Este documento describe diferentes materiales para herramientas de corte, incluyendo carburos metálicos, cerámicos y diamantes. Los carburos metálicos incluyen carburos micrométricos, fundidos y recubiertos. Los materiales cerámicos como cermets y óxidos sinterizados ofrecen alta dureza y resistencia al calor. El nitruro de boro cúbico y los diamantes naturales o sinterizados son los materiales más duros descritos.

1. Materiales de herramientas

2. Carburos metálicos especiales
• Carburos de grano micrométrico o mejorados
– Partículas de dimensiones menores a una micra
– Resistencia transversal cerca del doble de los carburos
normales, dureza comparable (inferior). Gracias a esto se
pueden usar grandes ángulos de incidencia y
desprendimiento
– Se recomiendan cuando el desgaste es muy grande en
aceros rápidos y cuando los carburos normales son
sobredimensionados y/o no son lo suficientemente
resistentes (además de ser frágiles)

3. • Carburos “fundidos” (cast carbide)
– Matriz ligante refractaria con una dispersión de
carburos
– Compuestos de 20% Ti, 58% W, 22% C
– Elevada resistencia y dureza en caliente
– Adecuados para desbastes de aleaciones o aceros
inoxidables a altas velocidades de corte
– Resistencia al desgaste por difusión mejorada,
pero no son recomendables para mecanizar
fundición y superaleaciones porque se desgastan
por fatiga (fragilidad).

4. Carburos metálicos recubiertos
• Se deposita termoquímicamente por vapor un
recubrimiento sobre la herramienta. La unión
es muy resistente
• Usualmente las capas son de óxidos, nitruros
o carburos de Ti, W y Al
• La dureza es muy elevada y se reduce el el
rozamiento, así son muy resistentes al
desgaste

5. 1
Estas características de los carburos recubiertos permiten elevadas
velocidades de corte, hasta 50% más que los convencionales y su
duración puede llegar a ser hasta 3 veces mayor.

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• Uno de los problemas de
tener varias capas es la
diferencia de elasticidad
y dilatación térmica de
las diferentes capas.
Esto se ha resuelto
creando zonas de
difusión, haciendo que la
variación sea progresiva

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Insertos (pastillas) de
carburos metálicos
Algunas herramientas con recubrimientos

8. Materiales Cerámicos
• Alrededor de 1954
aparecieron los
primeros materiales
cerámicos para
herramientas. (en
forma de plaquitas)
• Se clasifican en 2 tipos:
– Los Cermets
– Los óxidos sinterizados

9. • Se caracterizan por su optima calidad en especial en
condiciones alta velocidad de corte.
• No se pueden emplear con eficacia en máquinas
herramientas de baja potencia. Se necesitan máquinas
muy rígidas y de gran potencia para aprovechar la
resistencia al calor y dureza de estos materiales.
• Así mismo son químicamente inertes y soportan altas
temperaturas de trabajo sin perder su dureza.
• La misma dureza que caracteriza a las herramientas
cerámicas las hace mas frágiles que los carburos y que
otros materiales.
• La conductividad térmica es muy baja lo que restringe las
profundidades de corte en este tipo de herramientas.
• Tienden a fallar por fatiga en un costado de la herramienta
mostrando un cráter o hendidura.

10. Los Cermets
– Son materiales sinterizados, constituidos por un
componente no metálico ( óxidos, silicatos,
carburo de silicio, carburo de boro). Y
componentes metálicos de alto punto de fusión
( Mo, Cr, V).
– Los cermets comúnmente utilizados en
herramientas se obtienen por la sinterización del
oxido de aluminio (Al2O3) junto con el carburo de
Molibdeno (Mo2C) y el carburo de vanadio (VC).
– El porcentaje de carburos metálicos oscila entre el
5-40%

11. • El aglomerante es níquel-cobalto y también se usan
partículas base de TiC, TiCN, TiN.
• Buena resistencia al desgaste y formación de
cráteres, alta estabilidad química y dureza en
caliente.
• Baja tendencia a la oxidación y a la formación del
filo aportado. Son de gran dureza y resistencia a la
abrasión.
• Frágiles y poco tenaces
• Los cermets se aplican mejor a aquellos materiales
que producen una viruta dúctil, aceros y las
fundiciones dúctiles.

12. Óxidos Sinterizados
• Se usa una Alumina casi pura sinterizada (99,5%
Al2O3). Con pequeñas cantidades de (SiO2) y (Cr2O3).
• La materia prima es un polvo fino de alumina con un
tamaño de grano ≈ (1μm)
• Las plaquitas son producidas ya sea por prensado en
frió o en caliente a 40-50 ksi. Y luego se sinteriza a
una temperatura entre los 1600 y 1700oC.
• Es posible comprimir y sinterizar simultáneamente
en caliente.

13. • Los insertos de cerámica prensados en
caliente se sintetizan estando a presión, y son
más densos.
• Es posible usar una mezcla de 90% de AL2O3 y
agregarle oxidos de hierro, titanio y cromo
para aumentar la dureza de la herramienta.
• También hay herramientas cerámicas que
usan el nitruro de silicio (Si3N4) como
componente principal.

14. Características de los Óxidos Sinterizados
• Baja conductividad térmica.
– Calentamiento uniforme del filo
– Transferencia de calor a traves de la viruta.
• El coeficiente de rozamiento en menor al de los
carburos sinterizados por lo que no hay filo
aportado.
• Las elevadas velocidades de corte y las elevadas
temperaturas alcanzadas en la viruta proporcionan
un óptimo acabado superficial.

15. • La resistencia a la
compresión de las
herramientas de cerámica
es muy alta.
• Por lo que es bastante
frágil.
• El mango de soporte debe
explotar las ventajas de las
herramientas cerámicas. Y
debe evitar los principales
problemas.

16. • Los mangos deben permitir un buen apoyo de la
palanquita y un voladizo mínimo para que no se
presenten deformaciones por flexión.
• Las fuerzas de compresión deben ser uniformemente
distribuidas para evitar tensiones superficiales.
• El rompe virutas debe ser postizo en carburo de
tungsteno para facilitar la salida de la viruta.
• Los ángulos deben ser escogidos cuidadosamente, la
experiencia dice que el ángulo de desprendimiento
debe ser cercano a 0o y el de incidencia cercano a
10º.

17. • Las herramientas cerámicas se han utilizado
para mecanizar materiales que aunque no son
muy resistentes, ejercen intensa acción de
desgaste (abrasión) sobre la herramienta.
– Materias Plásticas
– Grafito
– Metales
– Aleaciones no ferrosas

18. Nitruro de boro cúbico
• Soporte de carburo con una fina capa o un
pequeño inserto de nitruro de boro cúbico
• Segundo material más duro conocido. Es
frágil, pero poco reactivo y tiene una elevada
estabilidad térmica (>1000ºC)
• Permite altas velocidades de corte en
aleaciones muy duras, como las de níquel

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Herramientas de nitruro de boro cúbico

20. Diamantes Naturales
• Es el material mas duro que se conoce.
• Se dividen en:
• Diamantes Negros
• Diamantes Blancos
• Los diamantes negros no tienen planos de
exfoliación, Se usan para el rectificado y revivado de
muelas.
• Los diamantes blancos son aglomerados de cistales
blanquecinos. Se utilizan tanto para el rectificado de
muelas como para procedimientos de torneado.

21. • Los diamantes blancos se usan para acabados
de gran precisión sobre metales blandos,
aleaciones ligeras y aleaciones del cobre.
También se usa en el corte de vidrios.
• El filo de mantiene durante largo tiempo, y
logra el corte de sobre metal mínimo (hasta
0,005mm) con tolerancias del orden de
milésimas de milímetro

22. Aplicaciones del Diamante.
• Torneado y mandrilado de precisión sobre
• Aleaciones de aluminio, bronce
• Metal antifricción
• Materias plásticas
• Diamantes para reavivar muelas simples y múltiples
• Muelas diamantadas: (Abrasivo constituido por polvo
de diamante)
• Hileras: producción de alambres metálicos
• Los polvos de diamantes también se usan en bruñido
y lapeado de precisión.

23. • Los soportes deben ser muy rígidos y no debe
haber vibraciones.
• El diamante se une a la herramienta por
medio de soldadura de bronce o latón o por
sujeción metálica con una interposición de
una lamina de metal blando.

24. Diamantes Sinterizados Policristalinos
• Formados a partir de polvo de diamantes por compresión y
sinterización a una presión de 700-800 daN/mm2 y a
temperaturas de 2000 oC.
• Los diamantes policristalinos sirven para el el mecanizado de:
• Aleaciones no ferrosas de aluminio y cobre
• Plásticos
• Grafito
• Carburos
• Cerámicos. Etc.
• La velocidad de corte puede ser aumentada entre 2,5 y 3,5
veces la velocidad de los metales duros.
• No pueden mecanizar aleaciones de titanio, níquel o hierro
debido a fenómenos de difusión entre la herramienta y al
pieza.

25. Conclusión sobre la selección de
materiales de herramientas.
• No existe la herramienta que tenga una superioridad neta
sobre las demás.
• Se deben considerar las condiciones especificas de corte al
momento de seleccionar el material.
– Velocidad de Corte
– Avance
– Material a Mecanizar
– Tipo de mecanizado (continuo, intermitente, con choques etc.)
– La maquina herramienta (potencia de la maquina)
• En general, lo que se busca es minimizar los costos de la
operación de mecanizado, así hay que encontrar un material
para herramientas que tenga un compromiso entre las
diferentes propiedades

26. Bibliografía
• 1 , 7– Tomado de Micheletti G.F, Mecanizado por arranque
de viruta – Ed Blume, Barcelona 1980
• 2 – Tomado de www.hartmetallschrott.de/gfx7.jpg vistada
el 12/03/07
• 3 – Tomado de www.tomahawktoolservice.com vistada el
12/03/07
• 4 - Tomado de www.kompetenznetze.de vistada el 12/03/07
• 5 - Tomado de http://www.sumitomo-hardmetal.co.uk/
vistada el 12/03/07
5,6 Tomado de Ashby, Michael F. Materials and design : the
art and science of material selection in product design. PDF
appendix C