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CAIM 2014
Rendimiento de insertos de
metal duro no recubiertos,
en operaciones de
torneado. La influencia de la
lubricación
1. Laboratorio de Control Numérico y Metrología,
Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de
Lomas de Zamora
2. Centro de Investigación y Desarrollo en Mecánica,
Instituto Nacional de Tecnología Industrial,
3. Cátedra Tecnología Mecánica, Facultad de
Ingeniería, Universidad Nacional de Lomas de
Zamora. mkrahmer@inti.gob.ar
Germán Abate1,2, Gustavo Maceira2,3,
Daniela Pérez2, Daniel Martínez
Krahmer1,2
Resumen
En todo proceso de mecanizado, existen va-
rios factores que influyen sobre el desgaste de
la herramienta. Entre los principales podemos
mencionar: el material a mecanizar, el material
de la herramienta, las condiciones de corte, la
lubricación, la forma y fijación del material a
mecanizar, el tipo de máquina-herramienta y su
estado de uso. Por todos estos motivos, la ma-
quinabilidad de los materiales ha sido y es inves-
tigada por diferentes autores.
En este trabajo en particular, se ha evaluado
la incidencia de la lubricación, sobre el desgaste
de insertos, aplicados a operaciones de tornea-
do sobre barras trefiladas.
En tal sentido, resultó apropiado evaluar el
rendimiento de insertos no recubiertos, en el
torneado de un acero de corte libre SAE 12L14,
utilizando un criterio de desgaste sobre la super-
ficie de incidencia de VB=0,5mm con y sin lubri-
cación.
Las barras de 38mm de diámetro, fueron fija-
das entre plato y contrapunta, con un largo ex-
puesto de 320mm.
A partir de fijar unas condiciones de corte
que garantizaron la rotura de viruta, se emplea-
ron, una profundidad de pasada de 1,25 mm en
combinación con un avance de 0,125 mm/rev, y
velocidades de corte en el rango de 150 a 240
m/min. Como herramienta de corte, se usaron
insertos de metal duro no recubierto, designa-
dos como CNMG 120408 de calidad ISO P40.
Los resultados de los ensayos realizados,
arrojaron en el torneado en seco una velocidad
V15’ de 278,8m/min, es decir, un valor mayor en
un 12,0% al obtenido mecanizando en húmedo.
Palabras claves: insertos, metal duro, no re-
cubiertos, desgaste en incidencia, torneado, lu-
bricación.
1. Introducción
A diferencia de lo que sucede en un taller de
mecanizado, que tiene siempre entre sus ob-
jetivos disminuir los tiempos de fabricación, y
por ese motivo utiliza insertos recubiertos, un
laboratorio de ensayo, que desea evaluar como
un material a mecanizar desgasta un inserto, o
como resulta la influencia en el desgaste de em-
plear o no lubricante de corte, utiliza insertos no
recubiertos para realizar estas pruebas.
Básicamente, las razones obedecen a tres
motivos: 1) dado que estos ensayos de duración
de filo demandan mucho tiempo de máquina y
material, una manera de reducir los costos radi-
ca en emplear insertos que se desgastan fácil-

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Revista Argentina de Ingenieria • Año 3 • Volumen V • Abril 2015
Abate, Maceira, Pérez y Krahmer
mente, como es el caso de los no recubiertos, 2)
porque usar un inserto con recubrimiento signi-
fica que dos materiales conforman la herramien-
ta de corte, cada uno con una tasa de desgaste
propia [1], situación que no hace otra cosa que
dificultar la evaluación dimensional de la zona
desgastada, y 3) seguramente, en razón de lo
comentado antes, la Norma ISO 3685 sobre “En-
sayos de vida para herramientas monocortantes
de torneado” [2], establece exclusivamente rea-
lizar evaluaciones de duración, empleando cali-
dades de insertos no recubiertos.
La situación comentada al principio hace que
los grandes fabricantes de herramientas de me-
tal duro orienten sus insertos a calidades con
recubrimiento [3,4,5], en detrimento de las que
no lo poseen, de manera que se hace muy difícil
para los laboratorios de ensayo, poder cumpli-
mentar la condición de la Norma sobre usar in-
sertos no recubiertos.
Específicamente, en relación a la lubricación,
Trent [6] enumera sus objetivos: 1) prevenir so-
brecalentamientos y distorsiones geométricas
sobre la pieza, máquina, y herramienta; 2) incre-
mentar la duración de los filos de las herramien-
tas; 3) mejorar la terminación superficial; y 4)
remover la viruta de la zona de corte.
Esta claro que, desde el punto de vista de la
producción y sus costos, la utilización de lubri-
cantes de corte, traerá aparejado, no sólo un au-
mento de los mismos, sino también la necesidad
de disponer de un amplio espacio en la fábrica,
tanto para su almacenamiento y deposición,
esto más allá de la afectación ambiental que ge-
nera.
Incluso, su incidencia en los costos, según el
tipo de empresa, se sitúa habitualmente entre
un 7,5% a 15% [7]
Por todas estas razones, su empleo deberá
justificarse plenamente.
Por otra parte, una extensa revisión de la
bibliografía nos muestra que la mayoría de los
trabajos de investigación realizados sobre dura-
ción de filo de herramientas en operaciones de
torneado, se orientan a comparar el rendimien-
to de varias calidades recubiertas entre sí, o a lo
sumo, de una calidad no recubierta con varias
recubiertas (antes de seguir avanzando, quere-
mos recordar que se denomina vida o duración
de una herramienta, al tiempo de corte total
obtenido hasta alcanzar un desgaste predeter-
minado. Es por esta razón que muchas veces
cuando se habla de duración y desgaste, pudiera
parecer que fueran sinónimos).
Dando mayores precisiones, C. Haron [8]
comparó en pruebas de torneado de un acero de
herramientas denominado 95MnCrW1 con una
dureza HRC23, la duración de insertos romboi-
dales del tipo V de 35º con y sin recubrimiento,
efectuando el mecanizando tanto en seco como
en húmedo (con lubricación). Los resultados ob-
tenidos mostraron que los insertos recubiertos
presentaron una tasa de desgaste mucho menor
que los no recubiertos. Adicionalmente se ob-
servó que, en condiciones húmedas, las duracio-
nes alcanzadas lo hicieron en el mismo sentido,
aunque con un sensible incremento, respecto
de los valores obtenidos en seco. Para dar una
idea, los insertos no recubiertos duraron menos
de 5 minutos a una velocidad de corte de 75m/
min mientras que, los recubiertos llegaron a 7
minutos de duración a una velocidad de 350m/
min, en ambos casos sin usar lubricación. De es-
tos resultados se desprende que, la velocidad de
75m/min resultó un valor límite para el inserto
no recubierto. Por el contrario, un rango de ve-
locidades entre 250 a 350m/min, resultaría una
condición de corte adecuada en el caso de em-
plear los insertos recubiertos.
Por otra parte, R. Yigit [9] evaluó la evolución
del desgaste de insertos recubiertos y no, en el
torneado en seco de una fundición nodular de
dureza HB 258, a cuatro diferentes velocidades
de corte (rango empleado de 125 a 200m/min).
Se utilizaron insertos con sustrato de metal duro
(WC+Co) y geometría SNMA 120408 de tres di-
ferentes tipos: sin recubrimiento, con una capa
exterior de TiN de 7,5mm y con recubrimiento
exterior de TiN de 10,5mm de espesor.
En todos los casos analizados, el inserto recu-
bierto de TiN de 10,5mm fue aquel que presentó
el mejor comportamiento frente al desgaste, si
bien las diferencias a su favor, no resultaron muy
significativas.
Habitualmente los estudios de desgaste de
herramientas se realizan en condiciones esta-
bles de corte. Por el contrario, M. Kayhan [10]
se propuso entender la duración de los filos de

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CAIM 2014
Rendimiento de insertos de metal duro no recubiertos, en operaciones de torneado. La influencia de la lubricación
corte, en el caso de encontrarse sometidos a vi-
braciones autoexitadas (chatter).
La investigación del chatter ha mostrado que
la profundidad de pasada, es el factor de corte
más crítico que afecta la estabilidad del proceso,
y su aparición durante el mecanizado es una de
las limitaciones más importantes en la produc-
ción de piezas.
En este trabajo, los datos fueron recolecta-
dos en procesos de torneado, utilizando insertos
de metal duro sin recubrimiento, mecanizando
un acero AISI 1040, tanto en condiciones esta-
bles como de chatter. También fueron analiza-
das la influencia de las condiciones de corte, y la
severidad del chatter. Los resultados obtenidos
mostraron una reducción de la vida útil con el
chatter, tanto mayor cuanto más severo resultó
ser. La disminución de la duración fue del orden
del 50%, incrementándose a 80% en el caso de
un chatter más severo, e incluso, su efecto fue
más negativo a medida que se aumentaba la
velocidad de corte. Resulta evidente entonces
que, un sistema de mecanizado más rígido pue-
de proveer una solución eficaz para disminuir las
vibraciones autoinducidas.
Por su lado, M. Khan [11] estudió la inciden-
cia del sistema de lubricación (MQL=Minimun
Quantity Lubricant, húmedo, y seco), aplican-
do un aceite vegetal, en el desgaste de insertos
de metal duro no recubiertos del tipo SNMG
120408, durante el torneado de acero AISI 9310
con una dureza HB 257. De los tres métodos de
lubricación evaluados, el sistema MQL fue aquel
que produjo los menores valores para el desgas-
te a igual tiempo de corte, mientras que el corte
en seco resultó el de peor performance.
En el caso de M. Rogante [12], se propuso
evaluar el desgaste de insertos de metal duro
tipo TNMG 220408 con y sin recubrimiento, apli-
cados al torneado de semiterminación en seco
de un acero SAE 1045 de dureza HB 191, utili-
zando un torno de control numérico. Los resul-
tados obtenidos mostraron que empleando in-
sertos recubiertos pudieron alcanzarse tiempos
de mecanizado de al menos un 50% mayor, que
en el caso de usar no recubiertos.
Con el objeto de considerar la influencia de
un tratamiento criogénico aplicado a insertos
de metal duro no recubiertos, S. Gill [13] realizó
ensayos de torneado en seco y húmedo sobre
un acero SAE 1060, utilizando cuatro velocida-
des de corte en el rango de 110 a 180m/min, mi-
diendo en todos los casos la evolución del des-
gaste en la superficie de incidencia (criterio de
interrupción de los ensayos VB=0,6mm).
Los resultados obtenidos mostraron que, los
insertos con tratamiento criogénico rindieron
de mejor modo cuando se trabajó en húmedo,
y que incluso esta tendencia se acentuó a mayo-
res velocidades de corte.
Trabajando sobre Inconel 718 de dureza HRC
32, A. Bhatt [14] midió el desgaste en insertos
tipo RCMT 1204, tanto recubiertos como no, en
operaciones de torneado en terminación. Las
tres velocidades de corte utilizadas se encontra-
ron en el rango de 50 a 100m/min.
Llamativamente, a la menor velocidad de cor-
te de 50m/min, los insertos sin recubrimiento
produjeron el mejor rendimiento, en tanto que a
la velocidad intermedia de 75m/min esta situa-
ción se alcanzó con el inserto recubierto con Ti-
NAl PVD. Para finalizar, a la velocidad de 100m/
min, el inserto con triple capa TiCN+Al2O3+TiN
CVD resultó aquel que mejor se comportó.
Ensayando un par de materiales relativamen-
te modernos, como el Ti6Al4V y otro similar de
maquinabilidad mejorada, el TIMETAL, ambos
con una dureza en el entorno de los HB 240, M.
Armendia [15], usando insertos no recubiertos
del tipo CNMG 120408 en operaciones de tor-
neado húmedo (aceite emulsionable al 7% con
caudal de 12 l/min), y a velocidades de corte en
el rango de 50 a 100m/min, midió el desgaste
sobre la superficie de incidencia. Los resultados
alcanzados mostraron que hasta los 80m/min
no hubo diferencia entre los materiales meca-
nizados, en tanto que a 90m/min y 100m/min,
la maquinabilidad del TIMETAL fue significativa-
mente superior.
Asimismo, A. Sahoo [16] en el torneado de
terminación en duro de un acero AISI 4340 de
dureza HRC 47, midió el desgaste en incidencia
sobre insertos del tipo CNMG 120408 recubier-
tos y no recubiertos, a una velocidad de 150m/
min y en seco. En estas condiciones, los insertos
recubiertos con TiN produjeron una duración de
filo de 19 minutos, en tanto que los de ZrCN de
8 minutos, mientras que los no recubiertos no

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Revista Argentina de Ingenieria • Año 3 • Volumen V • Abril 2015
llegaron al minuto de duración.
Por último, D. Martinez Krahmer [17], reali-
zando pruebas de torneado, comparó la dura-
ción de tres calidades de insertos de metal duro
no recubiertos, resultando aquellos designados
como ISO P10 superiores en al menos un 11% en
relación a otros de menor resistencia al desgas-
te, como fueron aquellos de calidades ISO P20
e ISO P40.
Siendo entonces que, una amplia revisión de
la bibliografía nos muestra pocos antecedentes
en cuanto a la evaluación de la incidencia de la
lubricación, sobre el desgaste de las herramien-
tas de corte, y con el objeto de evidenciar, que
no siempre es necesario el uso de lubricantes de
corte, sino que debiera efectuarse un análisis en
cada caso, en este trabajo nos propusimos anali-
zar el rendimiento de insertos no recubiertos, en
el torneado con y sin lubricación de un acero de
corte libre SAE 12L14.
2. Procedimiento experimental
2.1 Materiales y equipos
2.1.1 Material de trabajo
El material evaluado fueron barras de acero
trefilado grado SAE 12L14, de 38,1mm de diá-
metro cortadas a una longitud de 350mm, cuya
composición química se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Composición química del acero SAE
12L14
Se prepararon probetas metalográficas, con-
teniendo una sección longitudinal y otra trans-
versal de la barra.
Las probetas fueron atacadas empleando ni-
tal 2%. Las inclusiones se clasificaron de acuerdo
con la Norma ASTM E45, mientras que el
tamaño de grano lo fue según la Norma ASTM
E 112.
Las observaciones, se hicieron con un mi-
croscopio óptico marca ZEISS, AXIOTECH, mien-
tras que la microdureza fue determinada con un
microdurómetro Vickers, marca Shimadzu HMV
2000.
2.1.2 Máquina y herramienta empleadas
Para efectuar los ensayos de rendimiento, se
utilizó un torno de control numérico Promecor
SMT 19.
Las herramientas de corte usadas, fueron in-
sertos no recubiertos del tipo CNMG120408 de
calidad ISO P40, con montaje en portainserto
MCLNR-2525M12.
2.2. Condiciones operativas del proceso de
torneado
En primer lugar, se realizaron pruebas ten-
dientes a establecer un valor de avance que, en
combinación con una profundidad de pasada
de 1,25mm, produjese la rotura de viruta. Este
avance resultó ser de 0,125mm/v.
Para fijar las velocidades de corte, se toma-
ron como referencia valores indicados por los
principales fabricantes de insertos de metal
duro, resultando así un rango de 150 a 240m/
min.
Las barras de 38mm de diámetro, fueron fija-
das entre plato y contrapunta, con un largo ex-
puesto de 320mm.
Lubricante: aceite emulsionable sintético al
5%. Caudal = 10 l/min.
2.3 Medición de desgaste
El desgaste VB sobre la superficie de inciden-
cia de los insertos, fue determinado usando un
banco de medición óptico marca Dormer. A pe-
sar que la Norma ISO 3685 establece un criterio
de interrupción de ensayo de VB = 0,3mm este
desgaste fue fijado en un valor de 0,5mm dado
que la calidad ISO P40 es de reducida resistencia
al desgaste.
3. Resultados y discusión
3.1 Material a mecanizar
Sobre el material a ensayar, se realizaron me-
diciones de microdureza Vickers, según la Nor-
ma ASTM E 384, empleando 500X y una carga de
1000 gf, sobre una sección transversal, resultan-
do un valor HV de 200 ± 5.
El análisis metalográfico reveló que, el mate-
rial presenta una microestructura laminada en
caliente, constituida por una matriz de granos
equiaxiales de ferrita, con una menor propor-
ción de perlita distribuida en bandas y de forma
heterogénea en la matriz; correspondiéndole un
tamaño de grano equivalente al Nº 6.5 (ver Fi-
Abate, Maceira, Pérez y Krahmer

121
CAIM 2014
gura 1).
Las inclusiones corresponden al tipo A (sulfu-
ro), serie fina Nº 2 ½ y serie gruesa N° 2, y tipo D
(óxido), serie fina Nº ½ (ver Figura 2).
La microestructura del borde correspondien-
te a la superficie exterior de la muestra es simi-
lar a la del núcleo, observándose granos defor-
mados plásticamente, provenientes del trabajo
de deformación plástica en frío (trefilado).

Figura 1. Microestructura (100x) Figura 2. Inclusiones
(100x)
3.2 Resultados del mecanizado
A continuación presentaremos los valores
obtenidos, diferenciados según se haya utilizado
o no, lubricante de corte.
3.0.1 Torneado en seco
En las figuras 3, 4, y 5 se presentan los va-
lores medidos para las curvas de desgaste, así
como las curvas de ajuste cuadrático y su ecua-
ción correspondiente, para las velocidades de
240, 180 y 150m/min respectivamente.
3.0.2 Torneado en húmedo
En las figuras 6, 7, y 8 se presentan los va-
lores medidos para las curvas de desgaste, así
como las curvas de ajuste cuadrático y su ecua-
ción correspondiente, para las velocidades de
240, 180 y 150m/min respectivamente.
3.3 Tipo de viruta
En lo que respecta a las virutas generadas du-
rante las pruebas, se pudo apreciar que la forma
predominante en todos los casos correspondie-
ron al tipo 6.2 (viruta en arco corto), según el
anexo G: Chip Characteristics, Table G.1- Chip
forms, de la Norma ISO 3685:1993(E). Esta viru-
ta es típica en el torneado de aceros de corte
libre, dado que tanto los sulfuros de mangane-
so, como el plomo que se mantiene en solución
sólida, producen una discontinuidad en la mi-
croestructura que favorece el corte de viruta, in-
dependientemente de las condiciones de corte y
del filo del inserto.
3.4 Curva de Taylor
A partir de las distintas curvas de desgaste
obtenidas (ver figuras 3 a 8 inclusive), se deter-
minaron los puntos necesarios para poder ajus-
tar la curva de Taylor, para ambos ensayos. Estos
valores se presentan en la tabla siguiente:
Tabla 2. Valores Vc vs T para las distintas cali-
dades ensayadas
Rendimiento de insertos de metal duro no recubiertos, en operaciones de torneado. La influencia de la lubricación

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Revista Argentina de Ingenieria • Año 3 • Volumen V • Abril 2015
Finalmente, al realizar el análisis de estos úl-
timos valores según de la Norma ISO 3685, se
obtuvieron los parámetros calculados siguien-
tes, tal como lo indican los anexos D y F, de la
citada Norma (ver tabla 3).
Tabla 3. Parámetros de la curva de Taylor:
Examinando la Tabla 2, se desprende que,
las duraciones mínimas de filo alcanzadas fue-
ron de mayores a 15 minutos en todos los casos.
Se desprende entonces que, las V15´ obtenidas
(ver tabla 3), se encontraron por encima del in-
tervalo específico de velocidades usado durante
las pruebas.
Con información la información de las tablas
2 y 3, se construyó a partir de las ecuaciones de
Taylor correspondientes, un diagrama que in-
cluye a las dos curvas en forma superpuesta, tal
como se muestra en la figura siguiente:
De la observación de este gráfico se puede
concluir que, efectuar el torneado en seco re-
percutió positivamente en la duración del filo
del inserto, principalmente en la velocidad de
corte intermedia (180m/min).
4. Conclusiones
- Contrariamente a lo esperado, el torneado
en seco produjo una mejora en la duración del
filo de las herramientas usadas en el mecanizan-
do de acero SAE 12L14, en todas las velocidades
de corte testeadas. Esto puede deberse a una
acción ineficiente de la lubricación (poco caudal
y/o presión), ya que las oscilaciones de tempera-
tura resultantes de estas faltas, podrían inducir
fatiga térmica sobre el filo, aumentando así su
tasa de desgaste. Por el contario, en el mecani-
zado en seco siempre hay una mayor estabilidad
térmica.
- Los resultados de los ensayos realizados,
arrojaron con el torneado en seco una velocidad
V15’ de 278,8m/min, es decir, un valor mayor en
un 12,0% al obtenido mecanizando en húmedo.
- Tal como lo indican los resultados de los en-
sayos realizados, la posibilidad de eliminar la uti-
lización de lubricantes de corte, en casos como
este, se traduciría en el ámbito de la producción,
tanto en una disminución de los costos de pro-
ducción, como de la afectación ambiental.
- Para el acero ensayado, una duración eco-
nómica de los filos (mayores a 15 minutos), se
podrían obtener a velocidades menores o igua-
les a unos 250 m/min.
- El tipo de viruta obtenida en todos los ca-
sos (conocida como arco corto), es ideal para
el mecanizado en máquinas automáticas, dado
que su reducido tamaño y longitud, no requiere
de paradas de máquina, que tienen por objeto
remover enredos de viruta.
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