Maquinabilidad: familias de materiales y normativa ISO

El índice de maquinabilidad es un valor numérico, generalmente expresado como porcentaje, que permite comparar la facilidad de mecanizado de un material respecto a un estándar de referencia. Históricamente, se ha utilizado el acero de corte libre AISI 1112 (o equivalentes como el B1112) como base, asignándole un valor del 100%.

Este índice no es una constante física absoluta, sino una métrica relativa que depende de las condiciones de corte, el material de la herramienta y el tipo de operación. Se determina principalmente mediante tres criterios:

• Vida útil de la herramienta: duración del filo antes de alcanzar un nivel de desgaste crítico.
• Fuerza de corte y potencia: energía necesaria para retirar el material.
• Acabado superficial: facilidad para obtener la rugosidad requerida sin generar filos de aportación.

Para estandarizar la selección de herramientas y parámetros de corte, la norma internacional ISO 513 clasifica los materiales de trabajo en seis grupos principales. Cada grupo presenta características mecánicas y térmicas únicas que determinan su comportamiento durante el mecanizado.

Grupos de materiales ISO

1. ISO P (Acero): El grupo más extenso. Abarca desde aceros no aleados hasta aceros altamente aleados. Su maquinabilidad es variable; los aceros de bajo contenido en carbono son tenaces y pastosos, mientras que los de alto carbono son más duros y frágiles.
2. ISO M (Acero inoxidable): Materiales con al menos un 11-12% de cromo. Tienden a generar filos de aportación y endurecimiento por deformación, lo que reduce la vida útil de la herramienta.
3. ISO K (Fundición): Materiales con alto contenido en carbono (>2%). Suelen producir viruta corta y pulverizada, lo que facilita el control de la misma, aunque pueden ser abrasivos.
4. ISO N (Materiales no ferrosos): Incluye aluminio, cobre y latón. Son materiales generalmente blandos y con alta conductividad térmica, lo que permite velocidades de corte elevadas.
5. ISO S (Superaleaciones): Materiales termo-resistentes (base níquel, cobalto o titanio). Presentan una maquinabilidad muy baja debido a su alta resistencia a altas temperaturas y baja conductividad térmica.
6. ISO H (Material endurecido): Aceros templados y fundiciones con durezas superiores a 45-65 HRC. Requieren herramientas de corte avanzadas (como CBN o cerámica).

La siguiente tabla resume los índices de maquinabilidad aproximados para diversas familias de materiales, tomando como referencia el acero de corte libre (100%).

Nota: Los valores son orientativos y pueden variar según el tratamiento térmico y la aleación específica.

La responsabilidad de analizar la maquinabilidad recae sobre los ingenieros de procesos y los responsables de producción en las empresas del sector. Una evaluación incorrecta puede derivar en:

• Desgaste prematuro de herramientas: incrementando los costes por sustitución.
• Incumplimiento de tolerancias: según la norma ISO 2768, las tolerancias generales deben ser alcanzables mediante el proceso elegido.
• Sanciones y riesgos: el incumplimiento de la normativa de seguridad industrial (como el Real Decreto 1215/1997 sobre equipos de trabajo) puede derivar en sanciones administrativas graves si se fuerzan las máquinas-herramienta más allá de sus especificaciones técnicas.

En España, las empresas del sector deben cumplir con la Ley 21/1992 de Industria, que regula la calidad y seguridad de los productos y procesos industriales. La correcta gestión de la maquinabilidad permite optimizar el consumo energético y reducir la huella ambiental, alineándose con las directrices de la Ley 7/2022 de residuos y suelos contaminados para una economía circular.

Para mejorar la productividad en materiales con baja maquinabilidad, se recomienda:

1. Seleccionar el recubrimiento adecuado: utilizar recubrimientos de PVD o CVD específicos para el grupo ISO.
2. Optimizar la refrigeración: aplicar refrigerante a alta presión, especialmente en materiales ISO S e ISO M.
3. Controlar la dureza: realizar tratamientos térmicos (como el recocido) antes del mecanizado de desbaste si el material está excesivamente endurecido.
4. Geometría de corte: emplear filos más positivos para reducir las fuerzas de corte en materiales pastosos.

• Organización Internacional de Normalización (ISO)^[1]
• Asociación Española de Normalización (UNE)^[2]
• Sandvik Coromant: Guía de materiales y maquinabilidad^[3]
• Manual de mecanizado de materiales (ASM International)^[4]