Vea también:
- Guía básica de materiales para herramientas de corte (¿cómo elegir?)
Tipos de materiales para herramientas de corte.
1. ruidoso Plancha rápida
El acero rápido es un tipo de acero para herramientas conocido por su alta dureza, alta resistencia al desgaste y alta resistencia al calor, lograda mediante la adición de elementos como tungsteno, molibdeno, cromo y vanadio. También conocido como acero para herramientas de alta velocidad o acero para trabajos en caliente, comúnmente se lo conoce como “acero blanco”.
El acero de alta velocidad se utiliza principalmente para crear herramientas de corte de metales complejas, livianas y resistentes a impactos. El proceso de fabricación de herramientas de acero rápido es simple y permite un fácil afilado, razón por la cual todavía constituyen una proporción significativa de las herramientas de corte de metal a pesar de la aparición de materiales más nuevos.
2. Cementado y arbolado
El carburo cementado es una aleación hecha de metales refractarios y metales aglutinantes, producida utilizando técnicas metalúrgicas P/M. Este material tiene excelentes propiedades como alta dureza, resistencia al desgaste, buena resistencia y tenacidad, resistencia al calor y resistencia a la corrosión.
En particular, su alta dureza y resistencia al desgaste permanecen constantes incluso a temperaturas de hasta 500°C, y todavía tiene una alta dureza a 1000°C. Por lo tanto, el carburo tiene un rendimiento de corte superior en comparación con el acero de alta velocidad y puede mejorar la durabilidad de la herramienta entre varias y docenas de veces.
Con la misma durabilidad, el carburo permite aumentar la velocidad de corte de 4 a 10 veces. Como resultado, se utiliza ampliamente como material para herramientas, capaz de cortar materiales difíciles de mecanizar, como acero resistente al calor, acero inoxidable, acero con alto contenido de manganeso y acero para herramientas.
3. diamante
El diamante se considera la sustancia más dura y con una conductividad térmica excepcional entre los materiales minerales conocidos. Su desgaste por fricción con diversos materiales metálicos y no metálicos es sólo 1/50-1/800 del del carburo, lo que lo convierte en el material ideal para herramientas de corte.
Principalmente, las herramientas de corte están hechas de diamantes artificiales monocristalinos. El filo de las herramientas de diamante es increíblemente afilado, lo cual es importante para cortar virutas con secciones pequeñas. Su filo tiene baja rugosidad y un bajo coeficiente de fricción, lo que hace poco probable la producción de virutas durante el corte, lo que da como resultado superficies mecanizadas de alta calidad.
Hay tres tipos de herramientas de corte de diamante: herramientas de diamante de cristal único natural, herramientas de diamante de cristal único sintético sólido y herramientas de diamante compuesto. Sin embargo, las herramientas de diamante natural rara vez se utilizan en la producción real debido a su alto costo.
4. Nitruro de boro cúbico
Es un material sintetizado artificialmente desarrollado recientemente y sinterizado a partir de polvo de CBN (nitruro de boro cúbico) y una pequeña cantidad de aglutinante (como Co-Ni, TiC, TiN o Al2O3) a alta temperatura y presión y con la ayuda de un catalizador. Tiene alta dureza, buena resistencia a la abrasión, estabilidad química excepcional y mayor estabilidad térmica en comparación con las herramientas de diamante.
Puede mantener sus propiedades incluso cuando se utiliza a temperaturas entre 1200 y 1300 °C y no reacciona con metales del grupo del hierro, lo que lo hace ideal para el procesamiento de acero. Por lo tanto, las herramientas de corte CBN se utilizan principalmente para el mecanizado eficiente de materiales difíciles de mecanizar y tienen una amplia gama de aplicaciones en la industria del mecanizado.
5. Cerámica
Las principales ventajas de los materiales cerámicos para herramientas son su alta dureza y resistencia a la abrasión, así como una reducción mínima de la resistencia a la flexión y la resistencia a la flexión a altas temperaturas.
Tienen alta estabilidad química, baja afinidad por los metales y buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas. No reaccionan con el acero incluso a temperaturas de fusión, lo que resulta en una menor adherencia, difusión y desgaste oxidativo, así como un menor coeficiente de fricción. También es menos probable que las virutas se adhieran a las herramientas de corte y es menos probable que produzcan virutas.
Sin embargo, las desventajas de las herramientas cerámicas incluyen una alta fragilidad, baja resistencia y tenacidad y una resistencia a la flexión más débil en comparación con el carburo.
Criterios de selección de materiales para herramientas de corte.
Al elegir materiales para herramientas de corte, es esencial considerar varios factores para garantizar un rendimiento y una longevidad óptimos. En esta sección, analizaré mis principales consideraciones al seleccionar materiales para herramientas de corte: resistencia y dureza, tenacidad, resistencia al desgaste, estabilidad térmica y asequibilidad.
Fuerza y Dureza
La resistencia y la dureza determinan la capacidad de un material para resistir las fuerzas de corte y las tensiones experimentadas durante las operaciones de mecanizado. Normalmente considero lo siguiente al evaluar estas propiedades:
- Alta resistencia a la tracción: esto permite que la herramienta de corte resista la deformación y la fractura bajo cargas de corte.
- Alta dureza: Esto asegura que el material tenga una excelente resistencia al desgaste y a la deformación del filo.
Tenacidad
La tenacidad es un factor crucial ya que mide la capacidad de un material para absorber energía y resistir fracturas o astillas. Al evaluar la tenacidad del material de una herramienta de corte, considero:
- Resistencia al astillado: La herramienta de corte debe poder mantener su filo sin astillarse, lo que puede afectar a la calidad de la pieza mecanizada.
- Resistencia al impacto: El material debe soportar cargas repentinas e impactos encontrados durante las operaciones de corte intermitente.
Resistencia al desgaste
Como la herramienta de corte experimenta fricción continuamente durante los procesos de mecanizado, la resistencia al desgaste es una consideración crítica. Me concentro en:
- Resistencia al desgaste abrasivo: la reducción de la tasa de desgaste del filo garantiza que la herramienta de corte mantenga el filo y la precisión.
- Resistencia al desgaste adhesivo: El material debe evitar la formación de uniones entre la superficie de la herramienta y la pieza de trabajo, lo que provocaría transferencia de material y, en última instancia, desgaste.
Estabilidad térmica
Debido a que las herramientas de corte generan altas temperaturas durante el mecanizado, la estabilidad térmica es vital. Considero la capacidad de un material para:
- Soportar altas temperaturas: El material de la herramienta de corte debe mantener su dureza y resistencia incluso a altas temperaturas.
- Resistir la fatiga térmica: el material debe poder soportar cambios rápidos de temperatura sin que se formen grietas o fracturas en la herramienta de corte.
Accesibilidad
Finalmente, evalúo la asequibilidad del material de una herramienta de corte, ya que el costo es un factor esencial en cualquier proceso de mecanizado. Tomo en consideración:
- Costo del material: El costo del material de la herramienta de corte no debe exceder los beneficios de rendimiento.
- Vida útil de la herramienta: una vida útil más larga de la herramienta puede compensar un mayor costo al reducir la frecuencia de los reemplazos de herramientas y el tiempo de inactividad por mantenimiento.
Al considerar cuidadosamente estos factores, puedo seleccionar el mejor material de herramienta de corte para mis necesidades específicas de mecanizado.
Aplicaciones y tendencias de la industria.
Operaciones de mecanizado
En mi experiencia, los materiales de las herramientas de corte son esenciales para muchas operaciones de mecanizado. Ayudan a mejorar la productividad, reducir costos y lograr una mejor calidad del producto. Algunas operaciones de mecanizado comunes son:
- Fresado: aquí, las herramientas de corte eliminan material de la pieza de trabajo mediante un movimiento giratorio. Las herramientas de acero rápido (HSS) y carburo proporcionan un rendimiento excelente en esta operación.
- Rotación: En esta operación, observé que las herramientas de corte de un solo punto eliminan material de la pieza a medida que gira. Los materiales comunes incluyen cerámica, diamante policristalino (PCD) y carburo.
- Perforación: Al perforar, se utiliza una herramienta de corte de múltiples puntos o de un solo punto para crear agujeros cilíndricos en la pieza de trabajo. Las herramientas HSS y de carburo son mis opciones preferidas para esta operación.
Tecnologías emergentes
He notado varias tecnologías emergentes que están dando forma a la industria de herramientas de corte. Éstas incluyen:
- Fabricación Aditiva: Esta tecnología permite la producción de herramientas de corte con geometrías complejas, reduciendo el desperdicio de material y el tiempo de producción.
- Tecnologías de recubrimiento: los recubrimientos avanzados, como el carbono tipo diamante y los recubrimientos de nanocompuestos, prometen una mayor resistencia al desgaste, una vida útil más larga de la herramienta y un mejor rendimiento.
- Herramientas inteligentes: Mi experiencia con herramientas integradas con sensores y conectividad inalámbrica muestra potencial para el monitoreo en tiempo real y el mantenimiento predictivo, lo que lleva a una reducción del tiempo de inactividad y un uso optimizado de las herramientas.
Al mantenerse informados en estas áreas, los profesionales de la industria pueden tomar mejores decisiones y maximizar la eficiencia de sus herramientas de corte.
