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    05   materiales para herramientas de corte (powerpoint) 05 materiales para herramientas de corte (powerpoint) Presentation Transcript

    • Materiales paraherramientas de corte
    • Tipo Siglas AplicaciónAceros finos al carbono S Herramientas manualesAceros rápidos y Amplia gama de materiales. Producción HSSsuperrápidos unitaria y pequeña serie Propiedades intermedias. Amplia gama deAceros rápidos recubiertos N materiales metálicos Amplia gama de materiales metálicos.Metal duro C Máquinas automáticas Acero inoxidable, fundición de acero,Metal duro recubierto GC roscado y ranurado.Cermets CT Acero inoxidable, fundición de acero. Acero, materiales endurecidos yCerámica CC termorresistentes, fundición Aceros tratados, fundición, materialesNitruro de boro cúbico CBN endurecidos Acabado y semiacabado de no férreos y noDiamante policristalino PCD metálicos.
    • Aceros finos al carbono.• Con porcentajes de carbono que van desde 1 a 1,4%• Dureza de hasta 68 HRc• De 350 a 400ºC la dureza cae hasta 55 a 50 HRc (se pierde el filo)• Aplicaciones en herramientas de mano y herramientas que trabajan a baja velocidad en materiales blandos. Aplicaciones• 1,3% de carbono -------- fresas, brocas, sierras, rasquetas, etc.• 1,15% de carbono ------ machos y terrajas, herramientas para madera, escariadores, brocas.• 1% de carbono ----------- machos y terrajas, escariadores, etc.
    • Aceros rápidos y superrápidos (aceros de corte rápido).• Taylor y White experimentan en 1898 con bajos % de W.• Se duplican y cuadriplican las velocidades con agregado de W y Cr (1928).• Con Vanadio aumenta la dureza capacidad de corte en caliente.• Aparece el llamado 18-4-1 (18% W - 4% Cr - 1% V)• Evolucionan las máquinas y métodos de trabajo a la par de los nuevos materiales (Vcorte superiores a 36 m/min).• Menor dureza en frío (65 HRc) que los aceros finos al carbono.• Pierde el filo alrededor de los 650 a 750ºC.
    • TempleElemento Dureza Fragilidad Riesgo de Velocidad Observaciones Penetración grietas críticaCarbono (+) (+) --------------- (+) (-) Hasta el 2%Cromo (+) (+) (+) (-) (-) -------------------- Mantiene durezaTungsteno (+) (+) (+) (-) (-) en caliente DisminuyeMolibdeno (+) (+) (+) (-) (-) fragilidad de revenidoVanadio (+) (+) (+) (-) (-) Afina el grano Mantiene durezaCobalto -------- --------- --------- ---------- (+) en caliente (+) representa aumento de la propiedad. (-) representa disminución de la propiedad.
    • Formula válida para aceros rápidos (fórmula empírica). 0,5 Cr + W + 2 Mo + 4 V < 23%Los símbolos químicos se reemplazaran por el porciento del contenido de estos en la aleación. Algunas aleaciones de aceros rápidosW Cr V Mo Aplicaciones18 4 1 ---- Brocas, cortafierros, fresas cilíndricas18 4 1,2 ---- Fresas de aplanar y disco, escariadores herramientas para torno, cepillo, etc.2 4 1 9 Fresas, creadoras de engranajes, brocas, etc. Algunas aleaciones de aceros superrápidos W Cr V Mo Co * - Porcentaje de Mo no 6 4 3 5 ---- determinado. 12,5 4,5 2,5 * 5 18 4 1,3 * 18
    • Aceros rápidos moldeados.• Para formas de herramienta complicada.• Fresas helicoidales para materiales livianos.• Se terminan y afilan por amolado.• Prevalece el Cr (como carburo) en su composición, otorgando elevada dureza.• Aleación adecuada de acero rápido para colado.• Algunas aleaciones se conocen como “Rollodur”.
    • Aceros rápidos recubiertos.• Nuevo material (recubrimiento de NTi o TiCNi en fina capa).• Se ubica entre aceros superrápidos y metal duro.• Tenacidad de HSS y mayor duración del filo.• Mayores velocidades de corte y excelente terminación.• Trabaja en cortes discontinuos.• Se recubre por deposición física de vapores (PVD).
    • Metal duro (carburo metálico).• 1909 - OSRAM (General Electric) utiliza filamento incandescente de Tungsteno (W).• Se verifica dificultad para mecanizar este material (dureza) y se lo denomina metal duro (H.M).• LA familia Krupp adquiere tochos de W y funda la Krupp Widia Factory. Utiliza el W para la febricación de herramientas de corte.• Nace la Widia (del aleman wier diamant “igual al diamante”).• En 1928 se presenta el carburo metálico como herramienta de corte (CW aglomerado con Co). Prolifera en los años 50 (pos guerra).• Es el mayor adelanto para la tecnología del mecanizado con arranque de virutas (Vcorte de 120 m/min).
    • Metal duro (carburo metálico).• En principio ventajoso para trabajo en no ferrosos y fundiciones de Fe.• Alto coeficiente de rozamiento con el acero (altas Tº y pérdida del filo).• Con Ti y Ta en formas de carburos (añadidos al CW) se redujo el coeficiente de rozamiento.• Ahora ventajosas sobre los HSS también en aceros.
    • Composición de los metales duros.• Mezclas de carburos en polvo, unidos por un aglutinante (pulvimetalurgia, sinterización).• Finos polvos de carburos y aglutinante, en molde a elevada P y Tº (estado pastoso).• Se usa WC, TiC, TaC, MoC, VC, NbC y como aglomerante Co o Ni.• TiC y TaC tienen bajo coeficiente de fricción con el acero pero aumentan la fragilidad (máquinas en buen estado, materiales homogéneos).• El TiC es el componente más frágil.
    • Composición de algunos metales duros. Composición de la mezcla en porcientoDesignación ISO HRc WC TiC TaC VC Co ---- 80 ---- ---- ---- 20 85 ---- 85 ---- ---- ---- 15 87 ---- 89 ---- ---- ---- 11 88,5 K20 92 ---- ---- ---- 8 90 K10 94 ---- ---- ---- 6 91 K01 91,5 ---- 1,5 ---- 7 91,5 P30 88 5 ---- ---- 7 90 P20 78 14 ---- ---- 8 90,5 P10 78 16 ---- ---- 6 91 P01 69 25 ---- ---- 6 91,5 P01 34,5 60 ---- ---- 5.5 92,5
    • Designación Designación Aplicaciones Sandvick ISO Acabado de acero y acero moldeado. Elevada velocidad de corte y avance pequeño. Torneado F02 P01 principalmente Acabado y desbaste ligero de acero y acero moldeado. Gran velocidad de corte y avance S1P P10 moderado. Torneado y roscado en torno Mecanizado ligero y semigrueso de acero y acero moldeado. Velocidad de corte y avances S2 P20 moderados. Torneado de copia Mecanizado semigrueso y grueso de acero y acero moldeado. Velocidad de corte pequeña y S4 P30 avance grande. Mecanizado grueso de acero. Velocidad de corte pequeña y gran avance. Para acero S6 P40 inoxidable. cepillado R4 P50 Mecanizado grueso de acero y acero moldeado. Velocidad de corte pequeña y avance grande Materiales de gran resistencia mecánica y elevadas Tº. Terminado y desbaste ligero de acero R1P M10 inoxidable. Velocidad de corte grande y avance moderado. torneado S4 M20 Mecanizado ligero y grueso de inoxidable laminado austenítico. Aceros de fácil mecanizado. H20 M20 Mecanizado grueso de fundición. Velocidad de corte pequeña y avance grande. Cepillado S6 M30 Similar a S4 Mecanizado fino y grueso de algunos aceros inoxidables. Velocidad de corte pequeña y R4 M40 avance grande H05 K01 Acabado de fundición. Hormigón. Plásticos. Etc. torneado Mecanizado fino y grueso de fundición de baja y alta aleación. Latón y bronce. Fundición en H1P K10 coquilla y cilindros e acero templados. Elevada velocidad de corte y avance. H13 K10 Mecanizado fino y grueso de fundición a bajas velocidades. H20 K20 Mecanizado grueso de fundición. Velocidad pequeña y avance grande. Cepillado.
    • Fabricación de los carburos metálicos.• Los carburos metálicos simples tienen dos constituyentes principales• Se obtienen por pulvimetalurgia (materiales en polvos bien definidos).• Son muy diferentes a aleaciones como el acero.• Los polvos se mezclan, prensan y sinterizan formando un material compacto.• Formados por partículas muy duras (WC) embebidas en un material aglutinante (Co o Ni).• Las partículas duras dan resistencia al desgaste y el aglutinante tenacidad.• A mayor resistencia al desgaste menor tenacidad y viceversa.• El W se obtiene de una tierra rara llamada schellite o schellita.• Luego de varios tratamientos se obtiene WO3, que reducido da W puro y H2O.• El W se muele hasta obtener el polvo fino de W que se mezcla con polvo fino de C.• La mezcla se calienta en horno eléctrico y se obtiene WC en terrones que serán molidos para obtener polvo fino de WC.• Se agregan otros carburos (TiC, TaC por ejemplo) y el aglutinante en polvos finos, que se muelen y mezclan con el CW.• A mayor tiempo de molienda menor tamaño de grano (hoy se logran microgránulos)• Se lleva todo a molde y se somete a dos etapas de sinterizado (P y Tº). Aumenta densidad y compactación• Las plaquitas obtenidas se terminan y afilan con muela diamantada. En la actualidad la mayoría de las plaquitas salen terminadas del sinterizado.
    • Trióxido de W (WO3), 99,48 de pureza Proceso de fabricación de Reducción de WO3 en los carburos metálicos. horno eléctrico Molino Terrones de WC Polvo muy Polvo muy fino de fino de W C (negro de humo) Molino Polvo muy fino Polvo muy fino de WCMezclador de TiC o TaC Polvo muy fino Combinación de Co de W y C en horno eléctrico Rectificado y amolado de la plaquita 1er sinterizado a 1000ºC 2do sinterizado a 1400 a 1500ºC
    • Carburos metálicos revestidos.• El 80% de los carburos metálicos son revestidos.• En 1968 se añade una fina capa (≈5µ) de TiC (en fase γ). Se denomina “Gamma coating” (GC).• Hay buena tenacidad (WC) y gran resistencia al desgaste con bajo rozamiento (TiC).• En aceros se aumenta las velocidades de corte en un 50% aproximadamente (180 m/min).• Hoy se utilizan además otros materiales de recubrimiento (carburos, nitruros y cerámicos).• TiC, TiN, TiCN, Al2O3, pueden aparecer formando una o varias capas (2 a 12µ) (CVD).• TiC (gris) y Al2O3 (transparente) mejoran dureza, resistencia al desgaste y coeficiente de fricción.• El TiN (dorado) no es tan duro pero tiene excelente coeficiente de fricción.• El Co (aglutinante) ofrece tenacidad pero baja resistencia a la deformación. Se busca mayor % en el núcleo y menos en superficie (sinterizado gradiente).
    • Cermets. (ceramic-metal)• Metales duros construidos en base a TiC, TiN y TiCN.• Por su fragilidad se agregó Mo2C mejorando la tenacidad.• Elevada resistencia al desgaste y al corte en caliente, buena estabilidad química, poca tendencia al falso filo y al desgaste por oxidación.• Para altas velocidades con pequeños avances y profundidades (terminaciones precisas).
    • Cerámicas.• Inicialmente en base a Al2O3(Óxido de aluminio) con elevada fragilidad (1938).• Las basadas en Si3N4 (nitruro de silicio) son más tenaces.• Elevada dureza, resistencia al corte en caliente y estabilidad química. Son muy frágiles.• Elevadas velocidades de corte en fundición, acero endurecido y materiales termo-resistentes.
    • Poseen baja tenacidad y son muy frágiles. Se mejora algo con agregado de óxido de Puras circonio. Se hacen por sinterizado a alta P en frío (blancas) o caliente (gris). Se agrega TiC y TiN en un 10%Cerámicas basadas aproximadamente. Disminuye fragilidad en Al2O3 Mixtas por mayor resistencia al choque térmico. Sinterizado en caliente (gris oscura). Se mezcla con fibras minusculas (1µ de diametro y 20μ de longitud) de SiN, “whisker”, en una proporción del 30%. Reforzada Aumenta tenacidad y resistencia al choque térmico. Sinterizado en caliente (gris).
    • Cerámica basada en Si3N4• Mejor tenacidad y resistencia al choque térmico que las anteriores.• Compuesta por pequeños cristales de nitruro en aglomerante (dos fases).• Excelente duración del filo trabajando fundición gris.• Mayor resistencia al trabajo en caliente que el metal duro.• Mezcla de polvos prensados en frío o caliente.
    • Variación de la dureza de las herramientas con la Tº de corteHRc Cerámica 90 Metal duro (CW+Co) 80 70 A cer o. al C Ac ero 60 su Ac pe er o rrá r áp pid o ido Límite de dureza 50 40 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Tº
    • Nitruro de boro cúbico (CBN)• Mantiene su dureza hasta alrededor de 2000 ºC• Excelente resistencia al desgaste y elevada fragilidad.• Sinterizado de polvos en caliente (CBN y aglomerante metálico o cerámico).• A mayor proporción de CBN menor tenacidad.• Se lo suele encontrar sobre metal duro para mejorar su tenacidad.• No apto para trabajar materiales blandos.• Excelente para terminaciones (puede reemplazar el rectificado).• Plaquitas con geometría negativa.• Los materiales trabajados serán homogéneos y sin discontinuidades.• Exige elevada potencia y estabilidad en las máquinas.• Elevadas velocidades de corte y poco avance. Abundante refrigerante o trabajo en seco para evitar choque térmico.
    • Diamante policristalino (PCD)• Se obtiene comienzos de los 70 por pulvimetalurgia.• Muy aplicado en ruedas de amolar.• Buena estabilidad química y duración del filo.• Elevada fragilidad (limita el uso en herramientas monocortantes).• Condiciones de extrema rigidez en máquina y herramienta y material sin discontinuidades.• No aplicable en materiales ferrosos.• Mecanizado de alta precisión con excelente terminación superficial.• Se trabaja con bajas velocidades de avance y profundidades de corte pequeñas.• Terminado y semiterminado de Al, aleaciones de Al y Si, Cu y sus aleaciones, plomo, cerámicas y HD premecanizados, resinas, plástico, grafito entre otros.