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COMPLEMENTO UNIDAD II
2.2 SELECCIÓN DE HERRAMIENTAS Y PARÁMETROS DE CORTE Operación de torneado Magnitudes de mecanizado:
Avance f Profundidad ap
Sección de corte:
Espesor de viruta h1 Ancho de corte b
2.2.1 TIPOS DE HERRAMIENTAS A continuación se muestran algunos tipos de herramientas para tornado, así como
los tipos de insertos más comunes
2.2.2 MATERIAL PARA HERRAMIENTA DE CORTE
La selección de la calidad y el material de la herramienta es un factor importante que se debe tener en cuenta a la hora de planificar una operación de mecanizado productiva. Por ello es importante un conocimiento básico de cada uno de los materiales de las herramientas y de su rendimiento de cara a realizar la selección correcta para cada aplicación. Se debe tener en cuenta el material de la pieza que se va a mecanizar, el tipo de pieza y su forma, las condiciones de mecanizado y el nivel de calidad superficial que se requiere para cada operación. El objetivo de este estudio es ofrecer información adicional sobre cada material de herramienta, sus ventajas y las recomendaciones para utilizarlo en las mejores condiciones. También se ofrece información general sobre la gama completa de calidades de Sandvik Coromant para cada área de aplicación.
Los materiales de la herramienta de corte tienen distintas combinaciones de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste, y se dividen en varias calidades con
propiedades específicas. En general, el material de herramienta idóneo para una aplicación debe ser: • Duro, resistente al desgaste en incidencia y a la deformación • Tenaz, resistente a rotura del núcleo • No reactivo en contacto con el material de la pieza • Químicamente estable, resistente a oxidación y difusión • Resistente a cambios repentinos de temperatura
ACEROS DE HERRAMIENTAS
Clasificación de los aceros de herramientas:
En la práctica, la aplicación de este término queda limitada a los aceros especiales
de gran calidad utilizados en la fabricación de útiles o herramientas destinados a
trabajar los materiales por corte o por presión.
Hay diversos procedimientos que pueden servir para agrupar los aceros de
herramientas. Uno de ellos los clasifica en función del medio de temple utilizado:
así se tiene aceros de temple en agua, aceros de temple en aceite y aceros de
temple al aire. El contenido en elementos de aleación también puede servir para
agrupar los aceros, y en función de él se dividen en aceros de herramientas al
carbono, aceros de baja aleación y aceros de aleación media. Finalmente, en
función de la aplicación que van a tener, se clasifican en aceros rápidos y aceros
para trabajos en frío.
Elección de los aceros de herramientas:
En la mayoría de los casos nos encontramos con que son varios los tipos e incluso
las familias de aceros que nos resolverían satisfactoriamente un determinado
problema de herramientas, lo que hace que la selección se base en otros factores,
tales como productividad prevista, facilidad de fabricación y costo. En última
instancia es el costo de las herramientas por unidad de producto fabricado el que
determina la selección de un determinado acero.
Los aceros de herramientas, además de utilizarse para la fabricación de
elementos de máquinas, se emplean para la fabricación de útiles destinados a
modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por arranque de viruta,
cortadura, conformado, embutición, extrusión, laminación y choque.
De todo lo dicho se deduce que, en la mayoría de los casos, la dureza, tenacidad,
resistencia al desgaste y dureza en caliente constituyen los factores más
importantes a considerar en la elección de los aceros de herramientas.
Tenacidad:
En el caso de los aceros de herramientas, el término tenacidad se refiere más a la
capacidad de sufrir golpes sin rotura que a la facultad de absorber energía durante
la deformación. La mayor parte de las herramientas tienen que ser piezas rígidas,
y por lo general cualquier deformación que presenten, por pequeña que sea, las
hace inservibles. Los aceros de herramientas con contenidos en carbono medios y
bajos, son los que presentan mejor tenacidad y constituyen el material utilizado en
la fabricación de herramientas resistentes al choque.
Dureza en caliente:
Esta propiedad expresa la resistencia que presenta el acero al ablandamiento a
temperaturas elevadas, y viene reflejada, en cierto modo, por la resistencia que
ofrece el material al revenido, la cual constituye un factor importante a considerar
en la elección de los aceros de herramientas que trabajen a más de 500°C es
fundamental que posean aleación, formadores de carburos duros y estables,
mejora generalmente la resistencia la ablandamiento a temperaturas elevadas,
destacando en este sentido los aceros que contienen grandes cantidades de
tungsteno, cromo y molibdeno.
Maquinabilidad:
Esta propiedad indica la mayor o menor facilidad que presenta el material a su
mecanización y a la obtención de un acabado perfecto. Los factores que influyen
en la maquinabilidad de los aceros de herramientas son la dureza en estado de
recocido, la microestructura del acero y la cantidad de carburos presentes.
En comparación con los aceros aleados normales, los aceros de herramientas son
mucho más difíciles de mecanizar. La maquinabilidad y facilidad de trabajo de los
aceros de herramientas disminuye al aumentar el contenido de carbón y
elementos de aleados. Conforme aumenta el contenido en carbono y elementos
de aleación en los aceros, carbono en combinación con elementos que tienen gran
tendencia a formar carburos, como el vanadio, el tungsteno, el cromo y el
molibdeno, reduce la maquinabilidad al formarse gran número de partículas duras
de carburo, que no se disuelven en el recocido.
Aceros para usos especiales:
Los aceros al tungsteno presentan una resistencia al desgaste muy bueno,
utilizándose para la construcción de herramientas de bruñir, hileras de trefilar,
matrices de estampar, etc.
Los aceros de baja aleación, especialmente los que contienen níquel, destacan
por su tenacidad. Se utilizan para la fabricación de herramientas y piezas
sometidas a golpes fuertes, como ocurre con las cuchillas de las cizallas, rodillos
de laminar roscas, etc.
Los aceros para moldes se utilizan para la fabricación de troqueles para la
industria de plásticos, los cuales se conforman por punzonado o por un proceso
mixto de punzonado y mecanizado.
Tratamiento térmico de los aceros de herramientas:
El calentamiento de estos aceros debe realizarse efectuando el calentamiento
lentamente. O bien precalentando el material a una temperatura más baja antes
de introducirlo en un horno a elevadas temperaturas. A veces se colocan las
piezas a tratar en un horno frío, calentándose simultáneamente el horno y las
piezas hasta alcanzar la temperatura requerida. En cualquier caso, es importante
que la pieza permanezca a la temperatura adecuada el tiempo necesario para que
se caliente uniformemente toda su masa.
Debe procurarse no calentar el acero de herramientas a temperaturas demasiado
altas ni mantenerlo a temperatura demasiado tiempo para evitar los
sobrecalentamientos.
El procedimiento y los medios de temple utilizados varían según el tipo de acero a
tratar y la velocidad de enfriamiento requerida, los aceros al carbono y de baja
aleación se templan en salmuera o agua, y los aceros de alta aleación en aceite,
aire a sales fundidas.
Es conveniente efectuar el revenido de los aceros de herramientas
inmediatamente después de templarlos y antes de que se hayan enfriado a la
temperatura ambiente, para reducir al mínimo el peligro de formación de grietas,
debidas a las tensiones originadas en el temple.
ACEROS RÁPIDOS
Entre los aceros de herramientas, este tipo es el más aleado, y los aceros que lo
forman contienen normalmente grandes cantidades de tungsteno (13 A 19%),
junto con cromo (3,5 A 4,5%), vanadio (0,8 A 3,2%) y a veces molibdeno y cobalto.
El contenido de carbono varía entre 0,7 y 1%, aunque en algunos pueden llegar a
valer hasta un 1,5%.
La principal aplicación de estos aceros es la fabricación de herramientas de corte,
aunque también se utilizan en la construcción de matrices de extrusión,
herramientas para bruñir y punzones de corte.
Presentan una dureza en caliente excelente y una resistencia al choque bastante
buena. Entre sus cualidades tenemos buena indeformabilidad, buena resistencia
al desgaste, maquinabilidad regular, pudiendo templarse en aceite, al aire o en
sales fundidas.
Los aceros rápidos se pueden clasificar en dos grupos: aceros con molibdeno y
aceros con tungsteno.
ACEROS EXTRA-RÁPIDOS
Los aceros extra rápidos o de alta velocidad HSS (High Speed Steel), son quienes
tienen la más amplia aplicación en herramientas de corte. Con molibdeno y
wolframio en su composición, además de cromo y vanadio, tienen buena
resistencia a la temperatura y al desgaste. Generalmente lo encontramos en
brocas (mechas), machos de roscar, cojinetes, fresas y hojas de sierra.
Si el porcentaje de tungsteno (wolframio) es superior al 18%, es cuando reciben el
nombre de aceros HSS.
Estos aceros se caracterizan por una notable resistencia al desgaste del filo de
corte aún con temperaturas superiores a los 600°C, por lo que las herramientas
fabricadas con este material pueden emplearse cuando las velocidades de corte
requeridas son mayores a las empleadas para trabajar con herramientas de acero
rápido.
El HSS fue descubierto en 1898 por Frederick Winslow Taylor un ingeniero
estadounidense más conocido por haber puesto las bases de la Organización
Científica del Trabajo (Taylorismo). Descubrió, tras muchos experimentos, que
añadiendo wolframio a un acero aleado en una proporción superior al 18%,
aumentaba su punto de fusión desde 500°C hasta 800°C.
Se basó en el acero RMS descubierto por Robert Mushet 30 años atrás y que
venía siendo empleado como mejor acero para herramientas de corte.
Pensado como acero de herramienta, pudo aumentar la velocidad de corte
habitual de 10 m/min hasta 40 m/min.
Los Acero Rápidos (HSS) tienen altos niveles de dureza y muy buena resistencia
al desgaste a altas temperaturas de laminación. Esta calidad se produce por el
método de Doble Colada Centrifugada (CC Duplex) y el material del núcleo es
hierro de Grafito Esferoidal (SG) Perlítico.
ACEROS EXTRA-RÁPIDOS AL COBALTO
Varias herramientas de corte se fabrican con este tipo de acero HSS. Estas tienen
un agregado de cobalto mayor al 5% en su composición.
El cobalto es agregado para mantener la dureza del acero aún sometido a altas
temperaturas para evitar el revenido y por consecuencia perder el afilado, razón
por el cual se utiliza en herramientas de corte a alta velocidad que generan calor
excesivo por fricción.
Pero en la industria metalmecánica, es común encontrar barras y cuchillas de este
material para el mecanizado en tornos, las cuales deben pasar por un proceso de
afilado.
De esta manera, se afilan herramientas de acuerdo a los perfiles de corte
pensados por el Ing. Frederick Winslow Taylor, según el proceso que se observa
en el dibujo:
Herramienta de corte según
diseño de Taylor
CARBUROS METÁLICOS (CERÁMICOS)
El carburo de wolframio o carburo de tungsteno es un compuesto cerámico
formado por wolframio y carbono. Pertenece al grupo de los carburos, con
composición química de W3C hasta W6C. Se utiliza fundamentalmente, debido a
su elevada dureza, en la fabricación de maquinarias y utensilios para trabajar
el acero. De esta característica también recibe el nombre de widia, una de las
primeras denominaciones comerciales de este compuesto, como abreviatura del
alemán Wie Diamant (WIDIA)(«como el diamante»).
Debido a su elevada dureza y escasa ductilidad, se elaboran piezas de este
material en forma de polvo, añadiendo entre un 6 y un 10% de cobalto. Los granos
del carburo de wolframio empleados en el proceso suelen tener diámetros de
aproximadamente 0,5 a 1 micrómetros. El polvo se prensa, y las piezas obtenidas
se calientan bajo presión de 10 000 a 20 000 bar, hasta aproximadamente
1600 °C, algo por debajo del punto de fusión del carburo. En estas condiciones, la
masa se compacta por sinterización, actuando el cobalto como pegamento entre
los granos del carburo.
El acabado final de las piezas sólo se puede realizar con métodos abrasivos.
También es posible trabajarlo con máquinas de electroerosión de hilo o
penetración.
El tipo de material formado de esta manera se conoce como cermets, de las siglas
inglesas ceramic metal.
Historia
El carburo de wolframio fue descubierto por el químico y Premio
Nobel francés Henri Moissan
Moissan adaptó el horno eléctrico para experimentos científicos y descubrió varios
carburos, entre ellos el de silicio o carborundum llamado en su honor moissanita.
En 1897, buscando conseguir diamante artificial, mezcló partículas metálicas de
wolframio y de azúcar (por su contenido de carbono), calentando la mezcla a alta
temperatura. El resultado fue una masa azul oscura de una gran dureza: el
carburo de wolframio. Sin embargo aunque registró su descubrimiento e identificó
los componentes, su extrema fragilidad lo hacía inoperante.
Durante la Primera Guerra Mundial se hicieron algunos experimentos en
Alemania, sinterizando partículas de carburo de wolframio. Se prensaron en varias
formas a alta presión y se trataron térmicamente. De nuevo el producto resultante
fue demasiado frágil para procesarlo industrialmente.
No sería hasta el año 1923 cuando unos ingenieros de la fábrica berlinesa de
bombillas OSRAM (licenciada por General Electric) lograron sintetizar un producto
a base de carburo de wolframio utilizando como aglomerante un 10% de cobalto.
El cobalto dio tenacidad a la aleación resultante lo que permitía su uso industrial.
Este producto también recibió el nombre de Metal Duro o “Hard Metal”
De ese modo, culminaron su búsqueda de varios años para producir un "metal
duro como el diamante" (en alemán Metall hart wie Diamant).
El proceso de fabricación del carburo de wolframio, es por su complejidad un
proceso de costo elevado, por lo que fabricar herramientas integrales de este
material no era económicamente sustentable. Esto sumado al hecho de que su
extrema dureza iba emparejada con su alta fragilidad, que lo hacía propenso a las
roturas.
Es por eso que se pensó fabricarlo en plaquitas de reducido tamaño, las cuales se
unían al extremo de una barra de material más económico mediante una
soldadura con bronce.
Esto, si bien solucionaba algunos inconvenientes, necesitaba el reafilado
constante en muelas especiales de estas herramientas, tornando su
mantenimiento engorroso y poco práctico. La herramienta perdía material y por
consiguiente geometría en cada afilado, lo que requería una nueva puesta a
punto.
Hasta que apareció en Japón una fábrica de plaquitas de metal duro que consiguió
unir mecánicamente los llamados insertos al mango metálico, haciendo inútil el
reafilado y simplificando la sustitución de plaquitas quemadas o rotas. De esta
manera también se aprovecharon también todos los filos útiles de la plaquita.
METAL DURO
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
El metal duro es un material metalúrgico en polvo; un compuesto de partículas de
carburo de tungsteno (WC) y un aglutinante rico en cobalto metálico (Co). Los
metales duros para aplicaciones de mecanizado contienen más del 80% de fase
WC dura. El carbo nitruro cubico es otro componente importante, especialmente
en calidades de gradiente sinterizado.
El cuerpo de metal duro se forma, bien mediante prensado del polvo o bien
mediante técnicas de moldeo por inyección, para luego sinterizarlo hasta la
densidad completa.
WC: el tamaño del grano es uno de los parámetros más importantes para ajustar
la relación dureza/tenacidad de una calidad; cuanto más fino sea al tamaño del
grano, mayor será la dureza con un contenido de fase de aglutinante dado.
La cantidad y composición del aglutinante rico en Co controla la tenacidad de la
calidad y la resistencia a la deformación plástica.
Con el mismo tamaño de grano WC, un incremento en la cantidad de aglutinante
conseguirá una calidad más tenaz, que tiene más tendencia al desgaste por
deformación plástica. Un contenido de aglutinante demasiado bajo puede provocar
que el material sea quebradizo.
Carbonitruro cúbico: también llamado fase-, se suele añadir para incrementar la
resistencia al calor y para formar gradientes.
Gradientes: se utilizan para combinar la mejora de resistencia a la deformación
plástica con tenacidad del filo. El carbo nitruro cubico concentrado en el filo mejora
la resistencia al calor donde más se necesita. Más allá del filo, un aglutinante rico
en estructura de carburo de tungsteno inhibe las fisuras y las fracturas por
martillado de las virutas.
Aplicaciones
Tamaño del grano WC de medio a grueso
Un tamaño de grano WC entre medio y grueso aporta al metal duro una
combinación superior de elevada resistencia al calor y tenacidad. Se utiliza en
combinación con recubrimientos CVD o PVD en calidades para todas las áreas.
Tamaño del grano WC fino o inferior a una micra
El tamaño de grano WC fino o inferior a una micra se utiliza para filos agudos con
recubrimiento.
PVD para mejorar aún más la resistencia del filo. También aporta mayor
resistencia a cargas cíclicas mecánicas y térmicas. Las aplicaciones típicas son
brocas de metal duro, fresas de metal duro, plaquitas para tronzar y ranurar, fresar
y calidades para acabado.
Metal duro con gradiente
Las propiedades beneficiosas de los gradientes se aplican combinadas con
recubrimientos CVD en muchas calidades de primera elección para tornear,
tronzar y ranurar en acero y acero inoxidable.
METAL DURO SIN RECUBRIMIENTO (HW)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
Las calidades de metal duro sin recubrimiento suponen una parte reducida de la
gama total. Estas calidades son directamente WC/Co o bien tienen un gran
volumen de carbo nitruro cubico.
Aplicaciones
Las aplicaciones típicas son mecanizado de HRSA (superaleaciones termo
resistentes) o de aleación de titanio y torneado de materiales templados a baja
velocidad.
La velocidad de desgaste de las calidades de metal duro sin recubrimiento es
rápida pero controlada, con acción autoafilante.
METAL DURO CON RECUBRIMIENTO (HC)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
El metal duro con recubrimiento supone actualmente el 80-90% de todas las
plaquitas para herramientas de corte. El éxito como material de herramienta se
debe a su especial combinación de resistencia al desgaste y tenacidad, y a su
capacidad para adoptar formas complejas.
El metal duro con recubrimiento combina el metal duro con un recubrimiento.
Juntos constituyen una calidad que se puede adaptar a distintas aplicaciones
Las calidades de metal duro con recubrimiento son la primera elección para una amplia variedad
de herramientas y aplicaciones.
RECUBRIMIENTO: CVD
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
CVD es la abreviatura del inglés Chemical Vapor Deposition, es decir, deposición
química en fase de vapor.
El recubrimiento CVD se crea mediante reacciones químicas a temperaturas de
700-1.050 °C.
El recubrimiento CVD presenta alta resistencia al desgaste y excelente adherencia
al metal duro.
El primer metal duro con recubrimiento CVD fue el recubrimiento de carburo de
titanio de una sola capa (TiC). Los recubrimientos de alumina (Al2O3) y de nitruro
de titanio (TiN) se introdujeron posteriormente.
Más reciente es el desarrollo de los modernos recubrimientos de carbonitruro de
titanio (MT-Ti(C,N) o MTTiCN, también llamado MT-CVD) que mejora las
propiedades de la calidad por su capacidad de mantener intacta la adherencia con
el metal duro.
Los recubrimientos CVD más modernos combinan MT-Ti(C,N), Al2O3 y TiN. Las
propiedades del recubrimiento se han mejorado de forma continua en cuanto a
adherencia, tenacidad y desgaste mediante optimización micro estructural y
tratamiento posterior.
MT-Ti(C,N): su dureza aporta resistencia al desgaste por abrasión y menor
desgaste en incidencia.
CVD-Al2O3: es químicamente inerte y tiene baja conductividad térmica, por ello es
resistente a la formación de cráteres de desgaste.
También actúa como barrera térmica para mejorar la resistencia a la deformación
plástica.
CVD-TiN: mejora la resistencia al desgaste y se utiliza para detectar el desgaste.
Tratamiento posterior: mejora la tenacidad del filo en cortes intermitentes y reduce
la tendencia al empastamiento.
Aplicaciones
Las calidades con recubrimiento CVD son la primera elección en una amplia gama
de aplicaciones en las que resulta importante la resistencia al desgaste. Estas
aplicaciones se pueden encontrar en torneado general y mandrinado de acero,
con resistencia a la formación de cráteres de desgaste mejorada por el grueso
recubrimiento CVD; torneado general de acero inoxidable y para calidades de
fresado en ISO P, ISO M, ISO K. Para taladrar, las calidades CVD se suelen
utilizar en la plaquita periférica
RECUBRIMIENTO: PVD
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
Los recubrimientos por deposición física en fase de vapor (PVD, del inglés
Physical Vapor Deposition) se forman a temperaturas relativamente bajas (400-
600 °C). El proceso implica la evaporación de un metal que reacciona con, por
ejemplo, nitrógeno para formar un recubrimiento duro de nitruro en la superficie de
la herramienta.
Los recubrimientos PVD aportan resistencia al desgaste a la calidad gracias a su
dureza. Su tensión compresiva también añade tenacidad al filo y resistencia a
roturas de tipo peine.
A continuación se describen los principales componentes del recubrimiento PVD.
Los modernos recubrimientos son combinaciones de estos componentes en capas
sucesivas y/o recubrimientos laminares. Los últimos presentan varias capas
delgadas, de espesor nanométrico, que hacen que el recubrimiento sea aún más
duro.
PVD-TiN: el nitruro de titanio fue el primer recubrimiento PVD. Tiene propiedades
de aplicación general y color dorado.
PVD-Ti(C,N): el carbo nitruro de titanio es más duro que el TiN y aporta resistencia
al desgaste en incidencia.
PVD-(Ti,Al)N: el nitruro de titanio aluminio tiene elevada dureza y resistencia a la
oxidación, por ello mejora la resistencia al desgaste global.
Óxido PVD: se utiliza por su estabilidad química y porque mejora la resistencia a
formación de cráteres de desgaste.
Aplicaciones
Las calidades con recubrimiento PVD se recomiendan cuando se necesita un filo
tenaz y agudo al mismo tiempo, y también para mecanizar materiales pastosos.
Estas aplicaciones están muy extendidas e incluyen todas las brocas y fresas
enterizas, y la gran mayoría de calidades para ranurar, roscar y fresar. Las
calidades con recubrimiento PVD también se utilizan ampliamente para
aplicaciones de acabado y como calidad de la plaquita central en taladrado.
CERMET (CT)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
Un cermet es un metal duro con partículas duras de base de titanio. El nombre
cermet viene de combinar las palabras cerámica y metal. Originalmente, los
cermets eran compuestos de TiC y níquel. Los cermets modernos no contienen
níquel y tienen una estructura diseñada con un núcleo de partículas de carbo
nitruro de titanio Ti(C,N), una segunda fase dura de (Ti,Nb,W)(C,N) y un
aglutinante de cobalto rico en W.
El Ti(C,N) aporta resistencia al desgaste a esta calidad, la segunda fase dura
incrementa la resistencia a la deformación plástica y la cantidad de cobalto
controla la tenacidad.
Si se compara con el metal duro, el cermet tiene mejor resistencia al desgaste y
menor tendencia al empastamiento. Por otro lado, presenta también menos
tensión compresiva y menos resistencia a los cambios bruscos de temperatura.
Los cermets también pueden llevar recubrimiento PVD para mejorar la resistencia
al desgaste.
Aplicaciones
Las calidades cermet se utilizan en aplicaciones con empastamiento en las que el
filo de aportación resulta problemático. Su patrón de desgaste autoafilante
mantiene bajas las fuerzas de corte incluso tras periodos prolongados de
mecanizado. En operaciones de acabado, esta característica supone una
prolongación de la vida útil de la herramienta y tolerancias estrechas, con
resultado de superficies brillantes.
Las aplicaciones típicas son acabado en acero inoxidable, fundición nodular, acero
de bajo contenido en carbono y acero ferrítico. Los cermets también se pueden
aplicar para resolver problemas en materiales férreos.
Sugerencias:
• Utilice avance y profundidad de corte reducidos.
• Cambie el filo de la plaquita cuando el desgaste en incidencia llegue a 0.3 mm.
• Evite las fisuras y fracturas térmicas mecanizando sin refrigerante
GC1525 Calidad cermet tenaz con recubrimiento para cortes intermitentes, torneado CT5015 Calidad cermet resistente al desgaste para cortes continuos, torneado CT530 Calidad de fresado para conseguir superficies brillantes CT525 Calidad de tronzado y ranurado para acabado
CERÁMICA (CA, CM, CN, CC)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
Todas las herramientas de cerámica presentan excelente resistencia al desgaste a
velocidades de corte elevadas. Hay varias calidades de cerámica disponibles para
distintas aplicaciones.
Cerámica de óxido: base de óxido de aluminio (Al2O3), con circonio (ZrO2)
añadido para inhibir fisuras. Esto genera un material que resulta muy estable
químicamente, pero que carece de resistencia a los cambios bruscos de
temperatura.
(1) Cerámica mixta: con refuerzo de partículas mediante adición de carburo o
carbo nitruro cubico (TiC, Ti(C,N)). De esta forma se mejora la tenacidad y la
conductividad térmica.
(2) Cerámica reforzada con filamentos: utiliza filamentos de carburo de silicio
(SiCw) para incrementar drásticamente la tenacidad y permitir el uso de
refrigerante. La cerámica reforzada con filamentos resulta ideal para mecanizar
aleaciones con base de Ni.
(3) Cerámica de nitruro de silicio (Si3N4): representa otro grupo de materiales de
cerámica. Tiene cristales alargados que forman un material auto reforzado de alta
tenacidad. Las calidades de nitruro de silicio son favorables en fundición gris, pero
la falta de estabilidad química limita su utilización en otros materiales.
Sialon (SiAlON): estas calidades combinan la resistencia de la red auto reforzada
de nitruro de silicio con una mejora de la estabilidad química. Las calidades Sialon
son ideales para mecanizar superaleaciones termo resistentes (HRSA).
Aplicaciones
Las calidades de cerámica se pueden aplicar en una amplia variedad de
aplicaciones y materiales; es más habitual utilizarlas en operaciones de torneado a
alta velocidad, pero también se emplean en operaciones de ranurado y fresado.
Las propiedades específicas de cada calidad de cerámica ofrecen alta
productividad, siempre que se apliquen correctamente. El conocimiento sobre
cuando y como se utilizan las calidades de cerámica es fundamental para
conseguir un resultado positivo.
Entre las limitaciones generales de las cerámicas se incluyen su resistencia a los
cambios bruscos de temperatura y tenacidad de fractura.
(1)
(2)
(3)
CC6050 Cerámica mixta para acabado ligero, continuo en materiales templados.
CC650 Cerámica mixta para acabado a alta velocidad de fundición gris y
materiales templados, y para operaciones de semiacabado en HRSA con reducida
exigencia de tenacidad.
CC670 Cerámica reforzada con filamentos de excelente tenacidad para tornear,
ranurar y fresar aleaciones con base de Ni. También se puede utilizar para tornear
piezas duras en condiciones poco favorables.
CC6190 CC6090 Calidad de nitruro de silicio para tornear en desbaste y acabado, y fresar sin refrigerante a alta velocidad de fundición, fundición nodular perlítica y fundición endurecida. GC1690 Calidad de nitruro de silicio con recubrimiento para desbaste ligero a
torneado en acabado de fundición.
CC6060 Calidad de Sialon para rendimiento optimizado al tornear materiales
HRSA pre mecanizados en condiciones estables. Desgaste homogéneo gracias a
su buena resistencia al desgaste en entalladura.
CC6065 Sialon reforzado con partículas para operaciones de torneado en HRSA
que requieran plaquitas tenaces.
CC620 Cerámica de óxido para acabado a alta velocidad de fundición gris en
condiciones estables y sin refrigerante.
NITRURO DE BORO CÚBICO POLICRISTALINO, CBN (BN)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
El nitruro de boro cubico poli cristalino, CBN, es un material con excelente
resistencia al calor que se puede utilizar a velocidades de corte muy altas.
Presenta también buena tenacidad y resistencia a los cambios bruscos de
temperatura.
Las modernas calidades CBN son compuestos de cerámica con un contenido de
CBN del 40-65%. El aglutinante cerámico aporta resistencia al desgaste al CBN
que, en caso contrario, tendría tendencia al desgaste químico. Otro grupo de
calidades son las de alto contenido de CBN, desde un 85% hasta casi un 100% de
CBN. Estas calidades pueden incorporar aglutinante metálico para mejorar su
tenacidad.
El CBN queda soldado en un portador de metal duro para formar una plaquita. La
tecnología Safe-Lok™ mejora aún más la unión de puntas de CBN sobre plaquitas
negativas.
Aplicaciones
Las calidades CBN se utilizan ampliamente en torneado en acabado de aceros
templados, con una dureza superior a 45 HRc. Por encima de 55 HRc, el CBN es
el único material de herramienta que puede sustituir a los métodos tradicionales de
rectificado. Los aceros más blandos, por debajo de 45 HRc, contienen mayor
cantidad de ferrita, que afecta negativamente a la resistencia al desgaste del CBN.
El CBN también se puede utilizar para desbaste a alta velocidad de fundición gris
tanto en operaciones de torneado como de fresado.
CB7015 Calidad CBN con recubrimiento PVD con aglutinante cerámico para
torneado continuo y cortes intermitentes ligeros en aceros templados.
CB7025 Calidad CBN con aglutinante cerámico para cortes intermitentes y alta
exigencia de tenacidad para tornear aceros templados.
CB7050 Calidad de alto contenido CBN con aglutinante metálico para cortes
intermitentes pesados en aceros templados y para acabado de fundición gris. Con
recubrimiento PVD.
DIAMANTE POLICRISTALINO, PCD (DP)
DEFINICIÓN Y PROPIEDADES
PCD es un compuesto de partículas de diamante sinterizadas junto con un
aglutinante metálico. El diamante es el material más duro que existe y, por tanto,
el más resistente a la abrasión. Como herramienta de corte, presenta buena
resistencia al desgaste pero carece de estabilidad química a alta temperatura y se
disuelve con facilidad en hierro.
Aplicaciones
Las herramientas de PCD están limitadas a materiales no férreos, como aluminio
de alto contenido de silicio, compuestos con matriz metálica (MMC) y plásticos
reforzados con fibra de carbono (CFRP). También es posible utilizar PCD con
refrigerante en aplicaciones de superacabado de titanio).
CD10 Calidad PCD para acabado y semiacabado de materiales no férreos y no
metálicos en torneado y fresado.