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Hideyuki Fujii Gifu Aero Group, Aerospace Dept.Joined in 2015 / Shogo Tanaka Group Leader, Gifu Aero Group Assistant Manager, Aerospace Dept.Joined in 1999 / Hiroki Okumura Production Engineering Group Alloy Production Dept.Joined in 2014

La gama DSA, lanzada en septiembre de 2019, se desarrolló para el mecanizado de aleaciones termorresistentes que se utilizan habitualmente en motores de aviones En el proceso de mecanizado de aleaciones termorresistentes, la temperatura provocada por la fricción puede acumularse fácilmente y provocar el endurecimiento por trabajo. Por este motivo, las herramientas de corte deben tener precisión y durabilidad. El compromiso de los desarrolladores es producir las características deseadas aunque difíciles,  mediante pruebas de campo repetidas durante un período de tres años dio como resultado productos nuevos e innovadores. 

Tres tecnologías sobresalientes y materiales de metal duro que respaldaron las tecnologías

–  ¿Por qué se desarrollaron las series DSA?

Tanaka: «Según las previsiones emitidas antes del COVID-19, el mercado aeronáutico necesitaría más de 40 000 aviones nuevos en los próximos 20 años. Dado que cada uno de ellos requiere al menos dos motores, será necesario fabricar un mínimo de 80 000 motores. Esto significa que también se necesitarán herramientas para el mecanizado de materiales para estos motores. Mitsubishi Materials fabrica brocas WSTAR para usos múltiples y disponemos de una gama ampliada de brocas para diferentes materiales (tipos M, K, N y H). Sin embargo, las brocas para el mecanizado de aleaciones termorresistentes (tipo S) aún no estaban disponibles. Este es el motivo por el que el desarrollo de la serie DSA y la respuesta a las necesidades del mercado han sido cuestiones importantes para la empresa en los últimos años».

Fujii:«En octubre de 2016, se creó el Departamento Aeroespacial. Me asignaron al departamento y me encargaron el desarrollo de la serie DSA de brocas de metal duro integrales para el mecanizado de aleaciones termorresistentes».

 

– ¿Cuáles son las condiciones que requieren las herramientas de corte termorresistentes?

Fujii:«Las piezas de los aviones requieren una fiabilidad absoluta y los materiales son caros. Por lo tanto, es esencial contar con una alta precisión de mecanizado para evitar desperdicios causados por defectos. Además, las herramientas de metal duro son caras, por lo que es posible que los clientes deseen reacondicionarlas y reutilizarlas para reducir costes. Esto hace que sea importante diseñar geometrías que sean fáciles de volver a rectificar y recubrir». 

Okumura:«Consideramos que los materiales basados en la dureza, tenacidad y durabilidad son condiciones absolutamente necesarias, porque las características del metal duro cambian significativamente dependiendo del equilibrio entre el metal duro de tungsteno y el cobalto. Como resultado de ensayos y errores repetidos, desarrollamos DP9020, un nuevo material de metal duro reforzado con recubrimiento de PVD con mayor dureza y resistencia al desgaste».

– ¿Cuáles son las características de los tres argumentos de venta principales?

Fujii:«El refrigerante, el honing y el margen tienen características importantes. Al mecanizar aleaciones termorresistentes, la descarga de refrigerante cambia significativamente la lubricidad y la capacidad de refrigeración. El agujero pasante del refrigerante es de forma triangular, al igual que otras existentes, porque tiene un rendimiento probado. Se observó que esta forma aumentaba la lubricidad sin disminuir la rigidez de la broca. En cuanto al honing, que se asocia con el afilado y la durabilidad, buscamos una forma que pudiera lograr una generación de virutas estable y resistente a las roturas del filo. A través de la discusión para determinar la anchura ideal del margen y la forma del filo, minimizamos el área de contacto para restringir el calor de mecanizado y reducir el endurecimiento por trabajo». 

Tanaka:«En el mecanizado de aleaciones termorresistentes, el refrigerante es extremadamente importante. Por lo tanto, durante el desarrollo, primero determinamos las especificaciones del agujero del refrigerante y, a continuación, optimizamos la forma del filo de corte, el honing y el margen. Además de simulaciones de análisis de líquidos y rigidez, observamos la generación de virutas con una cámara de alta velocidad. Esto nos permitió ajustar la forma durante el desarrollo». 

Búsqueda de la mejor solución mediante pruebas de campo en profundidad

– ¿Cuál fue la principal prioridad durante el proceso de desarrollo?

Fujii:«En cuanto al honing, que influye en la vida útil de la herramienta, comprobamos los casos de desarrollo anteriores y dedicamos el tiempo necesario a identificar la mejor forma. Repetimos el ciclo de hipótesis y evaluación. La posibilidad de defectos repentinos en las herramientas no se puede determinar antes del mecanizado real». 

Okumura:«Es lo mismo que el material de metal duro. Comprobamos la consistencia del material de metal duro utilizado para las brocas prototipo y lo repetimos para los materiales utilizados para las brocas de producción reales. Esto se hizo porque los tamaños de los lotes del material utilizado para las pruebas de las brocas prototipo y el material utilizado para la fabricación de las brocas de producción en masa son muy diferentes. Los cambios en la calidad debidos a esta diferencia en el tamaño de los lotes conllevarían diferencias en las condiciones de fabricación entre las pruebas y la producción en masa. Por lo tanto, la comprobación de la calidad y la uniformidad son el proceso más importante en el desarrollo de materiales.

– ¿Cómo fue el proceso de desarrollo

Tanaka:«Comenzamos el desarrollo en octubre de 2016, al mismo tiempo que se creó el Departamento Aeroespacial. Tardamos unos dos años en completar el desarrollo básico, incluido el diseño, la creación y la evaluación de un prototipo, y luego repetimos las pruebas de campo junto con la confirmación de la producción en masa. Como resultado, se tardó casi el doble de tiempo en desarrollar un producto estándar».

Fujii:«Aunque nos llevó tiempo lanzar el producto, nuestro Departamento de Ventas lo comentó entre los clientes durante el desarrollo, lo que nos permitió recopilar información desde 
una gama más amplia de casos de mecanizado
De hecho, los clientes utilizan herramientas para mecanizar materiales en formas complicadas, no solo en los bloques estándar utilizados durante las pruebas internas. Las herramientas deben funcionar en el entorno operativo del cliente, no solo en el entorno de pruebas. Conocer el rendimiento del producto utilizado por los clientes reales fue inestimable para nosotros».

Okumura:A medida que nos acercábamos a la comercialización, necesitábamos tener en cuenta los materiales para una producción estable. Incluso si nuestro prototipo pudiera hacerse a la perfección, necesitábamos abordar una serie de problemas para comercializar el producto real. Tras estabilizar el proceso de fabricación, necesitábamos satisfacer las demandas de los clientes tras la introducción de los productos en el mercado. Por eso tenemos que seguir mejorando». 

– Envíe un mensaje a nuestros clientes.

Tanaka:«No hace falta decir que, por seguridad, las piezas de los aviones deben ser absolutamente fiables. Esto especialmente en el caso de las piezas utilizadas en motores. Nuestras herramientas obtuvieron la aprobación para su uso en el mecanizado de piezas de motores mediante pruebas de campo, lo que aumentó nuestra confianza. El sistema de suministro global para la gama DSA (incluyendo el reafilado y recubrimiento) ya se ha establecido, por lo que los clientes pueden estar seguros de que pueden obtener las herramientas que necesitan cuando las necesitan. También podemos responder rápidamente a solicitudes especiales de productos. No dude en ponerse en contacto con nosotros en cualquier momento para obtener información de los productos. También tenemos previsto ampliar el uso de los productos a la industria de la maquinaria eléctrica pesada». 

Fujii:«Cuantos más clientes usen productos, más nos beneficiaremos de los comentarios sobre la evaluación del rendimiento en una amplia gama de condiciones. Necesitamos analizar tales evaluaciones para prepararnos para respuestas rápidas a casos individuales. Esto requiere un sistema que nos permita satisfacer de forma precisa y rápida las necesidades de los clientes».

Okumura:«El lanzamiento de nuevos productos es el comienzo del proyecto, no el objetivo. Nuestra misión es la de responder adecuadamente a las solicitudes de los clientes después de que usen los productos en sus plantas. No dude en ponerse en contacto con nosotros si tiene algún problema sencillo o complejo».