El material de la herramienta se puede dividir en dos tipos:
1. Material de la herramienta de corte.
2. Material utilizado para máquinas herramienta, calibres, prensas y herramientas de prensa, plantillas y accesorios.
1. Tipos, propiedades y aplicaciones de materiales para herramientas de corte.
El desarrollo de materiales para herramientas de corte es un proceso continuo en las industrias modernas. La velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte utilizados hoy en día han mejorado considerablemente en comparación con el siglo XIX debido al desarrollo de la ciencia y la tecnología. Se dan nuevas dimensiones a los materiales de las herramientas de corte, su desarrollo, etc., ya que son muy eficaces en la fabricación de los productos.
Los diferentes tipos de materiales para herramientas de corte son los siguientes:
1. Acero con alto contenido de carbono.
2. Acero de alta velocidad.
3. Estelita o aleaciones fundidas.
4. Carburos cementados.
5. Cerámica.
6. Diamante.
El material de la herramienta de corte debe tener las tres propiedades siguientes:
1. Capacidad resistente al desgaste para mantener la forma y eficiencia de la herramienta de corte.
2. Capacidad de dureza roja para mantener la eficiencia de corte de la herramienta a altas temperaturas.
3. Dureza para proporcionar resistencia a los golpes e impactos que pueda sufrir la herramienta de corte durante las operaciones de mecanizado.
Nuevamente, es importante verificar propiedades como el calor específico y la conductividad térmica del material de la herramienta. Se requieren valores más altos de ambas propiedades para que el calor generado en el filo de la herramienta pueda disiparse rápidamente. El coeficiente de fricción del material de la herramienta debe ser menor para que se pueda aumentar el brillo de la superficie y la tasa de flujo de calor producido entre el trabajo y la herramienta permanezca menor. La propiedad de maquinabilidad es igualmente importante para la selección del material de la herramienta de corte, de modo que el mecanizado pueda realizarse fácilmente con ese material de herramienta.
Propiedades físicas del material de la herramienta.1. Acero con alto contenido de carbono:
El contenido de carbono en este acero es del 0,9% al 1,2%, lo que hace que el filo de la herramienta sea muy afilado. Pierde su dureza a una temperatura de alrededor de 200°C, lo que significa que su valor de dureza al rojo es menor.
Aplicaciones del acero con alto contenido de carbono:
1. Puede utilizarse como material para herramientas manuales y herramientas de bajo movimiento.
2. Este tipo de acero al carbono se puede forjar después de un tratamiento térmico. Por lo tanto, se utiliza para herramientas de torno, troqueles y cintas para tornillos manuales, escariadores y brochas. Ahora las propiedades deseadas del acero con alto contenido de carbono se pueden lograr mediante aleación.
2. Acero de alta velocidad:
El acero rápido fue inventado por Tailer, que era ingeniero. El HSS 18:4:1 que se utiliza actualmente es su invención. Este acero contiene 18% de tungsteno, 4% de cromo y 1% de vanadio. La dureza del filo de la herramienta de HSS se conserva hasta 500 °C. La clasificación específica de HSS es la siguiente:
1. Acero de tungsteno: contiene 14% de tungsteno.
2. Acero de tungsteno molibdeno.
3. Acero de tungsteno-cobalto.
Según la experiencia, un 1% de molibdeno satisface la necesidad de un 2% de tungsteno, y el acero de tungsteno-cobalto se denomina acero de súper alta velocidad y contiene entre un 3 y un 5% de cobalto, debido a su dureza al rojo vivo y su mayor resistencia al desgaste. Si se mantiene el vanadio al 3% se obtendrá un muy buen acabado de corte y la herramienta se mantendrá estable ante golpes e impactos.
Aplicaciones del acero de alta velocidad :
1. Puede utilizarse como material de herramienta para máquinas que giran a alta velocidad.
2. Para herramienta de desbaste para mecanizado en bruto de forja y fundición.
3. En las brocas se utiliza un grado diferente de HSS para resistir el esfuerzo cortante de torsión.
3. Estelita:
La estelita es una aleación no ferrosa que contiene del 12 al 19 % de tungsteno, del 38 al 40 % de cobalto y del 30 al 35 % de cromo, por lo que tiene un valor de dureza al rojo de 800 °C. La aleación se vuelve blanda a esta temperatura, pero nuevamente se vuelve roja y dura al enfriarse. Su trabajabilidad y eficiencia son las mejores. Sus elementos permanecen en su forma original, ya que esta aleación no se oxida a altas temperaturas. Por lo tanto, puede proporcionar una superficie mejor pulida y puede evitar la formación de un borde de acumulación en la cara de la herramienta.
La estelita se utiliza a alta velocidad y temperatura debido a esta propiedad.
Aplicaciones de estelita:
1. Como herramienta de corte donde se requiere total habilidad.
2. Generalmente se utiliza para mecanizar material dúctil a alta velocidad.
Stellite está disponible en diferentes secciones y longitudes. Se fija al portaherramientas ya que está disponible en forma de diferentes puntas. Estas puntas están unidas a la varilla con soldadura de plata.
4. Carburo cementado:
El carburo es una herramienta de corte con características de corte específicas. Se fabrica sinterizando granos de carburo de tungsteno incrustados en un metal más resistente. Las herramientas cementadas se clasifican en carburo, nitruro, borita y silicita, pero entre ellas el carburo cementado juega un mayor papel como herramienta debido a sus propiedades. Todas las propiedades físicas son de valores superiores a las del acero. Según sus propiedades, se puede decir que las conductividades térmica y eléctrica de los metales son las mismas que las de los metales. Las puntas de carburo se utilizan con mayor frecuencia como herramientas de corte debido a sus propiedades básicas de mayor dureza y alta temperatura. A determinadas temperaturas presenta valores de dureza al rojo más elevados en comparación con el acero. Contiene entre un 55 y un 90 % de partículas de carburo en la estructura de la aleación de carburo y, cuando el carburo es para corte de metales, contiene un 80 % de carburo en volumen.
Se puede clasificar a grandes rasgos en tres tipos:
El. Grupo P: Herramienta de carburo utilizada para cortar metal en virutas largas.
B. Grupo K: Herramienta de carburo utilizada para cortar metal en virutas cortas.
w. Grupo M: Herramienta de carburo utilizada para cortar metales en virutas de longitud media.
5. Cerámica:
En experimentos más recientes se utiliza material para herramientas de corte de óxido de aluminio. Se llama óxido cerámico u cementado. Generalmente los fabricantes de herramientas no producen su composición comercial, pero las que ya son populares son las siguientes:
El. Óxido de aluminio: 99 a 99,5% Al203, resto de sílice y óxido de cromo.
B. Carburo de silicio: 99% AI2O3, resto sílice y óxido de cromo.
w. Carburo de boro: 60% Al203i restante de refractarios que contienen óxido de titanio.
d. Carburo de titanio: 60% Al203, restante carburo de molibdeno, carburo de titanio y carburo de tantalio.
Es. Boruro de titanio: 60% Al203/boruro de titanio restante y silisita de molibdeno.
La borita contiene titanio, por lo que se llama borita de titanio, y el molibdeno utilizado en lugar del titanio hace que la punta sea más fácil de soldar. La herramienta de borita funciona igual de bien en comparación con la popular herramienta de carburo. La cerámica popular contiene un 90% de Al203 y el 19% restante de Cr203, MgO y Fe304.
Las herramientas cerámicas se producen mediante sinterización que contiene diferentes porcentajes de cerámica en su composición con metales, ya que la sinterización facilita la obtención del metal en estado líquido y el coeficiente de conducción de calor del metal aumenta en presencia de carburo. Por tanto, esta herramienta se puede utilizar para rectificar a altas temperaturas y su filo permanece en su forma original sin sufrir ningún cambio.
5. Herramientas de diamante:
El uso de diamantes es limitado. Se utiliza en forma de polvo para lijar y pulir. Se utiliza en fresadoras diamantadas para muelas abrasivas y en forma de tabletas para troqueles de embutición. Se utiliza para mecanizar materiales plásticos costosos para obtener el mejor acabado superficial y una estrecha tolerancia dimensional.
El diamante es precioso y caro. Por tanto, su uso no es económicamente viable, salvo para determinados tipos específicos de trabajos de mecanizado. Se utiliza popularmente para rectificar y rectificar muelas abrasivas. Las brocas de diamante se utilizan para mecanizar metales para rodamientos y otros materiales de acero duro.
Aplicaciones de las herramientas diamantadas:
1. Utilizado en equipos y accesorios especiales.
2. Utilizado en herramientas de torneado y mandrinado.
3. Para rectificar y afilar muelas abrasivas.
4. Pasta de lapeado para rectificado de válvulas y asientos de válvulas.
Propiedades deseadas de los materiales de las herramientas.
1. Fuerza.
2. Dureza.
3. Geometría de la herramienta de corte.
4. Resistencia al impacto y tenacidad.
5. Alto coeficiente de expansión térmica.
6. Anticorrosivo.
7. Resistencia al desgaste.
8. Químicamente inactivo para fluidos de corte.
