Ventajas en coste, seguridad y medio ambiente

Al igual que ha ocurrido con las máquinas-herramienta y con las propias herramientas de corte, los procesos de fabricación se han visto sometidos a un profundo y rápido desarrollo hasta la actualidad. Las causas que han generado este desarrollo han sido básicamente los crecientes requerimientos de mejoras en productividad, reducción de costos en las distintas fases del proceso productivo, optimización de éste y necesidades dadas por las cada vez más exigentes leyes medioambientales en los países industrializados. En este último punto se engloba el concepto del mecanizado en seco, el cual comienza a cobrar importancia principalmente en Alemania a partir de 1992

La refrigeración en el proceso de arranque de viruta se ha hecho necesaria debido a varios factores, como son el uso de herramientas de acero rápido o metal duro soldado, formación de viruta, control de la temperatura en la pieza, mantenimiento de tolerancias y calidad superficial e incluso para engrase de la máquina o de la pieza en sí (evitar corrosión).

Pero frente a estas indudables ventajas, la refrigeración supone un costo añadido que en términos generales puede llegar a suponer más de un 15 % del costo total de producción de un componente de automoción, si tenemos en cuenta el tiempo que ocupa, el material empleado y el costo del reciclaje, que supone la mayor parte de este coste, hasta 5 veces el de su adquisición. Además de evitar este alto coste, el mecanizado en seco también contribuye a un ambiente más limpio en el entorno y reduce riesgos laborales, como veremos más adelante.

Este concepto es aplicable en la mayoría de operaciones y de materiales, aunque hay que tener en cuenta diversos factores si queremos tener éxito en su implantación. Por ejemplo, sería un éxito si tenemos una operación de torneado o fresado en acabado (poco volumen de viruta a arrancar) en un componente de fundición gris (buena maquinabilidad y viruta corta), con un diseño sencillo (buena evacuación de viruta) y un requerimiento de rugosidad superficial muy amplio (> 2 Rt.). Por el contrario, sería muy complicado si tenemos una operación de taladrado o roscado de un agujero pequeño (difícil evacuación de viruta), en una pieza de acero inoxidable o una aleación termorresistente (control de viruta difícil y alta temperatura en el filo de corte), en una pieza compleja (difícil evacuación de viruta), con mucho volumen de viruta a arrancar y altos requerimientos de tolerancias geométricas o dimensionales.

Es necesario tener en cuenta y estudiar detenidamente los factores que determinan si es posible la implementación de ésta tecnología. Estos factores son los siguientes:

Componente: La temperatura en la pieza puede aumentar considerablemente, aunque esto depende en gran medida del tamaño de la misma y su configuración. Resulta más difícil mantener las tolerancias debido a la expansión térmica del material. La calidad superficial es peor, aunque en realidad la mayoría de las veces se trata de un efecto visual, ya que, si medimos la rugosidad, ésta suele ser aceptable.

Proceso: En algunos casos puede ser necesario modificar el proceso para reducir al máximo el tiempo de contacto, por ejemplo, aumentando el avance, la profundidad de pasada o utilizando plaquitas rascadoras (más avance sin perjudicar el acabado superficial). Una de las principales funciones de la refrigeración es la evacuación de viruta, por ejemplo, en taladrado. El proceso se debe diseñar de forma que la evacuación de viruta quede garantizada.

Condiciones de corte: Se deben optimizar para tener un muy buen control de viruta de forma que si la evacuación de viruta es buena podremos incrementarlas o, por el contrario, disminuirlas si la evacuación no es fácil.

Compañía: No sólo se evita un alto coste eliminando la refrigeración. La influencia en el ambiente de trabajo es también importante, ya que evitaremos piezas resbaladizas y suelos deslizantes y, por tanto, riesgos físicos para las personas, una atmósfera mas limpia y menos polución en el interior del edificio.

Personas: Es necesario educar a las personas involucradas para que entiendan y acepten esta nueva tecnología y los beneficios que conlleva. Las personas de Ingeniería deben también desarrollar nuevas habilidades a la hora de diseñar el proceso.

Herramientas: Las modernas herramientas de corte trabajan bien en seco. Hay que elegir geometrías positivas y filos de corte vivos que generen la menor temperatura posible. Las herramientas de acero rápido deben ser sustituidas por metal duro.

Material a mecanizar: Es muy diferente mecanizar fundición o acero donde el control de viruta es sencillo, que mecanizar un acero inoxidable o una aleación termorresistente que no disipan el calor. En este último caso puede ser necesario aplicar técnicas como MQL (Minimum Quantity of Lubricant).

Máquina: A veces es imprescindible adaptar la máquina para la correcta evacuación de humos u olores producidos al mecanizar componentes sucios o con cascarilla, como ocurre con algunos materiales estampados en frío.

Jesús López Gascón
Automotive Bussines Segment Leader
Senior Specialist Turning