Se ensayan los machos en sustrato y geometría adecuados para roscar agujeros ciegos de M8x20 mm en ADI-900, entre las posibilidades expuestas en el capítulo 3.
4.3.1 Sustrato del macho
En este caso se elige un macho de sustrato de acero rápido (HSS-PM) porque la prioridad es la fiabilidad de los machos. Los de metal duro son más duros y de mayor rendimiento,
pero menos tenaces y tienen mayor riesgo de fracturarse al roscar. Como base de los machos se ha utilizado acero rápido con sustrato de polvo metalúrgico (Powder Metallurgical) cuya composición en % en peso es: 1,6 C, 4,75 Cr, 2,30 Mo, 5,10 V, 10 W, 7,9 Co, que combina una alta resistencia, resistencia al desgaste adhesivo, tenacidad y estabilidad a alta temperatura, y una dureza de 300 HB.
4.3.2 Geometría de los machos de roscar
Los machos de corte son de M8x20 mm de paso de 1,25 mm, estándar, con la siguiente descripción geométrica:
Figura 4.2: Macho de M8 empleado. Detalle de la punta: dientes y ángulo de chaflán y paso de la rosca
En la Figura 4.2 se recoge el tipo de macho, de canales rectos, refrigeración interna y el detalle de la punta de chaflán. La punta de chaflán es de 3 dientes para alcanzar el diámetro nominal, y el ángulo de chaflán de 15º 30´. La longitud de chaflán viene definida por la diferencia entre la longitud del agujero taladrado 25 mm y la longitud de roscado 20mm (algo mayor de 3 x 1.25 mm).
Los machos empleados son de 4 ranuras o 4 dientes por vuelta. De canales rectos, de 0º de ángulo de hélice. En el caso del ADI, cuya viruta es especialmente fragmentada y no se colmata al salir, no se requiere que los canales tengan hélice para evacuar la viruta con facilidad. Por otro lado, los dientes de canales rectos son más robustos y adecuados para trabajar con materiales duros como el ADI.
15° 30´
1,25
Figura 4.3: Macho de 4 dientes, de canales rectos, ángulo de desprendimiento de 0º y agujero axial para lubricación
Se muestra en la Figura 4.3 la vista frontal del macho con los canales y los ángulos de los dientes. El ángulo de desprendimiento es de 0°, adecuado para conseguir un flanco de diente robusto. El ángulo de desprendimiento para trabajar con materiales duros suele ser cero para obtener unos primeros dientes robustos.
Figura 4.4: Detalle de los ángulos de incidencia, de desprendimiento y de la zona de alivio
El ángulo de alivio entre la cara de incidencia y la pared del agujero, tiene la función de guiar al macho axialmente en el giro, para que el corte radial sea preciso, pero sin que se produzca una elevada fricción. Un menor ángulo de alivio proporciona un diente más robusto como se requiere al roscar materiales duros.
4.3.3 Refrigeración y lubricación
El tipo de refrigeración empleado ha sido con fluido de corte porque se trata de roscar ADI, material que como ya se ha mencionado es de baja conductividad térmica.
00 zona de alivio ángulo de desprendimiento ángulo de incidencia de entrada
Adicionalmente, la refrigeración en cantidades mínimas no es aconsejable para agujeros de más de 1,5xØ. Para longitudes de roscado mayores como la estudiada, de 2,5xØ, se aconseja la refrigeración con fluido refrigerante.
En general, la función del refrigerante en el caso de roscado con macho, además de la evacuación del calor y de la viruta, es reducir el coeficiente de rozamiento, que en el caso de roscar en seco sería muy elevado. Respecto al tipo de refrigerante, en trabajos anteriores no se han mencionado diferencias de rendimiento entre distintos fluidos refrigerantes al roscar ADI.
En el caso de roscar agujeros ciegos en materiales de viruta corta, además de la refrigeración externa es aconsejable el empleo de refrigeración interna axial aplicada a través de un agujero central en el eje del macho, porque además de reducir el rozamiento mejora la refrigeración y facilita la evacuación de la viruta corta. En la siguiente Figura 4.5 se muestra el tipo de viruta del ADI-900, corta y fragmentada:
Figura 4.5: Viruta de ADI, muy corta y fragmentada
4.3.4 El recubrimiento del macho de corte para roscar ADI-900
La aplicación de los recubrimientos la hace Metal Estalki (Derio, España) y es del tipo PVD (Physical Vapor Deposition) por aplicación de la técnica de deposición de arco catódico de Platit®. Se realiza en la misma máquina compacta Platit π-80®, basada en dos cátodos de arco laterales rotativos.
El proceso de preparación de los machos consiste en el lavado y desengrasado que se realiza en la instalación de recubrimiento antes de aplicarlo, consiste en la limpieza con plasma iónico de los machos realizado en atmósfera de gas argón.
Los ensayos del recubrimiento de los machos se realizan en dos etapas. En la primera se busca el tipo de recubrimiento más adecuado para roscar ADI-900, para lo que se ensayan cuatro tipos de PVD, comerciales. Y en una segunda fase se prueban el que mejor rendimiento ha obtenido en la primera, y otros dos recubrimientos adicionales no habituales, y se introducen preparaciones superficiales a todos ellos.
En la primera etapa de ensayos se comparan los machos recubiertos sin la aplicación de ningún tratamiento previo y posterior de las superficies, con el tratamiento que realiza habitualmente el recubridor.
Los recubrimientos PVD empleados son el conocido AlTiN, el AlCrSiN, el AlTiSiN- MultiLayer, y el AlTiSiN-Gradiente, éstos en la primera tanda de ensayos, y en la segunda una preparación denominada AlTiSiN-18 y el TiAlCN-CBC, que es una combinación entre el TiAlCN y una capa exterior del CBC (de elevada dureza).