Mecanizado Inconel
Diferentes metales y aleaciones son compatibles para Mecanizado CNCEl Inconel es una de estas aleaciones para mecanizado. Está disponible en diferentes grados y es adecuado para aplicaciones que requieren soportar altas tensiones mecánicas, calor extremo y entornos corrosivos.
Las aleaciones de Inconel, también conocidas como "superaleaciones", ofrecen alta resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión. Sin embargo, son difíciles de mecanizar debido a su tenacidad y propiedades de endurecimiento por acritud.
Por lo tanto, el mecanizado de Inconel requiere una comprensión de sus propiedades, grados de mecanizado, opciones de herramientas y desafíos potenciales.
¿Qué es la aleación Inconel?
aleación de inconel
Inconel es una aleación de níquel (Ni) y cromo (Cr) con elementos adicionales como hierro, molibdeno y carbono en cantidades menores. Además, es un metal de ingeniería que ofrece alta resistencia a temperaturas elevadas y resistencia a la oxidación y la corrosión.
Según el grado específico de Inconel, la proporción de níquel, cromo y otros metales constituyentes varía, lo que también afecta las propiedades de la aleación. El contenido de níquel varía entre el 45 % y el 75 %, el de cromo, entre el 14 % y el 31 %, el de molibdeno, entre el 0 % y el 17 %, etc.
Puede utilizar los grados Inconel 625, 718, 600 y X-750 como Materiales de mecanizado CNCSu alta resistencia a la tracción y vida útil por fatiga los hacen útiles en diversas aplicaciones, incluidas la aeroespacial, la marina, la automotriz y el procesamiento químico.
¿Es difícil mecanizar el Inconel?
Sí, el Inconel es difícil de mecanizar en comparación con el acero inoxidable, el aluminio, el cobre y el titanio. Su alto endurecimiento por deformación, la excesiva generación de calor, la alta fuerza de corte y la dureza del Inconel dificultan su mecanizado. Sin embargo, esto no significa que no se pueda mecanizar esta aleación para obtener piezas complejas.
Según el índice AISI, tiene un índice de maquinabilidad del 12%, que es significativamente menor que el 70% del acero inoxidable y el 15 al 35% de las aleaciones de titanio.
Para mecanizar aleaciones de Inconel, se necesitan herramientas de corte de carburo o con un recubrimiento duro como TiAlN. Además, es fundamental ajustar la fuerza, la profundidad, el avance y la velocidad de corte correctos.
¿Qué hace que el mecanizado de Inconel sea un desafío?
Como la maquinabilidad del Inconel es relativamente menor que la de otros metales y aleaciones, se requieren consideraciones cuidadosas, tecnologías avanzadas y experiencia para el mecanizado de Inconel.
Echemos un vistazo a los desafíos principales y los factores que los causan.
Endurecimiento de trabajo
Debido a su baja conductividad térmica, las aleaciones de inconel acumulan calor y tienden a endurecerse por deformación rápidamente. Este endurecimiento dificulta su mecanizado.
Altas fuerzas de corte
La tenacidad del Inconel exige mayores fuerzas de corte, lo que contribuye a la deformación plástica y permite que el material se deforme o compacte al eliminar las virutas. Además, las fuerzas elevadas aceleran el desgaste de la herramienta.
Generación excesiva de calor
Dado que el Inconel mantiene su estabilidad a altas temperaturas y no se transfiere, se genera una gran cantidad de calor que se acumula en la herramienta y la pieza de trabajo. Como resultado, dificulta el mecanizado. Se requieren herramientas especiales y un sistema de refrigeración eficaz.
Deflexión del material de trabajo
Otro desafío en el mecanizado de Inconel es el riesgo de deflexión de la pieza, lo que provoca imprecisiones dimensionales, un acabado superficial deficiente e incluso el fracaso del proyecto. Por lo tanto, es importante comprender la dinámica de la máquina y las altas fuerzas de corte para sujetar el material con seguridad.
¿Cuáles son los grados de Inconel para mecanizado CNC?
Aleaciones de mecanizado Inconel
Algunos grados de Inconel son más mecanizables que otros. La diferencia entre un grado y otro reside en la proporción de níquel, cromo y otros componentes en la composición de la aleación.
Analicemos los grados de mecanizado de Inconel más comunes: Inconel 625, Inconel 600 e Inconel 718.
Aleación Inconel 600
Este grado de aleación contiene más del 72 % de níquel y entre el 14 % y el 17 % de cromo. Su alto contenido de níquel le confiere una alta resistencia a la oxidación en condiciones de operación rigurosas. Por consiguiente, sus microestructuras austeníticas contribuyen a la estabilidad térmica.
El mayor contenido de níquel también aumenta el endurecimiento por deformación durante el mecanizado. Por lo tanto, el mecanizado con Inconel 600 requiere una lubricación adecuada y herramientas especializadas.
Además, su resistencia, resistencia a la corrosión y buena soldabilidad hacen que el grado 600 también sea compatible con el estampado y otros procesos de conformado de metales. Los estampados metálicos de Inconel 600 requieren herramientas de matriz dura y pueden moldearse para crear piezas complejas de chapa metálica.
- Ventajas: Buenas propiedades de fabricación y estructura austenítica dura.
- Desafíos del mecanizado: Alta tasa de endurecimiento por trabajo y acumulación de calor en el área de mecanizado.
Aleación Inconel 625
Además de níquel (≥58%) y cromo (23%), durante la fundición de Inconel 625 se añaden molibdeno, niobio y titanio. Como resultado, el Inconel 625 es más resistente que el 600, ofreciendo una excelente resistencia a la fatiga y a la fluencia.
Posteriormente, el mecanizado de Inconel 625 presenta mayores dificultades debido a la inclusión de niobio duro en su composición. El desgaste de la herramienta puede ser rápido, por lo que se recomienda optimizar la velocidad de avance y de corte.
- Ventajas: Resistencia superior, excelente resistencia a la fatiga en entornos hostiles y buena soldabilidad.
- Desafíos del mecanizado: El rápido desgaste de la herramienta debido a los carburos de niobio y molibdeno y la ductilidad dificultan el control de la eliminación de viruta.
Aleación Inconel 718
La aleación Inco 718 contiene una cantidad menor de níquel que la 600 y la 625, aproximadamente entre un 50 % y un 55 %, seguida de un 20 % de cromo y un 5.5 % de Nb + Ta. Proporciona una alta resistencia mecánica a temperaturas elevadas, de hasta 705 °C. Por ello, este grado de aleación también se conoce como inconel aeroespacial debido a su superior resistencia a altas temperaturas.
Al comparar la maquinabilidad del Inconel 625 con el 718, el Inconel 718 también es más difícil de mecanizar. Provoca un alto endurecimiento por deformación durante el mecanizado. Por lo tanto, se requieren estrategias de mecanizado agresivas, como una configuración rígida, una alta fuerza de corte y herramientas de carburo.
- Ventajas: Mantiene su resistencia hasta ~705 °C y es adecuado para usos aeroespaciales y de servicio pesado.
- Desafíos del mecanizado: Una tasa de endurecimiento superior a 600 requiere configuraciones rígidas y cortes agresivos.
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Procesos de mecanizado CNC de Inconel
Las aleaciones de Inconel son compatibles con numerosos procesos de mecanizado CNC, como fresado, torneado, taladrado y electroerosión. Cada uno de estos procesos permite realizar múltiples operaciones para dar forma a la pieza de inconel.
Analicemos cuatro procesos principales de mecanizado CNC de Inconel:
Fresado CNC de Inconel
Fresado de Inconel
Para el fresado de Inconel se utilizan fresadoras CNC o centros de mecanizado, que permiten realizar múltiples operaciones y crear formas tridimensionales complejas. Se recomienda un alto avance por diente con enganche radial para Inconel. fresado CNC. En consecuencia, el fresado realiza operaciones de refrentado, perfilado, ranurado, roscado, etc.
Puede utilizar fresas de metal duro recubiertas con PVD TiAlN o AlTiN para piezas de Inconel. Esto ayuda a conservar la dureza de la herramienta a altas temperaturas de corte.
La complejidad de las piezas depende de los ejes y de las capacidades generales de la máquina. Fresado CNC de 3 ejes crea formas 3D simples, mientras que un centro de fresado CNC de 5 ejes crea piezas de superaleación que son complejas con características internas intrincadas.
Torneado CNC de Inconel
Torneado de Inconel
El ajuste CNC se aplica a piezas cilíndricas, como ejes, varillas, hombros y perfiles. Consiste en eliminar material de una barra de Inconel giratoria mediante un programa controlado por computadora. El torneado permite realizar múltiples operaciones de mecanizado con herramientas de corte transversal, como fresas de una sola punta, brocas y barras de mandrinar. Herramientas de ranurado CNC, y escariadores.
Para torneado de Inconel, utilice velocidades de corte moderadas, avances más lentos y profundidades de corte pequeñas. Sin embargo, puede aumentar la profundidad de corte al mismo tiempo que desbasta la superficie. Mientras tanto, utilice plaquitas de filo afilado para las pasadas de acabado.
Taladrado CNC de Inconel
Herramientas de perforación para Inconel
La perforación con Inconel requiere brocas largas y con recubrimiento duro, con un flujo de refrigerante eficaz y un mecanismo de viruta. Los fabricantes de Inconel suelen utilizar brocas de carburo con refrigeración interna. Puede comenzar la perforación con un avance de 60 a 85 pies superficiales por metro (SFM), pero reduzca tanto el avance como la velocidad para agujeros profundos.
Además, si necesita realizar operaciones adicionales en agujeros perforados, como roscado, roscado, mandrilado y escariado, utilice máquinas CNC en lugar de manuales.
Mecanizado por electroerosión Inconel
Piezas de Inconel cortadas por EDM
El mecanizado por electroerosión (EDM) implica un proceso de eliminación de material sin contacto, lo que permite cortar, conformar y perforar aleaciones duras de Inconel. En cambio, la electroerosión se basa en una descarga eléctrica precisa que funde el material sin contacto directo entre las herramientas de corte y la pieza de trabajo.
Puede elegir la electroerosión Inconel para crear microcaracterísticas, agujeros pequeños, cavidades profundas y tallado 2D. A diferencia del fresado y el torneado, no presenta problemas de desgaste de la herramienta.
Mejores prácticas para el mecanizado de Inconel
Como Inconel no es un material fácilmente mecanizable, requiere varias consideraciones en cuanto a herramientas, variables de mecanizado, proceso de eliminación de material y configuración rígida.
Utilizamos las siguientes prácticas recomendadas para el mecanizado de Inconel:
- Controle periódicamente el desgaste de las herramientas: El desgaste de las herramientas afecta la formación de viruta y reduce la precisión. Por lo tanto, inspecciónelas periódicamente y reemplácelas si es necesario.
- Inconel solucionado: Calentar la aleación y enfriarla instantáneamente, lo que refina las estructuras del grano, reduce el estrés de la herramienta y mejora el control de la viruta.
- Utilice herramientas de corte de cerámica: Una de las mejores maneras de reducir el endurecimiento por deformación es utilizar herramientas cerámicas. Estas permiten el corte continuo del material Inconel.
- Mantener una alimentación constante: El movimiento repetitivo de la herramienta genera una mayor generación de calor y conduce al endurecimiento por trabajo, por lo que debe evitarse la perforación por picos y mantener un avance constante y continuo durante la perforación.
- Elija la geometría de herramienta adecuada: Utilice herramientas afiladas de ataque positivo y filos fuertes. Estas minimizan las fuerzas de corte y previenen el endurecimiento por deformación.
- Considere el posprocesamiento: En función de los requisitos de precisión, acabado superficial y propiedades mecánicas, considere el posprocesamiento como Servicios de mecanizado de rectificado CNC, y tratamientos térmicos.
- Utilice refrigerante de alta presión: Un flujo de refrigerante continuo es esencial durante el mecanizado de Inconel para evitar la acumulación de calor y una mejor evacuación de viruta, garantizar una configuración rígida al minimizar el voladizo de la herramienta y una sujeción estable de la pieza.
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Herramientas para mecanizado de Inconel
Como se mencionó anteriormente, debido al rápido endurecimiento del trabajo y la baja maquinabilidad del Inconel, se necesitan herramientas especializadas con recubrimiento duro.
La siguiente tabla describe las herramientas comunes para el mecanizado de inconel:
| Tipo de herramienta | Material/Grado | Recubrimientos típicos | ¿Usado para? |
| Carburo (sólido e indexable) | Carburo submicrónico/alto en Co | PVD AlTiN/TiAlN/AlCrN; CVD TiCN/TiN | Fresado y torneado general. |
| Cerámica (Al₂O₃, SiAlON) | Cerámica reforzada con bigotes | A menudo sin recubrimiento o con recubrimientos de Al₂O₃ | Desbaste continuo de alta velocidad. Requiere una configuración rígida para evitar interrupciones. |
| CBN (insertos de PCBN) | nitruro de boro cúbico | Generalmente, grados CBN especializados/sin recubrimiento | Acabado de alto desgaste en algunos grados de Inconel, pero costoso y requiere rigidez. |
| PCD (diamante) | Diamante policristalino | N/A (diamante) | No se recomienda ya que reacciona químicamente y se desgasta rápidamente en las aleaciones de Ni. |
Aplicaciones del mecanizado CNC de Inconel
Artículos de Inconel mecanizados por CNC
Las piezas de Inconel mecanizadas por CNC se utilizan en todas las industrias, incluidas la aeroespacial, la automotriz, la energía y el gas, la marina, la energía nuclear y el procesamiento químico.
La siguiente tabla describe por qué el mecanizado de inconel es beneficioso en estas industrias, con ejemplos:
| Experiencia | ¿Por qué mecanizado Inconel? | Ejemplos de aplicación |
| Aeroespacial | Alta resistencia, resistencia a la oxidación a altas temperaturas y resistencia a la fluencia. | Componentes de escape y toberas, discos de turbinas, carcasas de actuadores, álabes de turbinas, etc. |
| Turbinas de energía/gas | Resistencia mecánica, resistencia a la oxidación y resistencia al calor extremo. | Álabes de turbina, componentes de rotor, revestimientos de cámara de combustión, sujetadores y álabes estacionarios. |
| Procesamiento químico | Resiste picaduras y corrosión causadas por productos químicos agresivos. | Partes internas del reactor, impulsores, ejes y carcasas de bombas, válvulas, bridas |
| Marine | Resiste la corrosión del agua de mar, controla la bioincrustación y soporta tensiones cíclicas. | Sujetadores submarinos, conectores de tubería vertical, cuerpos de válvulas, herramientas para aguas profundas |
| Energía nuclear | Alta tolerancia térmica, estabilidad dimensional y resistencia. | Componentes de barras de control, ejes de bombas, sujetadores, vástagos de válvulas, accesorios |
| Motorsport | Resistencia extrema al calor y a la corrosión, tolerancias estrictas. | Colectores de escape, válvulas de descarga, protectores térmicos, sujetadores, soportes de alta temperatura |
| Médical Scientific | Biocompatible (grados como 718) y excelente estabilidad mecánica | Accesorios para instrumentos quirúrgicos, accesorios de esterilización y accesorios personalizados |
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Costos de mecanizado de Inconel
Los costos de mecanizado de Inconel suelen ser superiores a los de aluminio, acero, cobre y otros materiales con mayor maquinabilidad. Un proyecto de mecanizado sencillo puede costar más de $1000, y el precio es mucho mayor para piezas de Inconel complejas y de gran tamaño.
Sin embargo, el costo exacto del mecanizado puede variar dependiendo de factores como el tipo de aleación, el proceso de mecanizado, la tasa de endurecimiento del trabajo, el equipo utilizado en el proceso, las herramientas requeridas, etc.
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Como ya comentamos, el mecanizado de aleaciones de Inconel requiere un profundo conocimiento de sus propiedades y estrategias para abordar su baja maquinabilidad. Por lo tanto, se necesita experiencia y máquinas CNC avanzadas para fabricar las piezas de Inconel con precisión.
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Conclusión
El mecanizado de Inconel presenta un desafío en comparación con otros materiales CNC. Los principales problemas son el alto endurecimiento por deformación, el nivel de dureza, las herramientas y las variables de mecanizado. Abordar estos problemas puede proporcionar tiempos de ciclo rápidos, la precisión y el acabado deseados, a la vez que prolonga la vida útil de la herramienta.
Necesita herramientas especiales con recubrimiento duro, avance y velocidad óptimos, y un sistema de refrigeración continua. Así, podrá cortar, fresar, tornear y taladrar aleaciones de Inconel sin problemas.
Si está subcontratando las piezas de mecanizado de inconel, evalúe las capacidades de Fabricantes de mecanizado CNC antes del contrato, como las aleaciones de inconel que pueden mecanizar, la precisión que pueden ofrecer, la complejidad y las implicaciones de costo.
FAQ’s
¿Por qué es difícil mecanizar el Inconel?
La baja conductividad térmica del Inconel acumula calor durante el mecanizado, lo que provoca endurecimiento por acritud y dificulta el mecanizado del material.
¿Cuál es la maquinabilidad del Inconel?
El Inconel tiene una maquinabilidad menor que el acero y el aluminio; tiene un 12 % de maquinabilidad AISI.
¿Qué materiales no se pueden mecanizar con CNC?
Los materiales extremadamente frágiles y abrasivos no se pueden mecanizar con CNC, como algunas cerámicas y el vidrio. Tampoco se pueden mecanizar materiales muy blandos como la espuma.
¿Es difícil mecanizar el Inconel 625?
Sí, el Inconel 625 es difícil de mecanizar debido a su dureza y endurecimiento por acritud. Sin embargo, se puede mecanizar con herramientas de carburo con recubrimiento duro.
¿Cuáles son las desventajas del Inconel?
Las desventajas del Inconel son la mala maquinabilidad, el rápido desgaste de las herramientas, el riesgo de que las herramientas se desafilen, las malas propiedades de transferencia de calor y el costo del material.