Consejos para aserrar y seleccionar con éxito hojas para materiales no ferrosos

May 02, 2023

Aserrar materiales no ferrosos puede ser un desafío, pero armado con la hoja de sierra de cinta adecuada y un plan para cortar el material, un fabricante puede esperar cortes de alta calidad y hojas duraderas.

Los materiales no ferrosos (aquellos que no contienen una cantidad apreciable de hierro) generalmente se eligen debido a sus diversas propiedades. En la mayoría de los casos, son livianos, resistentes a la corrosión, altamente conductivos y no magnéticos.

Sin embargo, estos materiales presentan su propio conjunto de problemas de corte únicos. Es útil saber de antemano lo que puede encontrar al serrar estos materiales. Ese es el primer paso para descubrir cómo abordar y superar los desafíos del corte de materiales no ferrosos.

La gama de materiales no ferrosos incluye, entre otros, aluminio, cobre, plomo, estaño, titanio y zinc. Las aleaciones de cobre, como el latón y el bronce, también forman parte de esta familia. Dependiendo de su composición, algunos de estos materiales pueden tener varias calidades, por lo que los parámetros y consideraciones de aserrado serán diferentes.

¿Cuáles son algunos de los problemas de aserrado a los que se enfrentan los operadores cuando trabajan con estos materiales? Tienen que hacer frente a la abrasividad del material, las características gomosas, las tendencias de carga de virutas de la hoja, las capacidades de la garganta de la hoja y el mantenimiento de una velocidad óptima de la hoja.

En general, los materiales blandos como el aluminio y el cobre son más fáciles de mecanizar que los materiales más duros y tenaces como el titanio, pero los materiales blandos pueden resultar más engorrosos bajo los dientes de una hoja de sierra.

Los materiales no ferrosos como el aluminio y el latón tienen puntos de fusión bajos en comparación con los metales más duros. Si no toma las precauciones adecuadas, el calor que se crea al aserrar puede resultar fácilmente en la carga de aluminio fundido en las gargantas y en los dientes de la hoja, inutilizándola y vidriándola. Además, el operador debe tener en cuenta que, si bien puede salirse con la suya con una velocidad de alimentación más rápida, debe controlar los factores que influyen en la carga de virutas.

Sobrecargar las gargantas de los dientes puede causar muchos problemas, como que los dientes se desprendan del respaldo (también conocido como desprendimiento), la hoja salte en el material y cortes ásperos. Una forma de combatir esto es usar una hoja de paso más grueso en lugar de una hoja de dientes finos. Esto permite que las gargantas evacuen las virutas más fácilmente, resistan la compactación y, con suerte, eliminen el corte antes de llenarse por completo. Además, el material blando no requiere mucha presión de alimentación en el proceso de aserrado en comparación con los materiales duros porque los dientes no necesitan mucha presión para enganchar el material.

Al cortar materiales blandos como el aluminio y el cobre, el mejor enfoque es una presión de avance más baja, una velocidad de avance más alta y una velocidad de la hoja mucho más alta. Esto permitirá una buena penetración de la cuchilla y la eliminación de virutas en el momento oportuno.

Una cosa más a considerar es que, si bien los metales blandos son más fáciles de mecanizar, puede ser más difícil lograr un acabado deseable si se tiene en cuenta la mecánica real a micronivel del material que se separa del diente de sierra. Elegir la hoja incorrecta, es decir, una sin inclinación positiva, puede comprimir la microestructura del material, haciéndolo más difícil al cortarlo. Los materiales más blandos pueden parecer más fáciles de cortar, pero es importante tener el mismo cuidado al serrar estos materiales para no producir desechos ni arruinar la hoja de la sierra de cinta.

Los materiales estructurales no ferrosos, como los tubos de cobre o las formas de aluminio, agravan este problema, ya que no solo sufren los problemas de corte estándar no ferrosos, sino que los cortes interrumpidos que se producen cuando los dientes entran y salen del material pueden dañar la hoja. (Puede ser difícil encontrar el paso de diente perfecto al aserrar estos materiales porque los dientes pasan de secciones transversales más grandes a secciones más pequeñas durante el proceso de corte). paso.

Al aserrar materiales no ferrosos más duros y tenaces como el titanio y el zinc, la carga en la garganta es una preocupación rara porque el material no tiende a cargar las gargantas como lo hacen los materiales blandos. Esto permite utilizar más dientes al cortar materiales duros, aumentando la productividad. Una gran diferencia entre serrar metales duros y blandos es que los metales duros requieren más presión de avance, lo que permite una mejor penetración de los dientes.

Estos tipos de materiales duros no se pueden cortar rápidamente, por lo que se utilizan una velocidad de avance más lenta y una velocidad de hoja más lenta para permitir que la hoja penetre en el material y tire de la carga de virutas necesaria.

Las hojas de sierra de cinta bimetálicas pueden ofrecer un corte rápido y de calidad en metales no ferrosos y pueden soportar los rigores del corte rápido. Cuando se usan correctamente, también pueden durar mucho tiempo.

Los fabricantes de palas suelen utilizar acero de alta velocidad (HSS) para los dientes de las palas, y lo unen con una variedad de métodos, como soldadura por rayo láser o soldadura por rayo de electrones, a una parte posterior de acero al carbono de alta resistencia. Con esta combinación, los operadores obtienen la velocidad de corte que buscan, así como la durabilidad de la que carecen las hojas no bimetálicas.

En general, es cierto que un operador de sierra puede usar más hojas de sierra cuando corta materiales duros, pero depende de qué materiales duros y qué materiales blandos se comparen. Las hojas de sierra de cinta bimetálicas pueden ser una excelente opción que puede aumentar la vida útil de la hoja. Por ejemplo, las hojas bimetálicas M51 HSS pueden alcanzar velocidades de corte comparables a las hojas fabricadas con M42 HSS y prolongar la vida útil de la herramienta. M51 es más resistente a la abrasión que M42 y eso puede ayudar a aumentar la vida útil de la cuchilla.

Además, el rendimiento de corte del HSS aumenta considerablemente mediante la aleación con cobalto y vanadio. Estos elementos de aleación aumentan sustancialmente la resistencia al calor y al desgaste.

Cortar con cuchillas bimetálicas convencionales puede provocar una acumulación de calor y puede crear áreas con zonas afectadas por el calor (HAZ), lo que compromete la integridad del metal. Sin embargo, uno de los últimos procesos de fabricación que se utiliza hoy en día para la fabricación de hojas bimetálicas elimina la HAZ, lo que ayuda a reducir los problemas de desprendimiento de dientes.

Este proceso une dos tiras de alambres HSS a un acero de respaldo en una fase sólida, utilizando el principio de unión por difusión de estado sólido. El proceso de estado sólido utiliza solo del 10 al 20% de la cantidad de calor que se encuentra en un proceso de fabricación de soldadura. Este proceso de unión junto con la base HSS produce hojas que logran velocidades de corte más rápidas sin comprometer la calidad.

Otro elemento disuasorio del desprendimiento de dientes implica el contacto de soldadura entre el material de respaldo y los dientes de sierra. El proceso de unión por difusión, a diferencia del proceso de soldadura por haz de electrones, proporciona un 170 % más de contacto de la soldadura con los dientes, por lo que las cuchillas tienen una reducción significativa de fracturas y roturas.

Además, las hojas fabricadas con un proceso de unión por difusión tienen una geometría de dientes ventajosa. Por ejemplo, los alambres HSS se unen a los lados de la tira y la zona de fusión (la parte del metal que se ha derretido) que es paralela a los dientes, creando una geometría de dientes ranurados. La geometría de dientes ranurados produce dos superficies de corte separadas por la cuchilla. Poco después del uso inicial de la hoja, los dientes desarrollan una ranura en forma de U, de 0,001 a 0,002 pulgadas de profundidad entre los dos bordes HSS, lo que altera el área de la hoja en el corte. La ranura permanece a una profundidad constante y se desgasta al mismo ritmo que los dientes.

Los avances en el diseño de hojas de sierra de cinta pueden conducir a mejores resultados de corte. Por ejemplo, las hojas bimetálicas fabricadas con un proceso de unión por difusión desarrollan una geometría de dientes acanalados (dos superficies de corte separadas por la hoja) cuando se ponen en uso. Los dientes desarrollan una ranura en forma de U, de 0,001 a 0,002 pulgadas de profundidad entre los dos bordes de acero de alta velocidad (HSS). Este diseño de dientes ayuda a eliminar las virutas del corte, lo que elimina un gran impedimento para realizar cortes exitosos.

Las virutas dobles, también conocidas como virutas divididas, son el resultado de la geometría de dientes ranurados. La ventaja es que se quitan fácilmente del corte, lo cual es importante porque cuando quedan virutas en el corte, corren el riesgo de obstruir las gargantas y adherirse a los dientes. Las virutas partidas se quitan más fácilmente porque están curvadas y se caen del corte. El resultado es un corte un 25 % más rápido que las cuchillas fabricadas con soldadura por haz de electrones convencional.

Además, la ranura en U permite un mayor flujo de refrigerante a la superficie de corte, y el flujo de refrigerante adecuado no solo enfría y lubrica la cuchilla, sino que también elimina las virutas que quedan atrapadas en los espacios dentro de los tubos, por ejemplo.

Al cortar materiales blandos como el aluminio, algunos usuarios finales prefieren usar hojas de carbono en lugar de bimetálicas porque las hojas de carbono pueden tener pasos de dientes más grandes y son menos costosas al principio. Sin embargo, la desventaja de las palas de carbono es que no duran tanto como las bimetálicas.

Las hojas de sierra de cinta con grano de carburo cuentan con un borde de corte continuo o con garganta para una alta resistencia a la fatiga. Pueden realizar cortes precisos en una variedad de materiales no ferrosos, en su mayoría no metales, como llantas con cinturón de acero, compuestos, plásticos reforzados, grafito compuesto y fibra de vidrio. Estas hojas funcionan mejor a velocidades de hoja mucho más altas que las que normalmente se encuentran en una sierra de cinta para corte de metal estándar.

Las hojas con punta de carburo son comunes para cortar materiales sólidos ferrosos y no ferrosos en aplicaciones de producción. Como se mencionó anteriormente, el corte no ferroso con hojas de carburo funciona mejor cuando la sierra de cinta es capaz de alcanzar altas velocidades de hoja. Según la aplicación, eso podría significar entre 1000 SFPM y 7000 SFPM o más si el objetivo es una alta producción.

Eso no quiere decir que los materiales no ferrosos no se puedan cortar más lento que esto con hojas de carburo, pero tanto las con punta de carburo como las de grano de carburo funcionan mejor en un entorno de producción.

Un fabricante en particular se enfrentó al desafío de aserrar 15 pulgadas. rondas de titanio (6Al-4V). El proceso de aserrado se vio obstaculizado por la vida útil deficiente de la hoja y los cortes extremadamente ásperos con hojas con punta de carburo. Se determinó que las gargantas se estaban cargando, provocando un efecto tabla de lavar en el corte y generando fuerzas excesivas en los dientes.

Al cambiar a un patrón de dientes más grueso mientras ajustaba la velocidad de la hoja y la tasa de avance, el cliente pudo aumentar la vida útil de la hoja en aproximadamente un 40 % además de aumentar la producción. Los cortes en sí eran suaves y sin líneas.

Otro fabricante encontró gargantas de dientes de sierra que se habían cargado con material gomoso, así como cortes ásperos al cortar 8 pulgadas. sólidos de aluminio en lo que podría describirse como una sierra de uso general. La velocidad máxima de la hoja fue de aproximadamente 270 SFPM. Además, la máquina solo tomaría 1 pulgada. hoja, que limitaba los patrones de dientes disponibles en hojas bimetálicas y con punta de carburo.

En este caso, la única opción viable era encontrar un diente más grueso. La solución fue una pala de carbono con un paso de dientes de 1,3. Si bien uno esperaría que una hoja de carbono no funcionara o durara tanto como una hoja bimetálica debido a las condiciones de funcionamiento, la hoja de carbono de hecho superó a la bimetálica. Duró más y cortó más rápido.

En ambos casos, un experto en hojas de sierra de cinta ayudó a estas dos empresas de fabricación a encontrar las hojas adecuadas para el trabajo. Serrar materiales no ferrosos no tiene por qué ser un desafío diario. La sierra de cinta y los parámetros de aserrado correctos pueden marcar la diferencia en el mundo.