¿Por qué es importante conocer las propiedades mecánicas de los materiales?
Las propiedades mecánicas nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un material ante fuerzas externas.
- Entendiendo los retos de cada material podremos seleccionar la geometría correcta de la herramienta.
- Cada material requiere un plan diferente para tener óptimos resultados y controlar los esfuerzos de corte.
- Al conocer como el material reaccionará a las diferentes geometrías y parámetros se incrementa la productividad.
- Siendo capaz de identificar la formación adecuada de viruta podrás alcanzar los objetivos propuestos.
Propiedades Mecánicas de los Materiales
¿Cuáles son las propiedades principales para tomar en cuenta al momento de realizar trabajos de maquinado? A continuación te presentamos algunas propiedades que deberás tener en cuenta al realizar trabajos de mecanizado:
- Dureza
- Elasticidad
- Plasticidad
- Esfuerzo o Fuerza
- Tenacidad
- Ductilidad
1. Dureza
Resistencia a la penetración. Es la cantidad máxima de energía que un material puede absorber antes de fracturarse. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10 correspondiendo la dureza 10 al material más duro. [También te puede interesar ¿Cómo elegir un Durómetro?]
- Particularidades:
- El incremento de la dureza en materiales tiene un efecto negativo en la productividad de la herramienta.
- Los materiales endurecidos generalmente se maquinan en seco [También te puede interesar: Fluidos de corte en el Mecanizado].
- Maquinar materiales muy suaves es un reto porque tienen la tendencia a estirarse y a pegarse a la herramienta.
- La dureza no es una propiedad básica en los materiales, pero es un factor que contribuye con el medio.
2. Elasticidad
Propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre él y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original; lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad.
3. Plasticidad:
Propiedad de los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.
4. Esfuerzo o Fuerza
- Particularidades:
- Es la medición de los rangos plásticos y elásticos de los materiales.
- El esfuerzo es calificado como:
- Compresión
- Cortante
- Tensión dependiendo de la dirección de las fuerzas actuantes
5. Tenacidad:
Propiedad de deformación plástica y elástica, que permite a los materiales absorber gran cantidad de energía. Es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.
- Particularidades:
- La tenacidad tiende a ser menor en materiales dúctiles como el acero endurecido.
- La clave para la tenacidad es una buena combinación de resistencia al esfuerzo y ductilidad.
6. Ductilidad:
El estado de ser flexible o elástico. Propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.
- Particularidades:
- Los materiales dúctiles tienden a permanecer en el estado elástico de deformación durante el proceso de generación de virutas.
- Materiales duros con estas características tienden a resistir a ser separados de ellos mismos.
* Dureza y Esfuerzo generalmente son confundidos pero son diferentes factores dentro de las propiedades de los materiales. Un material puede ser muy duro pero con un bajo nivel de esfuerzo.
Otras consideraciones que hay que tener en cuenta al maquinar:
Conductividad Térmica:
Capacidad del material a la absorción del calor
- Particularidades:
- Al mecanizar una pieza, el calor se genera en tres áreas del corte, la zona de corte, filo frontal y desahogo lateral del filo de corte.
- La velocidad de corte juega un papel dominante determinando la generación de calor.
- Los materiales bajos en conductividad térmica, como el Titanio, no son buenos candidatos para el maquinado en seco.
- 80% del calor es transferido en la viruta el 10% se queda en la pieza y el 10% restante es absorbido por la herramienta.
- Características como recubrimientos y propiedades del material afectan esta situación:
- Inclusiones o impurezas:
- Cuando los metales están en estado líquido, algunas partículas pueden quedar atrapadas en el material (se les llaman inclusiones o impurezas)
- Ciertos aditivos que cambian las características de los materiales también pueden actuar como inclusiones
- Son compuestos químicos como sulfuros, óxidos, silicones que pueden variar de forma o tamaño
- Normalmente las inclusiones son intrusos abrasivos y de gran dureza, que pueden interrumpir el proceso o flujo de corte
Al trabajar con materiales especiales, cada elemento del proceso de mecanizado debe analizarse y optimizarse. Conocer las propiedades principales de los materiales es el primer paso para realizar procesos eficientes con resultados de calidad.
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