Mecanizado de metales: Los 5 materiales clave de las herramientas de corte | MachineMFG

Mecanizado de metales: Los 5 materiales clave de las herramientas de corte

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Véase también:

Tipos de materiales para herramientas de corte

1. Alta acero rápido

Acero rápido

Alta velocidad El acero es un tipo de Acero para herramientas conocido por su gran dureza, alta resistencia al desgaste y alta resistencia al calor, conseguidas mediante la adición de elementos como tungsteno, molibdeno, cromo y vanadio. También conocido como acero rápido para herramientas o acero para trabajo en caliente, se le suele llamar "acero blanco".

El acero rápido se utiliza principalmente para crear herramientas de corte de metal complejas, ligeras y resistentes a los impactos. El proceso de fabricación de las herramientas de acero rápido es sencillo y permite afilarlas con facilidad, por lo que siguen constituyendo una proporción significativa de las herramientas de corte de metal a pesar de la aparición de materiales más nuevos.

2. Cementado carbide

Carburo cementado

Carburo cementado es una aleación de metales refractarios y metales aglutinantes, producida mediante 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 elevada dureza y resistencia al desgaste permanecen constantes incluso a temperaturas de hasta 500°C, y sigue teniendo una elevada dureza a 1000°C. Por lo tanto, el carburo cementado tiene un mayor rendimiento de corte en comparación con el acero rápido y puede mejorar la durabilidad de la herramienta de varias a decenas de veces.

Con la misma durabilidad, el carburo cementado permite aumentar la velocidad de corte entre 4 y 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 de alto manganeso y acero para herramientas.

3. Diamante

Diamante

El diamante se considera la sustancia más dura con una conductividad térmica excepcional entre los materiales minerales conocidos. Su desgaste por fricción con diversos materiales metálicos y no metálicos es de solo 1/50-1/800 del carburo cementado, lo que lo convierte en el material ideal para herramientas de corte.

En la mayoría de los casos, las herramientas de corte están fabricadas con diamantes artificiales monocristalinos. El filo de corte de las herramientas de diamante es increíblemente afilado, lo que es importante para cortar virutas con secciones pequeñas. Su filo de corte tiene una baja rugosidad y un bajo coeficiente de fricción, lo que hace improbable que se produzcan astillamientos durante el corte, con lo que se obtienen superficies mecanizadas de alta calidad.

Existen tres tipos de herramientas de corte de diamante: herramientas de diamante monocristalino natural, herramientas de diamante monocristalino 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 elevado coste.

4. Nitruro de boro cúbico

Nitruro de boro cúbico

Se trata de un material sintetizado artificialmente de nuevo desarrollo, 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. Presume de gran dureza, buena resistencia a la abrasión, excepcional estabilidad química y mayor estabilidad térmica en comparación con las herramientas de diamante.

Puede mantener sus propiedades incluso cuando se utiliza a temperaturas de entre 1200-1300°C y no reacciona con los metales del grupo del hierro, por lo que es ideal para procesar acero. De ahí que las herramientas de corte de CBN se utilicen principalmente para el mecanizado eficiente de materiales difíciles de mecanizar y tengan una amplia gama de aplicaciones en la industria del mecanizado.

5. Cerámica

Cerámica

Las principales ventajas de los materiales cerámicos para herramientas son su elevada dureza y resistencia a la abrasión, así como la mínima reducción de la resistencia a la flexión y la resistencia a la flexión a altas temperaturas.

Tienen gran estabilidad química, baja afinidad con los metales y buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas. No reaccionan con el acero ni siquiera a temperaturas de fusión, lo que da lugar a menos adherencia, difusión y desgaste oxidativo, y a un menor coeficiente de fricción. También es menos probable que las virutas se adhieran a las herramientas de corte y que se produzcan astillamientos.

Sin embargo, entre las desventajas de las herramientas cerámicas se encuentran su alta fragilidad, su baja resistencia y tenacidad y su menor resistencia a la flexión en comparación con el carburo cementado.

Criterios de selección de materiales para herramientas de corte

A la hora de elegir los materiales de las herramientas de corte, es esencial tener en cuenta varios factores para garantizar un rendimiento y una longevidad óptimos. En esta sección, hablaré de mis consideraciones clave a la hora de seleccionar materiales para herramientas de corte: Resistencia y durezaDureza, resistencia al desgaste, estabilidad térmica y asequibilidad.

Resistencia y dureza

La resistencia y la dureza determinan la capacidad de un material para soportar las fuerzas de corte y las tensiones experimentadas durante las operaciones de mecanizado. A la hora de evaluar estas propiedades, suelo tener en cuenta lo siguiente:

  • Alta resistencia a la tracción: Esto permite que la herramienta de corte resista la deformación y la fractura bajo cargas de corte.
  • Elevada dureza: Esto garantiza que el material tenga una excelente resistencia al desgaste y a la deformación del filo de corte.

Dureza

La tenacidad es un factor crucial, ya que mide la capacidad de un material para absorber energía y resistir la fractura o el astillado. Cuando evalúo la tenacidad del material de una herramienta de corte, tengo en cuenta:

  • Resistencia al astillado: La herramienta de corte debe ser capaz de mantener su filo de corte sin que se produzcan virutas, lo que puede afectar a la calidad de la pieza mecanizada.
  • Resistencia a los impactos: El material debe resistir las cargas repentinas y los impactos que se producen durante las operaciones de corte intermitente.

Resistencia al desgaste

Dado que la herramienta de corte experimenta continuamente fricción durante los procesos de mecanizado, la resistencia al desgaste es una consideración crítica. Me centro en:

  • Resistencia al desgaste abrasivo: La reducción de la tasa de desgaste del filo de corte garantiza que la herramienta de corte conserve el filo y la precisión.
  • Resistencia al desgaste por adherencia: El material debe evitar que se formen uniones entre la superficie de la herramienta y la pieza de trabajo que provoquen transferencia de material y, en última instancia, desgaste.

Estabilidad térmica

Dado 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 temperaturas elevadas.
  • Resistir la fatiga térmica: El material debe ser capaz de soportar cambios rápidos de temperatura sin que se formen grietas o fracturas en la herramienta de corte.

Asequibilidad

Por último, evalúo la asequibilidad del material de una herramienta de corte, ya que el coste es un factor esencial en cualquier proceso de mecanizado. Para ello tengo en cuenta

  • Coste del material: El coste del material de la herramienta de corte no debe superar sus ventajas de rendimiento.
  • Vida útil de la herramienta: Una mayor vida útil de la herramienta puede compensar un mayor coste, ya que reduce la frecuencia de sustitución de la herramienta y el tiempo de inactividad por mantenimiento.

Si considero cuidadosamente estos factores, puedo seleccionar el mejor material de herramienta de corte para mis requisitos específicos de mecanizado.

Operaciones de mecanizado

Según mi experiencia, los materiales para herramientas de corte son esenciales para diversas operaciones de mecanizado. Ayudan a mejorar la productividad, reducir costes y obtener una mejor calidad del producto. Algunas operaciones de mecanizado comunes son:

  • Fresado: En este caso, las herramientas de corte eliminan el material de la pieza de trabajo mediante un movimiento giratorio. Las herramientas de acero rápido (HSS) y de metal duro ofrecen un excelente rendimiento en esta operación.
  • Girando: En esta operación, he observado que las herramientas de corte de una sola punta eliminan material de la pieza de trabajo a medida que gira. Los materiales más comunes son la cerámica, el diamante policristalino (PCD) y el carburo.
  • Perforación: En perforaciónPara crear orificios cilíndricos en la pieza, se utiliza una herramienta de corte multipunta o monopunta. Las herramientas de HSS y metal duro son mis preferidas para esta operación.

Tecnologías emergentes

He observado varias tecnologías emergentes que están dando forma a la industria de las herramientas de corte. Entre ellas:

  • Fabricación aditiva: Esta tecnología permite fabricar herramientas de corte con geometrías complejas, reduciendo el desperdicio de material y el tiempo de producción.
  • Tecnologías de revestimiento: Los revestimientos avanzados, como los de carbono tipo diamante y los nanocompuestos, prometen una mayor resistencia al desgaste, un aumento de la vida útil de las herramientas y un mejor rendimiento.
  • Herramientas inteligentes: Mi experiencia con herramientas integradas con sensores y conectividad inalámbrica muestra el potencial de la supervisión en tiempo real y el mantenimiento predictivo, lo que permite reducir los tiempos de inactividad y optimizar el uso de las herramientas.

Al mantenerse informados en estas áreas, los profesionales del sector pueden tomar mejores decisiones y maximizar la eficacia de sus herramientas de corte.

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1 comentario en “Metal Machining: The 5 Key Cutting Tool Materials”

  1. Prasenjit Mukherjee

    _______ ¿el material de la herramienta es bueno para cortar material no metálico?
    A. Acero al carbono
    B. Acero rápido
    C. Estalita
    D. Todas las anteriores

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