¿Qué pasos de mecanizado garantizan una alta resistencia a la fatiga en componentes de titanio?

Garantizar una alta resistencia a la fatiga en los componentes de titanio requiere una filosofía de mecanizado que priorice la integridad del material subsuperficial. Las grietas por fatiga se inician inevitablemente en la superficie; por lo tanto, todo el proceso de fabricación debe diseñarse para crear una superficie impecable, libre de concentradores de tensión, microgrietas y tensiones residuales de tracción. Esto implica un enfoque disciplinado y de múltiples etapas.

Secuencia Estratégica de Mecanizado y Alivio de Tensiones

La base de las piezas resistentes a la fatiga se establece durante el proceso de desbaste. La eliminación agresiva de material induce tensiones residuales significativas. Para evitar que estas tensiones deformen la pieza y creen una base inestable para el acabado, es obligatorio un tratamiento térmico intermedio de alivio de tensiones. Este proceso, una parte clave del tratamiento térmico para mecanizado CNC, relaja las tensiones internas del material después del desbaste. Al estabilizar la geometría de la pieza antes de las pasadas de acabado, garantizamos que las dimensiones finales sean estables y que el mecanizado posterior no actúe sobre un material preestresado, lo que podría llevar a un comportamiento de fatiga impredecible.

Parámetros de Acabado Controlados para la Integridad Superficial

Las operaciones de acabado deben controlarse meticulosamente para generar un estado de tensión residual compresiva en la superficie. Esto se logra mediante el uso de herramientas afiladas, altas velocidades de avance y bajas profundidades de corte. Una herramienta afilada corta limpiamente el material, mientras que una alta velocidad de avance favorece un mayor contacto del radio de la punta de la herramienta, induciendo mecánicamente tensiones compresivas beneficiosas. Por el contrario, una herramienta desafilada o una velocidad de avance insuficiente fricciona y pule la superficie, generando calor y tensiones de tracción que reducen drásticamente la vida a fatiga. Esta precisión es un sello distintivo de nuestro servicio de mecanizado de precisión, donde los parámetros se ajustan para optimizar la integridad superficial más que la mera precisión dimensional.

Estrategia de Trayectorias y Gestión del Estado de la Herramienta

La trayectoria de la herramienta es un factor crítico. Se deben emplear trayectorias de fresado en concordancia (climb milling) para asegurar una carga de viruta constante y evitar marcas de inversión que actúen como concentradores de tensión. Las estrategias de fresado trocoidal y dinámico son excelentes, ya que mantienen un contacto constante de la herramienta, minimizando las variaciones térmicas y las vibraciones. Además, una estricta política de gestión de vida útil de la herramienta es innegociable. Las herramientas se sustituyen según una vida útil conservadora o se supervisan para detectar desgaste y evitar la degradación de la calidad superficial. Todas estas estrategias se ejecutan de forma integrada mediante nuestro servicio de mecanizado multieje, que permite una orientación óptima de la herramienta y trayectorias de corte continuas e ininterrumpidas.

Mecanizado No Convencional y Desbarbado

Para las zonas de difícil acceso con herramientas de corte tradicionales, pueden emplearse métodos no convencionales como el mecanizado por descarga eléctrica (EDM). Sin embargo, la capa blanca o capa de recast formada por EDM es frágil y altamente perjudicial para la resistencia a la fatiga. Debe eliminarse completamente mediante procesos posteriores como el desbarbado y pulido de piezas CNC o el pulido manual. Asimismo, todos los bordes afilados y rebabas deben eliminarse meticulosamente, ya que son puntos primarios de iniciación de grietas por fatiga.

Mejora Final de la Superficie

Tras el mecanizado, ciertos procesos de acabado específicos pueden mejorar aún más el rendimiento a fatiga. El electropulido es altamente eficaz, ya que disuelve anódicamente la superficie, eliminando microasperezas, microgrietas y material adherido dejado por las herramientas de corte. El resultado es una superficie metalúrgicamente limpia, con menos concentradores de tensión. Para los componentes de máximo rendimiento en aeronáutica y aviación, a menudo se emplea el granallado (shot peening) para crear intencionadamente una capa profunda y estable de tensión compresiva en la superficie, lo suficientemente fuerte como para contrarrestar cualquier tensión de tracción aplicada durante el servicio, evitando así la iniciación de grietas.