Materiales para herramientas de corte

Materiales para herramientas de corte

1Las operaciones de maquinado se realiza usando herramientas de corte. Las altas fuerzas y temperaturas durante el maquinado crean un ambiente muy agresivo para la herramienta.Introduccin.

Una buena correspondencia del material de la herramienta de corte y las geometra de plaquita, con el material de la pieza que se debe mecanizar es muy importante para que proceso de mecanizado sea productivo y sin contratiempos.

Hay tres formas posibles de falla en una herramienta.Falla por fractura. Ocurre cuando la fuerza de corte se hace excesiva en la punta de la herramienta, causando una falla repentina por fractura.Falla por temperatura. Ocurre cuando la temperatura de corte demasiado alta para el material de la herramienta, causando ablandamiento en la punta, deformacin plstica, perdida de filo en el borde Desgaste gradual. Desgaste gradual del borde, perdida de forma de la herramienta, reduccin en la eficiencia del corte, y desgaste progresivo.Vida de las herramientasDesgaste de la herramienta

Diagrama de herramienta desgastada que muestra los lugares principales y los tipos de desgaste que ocurrenHerramienta de carburo cementado, como se ve a travs de un microscopio.Desgaste de la herramienta

Desgaste en crterDesgaste del flanco o superficie de incidenciaSe usan tres modos de falla de las herramientas para identificar algunas de las propiedades importantes que deben poseer los materiales para herramientas.Tenacidad. Capacidad de absorber energa sin que falle el material. Se caracteriza combinacin de resistencia y ductilidad del material.Dureza en caliente. Capacidad del material para retener su dureza a altas temperaturas.Resistencia al desgaste. Todos los materiales para herramientas de corte deben ser duros.

Relaciones de tpicas de dureza en caliente para materiales de herramienta

Es importante tener conocimiento de cada uno de los materiales de las herramientas y su rendimiento de cara a realizar, as como el material de la pieza que se va mecanizar, las condiciones de mecanizado y el nivel de calidad superficial que se requiere para cada operacin.

Producido a principios del siglo XX. Se pueden endurecer a diferentes profundidades, poseen buena resistencia al desgaste y son relativamente econmicos.Aceros de alta velocidad

Herramientas de ngulos grandes y positivos de ataqueCortes interrumpidosMaquinas herramientas con baja rigidez, sujetas a vibracin y tranqueoAdecuados

Contiene hasta 10 % de Mo, Cr, V, W y Co con elementos de aleacin.

Resistente a la abrasin, sufre menos distorsin durante el tratamiento trmico y menos costosa. En consecuencia 95% de todos los aceros de alta velocidad para herramientas se producen con la serie M. Serie MContiene 12% a 18% de W, con Cr, V y Co como elementos Serie T

Los aceros de alta velocidad se pueden someter a tratamientos superficiales.

Se crean mediante reacciones qumicas a temperaturas de 700-1050 C. presenta alta resistencia al desgaste y excelente adherencia al metal duro.El primer recubrimiento fue TiC, posteriormente se introdujeron (Al2O3) y (TiN), y el mas moderno MT-TiCN tambin llamado MT-CVDRecubrimiento CVD

Torneado generalMandrinado de aceroReintente a la formacin de crteres de desgaste.Torneado de acero inoxidableCalidades de fresado.Aplicaciones

Se forma a temperaturas relativamente bajas (400-600 C)Aportan resistencia al desgaste a la calidad gracias a su dureza. Su tensin compresiva tambin aade tenacidad al filo y resistencia a roturas de tipo peine.

Recubrimiento PVD

Metal duro con partculas duras de base de titanio (combinacin de palabras de cermica y metal). Los cermets eran compuestos de TiC y nquel. Los cermets modernos no contiene nquel, su ncleo de partculas Ti(C, N) y una segunda fase dura de (Ti, Nb, W) (C,N) y un aglutinante de cobalto rico en W.Cermet (CT)

Torneado, cortes intermitentes, (cermet con recubrimiento)Cermet resistente al desgaste para corte continuos, torneadoFresado, Superficies brillantes

Aplicaciones

Todas las herramientas de cermica presentan excelente resistencia al desgaste a velocidades de corte elevadas. Hay varias calidades de cermica disponibles para distintas aplicaciones.Cermica (CA, CM, CN, CC)

CM. (TiC, Ti(N,C)). Mejora la tenacidad y la conductividad trmica.

CA. (Al2O3)- (ZrO2) aadido para inhibir fisura. Estable qumicamente, carece de resistencia a cambios de temperatura.

Las cermicas se pueden aplicar en una amplia variedad de aplicaciones y materiales. (fundiciones hierro y acero)Torneado a alta velocidadRanuradoFresado

La cermica ofrecen alta productividad siempre que se aplique correctamente. Aplicaciones

Excelente resistencia al calor que se puede utilizar a velocidades de corte muy altas, buena tenacidad y resistencia a cambios bruscos de temperatura.Las modernas calidades CBN son compuestos de cermica con un contenido de 40-65%. El aglutnate aporta resistencia al desgaste. Otras calidad son las de alto contenido de CBN de 85-100%.Nitruro de boro cubico policristalino (CNB)

Torneado en acabado de aceros templados.Desbaste a alta velocidad de fundicin grisFresadoRectificado

Aplicaciones

Compuesto de partculas de diamante con aglutinante metlico.El mas resistente a la abrasin. Presenta buena resistencia al desgaste pero carece de estabilidad qumicamente a alta temperatura y se disuelve con facilidad en hierro.

Diamante policristalino PCD

Materiales no frreos (aluminio alto contenido de silicio)Compuestos de matriz metlicaPlsticos reforzados con fibra de carbonoSuperacabado de titanioTorneadoFresadoAplicaciones

Para comprender las ventajas y limitaciones de cada material es importante conocer los distintos mecanismo de desgaste a los que se ve sometida la herramienta.

Degaste del filo

Desgaste mas habitual y tambin el mas deseable, se produce por abrasin, causada por los elementos duros del material de la pieza.Desgaste en incidencia

Crteres de desgasteReaccin qumica entre el material de la pieza y el de la herramienta, y se ve potenciado por la velocidad de corteFilo de aportacin (BUE)Se produce por soldadura de la viruta en la plaquita, debido a la presin. Ocurre en materiales pastosos y una velocidad de corte baja.

Desgaste en entalladuraDao excesivo y localizado en la cara de desprendimiento como el flanco de la plaquita en la lnea de profundidad de corte. Causado por adherencia y por superficie endurecida por deformacin.Deformacin plsticaOcurre cuando la temperatura de mecanizado es demasiado alta para una determinada calidad que produce que el material de la herramienta se ablanda

Fisuras trmicasSi la temperatura del filo cambia rpidamente entre el frio y calor, puede aparece varia fisuras en direccin perpendicular al filo, que estn asociadas a cortes intermitentes, habituales en operaciones de fresado y agravas por uso de refrigeranteAstillamiento /rotura del filoResultado de una sobrecarga de tensin mecnica. Martillado de virutas, profundidad de corte o avance muy elevado, filo de aportacin, vibracin o desgaste excesivo de la plaquita.SANDVIK coromant- materiales para herramientas de corteMikell Grover- fundamentos de manufactura moderna 3 EdJohn A. Schey- Procesos de manufactura. 3 EdKalpakjian- Manufactura, Ingeniera y Tecnologa 5 EdReferencias bibliograficas