El molibdeno es un metal utilizado en componentes de aeronaves, turbinas y herramientas de corte debido a su excelente dureza y resistencia. El mecanizado del molibdeno puede ser complejo si se considera su uso en herramientas de corte.
¿Cómo superar el reto del mecanizado de molibdeno? En esta guía detallada, aprenderá a cortar piezas de molibdeno, qué técnicas de fabricación utilizar y consejos para solucionar problemas de mecanizado con molibdeno.
¿Qué es el molibdeno?
IMAGEN DESTACADA: Metal molibdeno
El molibdeno es un metal comparable en resistencia al acero inoxidable y tiene una alta resistencia al calor y a la corrosión, lo que lo hace favorable para muchas aplicaciones y fabricación de piezas.
El molibdeno tiene una excelente conductividad térmica y eléctrica y un bajo coeficiente de expansión térmica, lo que significa que puede usarse en aplicaciones de alto estrés y calor.
El molibdeno también es un elemento de aleación que se mezcla con otros metales, comúnmente con acero inoxidable, para mejorar su resistencia y tenacidad.
A continuación se muestra una comparación rápida del molibdeno con el acero inoxidable.
| Propiedad | Acero Inoxidable | Molibdeno |
| Densidad | 8000 kg / m3 | 10,200 kg / m3 |
| punto de fusión | 1,400 ° C | 2623 ° C |
| Resistencia a la tracción | Hasta 860 MPa (304) | Hasta 900 MPa |
| Conductividad eléctrica | Pobre | Bueno |
| Conductividad térmica | 16.2 W / mK | 138 W / mK |
| Dureza | Hasta 200 HB | Hasta 250 HB |
Aleaciones de molibdeno
El molibdeno es un elemento altamente aleable y, a menudo, las aleaciones de molibdeno tienen mejores propiedades que el molibdeno puro, lo que lo hace útil en diversas industrias.
TÍTULO: Molibdeno y otros metales de aleación
Aleación TZM
La aleación de titanio-circonio-molibdeno contiene 99.4 % de molibdeno, 0.5 % de titanio, 0.08 % de circonio y 0.02 % de carbono. La aleación TZM presenta una conductividad térmica menor (126 W/mK) que el molibdeno puro (138 W/mK), pero una mayor resistencia a la fluencia.
Aleación de molibdeno-lantano
La aleación Mo-La contiene entre un 0.3 % y un 0.5 % de lantano, lo que la hace más dúctil que el molibdeno puro. Además, aumenta la estabilidad térmica, lo que las hace útiles en piezas de hornos.
Aleación de molibdeno, hafnio y carbono
Esta aleación de molibdeno se utiliza en toberas de cohetes y turbinas de gas debido a su resistencia a altas temperaturas y conductividad térmica. El 0.005 % de carbono contribuye a la formación de carburos del molibdeno, lo que aumenta su dureza.
Propiedades de mecanizado del molibdeno
Con una comprensión del molibdeno y el efecto de los elementos de aleación en la resistencia y la tenacidad, puede comprender mejor las propiedades de mecanizado del molibdeno.
Maquinabilidad del molibdeno
El molibdeno es difícil de mecanizar, principalmente debido a su alta dureza y a su fragilidad a temperatura ambiente. Otro desafío en el mecanizado del molibdeno es el endurecimiento por acritud al cortarlo.
1. Dureza del molibdeno
El molibdeno es naturalmente tenaz. El mecanizado del molibdeno es abrasivo para el herramientas de corte y puede reducir significativamente la vida útil de la herramienta debido a su alta resistencia.
2. Fragilidad del molibdeno
Durante el mecanizado CNC del molibdeno, este se expone al oxígeno, lo que lo vuelve frágil y propenso a agrietarse. El molibdeno se fractura fácilmente, por lo que se utilizan herramientas de corte CNC especiales para el molibdeno.
3. Endurecimiento por trabajo
Cuando un metal se deforma a temperaturas inferiores a la de recristalización, se endurece y se vuelve más resistente. El mecanizado CNC de molibdeno da como resultado molibdeno endurecido por acritud, lo que dificulta aún más su mecanizado.
Estos factores se combinan para afectar la maquinabilidad de molibdeno, lo que lo hace difícil de cortar, propenso a astillarse y agrietarse y abrasivo para las herramientas de corte.
Generación de calor
El mecanizado de molibdeno plantea otro desafío en la punta de la herramienta: la generación excesiva de calor. El molibdeno tiene un punto de fusión alto, lo cual resulta ventajoso para el mecanizado, pero su abrasividad contribuye a una alta fricción en la punta de corte.
El calor de las operaciones de corte, como el torneado y el fresado, puede desgastar rápidamente la herramienta en lugar de ablandar la pieza de trabajo.
Borde construido (BUE)
La mayoría de los metales dúctiles producen virutas que se adhieren a la pieza, lo que provoca obstrucciones y un corte ineficiente. El molibdeno tiene la ventaja de producir virutas desmenuzables que se desprenden de la pieza.
Resistencia a la Corrosión:
El molibdeno resiste la oxidación y la corrosión en aplicaciones a temperatura ambiente. Esto significa que la elección del refrigerante no está limitada por factores de corrosión. Se pueden utilizar refrigerantes tanto a base de agua como de aceite, lo que reduce costos.
Para el corte a alta velocidad, que produce temperaturas de alrededor de 600 °C, se deben considerar los riesgos de oxidación y la formación de una capa de óxido, que pueden dificultar el posprocesamiento y el tratamiento de la superficie.
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Consejos para superar los desafíos del mecanizado
TÍTULO: Herramientas de corte
Desgaste de la herramienta
El molibdeno y sus aleaciones, en particular las de tungsteno, desgastan las herramientas de corte aproximadamente un 30 % más rápido que el acero inoxidable. Esto aumenta el tiempo de inactividad y el tiempo de cambio de herramientas, lo que directamente incrementa los costos de mecanizado de las piezas de molibdeno mecanizadas.
La solución es utilizar herramientas de carburo de tungsteno de grado C2, ya que el acero de alta velocidad no es adecuado para largos recorridos de producción. Se puede llegar más lejos utilizando ángulos de ataque de entre 5 y 10° con herramientas de carburo.
Los servicios de mecanizado CNC especializados en el mecanizado de molibdeno utilizan puntas recubiertas de diamante para una producción de gran volumen.
TÍTULO: Herramientas de fresado multipunta de carburo
Fragilidad y agrietamiento
Durante el mecanizado CNC de molibdeno, el astillado de los bordes puede provocar grietas que comprometen la integridad de las piezas de molibdeno y la calidad de la superficie.
Esto se puede solucionar con una herramienta más afilada con un radio de filo pequeño de aproximadamente 0.0001". Guiar la pieza giratoria durante el torneado CNC puede reducir las vibraciones, lo que también puede reducir las grietas. Otra solución es reducir las velocidades de avance cerca de los bordes de la pieza.
Endurecimiento de trabajo
Cualquier deformación plástica puede provocar endurecimiento por acritud, por lo que se recomienda evitar cortes superficiales y utilizar una profundidad de corte de aproximadamente 0.015 pulgadas. También se puede utilizar material de molibdeno recocido para el mecanizado continuo en una sola pieza.
Elección del refrigerante
La acumulación de calor durante el mecanizado se puede contrarrestar con refrigerantes eficaces y ajustando los parámetros de corte. Puede prolongar significativamente la vida útil de sus herramientas de fresado y torneado CNC utilizando refrigerantes a base de azufre que reducen la fricción.
Para procesos de taladrado, roscado y roscado, se pueden utilizar aceites clorados. Estos aceites refrigerantes tienen una buena adherencia y soportan altas presiones durante el torneado CNC de alta velocidad.
Los aceites solubles tienen una lubricación deficiente y suelen reservarse para el aserrado de molibdeno. Cuando se produce refrigeración por inmersión durante el corte a alta velocidad, se puede utilizar un caudal de refrigerante de 35 litros/min.
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Mecanizado CNC de molibdeno
El mecanizado de molibdeno puede ser complicado, incluso con máquinas CNC y ajustes automáticos de retroalimentación. Esto no descarta... Mecanizado CNC para piezas de molibdeno.
Torneado CNC
Torneado CNC Utiliza una pieza de trabajo giratoria colocada en un mandril y una herramienta de corte estacionaria que la alimenta. El torneado CNC suele producir piezas cilíndricas acabadas, como bujes y varillas semiacabadas, para su posterior procesamiento.
Para componentes de molibdeno para torneado CNC
- Herramienta: Herramientas y plaquitas de carburo de grado C2 con un ángulo de ataque positivo
- Refrigerante: aceite a base de azufre
- Mecanizado en seco: Solo para cortes ligeros
- Velocidad de alimentación: hasta 0.025 pulgadas por revolución y de 0.005 a 0.010 pulgadas para acabado
- Profundidad de corte: 0.005 pulgadas para acabado.
Torneado CNC de material de molibdeno
CNC fresado
CNC fresado
fresado CNC Utiliza una pieza fija y una herramienta de corte multidiente giratoria que se mueve en tres ejes para crear características superficiales en la pieza. El fresado CNC permite producir ranuras, agujeros y características cuadradas para las piezas.
Las piezas de molibdeno en un molino se pueden transformar en piezas de molibdeno con acabado CNC, como soportes y moldes.
Para fresado CNC, componentes de molibdeno
- Herramienta: Fresa de carburo con recubrimiento de titanio, aluminio y níquel.
- Refrigerante: fluido a base de azufre
- Velocidad de avance: 0.010 pulgadas por minuto para fresado de desbaste y 0.005 pulgadas para cortes finales.
- Profundidad de corte: hasta 0.005 pulgadas
Mecanizado de electroerosión por hilo
El mecanizado por descarga eléctrica suele utilizar un electrodo de hilo que vaporiza el molibdeno metálico, creando una trayectoria de corte en la pieza. La electroerosión por hilo es ideal para crear piezas mecanizadas de molibdeno de alta precisión con una tolerancia de altura de hasta +/- 0.0001". Es un método popular en el mecanizado CNC personalizado.
- Herramienta: Alambre de latón o cobre
- Amperaje: 10 A
- Velocidad de alimentación: 0.1 pulgadas por minuto
Utilice líquido desionizado a temperatura ambiente como refrigerante y para limpiar el molibdeno erosionado.
Mecanizado de electroerosión por hilo
Rectificado CNC
En aplicaciones aeroespaciales, la rugosidad y la calidad superficial son fundamentales. El rectificado CNC permite lograr un acabado de alta precisión en aleaciones de molibdeno, con excelentes acabados superficiales de hasta 2 RMS y tolerancias personalizadas de hasta +/- 0.0005 pulgadas.
El rectificado CNC utiliza una muela abrasiva que gira dentro de una cámara cerrada, eliminando pequeñas cantidades de material de la superficie de molibdeno. El rectificado CNC también puede realizarse en superficies curvas con un torno.
- Herramienta: Ruedas abrasivas de óxido de aluminio resistentes o ruedas de diamante
- Profundidad de corte: 0.0001” por pasada
Utilice refrigerante a base de agua para eliminar los residuos.
Acabado de superficies para molibdeno
Para lograr un acabado superficial liso en el molibdeno se requieren técnicas típicas de acabado de superficies.
- Pulido mecánico: Elimina las marcas de herramientas en el molibdeno y utiliza bandas abrasivas para raspar las diminutas capas de molibdeno. Se utilizan lijas de diferentes granos abrasivos progresivamente.
- Chorro de arena: este proceso es estándar para reelaborar piezas de molibdeno o darles una rugosidad superficial uniforme utilizando medios abrasivos chorreados en la superficie a alta velocidad.
- Enchapado: también puede galvanizar sus piezas de molibdeno en diferentes enchapados para mejorar la durabilidad o la estética.
Aleación TZM vs. molibdeno puro para mecanizado
La aleación TZM, o aleación de titanio-circonio-molibdeno, contiene 0.5 % de titanio, 0.08 % de circonio, 0.02 % de carbono y molibdeno. Esta composición la diferencia del molibdeno puro y modifica sus propiedades.
Propiedades físicas
La aleación TZM tiene una mayor resistencia pero tiene un punto de fusión similar de alrededor de 2,610 °C y una conductividad térmica de alrededor de 126 W/mK.
Maquinado
Existe una diferencia muy pequeña entre la aleación TZM y el molibdeno en cuanto a maquinabilidad. La mayoría de los parámetros de mecanizado CNC se mantienen constantes con velocidades de avance similares. Las aleaciones TZM requieren una menor velocidad de torneado CNC en algunos casos de mecanizado debido a su alta resistencia.
Aunque la velocidad de mecanizado se reduce, la pieza mecanizada con molibdeno y titanio es más resistente.
Aplicaciones de piezas mecanizadas de molibdeno
El molibdeno y la aleación TZM tienen propiedades físicas y resistencia química excepcionales, lo que los convierte en un buen material para diversas aplicaciones.
Aeroespacial
El TZM puede soportar calor extremo y la erosión por vaporización del gas que fluye en componentes aeroespaciales de alta precisión, como las toberas de cohetes. Además, los álabes de turbinas de máquinas de molibdeno ofrecen una resistencia superior a la fatiga y a la fluencia en comparación con el acero.
Semiconductores
Los semiconductores utilizan películas de molibdeno que se depositan mediante técnicas de deposición física de vapor (PVD).
Las láminas de molibdeno (fresadas) sirven como base para circuitos de película delgada, y un disipador de calor personalizado utiliza aletas de molibdeno cortadas mediante EDM para disipar el calor.
Componentes biomédicos
En las máquinas de rayos X, el ánodo del tubo de rayos X está hecho de molibdeno torneado por CNC para mayor durabilidad y conductividad térmica. Las láminas de molibdeno también son útiles para bloquear los rayos X.
Alta calidad Fabricación de molibdeno
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Conclusión
El molibdeno cumple con los complejos estándares de regulación geométrica en la industria aeroespacial y es un material robusto. El reto reside en el mecanizado del molibdeno, que requiere un ajuste preciso de los parámetros de corte para garantizar la precisión y la fiabilidad.
Preguntas Frecuentes
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¿Se puede mecanizar el molibdeno?
El molibdeno, TZM y las aleaciones de molibdeno se pueden mecanizar mediante el mecanizado tradicional con herramientas de carburo y diamante.
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¿Cuáles son las propiedades de mecanizado clave del molibdeno?
El molibdeno posee excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia mecánica, tenacidad y un alto punto de fusión. No es un material fácil de mecanizar y es frágil.
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¿Qué es la aleación TZM y en qué se diferencia del molibdeno puro?
La aleación TZM tiene más del 99% de molibdeno, 0.5% de titanio, 0.08% de circonio y 0.02% de carbono.
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¿Qué herramientas de corte se recomiendan para TZM?
La aleación TZM requiere herramientas de corte de carburo C2 o herramientas de corte de diamante, que son una mejora con respecto a las herramientas de carburo.