La tecnología de corte de alta velocidad es un nuevo tipo de tecnología de fabricación que reduce el tiempo de mecanizado de herramientas o piezas mediante un proceso de mecanizado rápido, reduciendo así los costos de fabricación.
La tecnología de corte de alta velocidad también se caracteriza por una alta precisión, lo que la hace adecuada para mecanizar piezas que requieren alta precisión. Al introducir tecnología de corte de alta velocidad, las empresas han mejorado enormemente su eficiencia de producción y su competitividad en el mercado.
Para la tecnología de corte de alta velocidad, la herramienta de corte es su componente principal y está en contacto directo con el material mecanizado durante el proceso de corte de alta velocidad. Por tanto, el rendimiento de la herramienta de corte afecta directamente al efecto de corte.
Existen muchos materiales para herramientas de corte adecuados para el corte a alta velocidad, como diamante, nitruro de boro, aleaciones duras y materiales cerámicos. Sin embargo, cada material tiene su propio campo de aplicación adecuado y, con la continua aparición de nuevos materiales, cada vez hay más materiales que se pueden utilizar en herramientas de corte de alta velocidad, proporcionando una base material para mejorar la velocidad y la precisión del corte.
Liga dura
La aleación dura es un material de aleación fabricado mediante el proceso de pulvimetalurgia de endurecimiento de compuestos metálicos refractarios y unión de metales. Tiene alta dureza, resistencia al calor y otras características, y puede usarse prácticamente para cortar materiales como hierro fundido, vidrio, piedra común, acero inoxidable y metales no ferrosos.
Sin embargo, este material ya no es adecuado como material independiente para herramientas de corte, ya que los requisitos para los procesos de corte siguen aumentando.
Materiales de aleación dura modificados
2.1 Materiales dopantes de aleaciones duras
Con el desarrollo de la tecnología de corte, las herramientas de corte de una sola aleación dura son inadecuadas en términos de dureza, resistencia al desgaste y dureza térmica.
Por lo tanto, la gente ha modificado las aleaciones duras añadiendo materiales como níquel, cobalto y carburo de tungsteno para mejorar sus propiedades. La investigación encontró que el rendimiento de las aleaciones duras modificadas en términos de dureza, resistencia a la oxidación, resistencia al desgaste y dureza térmica mejoró en diversos grados.
Para las aleaciones duras a base de carburo de titanio de uso común, agregar nitruros puede mejorar enormemente su rendimiento. Sin embargo, este material no es adecuado para procesar metales de temperaturas ultraaltas, aleaciones de altas temperaturas y metales no ferrosos.
2.2 Materiales de aleación dura revestidos
Debido al rendimiento insuficiente de las aleaciones duras comunes para cumplir con los requisitos del corte moderno de alta velocidad, recubrir una o más capas de otros materiales con alta dureza, resistencia al desgaste, buena lubricidad y alto punto de fusión en la superficie de las herramientas de corte de aleaciones duras puede mejorar enormemente su rendimiento.
Actualmente, se pueden utilizar materiales como carburo de titanio, alúmina, diamante y nanomateriales para recubrir herramientas de corte de aleaciones duras.
Entre ellos, una sola capa de recubrimiento de carburo de titanio puede aumentar la dureza de la herramienta hasta cierto punto y aumentar la velocidad de corte. También tiene una alta conductividad térmica. El recubrimiento de alúmina tiene mayor resistencia a la oxidación y al desgaste, pero menor conductividad térmica.
Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, estos dos materiales suelen combinarse con un tercer material para formar un recubrimiento multicapa, aprovechando cada material para mejorar significativamente el rendimiento de corte de la herramienta.
El recubrimiento de diamante utiliza la deposición química de vapor para formar una fina capa de película de diamante en la superficie de las herramientas de corte de aleaciones duras, dándoles las propiedades de los materiales de diamante. Tanto la dureza como la estabilidad de las herramientas de corte de aleaciones duras comunes mejoran significativamente.
Además, el coste es mucho menor que el de las herramientas de diamante, por lo que tiene una amplia perspectiva de aplicación, especialmente en el corte de metales no ferrosos y materiales fibrosos. El recubrimiento de nanomateriales es una tecnología de recubrimiento recientemente popularizada que utiliza varios nanomateriales de alto rendimiento para formar un recubrimiento en la superficie de herramientas de corte de aleaciones duras.
Diferentes combinaciones de nanomateriales pueden lograr diferentes indicadores de rendimiento, haciéndolos más flexibles. Se puede utilizar en el área de corte de alta velocidad, pero aún se encuentra en la fase de investigación experimental y está lejos de tener aplicaciones prácticas.
Materiales cerámicos:
Los materiales cerámicos se consideran materiales avanzados para herramientas de corte con alta dureza, buena resistencia al desgaste, baja afinidad con el metal, buena estabilidad química y larga vida útil.
Además, durante el corte a alta velocidad y altas temperaturas, las virutas aún pueden separarse de la herramienta de corte de manera efectiva.
Combinado con la excelente estabilidad térmica de la cerámica, esto reduce la aparición de accidentes de corte y la rugosidad de la superficie mecanizada de la pieza es pequeña durante el proceso de corte. Esto permite “tornear en lugar de rectificar”, completando el trabajo de ambas operaciones a través de un solo proceso en un torno, lo que lo hace importante para simplificar el proceso y reducir el tiempo de procesamiento.
En el trabajo práctico, los materiales de herramientas de corte cerámicos comúnmente utilizados incluyen cerámicas a base de alúmina y cerámicas de nitruro de silicio.
3.1 Materiales cerámicos a base de alúmina
Las cerámicas a base de alúmina incluyen cerámicas de alúmina, cerámicas de carburo de alúmina, cerámicas de metal de alúmina y cerámicas de carburo de metal de alúmina.
Las cerámicas de alúmina están hechas principalmente de alúmina y se les añaden sustancias como óxido de níquel para aumentar su resistencia a la flexión. Funcionan bien a altas temperaturas y se utilizan comúnmente para cortes a alta velocidad de materiales duros y quebradizos, como hierro fundido enfriado y acero endurecido, con alta precisión de mecanizado.
Para mejorar su resistencia a la flexión, dureza y tenacidad, se añade una mezcla de metales, carburos, nitruros o diversas sustancias a las cerámicas de alúmina para formar materiales cerámicos.
Entre ellos, las cerámicas de alúmina-metal-carburo tienen la mejor estabilidad térmica y la mayor dureza, y pueden usarse ampliamente en el procesamiento de materiales metálicos como acero aleado, acero templado y revenido, acero fundido, aleaciones de níquel-cromo y no metálicos. Materiales como fibra de vidrio.
3.2 Materiales cerámicos de nitruro de silicio
En comparación con las cerámicas a base de alúmina, las cerámicas a base de nitruro de silicio tienen mayor resistencia, tenacidad a la fractura y resistencia al choque térmico, menor coeficiente de expansión térmica, módulo de Young y estabilidad química. No se unen fácilmente al hierro fundido y se utilizan principalmente para el corte de hierro fundido a alta velocidad.
Material de diamante
Los diamantes son conocidos por su dureza extremadamente alta, buena estabilidad térmica y excelente estabilidad química, lo que los convierte en el mejor material para las brocas utilizadas en tareas de perforación.
Debido a su excelente rendimiento, también tienen una amplia gama de aplicaciones en materiales para herramientas de corte de alta velocidad.
En la vida real, los diamantes que se pueden utilizar como herramientas de corte incluyen diamantes naturales, diamantes monocristalinos sintetizados artificialmente, diamantes policristalinos y herramientas recubiertas de diamantes para deposición química de vapor. Entre ellas, las herramientas recubiertas de diamante se analizaron en la sección anterior.
Las herramientas de corte de diamante natural tienen el potencial de convertirse en las mejores herramientas debido a su excelente resistencia al desgaste y dureza. También tienen una precisión de procesamiento extremadamente alta y pueden usarse para procesar instrumentos de precisión, componentes como espejos ópticos, chips y más. Sin embargo, los diamantes naturales son actualmente el tipo de material más caro para las herramientas de corte.
Los diamantes monocristalinos son diamantes que se sintetizan artificialmente bajo ciertas condiciones de temperatura y presión y son mucho más baratos de procesar que los diamantes naturales. Tienen buena estabilidad química y su tamaño y forma son fáciles de controlar, lo que los hace ampliamente utilizados en áreas como procesamiento mecánico, placas de circuitos electrónicos, vidrio óptico y pisos resistentes al desgaste.
Los diamantes policristalinos son materiales prensados a varios miles de grados centígrados y varios cientos de megapascales utilizando cobalto metálico como agente aglutinante. Su resistencia al desgaste es extremadamente alta, lo que los hace ideales para procesar metales no ferrosos, aleaciones duras o materiales duros no metálicos.
Conclusión
La tecnología de corte de alta velocidad es un arma mágica para que las empresas de mecanizado sobrevivan en la feroz competencia del mercado. Mediante el uso de tecnología de corte de alta velocidad, la velocidad y precisión del procesamiento se pueden mejorar significativamente.
Con el desarrollo continuo de la tecnología de corte de alta velocidad, los materiales de las herramientas de corte utilizados en el proceso también seguirán actualizándose y cambiando.
Por lo tanto, es necesario elegir herramientas de corte adecuadas que estén en línea con las características del proceso y los requisitos de procesamiento actuales y que sigan el ritmo del desarrollo de la ciencia y la tecnología.
Debemos aplicar constantemente nuevos materiales y nuevas tecnologías en la preparación de herramientas de corte de alta velocidad, mejorar constantemente el rendimiento de las herramientas, como mayor resistencia, estabilidad química y dureza, y promover el rápido desarrollo de la industria del mecanizado.
