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Manufacturing technology of metal moulds is essential for insert production

Los materiales de elevado rendimiento que suelen utilizarse en campos de vanguardia como las industrias de la automoción, la aeronáutica y la medicina son difíciles de procesar, lo que ha impulsado el avance de las herramientas de corte. Mientras que el desarrollo de placas con composiciones exclusivas que aportan prestaciones nuevas ha sido habitual en la industria de las herramientas, la historia de la tecnología encargada de la geometría no está tan evolucionada. Uno de los departamentos que respalda la fabricación de las placas es el Grupo de Moldes. Este departamento fabrica moldes que son esenciales para la producción de placas. Echemos un vistazo a la historia de la fabricación de moldes de Mitsubishi Materials desde la época anterior a la popularización del mecanizado NC hasta la actualidad.

DE CERCA

El papel de los moldes metálicos para la fabricación de placas

Las placas de metal duro pueden obtenerse siguiendo estos procesos: 

1. El wolframio/tungsteno (WC) se mezcla con cobalto (Co) y se seca para obtener un polvo.
2. Este polvo se introduce en un molde y se prensa. 
3. El polvo prensado se calienta a 1300 °C o más para lograr un cuerpo sinterizado. 
4. Este cuerpo sinterizado se mecaniza (rectificado, honing, etc.).
5. Al producto final se le aplica un recubrimiento CVD o PVD y, finalmente, se realiza una inspección

La mayoría de las placas fabricadas por Mitsubishi Materials se crean siguiendo estos pasos. En el paso 2 de la lista (prensado), se emplean moldes metálicos para la fabricación de las placas. El molde se instala en la prensa, se rellena de polvo y, a continuación, se realiza el prensado. Gracias a la línea de prensado automatizada, es posible procesar varios miles de moldes de polvo prensado en 24 horas. Los moldes están diseñados para soportar varios cientos de miles de prensados.

Part 1 : 1970～

El inicio de las placas

En el año 1956, Mitsubishi Materials lanzó los portaherramientas soldados. Su fabricación consistía en añadir unas lamas de metal duro reforzado al filo de un mango de cobre utilizando un sistema de soldadura con plata. Si bien estos portaherramientas presentaban una excelente resistencia a la abrasión y a la rotura, así como un elevado rendimiento de mecanizado, su coste era demasiado elevado porque todo el portaherramientas debía desecharse si alguno de sus componentes se dañaba

Para abordar este problema, desarrollamos herramientas con placas de metal duro intercambiables. Las primeras placas eran formas triangulares, cuadradas o circulares simples con caras lisas. Poco tiempo después, se desarrollaron los primeros rompevirutas en la cara de incidencia para mejorar el control de las virutas y reducir la resistencia al mecanizado. Conviene destacar que, en aquella época, era difícil crear rompevirutas mediante rectificado, ya que incluso las formas transversales más sencillas suponían todo un desafío. A esto había que añadir el hecho de que las placas con rompevirutas rectificados requerían unos plazos de fabricación más largos, así como un precio más elevado. Esto nos llevó a desarrollar un método para la inserción directa del rompevirutas en la superficie de la placa durante el prensado. Fue así como surgió el desarrollo de las caras de los troqueles superior e inferior de la prensa para moldes con la ayuda del mecanizado electroerosivo (EDM). Sin embargo, puesto que solo disponíamos de fresadoras de uso general para la producción de electrodos, solo podíamos fabricar rompevirutas con una sencilla sección transversal a lo largo del filo. Se dieron en llamar «rompevirutas de perímetro».

Part 2 : 1980～

Llegada de la era NC.
Aparición de los rompevirutas moldeados

Los centros de mecanizado NC se popularizaron alrededor de 1980. La introducción de la tecnología CAD tridimensional facilitó la creación de programas NC para el procesamiento de electrodos que permitían el mecanizado de superficies curvas complejas con la ayuda de fresas de punta esférica. Esta flexibilidad en el diseño de los rompevirutas rápidamente se extendió para permitir la fabricación de una gran variedad de rompevirutas para distintos fines. Una tecnología que hizo posible el desarrollo de los rompevirutas de tipo MA y los rompevirutas estándares con un ángulo de incidencia positivo de 7°.

 

Luego, los especialistas tenían que usar dispositivos de medida manuales, como microscopios y micrómetros de los fabricantes de herramientas, para confirmar que el molde acabado se ajustaba a las especificaciones. Ante la dificultad de medir el espacio entre la pieza hembra y los troqueles superior e inferior, utilizaban una técnica de desarrollo exclusivo conocida como «Suriawase» (configuración manual) para perfeccionar los ajustes de fabricación. 

Part 3 : 2000～

Filos de corte curvados, placas de dos 
agujeros y otras geometrías de placa complejas

Desde el año 2000, todos los diseños de placas y moldes se efectuaban con ayuda de la tecnología CAD tridimensional. A partir del modelado tridimensional, las prestaciones CAM se habían perfeccionado para permitir la creación de programas de mecanizado de electrodos empleados para EDM. Esto mejoró significativamente la flexibilidad de diseño, no solo en el caso de los rompevirutas, sino de toda la placa. Además, los dispositivos de medida y los equipos de fabricación de moldes también evolucionaron significativamente. Estos avances hicieron posible la fabricación de placas con nuevas geometrías que eran impensables hasta entonces con la tecnología tradicional.

Los dispositivos de medida tridimen-sionales aplicados por esa época también permitieron medir con precisión nuevas geometrías. Todas esas mejoras en la tecnología de procesamiento y medida impulsaron nuevos avances en la fabricación.  De la mano de la evolución de esas tecnologías de fabricación, la producción de moldes también se incrementó rápidamente. En palabras de Tomotsugu Goda, quien participó en los desarrollos de la época: «El aumento de la flexibilidad en el diseño de las placas provocó que los pedidos del Grupo de Desarrollo se volviesen más complejos. Nuestro cometido es producir moldes para crear unidades de polvo prensado en función de las solicitudes. Si bien la tecnología CAD facilita el modelado, la fabricación de las unidades de polvo prensado actuales supone todo un desafío. 

Sin embargo, nuestra misión es desarrollar un método que permita hacer realidad todas las formas que nos solicite el personal de desarrollo».

Part 4 : 2010～

En busca de nuevos avances con nuevas tecnologías de mecanizado e ideas innovadoras

A partir de 2010, se produjo la aparición incesante de placas con formas cada vez más complejas. Algunos ejemplos destacables son las placas para la fresa VFX, con filos de corte verticales y agujeros horizontales, o las placas para la serie VOX, con varios ángulos y rompevirutas moldeados. Algunas placas presentaban formas cuya unidad de polvo prensado no se podía separar de la parte hembra del molde utilizando el método de prensado convencional. Por este motivo, se desarrollaron moldes especiales en los que se pudiese separar el componente hembra. 

A medida que el rendimiento de las placas aumenta, las formas tienden a volverse más complejas, lo que a su vez dificulta todavía más la fabricación de los moldes. Por ejemplo, los moldes partidos implican el uso de más componentes, lo que a su vez exige que cada uno de ellos sea más preciso para encajar correctamente. Asimismo, los procedimientos para instalar los moldes en las prensas también se complican todavía más.

A lo largo de esta prolongada historia, el Grupo de Moldes ha contribuido en gran medida a la comercialización de una amplia variedad de placas mediante la mejora de los moldes, el desarrollo de métodos de mecanizado y la evolución de la preparación. El Sr. Goda, quien ayudó a resolver los problemas de fabricación de numerosos moldes diferentes, afirma: «Animo a que los miembros del equipo de desarrollo de nuevos productos se expresen y formulen sus peticiones. Si bien es posible que no consigamos hacer realidad sus ideas, trabajaremos duro con ellos para intentarlo. Nunca sabemos hasta dónde podemos llegar si no lo intentamos. La búsqueda de innovación es el verdadero encanto de la fabricación de moldes».

Kentaro Ono es encargado de los trabajos de prensado en el mismo Departamento de Ingeniería de Producción. Durante diez años, fue miembro del Grupo de Moldes y le gustaría que los clientes apreciasen las complejidades de las placas. Cada placa es el resultado del entusiasmo y la técnica de un equipo específico de profesionales. Al final de la entrevista, también quiso dejar clara su visión: «Cuando las personas del sector, incluidos nuestros clientes, observen nuestras placas, espero que se pregunten cómo las hemos hecho. Y, con ese aliciente, me gustaría seguir creando productos tan innovadores».

Un vistazo al pasado en el desarrollo de los moldes para placas

Los moldes son nuestra vida, por lo que cuando vemos un producto, instintivamente empezamos a imaginar cómo sería el molde en el que se fabricó. Un molde sería algo así como la sombra del artículo que sirve para producir.

Si bien los clientes nunca llegan a ver los moldes que fabricamos, la producción de placas sería imposible sin ellos. Todos y cada uno de nosotros sentimos la responsabilidad y el orgullo de ser unos profesionales cuyo trabajo es fundamental para respaldar el desarrollo y la fabricación de unas placas excepcionales. 

Los empleados más jóvenes que acaban de incorporarse a la empresa también contribuyen de manera importante a identificar problemas y a hacer propuestas de nuevos métodos de mecanizado. Todos colaboramos estrechamente con todos, sin importar la edad o la experiencia, para fabricar moldes innovadores.