materiales para herramientas de corte de metal

HERRAMIENTAS DE CORTE DE METAL

2009

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO INGENIERIA MECANICA

POR: GARCIA RODRIGUEZ WILLIAM MARTINEZ MARTINEZ EDWIN RODRIGUEZ DIAZ ALEX SANCHEZ MALCA LUIS

HERRAMIENTAS DE CORTE DE METAL 2

HERRAMIENTAS PARA

CORTE DE METAL Y

MATERIALES UTILZADOS

EN SU FABRICACION


INTRODUCION

Dentro de los procesos de la manufactura lo más importante de las

herramientas de corte es elegir la mejor herramienta aquella que ha sido

cuidadosamente elegida para conseguir que el trabajo sea realizado

rápidamente eficientemente y económicamente, trataremos a cerca de los

tipos y luego las cualidades de estas herramientas durante el transcurso de

la exposición.


INDICE

HERRAMIENTA DE CORTE DE METAL (Pág. 5)

TIPOS DE HERRAMIENTA DE CORTE (Pág. 5)

HERRAMIENTAS DE PUNTA SENCILLA (Pág. 5)

HERRAMIENTAS DE PUNTAS MÚLTIPLES (Pág. 6)

HERRAMIENTAS QUE USAN MUELAS ABRASIVAS (Pág. 7)

MATERIALES PARA HERRAMIENTAS DE CORTE (Pág.8)

ACEROS PARA HERRAMIENTAS Y METALES DUROS (Pág. 8)

ACEROS RÁPIDOS (Pág. 9)

TRATAMIENTO SUPERFICIAL A LOS ACEROS RÁPIDOS (Pág. 10)

METALES DUROS (Pág. 10)

CARBURO DE TUNGSTENO CEMENTADO (Pág. 11)

MANUFACTURA DEL CARBURO (Pág. 12)

SINTERIZACIÓN (Pág. 15)

CLASIFICACIÓN DE LAS HERRAMIENTAS DE CARBURO (Pág. 16)

CARBUROS RECUBIERTOS (Pág. 19)

CERÁMICOS Y CERMETS (Pág. 22)

DIAMANTE, NITRURO DE BORO CUBICO Y FIBRA REFORZADA (Pág. 25)


1. HERRAMIENTA DE CORTE DE METAL

Es el elemento cortante que se utiliza en las máquinas herramientas con el fin

de realizar operaciones de mecanizado y dar un acabado a determinados

materiales.

2. TIPOS DE HERRAMIENTA DE CORTE

Una manera más general de cómo clasificar las herramientas es la siguiente:

a) Herramientas de punta sencilla

b) Herramientas de puntas múltiples

c) Herramientas que usan muelas abrasivas

a. HERRAMIENTAS DE PUNTA SENCILLA

Las herramientas de punta sencilla son herramientas de corte que poseen una

parte cortante y un cuerpo.

Son usadas comúnmente en los tornos, tornos revólver, cepillos, limadoras

mandrinadoras y máquinas herramientas semejantes.

Partes de la herramienta de punta sencilla

Las partes más importantes son los filos y las superficies adyacentes.

La cara es la superficie o superficies sobre las cuales fluye la viruta

El flanco es la superficie de la herramienta frente a la cual pasa la

superficie generada en la pieza.


b. HERRAMIENTAS DE PUNTAS MÚLTIPLES

La herramienta de puntas múltiples está compuesta por dos o más partes

cortantes montadas en un cuerpo común. La mayoría de las herramientas de

este tipo son de tipo rotatorio y tienen un vástago cónico o cilíndrico para la

sujeción, o tienen un agujero para ser montadas en un árbol.

Se aplican los mismos términos definidos anteriormente para las herramientas

de punta sencilla, como cara, flanco, filos y la acción de corte en un punto

escogido en uno de los filos será la misma. Las herramientas de puntas

múltiples comunes las mencionamos a continuación: Brocas, escariadores,

fresas y mandriles, Etc.

FRESA.- Herramienta utilizada en las

máquinas fresadoras

BROCA.- Herramienta utilizada en los taladros

ESCARIADOR

a) Taladro con broca de centros

b) Rimado o escariado (Escariador)

c) Refrentado


c. HERRAMIENTAS QUE USAN MUELAS ABRASIVAS

Las muelas

Las muelas abrasivas son generalmente de forma cilíndrica, de disco o de_copa

(fig. 1.40). Las maquinas en las cuales se usan son llamadas rectificadoras;

todas tienen un husillo, que puede girar a gran velocidad y en el cual se monta

la muela abrasiva.

El husillo está apoyado en rodamientos y montado en una carcaza. Este

conjunto se conoce como el cabezal. Un motor eléctrico y una transmisión de

banda suministran potencia al husillo.

La muela consta de granos individuales de material muy duro (óxido de

aluminio o carburo de silicio, generalmente) aglutinados de manera apropiada.

Montaje de una muela abrasiva


3. MATERIALES PARA HERRAMIENTAS DE CORTE

Una herramienta de corte debería tener las siguientes características a fin de

producir piezas mecanizadas con excelente calidad y económicamente.

Dureza: La dureza y la resistencia de la herramienta de corte deberían ser

mantenidas a elevada temperatura (dureza en caliente).

Tenacidad: La tenacidad de la herramienta de corte es necesaria tanto así que

las herramientas no deberían sufrir falla por fatiga ni fracturarse,

especialmente durante operaciones de corte con muchas interrupciones

Resistencia al Desgaste: La resistencia al desgaste significa que la

herramienta tiene una aceptable vida antes de necesitar ser reemplazada.

Los materiales de los cuales son hechas las herramientas de corte todas tienen

las características de ser duras y resistentes. Existe una variedad de materiales

disponibles para las operaciones de maquinado, y la clasificación y uso de

estos materiales es nuestro interés.

a) Dureza de varios materiales de corte como función de la temperatura.

b) Rango de propiedades (Resistencia-tenacidad: Dureza en caliente y

resistencia al desgate) de diferentes grupos de materiales.

I. ACEROS PARA HERRAMIENTAS Y METALES DUROS

Aceros al carbono son los mas viejos de los materiales de corte datan de hace

cientos de años. En términos simples es un acero de alto carbono (acero el


cual contiene entre 0.9 y 1.2% de carbono). Este alto contenido de carbono

permite al acero ser endurecido ofreciendo una gran resistencia al desgaste

abrasivo. El acero de alto carbono sirvió para su propósito bien durante

muchísimos años. Sin embargo es relativamente suavizado en bajas

temperaturas de corte (300 a 500 grados F), ahora es raramente usado como

material de corte excepto en limas, sierras de cortar, cinceles etc. El uso del

acero de alto carbono esta limitado a aplicaciones de muy bajas

temperaturas de corte.

Aceros Rápidos.- La necesidad de materiales para herramientas las cuales

deberían soportar altas velocidades de corte así como temperaturas, guiaron

al desarrollo de los aceros rápidos para herramientas. La mayor diferencia

entre los aceros rápidos y el acero de alto carbono esta en la adición de

elementos aleantes para endurecer darle mayor resistencia al acero de alto

carbono así como elevar su resistencia al calor (dureza en caliente). Algunos

de los más comúnmente usados elementos aleantes son: el manganeso, el

cromo, tungsteno, el vanadio, el molibdeno, el cobalto, y el niobio (columbio).

Cada uno de estos elementos agregan características muy deseables como

dureza elevada dureza en caliente, capacidad para endurecerse hasta una

cierta profundidad (templabilidad), resistencia al desgaste abrasivo y una

buena resistencia (tenacidad).

Estas características permiten velocidades de mecanizado relativamente altas

y mejora el desempeño en comparación con el acero al carbono.

Los aceros para herramientas mas comunes usados primariamente como

herramientas de corte son divididos en las series M y T. La serie M representa

aceros para herramientas del tipo Molibdeno y la serie T del tipo representa al

tipo Tungsteno. Aunque allí parecen estar una gran cantidad de similaridades

entre estos aceros rápidos, cada uno sirve para un propósito especifico y

ofrece significativamente beneficios en aplicaciones especiales.

La mayoría de los aceros rápidos convencionales son colados en lingotes y

luego son trabajados en caliente o frió hacia la forma deseada. Algunos de los

aceros rápidos están ahora disponibles en forma de polvos metálicos, los


polvos metálicos como su nombre lo indica son básicamente polvos. Los

mismos elementos que son usados para preparar los aceros rápidos

convencionales son preparados en un polvo muy fino (generalmente por

atomización del estado líquido). Estos polvos muy finos son cuidadosamente

mezclados, después prensados en una matriz a elevadas presiones para ser

finalmente sinterizados en un horno de atmósfera controlada.

Tratamiento superficial a los Aceros Rápidos.-Muchos tratamientos

superficiales han sido desarrollados en un intento por extender la vida de la

herramienta, reduciendo la potencia consumida, y controlando otros factores

los cuales afectan las condiciones de operación y costos. Algunos de estos

tratamientos han sido usados por muchos años y han probado tener algún

valor. Por ejemplo, el recubrimiento con Oxido Negro, el cual comúnmente

aparece sobre las brocas y machos actúa como un impedimento contra el

fenómeno de adherencia llamado filo recrecido sobre la herramienta. El oxido

negro es básicamente una superficie. Uno de los mas recientes

descubrimientos de recubrimientos para los aceros rápidos es el nitruro de

titanio por el método de PVD (physical vapor deposition). El nitruro de titanio

es depositado sobre la superficie en uno de los varios diferentes tipos de horno

en relativamente bajas temperaturas, la cual no afecta significativamente al

tratamiento térmico (endurecimiento) de la herramienta que esta siendo

recubierta.

Este recubrimiento es conocido por extender la vida de una herramienta de

corte significativamente o permitir que la herramienta sea usada en

operaciones con elevadas velocidades de corte. La vida de la herramienta

puede ser extendida tanto como tres veces o puede operar a velocidades con

un incremento en un 50% de su valor normal manteniendo la misma vida de la

herramienta.

Metales Duros.-los elemento aleantes en los aceros rápidos principalmente

el cobalto el cromo y el tungsteno, mejoraron las propiedades de corte de tal

forma que los ingenieros desarrollaron los metales duros, una familia de estos

materiales sin hierro.


Una composición típica para esta clase de materiales para herramientas fue

45% de cobalto, 32% de cromo, 21% de tungsteno y 2% de carbono. El

propósito de tal aleación fue obtener una herramienta de corte con elevada

dureza en caliente superior al acero rápido.

Cuando se utiliza este tipo de materiales su dureza fragilidad debería ser

tenida en cuenta y un soporte adecuado debería ser proveído siempre. Los

metales duros tienen una alta resistencia a la abrasión y son así muy útiles

para cortar materiales duros o con inclusiones duras.

II. CARBURO DE TUNGSTENO CEMENTADO.- El carburo de tungsteno fue

descubierto por Henri Moissan en 1893 durante una investigación para

encontrar el método de cómo producir diamantes artificiales. Moissan

encontró que el carburo de tungsteno era extremadamente duro,

aproximándose a la dureza del diamante y excediendo a la dureza del zafiro.

Este carburo era 16 veces más pesado que el agua. El material así obtenido era

extremadamente frágil y seriamente limitada su aplicación industrial.

A el mismo tiempo, los carburos duros consistían del carburo de tungsteno

como base y como ligante era utilizado el cobalto. Estos carburos exhibían un

superior desempeño en el mecanizado de fundiciones, materiales no ferrosos y

materiales no metálicos, pero su uso no era aconsejable con el acero.

La mayoría de los subsecuentes desarrollos en los carburos duros han sido

modificaciones de la original patente, principalmente involucran el reemplazo

de parte o todo el carburo de tungsteno con otros carburos especialmente el

carburo e titanio y/o carburo de tántalo. Esto guió al desarrollo de los

modernos multicarburos usados como herramientas de corte permitiendo el

mecanizado de alta velocidad del acero

Los materiales de corte previos del a metalurgia dependían grandemente del

tratamiento térmico para sus propiedades y estas propiedades podían ser

destruidas por tratamientos posteriores. En altas velocidades de corte, y

consecuentemente altas temperaturas, estos productos fallaban. Un conjunto

diferente de condiciones existían con los carburos cementados. La dureza de

los carburos es más grande que la dureza de la mayoría de los materiales para


herramientas de corte a temperatura ambiente y su habilidad para retener su

dureza a elevadas temperaturas, así que son adecuadas para soportar

grandes velocidades de corte.

MANUFACTURA DEL CARBURO

El termino carburo de tungsteno describe una familia de carburos duros

usados para herramientas de corte de metales, matrices de varios tipos, y

partes sometidas a desgaste. En general, estos materiales están compuestos de

los carburos de tungsteno, titanium, tantalumn o alguna combinación de estos,

sinterizados o cementados en una matriz ligante usualmente de cobalto.

Mezclado.- La primera operación después de la reducción del tungsteno a

polvo de metal es el mezclado del tungsteno y el carbón. Aquí 94 partes de

tungsteno por 6 partes de carbono en peso, son mezclados juntos en una

recipiente especial el cual esta continuamente rotando el cual es conocido con

el nombre de ball mill. Esta operación debe ser llevada a cabo bajo una

cuidadosa y controlada condiciones a fin de asegurar la óptima dispersión del

carbono en el tungsteno.

Equipo para mezclar el carburo muy conocido como ball mill asegura una

optima dispersión de el carbono con el tungsteno.

A fin de proveer la necesaria resistencia, un agente ligante, usualmente el

cobalto es agregado a el tungsteno en forma de polvo y todo esto es llevado al

ball mill por un periodo de varios días, para formar una mezcla muy intima. Un


control cuidadoso de las condiciones de mezclado y el tiempo, debe ser

ejercido para obtener un producto uniforme y homogéneo. El polvo de

carburo de tungsteno mezclado es mostrado en la figura que sigue.

El polvo de carburo de tungsteno mezclado es producido por una mezcla de

carburo de tungsteno con cobalto como ligante.

Compactado.- El método mas común involucra el uso de matrices, hechos de

la forma del producto deseado. El tamaño de la matriz debe ser mas grande

que el tamaño del producto final terminado para permitir la contracción final

que toma lugar después del proceso de sinterización. Estas matrices son

costosas por lo tanto un numero lo suficientemente elevado justificarían su

manufactura.

Equipo usado para compactar los carburos conocidos con el nombre de pill

press, es usado para producir carburos con diferentes formas.


Varios carburos compactados los cuales son producidos por matrices especiales

montadas en el pill press.

Si la cantidad no es lo suficientemente alta, se puede compactar una

briqueta, la cual puede ser cortada después (usualmente después de la pre-

sinterización) en pequeñas unidades y llevadas a la forma requerida, y

teniendo siempre presente el margen que se le debe dar por el fenómeno de

contracción.

Si la cantidad no es tan alta, las briquetas pre sinterizadas son llevadas a la

forma requerida.

Un segundo método es el de compactación en caliente de los polvos en

matrices de grafito en la temperatura de sinterización. Después de enfriados

las partes tienen una dureza muy elevada.

Un tercer método es el usado principalmente para piezas largas, es el llamado

método de presión isoestática. Los polvos son colocados en un recipiente


flexible el cual es suspendido en un depósito conteniendo líquido y sometido

a una cierta presión y completamente cerrado. La presión dentro del líquido

es tal que debe causar la apropiada compactación. Este sistema es ventajoso

para compactar piezas grandes porque la presión actuante sobre los polvos es

la misma en todas direcciones, resultando en una apropiada e uniforme

compactación.

Sinterización.- La sinterización del tungsteno- Cobalto (WC-Co) es llevada a

cabo con el cobalto como ligante pero en fase liquida. El material compactado

es calentado en una atmósfera de hidrogeno o en un horno al vació a

temperaturas que se encuentran entre los 2500 a 2900 grados Fahrenheit,

dependiendo de la composición. Ambos tiempo y temperatura deben ser

cuidadosamente ajustados en combinación para un control óptimo sobre las

propiedades y la geometría. El compactado se contraerá aproximadamente

16% en sus dimensiones lineales, o 40% en volumen. El grado de contracción

depende de varios factores incluyendo tamaño de la partícula de los polvos y

el grado de la composición.

Diagrama Esquemático del proceso de manufactura de los carburos de

tungsteno cementados


Carburos siendo cargados al horno, donde son calentados entre 2500 y 2900 ºF.

CLASIFICACIÓN DE LAS HERRAMIENTAS DE CARBURO.- Estos son

clasificados en tres grandes categorías:

Grado Desgaste: Usados primariamente en matrices, maquinas y guías para

herramientas, y en cualquier situación donde la resistencia al desgaste es

requerida.

Grado Impacto: También usado para matrices particularmente para

estampado y forja, y en herramientas tales como cabezas fresadoras usadas en

minería.

Grado Herramienta de Corte: Estos son divididos en 2 grupos dependiendo

de su aplicación primaria. Si el carburo es usado sobre una fundición la cual es

un material no dúctil, es clasificada como un carburo para fundición. Si el

carburo es usado para cortar acero, un material dúctil, es clasificado como

carburo para acero.

CARBURO PARA FUNDICIÓN.- Debe ser más resistente a cualquier abrasivo.

Este requiere más resistencia al cratering y al calor. Su alta abrasividad causa

principalmente desgaste de la parte del filo de la herramienta. La larga viruta

de acero, la cual fluye a través de la herramienta en elevadas velocidades de

corte, causa principalmente cratering y deformación por el calentamiento de la

herramienta.


Es importante elegir y usar el correcto tipo de carburo para cada trabajo.

Existen varios factores que hacen a un tipo de carburo diferente a otro y por lo

tanto mas apropiado para una aplicación específica.

El carburo de tungsteno es manufacturado usando carburo de tungsteno con el

ligante cobalto. El carburo de tungsteno es el constituyente básico y es a

menudo solo cuando se maquina por ejemplo una fundición. Esto es porque el

carburo de tungsteno puro es extremadamente duro y ofrece la mejor

resistencia al desgaste abrasivo.

Grandes cantidades de carburo de tungsteno son presentadas en todo los

grados en dos grupos de corte y el cobalto es siempre usado como medio

ligante. Los elementos más comúnmente adicionados al básico carburo de

tungsteno son: El carburo de tántalo y el carburo de titanio.

Mientras algunas de estas aleaciones pueden ser presentadas en el grado de

fundiciones o de herramientas de corte. El carburo de tungsteno es el mas

resistente abrasivo, trabaja mas eficientemente con el abrasivo natural del

hierro fundido. La adición de materiales aleantes tal como el carburo de

tántalo y el carburo de titanium ofrece muchos beneficios.

La más significativa contribución del carburo de titanio es que reduce el

cratering de la herramienta por consiguiente disminuye la tendencia de la

viruta larga a erosionar la superficie de la herramienta.

La más significativa contribución de carburo de tantalo es que incrementa la

dureza en caliente de la herramienta la cual, en torno, reduce la deformación

térmica. El Cobalto es más sensitivo a la abrasión y a la soldadura de la viruta.

Por lo tanto si el cobalto esta presente la herramienta se ensuaviza, haciéndola

mas sensitiva a la deformación por calor, al desgastes abrasivo, y la soldadura

de la viruta la cual causa el cratering. Por otro lado el cobalto es más

resistente que el carburo. Por lo tanto más cobalto mejora la resistencia de la

herramienta al impacto. La resistencia de un carburo es expresada en terminos

de Esfuerzo de rotura transversal (TRS).


El método usado para medir el Esfuerzo de Rotura transversal (TRS) es

mostrado así como la relación que existe con el contenido de cobalto.

La tercera diferencia entre el grado fundición y el grado acero de las

herramientas de corte es el tamaño de grano del carburo. Tres son las

excepciones, tales como carburos de grano pequeño, pero generalmente

grano mas pequeño es el más duro. Mientras a grano más grande tenemos

mayor resistencia (tenacidad.).

Tamaño de carburo (0.8 micron WC @ 1500×) consistiendo de 90% WC y 10% Co.

Tamaño de carburo (7micron WC @ 1500×) consistiendo de 90% WC y 10% Co.


CARBUROS PARA ACERO. - Clasificación C, desde el grado C-1 hasta C-4 son

para el hierro fundido y los grados C-5 hasta C-8 para el acero. A más alto

número en cada grupo es más duro y mas bajo numero es más resistente. Los

grados más duros son utilizados para operaciones de acabado; el grado más

resistente es usado para desbastado.

Cada manufacturador sabe que carburo es mejor y solamente el

manufacturador de ese carburo específico puede precisar el lugar que le

correspondería en la clasificación C. Muchos de los manufacturadores,

especialmente los que están fuera de los Estados Unidos no usan la

clasificación tipo C.

Clasificación, applicación, caracteristicas, y propiedades tipicas del corte metalico para los

carburos.

III. CARBUROS RECUBIERTOS

Mientras los recubrimientos para carburos han existido desde la década del

60 ellos no han alcanzado todo su potencial sino hasta mediados de los 70.

Como los productores ganaron experiencia en producir estos recubrimientos,

ellos empezaron a darse cuenta de que el recubrimiento era tan bueno como la

base del carburo (conocido como sustrato).


Es aconsejable considerar carburos recubiertos para la mayoría de

aplicaciones..

Microestructura ode un carburo recubierto a 1500× de aumento (Courtesy of Kennamental Inc.)

Numerosos tipos de materiales para recubrimientos son usados cada uno para

una aplicación específica.

Carburo de Titanio

Nitruro de Titanio

Recubrimiento de Cerámico

Recubrimiento de Diamante

Carbo – Nitruro de Titanio

Microestructura de una carburo con recubrimiento multicapa a 1500x de aumento.(Courtesy of

Kennamental Inc.)


En general el proceso de recubrimiento es llevado a cabo mediante

Deposición Química de Vapor. El sustrato es colocado en una cámara con

una atmósfera controlada teniendo una temperatura elevada. El material son

el que se va a recubrir es entonces introducido en la cámara como un vapor

químico. Este material es llevado y depositado sobre la superficie del sustrato

por un campo magnético alrededor del sustrato. Esto toma muchas horas en la

cámara para lograr un recubrimiento de 0.0002 a 0.0003 pulgadas sobre el

sustrato. Otro proceso es el de Deposición Física de Vapor.

RECUBRIMIENTO DE CARBURO DE TITANIO. - De todos los recubrimientos,

el carburo de titanio es el más extensamente usado. El carburo de titanio es

usado sobre muchos diferentes sustratos para cortar diferentes tipos de

materiales. El carburo de titanio permite el uso de altas velocidades de corte

porque tiene una gran resistencia al desgaste abrasivo y al cratering y alta

resistencia al calor.

RECUBRIMIENTO NITRURO DE TITANIO. - El nitruro de titanio es usado sobre

muchos diferentes materiales (sustratos). La ventaja primordial del nitruro de

titanio es su resistencia al cratering. También ofrece un incremento a la

resistencia al desgaste por abrasión y un significativo incremento a la

resistencia al calor permitiendo altas velocidades de corte. También es mas

deslizante, permitiendo que la viruta pase sobre el sin generar fricción.

RECUBRIMIENTO DE CERÁMICO. - El oxido de Aluminio es extremadamente

duro y quebradizo, por lo tanto no es óptimo para cortes interrumpidos, o

cuando el material tiene alguna fase dura o se quiere eliminar la primera capa

de una fundición.

Pero eso no quiere decir que no se usara bajo esas condiciones puede susarse

muy bien pero se deberá tener en cuenta que estará mas expuesto a falla que a

fatiga. Aun con estas limitaciones, el oxido de aluminio es probablemente el

mas grande contribuidor en lo que se refiere a carburos recubiertos. Permite el

uso de velocidades de corte muy altas, más que otros carburos debido a su

gran resistencia al desgaste, al calor y a su interacción química.


RECUBRIMIENTO DE DIAMANTE. - Un reciente desarrollo tiene que ver con

el uso de diamante policristalino como recubrimiento para carburo de

tungsteno. Los problemas con respecto a la adherencia de la delgada capa de

diamante al sustrato y a la diferencia de expansión térmica entre el diamante y

el sustrato. La delgada capa de diamante ahora esta disponible ya sea por

PVD o el CVD. El carburo recubierto con diamante es efectivo en maquinado de

materiales abrasivos, tales como las aleaciones de aluminio conteniendo

silicio, fibra reforzada, y grafito. Mejorando la vida de la herramienta tanto

como 10 veces sobre otros carburos recubiertos.

RECUBRIMIENTO DE CARBO – NITRURO DE TITANIO: (COLOR NEGRO

RECUBRIMEINTO EN MULTICAPAS). - Normalmente aparece el Carbo nitruro

de titanio como capa intermedia de 2 o 3 capas de recubriemitos. El rol del

carbonitruro de titanio es de neutralidad, ayudando a las otras capas a

enlazarse como una estructura en forma de sándwich.. Recubrimientos a base

de cromo tales como el carburo de cromo han sido desarrollados para el

mecanizado de materiales suaves como el aluminio, cobre y titanio.

Cuando se compara el costo entre un carburo recubierto y uno sin

recubrimiento hay una pequeña diferencia cuando los beneficios de los grados

recubiertos son considerados. Porque los carburos recubiertos son mas

resistentes al desgaste por abrasión, cratering y al calor por eso su vida se

extiende, reduciendo el reemplazo y el costo. Además permiten una operación

en altas velocidades, reduciendo los costos de la producción.

IV. CERÁMICOS Y CERMETS

El Oxido de Aluminio cerámico por excelencia, para las herramientas de corte

fue el primero en desarrollarse en Alemania cerca de 1940. Mientras los

cerámicos fueron lentamente desarrollados como materiales de corte, avances

realizados desde la mitad de los 70 han mejorado grandemente su utilidad.

Cermets son básicamente una combinación de cerámicos y carburo de titanio.

La palabra cermet deriva de los vocablos cerámico y metal.


HERRAMIENTAS A BASE DE CERÁMICOS. - Son materiales no metálicos. Esto

los coloca en una categoría enteramente diferente que los HSS y los carburos.

La aplicación de cerámica esta limitada por su extrema fragilidad. El TRS es

muy bajo. Esto significa que ellos se fracturaran más rápido cuando los cortes

sean pesados o interrumpidos. Sin embargo la resistencia del cerámico a al

compresión es mucho mas alta que los HSS y carburos. Existen dos tipos

básicos de materiales cerámicos.

Los cerámicos presionados en caliente usualmente son de color gris, los

granos de oxido de aluminio son presionados bajo tremendas presiones y en

muy altas temperaturas para formar un billet. El billet es cortado al tamaño

deseado.

Los presionados en frio usualmente de color blanco los granos de oxido de

aluminio son presionados juntos, bajo grandes presiones pero a una

temperatura baja. Los billets son entonces sinterizados para lograr la unión

necesaria. Este procedimiento es similar a la manufactura del carburo, excepto

que el material ligante que se usa no es metálico. Mientras que ambos tipos

tienen dureza similar, el presionado en frió es ligeramente mas duro y el

presionado en caliente tiene mas TRS. .

Varios tamaños y formas de cerámicos presionados en caliente y en frió (Courtesy Greenleaf

Corp.)


La fragilidad o la relativa resistencia de los materiales cerámicos es su más

grande desventaja cuando ellos son comprados con el HSS o los carburos. Una

apropiada geometría y una preparación de filo pueden jugar un rol muy

importante en la aplicación de herramientas cerámicas y ayudar a sobrellevar

su debilidad. Algunas de las ventajas de las herramientas cerámicas son:

Alta resistencia para ligeros cortes sobre materiales muy duros.

Extremadamente alta resistencia al desgaste abrasivo y cratering

Capacidad de correr en velocidades superiores a 2000 SFPM

Extremadamente alta dureza en caliente

Baja conductividad térmica

Para usar el cerámico exitosamente, muchos factores hay que tener en cuenta;

material a trabajar, la capacidad de la maquina y en general las condiciones

correcta de mecanizado. Alta rigidez de la maquina y de los portaherramientas

son demasiado importantes para la aplicación de cerámicos. Estos tienes gran

resistencia (TRS). Además son ofrecidos con geometría positiva y aun con

rompe viruta en su superficie.

HERRAMIENTAS A BASE DE CERMETS. - Su proceso de producción es similar

al proceso usado para los cerámicos presionados en caliente. Los materiales

aproximadamente 70% de cerámico y 30 de carburo de titanio, son

presionados en billets bajo extremadamente altas presiones y temperatura.

Después de la sinterización los billets son cortados al tamaño deseado.

Después es llevado a operaciones de rectificado para su tamaño final y la

preparación de su filo, completando así su manufactura.

La resistencia de cermet es más grande que los cerámicos presionados en

caliente. Por eso los cermets se desempeñan mejor en corte interrumpidos. Sin

embargo cuando comparamos los cerámicos sólidos, la presencia del 30% de

carburo de titanio en los cermets hace que baje su dureza en caliente y su

resistencia al desgaste abrasivo. La dureza en caliente y la resistencia al

desgaste abrasivo del cermet son altas comparadas con las del HSS y las de


carburo. Las geometrías pueden ser positiva/negativa y con configuraciones

de rompe viruta en su superficie.

CERAMICOS A BASE DE NITRURO DE SILICIO. - El (SIN) mitruro de silicio es

una base cerámica que consiste en nitruro de silicio con adiciones de oxido de

aluminio, oxido de ytrio, y carburo de titanio. Estas herramientas tienen alta

tenacidad, dureza en caliente y buena resistencia al impacto térmico.

V. DIAMANTE, NITRURO DE BORO CUBICO Y FIBRA REFORZADA.

Los materiales descritos aquí no son comúnmente encontrados. Ellos son

usados con altas velocidades de corte y sistemas de producción para acabado

de superficies.

DIAMANTE. - Los dos tipos de diamante que son usados como herramientas

de corte son los industriales de grado natural y los sintéticos policristalinos.

Sabemos que el diamante es carbón puro, por lo tanto ellos tiene una afinidad

por el carbono de los metales ferrosos. Por lo tanto no deberían ser usados

sobre estos, más bien sería sobre materiales no férreos.

NITRURO DE BORO CUBICO. - (CBN) es similar al diamante en su estructura

policristalina y está también garantizado para una base de carburo. A

excepción de titanio, el CBN se empleará eficazmente como una herramienta

cortante en materiales de trabajo más comunes.

El CBN es utilizado en velocidades inferiores a 600 SFPM, principalmente

debería ser considerado como una herramienta pulidora de material por su

excesiva dureza y su fragilidad.


4. BIBLIOGRAFIA

HERRAMIENTAS DE CORTE Y

APLICACIONES GEORGE SCHNEUDER

TECNOLOGÍA DE LOS METALES GTZ

TECNOLOGÍA DE LOS OFICIOS

METALÚRGICOS A. LEYENSETTER

OPERACIÓN DE MÁQUINAS KRAR, OSWALD,

HERRAMIENTAS St. AMAND

Paginas en internet

http://www.monografias.com/trabajos36/herramientas-de-corte

http://materiales.eia.edu.com

http://www.monografias.com/trabajos36/herramientas-de-corte/herramientas-de-corte2.shtml

http://materiales.eia.edu.com/

materiales para herramientas de corte de metal

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