Mecanizado asistido por láser de metales difíciles
Las aleaciones de titanio y níquel, así como el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio de alta resistencia, se emplean cada vez más en la producción de piezas como anillos de admisión de aire en motores aeronáuticos, llantas y componentes de sistemas de escape. Sin embargo, dichos materiales se consideran difíciles de mecanizar. Al mismo tiempo, los desarrolladores de producto se enfrentan al reto de realizar, de manera rentable, geometrías complejas con dichos materiales. El repujado de metales al torno aporta ventajas tales como tiempos de preparación cortos, utillajes económicos y la posibilidad de realizar varios pasos del proceso en una sola estacada. El proyecto EASYFORM (Laser-assisted metal spinning for an efficient and flexible processing of nickel- and titanium-alloys), financiado por la UE, se puso en marcha para aumentar la viabilidad industrial del repujado al torno asistido por láser aplicado a aleaciones de titanio y níquel. Un calentamiento localizado mediante láseres permite aumentar la conformabilidad de los materiales y obviar la necesidad de un tratamiento térmico adicional, que supone un coste económico y en tiempo importante. Un grupo formado por empresas dedicadas al repujado al torno, organismos de investigación y un fabricante de máquinas herramientas ha aunado esfuerzos para desarrollar el proceso de conformado y la tecnología necesaria para el sistema. Concretamente, los socios de EASYFORM han diseñado un cabezal láser de procesamiento que se puede integrar en los equipos convencionales de repujado al torno. También se han desarrollado conceptos innovadores que permiten integrar la fuente láser en un torno de repujar. Se han definido todas las interfaces del sistema entre el torno de repujar, el láser, el cabezal de procesamiento y la instrumentación metrológica. Además, se han desarrollado metodologías para emplearlo en el conformado de componentes de altas prestaciones a partir de aleaciones de titanio y níquel, y junto con ellas las directrices de control de calidad necesarias. Para poder definir la metodología de proceso requerida, el equipo del proyecto ha caracterizado la microestructura de los materiales seleccionados. Los investigadores han trazado los diagramas de tensión-deformación en función de la temperatura y han identificado un margen de temperaturas adecuado para las aleaciones de níquel y aluminio, el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio de alta resistencia. Sobre los resultados de dicho análisis los investigadores han definido estrategias de calentamiento local para cada material y han determinado los parámetros de proceso óptimos. La optimización se ha respaldado con trabajos experimentales y simulaciones con modelos de elementos finitos. Cabe esperar que la tecnología EASYFORM de repujado de metales al torno asistido por láser dé un impulso significativo a la competitividad de las empresas europeas que operan en el sector del conformado de metales. Con su utilización se reducirán los tiempos de fabricación y los costes, al tiempo que aumentará la calidad de los productos.
Palabras clave
Mecanizado asistido por láser, titanio, componentes de motores aeronáuticos, repujado al torno, aleaciones de níquel
