resulta en una concentración térmica en la zona de corte que puede deformar la herramienta de corte. Esta propiedad, aislada, es relativamente fácil de gestionar, pero las múltiples propiedades de un grupo de materiales ISO P pueden ser más desafiantes.

Por ejemplo, qué pasaría si un material combinara las propiedades adhesivas del acero poco aleado con una conductividad térmica inusual, como se describe en el Best Practice Guidelines for Structural Fire Resistance Design of Concrete and Steel Buildings(Prácticas recomendadas para el diseño estructural ignífugo de edificios de hormigón armado y acero) de la especialista en materiales Therese McAllister. Una única herramienta no siempre puede enfrentarse a ambas propiedades sin desgastarse en exceso.

El problema clave es que mecanizar no es como cortar un material de baja resistencia: la herramienta no parte en dos la pieza sino que aplica presión hasta que se elimina el material en forma de virutas. Este proceso genera mucho calor y fricción, además de reacciones químicas, que generan difusión y cráteres. La presión, también puede generar daños.

Por ello, aunque la mayoría de nuestros clientes quieren conseguir al menos tres de esos objetivos, aplicar simplemente parámetros de corte agresivos para incrementar la velocidad no será suficiente. Basta con preguntar a un taller que fabrica componentes de gran precisión para la industria aeroespacial y de los rodamientos, o a un fabricante que busca cumplir sus metas de reducción de consumo energético y emisiones de carbono.

Dicho esto, es imposible serlo todo para todos, pero nos encontramos ante una situación en la que superar el siguiente cisne negro será cuestión de flexibilidad.

Torneado de acero rentable y flexible
Sandvik Coromant ha dedicado mucho tiempo de investigación y desarrollo a superar estos retos. Como resultado, la empresa presentará un par de nuevas calidades de metal duro para torneado ISO P, llamadas GC4415 y GC4425.

El trabajo realizado en Sandvik Coromant para conseguirlo ha girado en torno a la segunda generación de nuestra tecnología Inveio®. La primera generación de Inveio fue la innovación tecnológica de la orientación unidireccional de los cristales en la capa del recubrimiento de alúmina, que proporcionaba a las plaquitas nuevos niveles de resistencia al desgaste y vida útil de la herramienta.

En nuestra segunda generación de la tecnología, hemos mejorado más si cabe la orientación del cristal, lo que ofrece mayor resistencia al desgaste y un rendimiento y una calidad más homogéneos. Estas características también mejoran la resistencia térmica y la tenacidad, ampliando su área de aplicación y permitiendo al taller o fabricante combatir los retos del torneado ISO P a la vez que cumple los cinco objetivos. También proporcionan un nivel de flexibilidad imbatible en la industria: con herramientas para producciones tanto en serie como de lotes.

Además de las aplicaciones de ingeniería general, anticipamos que este avance beneficiará a la industria de la automoción, la generación energética, la aeronáutica, los rodamientos y el petróleo y gas. Ya estamos trabajando con algunos socios tempranos de la segunda generación que han usado nuestras calidades de metal duro de torneado ISO P en aplicaciones que incluyen mecanizado exterior e interior, desde acabado hasta desbaste, con cortes continuos y ligeramente discontinuos.

La pusimos a prueba con un cliente de Sandvik Coromant de la industria de la ingeniería general, que usó la plaquita de metal duro GC4425 para fabricar rodillos de presión. GC4425 ha sido diseñada para ofrecer mayor resistencia al desgaste, resistencia térmica y tenacidad. Además, permite operar con datos de corte más altos. La plaquita se utilizó en un material ISO P, denominación aplicada a calidades sin alear y poco aleadas que son complejas y difíciles de mecanizar, con una dureza Brinell (normal media) de 205 HB.   

La pieza se sometía a torneado axial exterior y semiacabado. La velocidad de corte (vc) fue de 200 m/min (656 pies/min), la velocidad de avance (fn) de 0,4 mm/rev (0,015 pulg./rev) con una profundidad (ap) de 4,0 mm (0,15 pulg.). La plaquita de la competencia ofreció una vida útil de solo 12 piezas antes de desgastarse por deformación plástica mientras que la calidad de plaquita GC4425 duró un 50% más con un desgaste estable y predecible.

Aún no sabemos exactamente cuál será la nueva normalidad post-pandemia. Pero sí entendemos los objetivos de nuestros clientes y la ciencia exacta del mecanizado. Combinar esos dos conocimientos nos permite ofrecer las herramientas necesarias para garantizar un torneado de acero rentable en el futuro; sacándole el máximo partido a la ciencia exacta del mecanizado incluso ante un cisne negro.

Sandvik Coromant
Como parte del grupo de ingeniería industrial global Sandvik, Sandvik Coromant está a la vanguardia de las herramientas de fabricación, soluciones de mecanizado y conocimiento experto que impulsan los estándares y las innovaciones industriales necesarios para la industria del mecanizado actual y futura. La formación, una extensa inversión en I+D y una sólida colaboración con nuestros clientes garantizan el desarrollo de tecnologías de mecanizado que cambian, lideran y dirigen el futuro de la fabricación. Sandvik Coromant posee más de 3.100 patentes en todo el mundo, cuenta con más de 7.900 empleados y está presente en 150 países.

Para más información, visite www.sandvik.coromant.com/es