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Recubrimiento Miracle: evolución de una tecnología adelantada a su tiempo

The road to new Miracle products

A finales de la década de los ochenta, cuando los recubrimientos de TiN se encontraban en pleno apogeo, los recubrimientos de Al-TiN ricos en aluminio entraron en el mercado y consiguieron acaparar todas las miradas con un cambio radical de las convenciones existentes. En este reportaje analizaremos esta tecnología oportunamente denominada MIRACLE, capaz de cambiar el rumbo de la historia de las herramientas de metal duro reforzado.

Parte 1.　1987～ El recubrimiento Miracle fue el resultado de un esfuerzo conjunto

En el año 1987, el recubrimiento de TiN rico en aluminio irrumpió con fuerza en el mercado. Este nuevo producto se desarrolló cuando el fabricante de herramientas de acero rápido Kobe Steel Co., Ltd —en lo que más tarde se convertiría en la fábrica de Mitsubishi Materials Corporation en Akashi— se introdujo en el sector de las herramientas de corte de metal duro. Si bien en la actualidad este recubrimiento violeta oscuro goza de una gran popularidad, en aquel entonces estaba de moda el recubrimiento de TiN dorado. Aunque, por supuesto, se trataba de una tecnología de la que sentirse orgullosos, la evolución que tendría el nuevo recubrimiento en el mercado era incierto. Mientras que las primeras muestras de esta tecnología se exhibieron en la JIMTOF de 1988, la broca de metal duro reforzado con recubrimiento Miracle no se presentó hasta 1990. Por su parte, en el año 1991 se lanzó al mercado la fresa Miracle dentro del segmento de las herramientas de metal duro. A pesar de que hasta su lanzamiento existió cierto halo de desconfianza, la fresa Miracle recibió grandes elogios al ser un producto excepcional y totalmente diferente a todo lo que había existido hasta la fecha. Como resultado de lo anterior, la empresa se vio obligada a cuadruplicar su capacidad de producción. Era un gran orgullo poder constatar que el mecanizado de materiales para molde tras su fase de endurecimiento era ahora posible gracias a las fresas Miracle, ¡ algo impensable hasta ese momento ! Además, aunque el procesamiento por descarga eléctrica era un proceso muy popular de endurecimiento posterior , la rapidez de fabricación que aportaba el mecanizado con estas fresas permitió a los clientes reducir significativamente el tiempo de entrega de los moldes. El producto se convirtió en la milagrosa herramienta " Miracle" . Ironías de la vida, el recubrimiento Miracle resultó ser todavía más duradero de lo que Mitsubishi Materials jamás habría podido imaginar, por lo que se produjo un déficit de materiales con los que realizar las evaluaciones de rendimiento. Este todavía sigue siendo un gran motivo de controversia entre los investigadores de recubrimientos, quienes apuestan por la evaluación del mecanizado, y el personal evaluador, que desea reducir los costes de las pruebas. En el apartado de premios, las fresas Miracle en el año 1995 obtuvieron el galardón técnico que otorga la Sociedad Japonesa de Ingenieros Mecánicos. En ese mismo año, los trenes de alta velocidad Nozomi Shinkansen recibieron la misma distinción. Lo cierto es que resulta muy satisfactorio constatar que las tecnologías aplicadas a algo tan pequeño como una fresa se consideran tan valiosas como aquellas aplicadas a algo tan grande como el Shinkansen.

Parte 2.　1996～ Diversificación de la tecnología del recubrimiento Miracle

Tanto el recubrimiento de TiN rico en aluminio, seña de identidad del recubrimiento Miracle original, como el conocimiento técnico de fabricación existente han favorecido la aplicación de la tecnología de recubrimiento Miracle a una gama más amplia de productos. Por ejemplo, Mitsubishi Materials ha sido el primer fabricante en añadir Si, un elemento ampliamente utilizado en los recubrimientos de PVD. El recubrimiento de AlTiSiN, que incorpora las excelentes propiedades de dureza y temperatura de oxidación del recubrimiento Miracle, se ha unido a geometrías y materiales de metal duro reforzado de reciente desarrollo para permitir el mecanizado de aceros con una dureza superior a 60 HRC. Otro ejemplo líder en su clase es el recubrimiento de AlTiN Violet, que se aplica a herramientas de acero a alta velocidad. De hecho, las herramientas de acero a alta velocidad recubiertas son más difíciles de fabricar que los modelos de metal duro reforzado. A pesar de que la obtención de unas características de recubrimiento óptimas exige una temperatura elevada, la dureza de las herramientas de acero a alta velocidad se deteriora a 550 °C o más. Esto crea la necesidad de maximizar las propiedades tanto del recubrimiento como de la herramienta para encontrar el equilibrio ideal. Al igual que el resto de las empresas que trabajan con recubrimientos, Mitsubishi Materials necesita superar esta dificultad y, para ello, apuesta por una evolución constante de la tecnología. Si bien el desarrollo de las brocas Violet fue bastante difícil, su popularidad todavía se mantiene, por lo que todo el esfuerzo necesario para materializar una herramienta exitosa e introducirla en el mercado ha merecido la pena.

Parte 3.　2000～ Las placas y las brocas de metal duro se convierten en una tecnología de primera

En el año 2000, la fábrica de Akashi se convirtió en una filial directa de Mitsubishi Materials Corporation. La tecnología de recubrimiento Miracle pasó a aplicarse inmediatamente a las brocas de metal duro  y a las placas de metal duro, una de las principales áreas de negocio de Mitsubishi Materials. En aquella época, el proceso de las placas se fundamentaba en métodos de recubrimiento de CVD, mientras que los tipos con recubrimiento de PVD únicamente se empleaban como línea secundaria. Sin embargo, tras el desarrollo del recubrimiento Miracle y, posteriormente, su combinación con geometrías de herramienta avanzadas, la PVD se convirtió en la tecnología principal. En concreto, la calidad VP15TF se convirtió en uno de los materiales de fabricación de placas más importantes y demostró su versatilidad a través de la sinergia del recubrimiento Miracle y su idoneidad como material de sustrato. Para ilustrar la popularidad de esta nueva calidad, conviene recordar una frase recurrente: «Si no sabes qué calidad usar, usa la VP15TF». 

La tecnología de recubrimiento Miracle también se aplicó a las brocas de metal . Por desgracia, las brocas Miracle fabricadas en Akashi en el año 1990, no resultaron ser tan rentables como se había previsto. No obstante, la serie de brocas ZET1, que se fabricó al mismo tiempo, y las nuevas brocas WSTAR consiguieron expandir el uso del recubrimiento Miracle a las aplicaciones de taladrado. En cuanto a las fresas integrales, se desarrolló el nuevo recubrimiento Impact Miracle, fruto de la combinación de nanocristales monocapa de Al-Ti-Si-N. La unión de este nuevo recubrimiento con un material de metal duro  adecuado dio lugar a la introducción de las fresas Impact Miracle. La presentación de esta nueva generación de fresas Impact Miracle supuso todo un avance para los materiales de HSS que, a diferencia de lo que sucedía hasta ese momento, podrían mecanizarse sin tener que recurrir obligatoriamente a su afilado o erosión.

Parte 4.　2012～ L'evoluzione della serie Miracle

I rivestimenti PVD negli ultimi anni si sono evoluti in rivestimenti ad altissime prestazioni, attraverso uno sviluppo focalizzato sulle applicazioni. Grazie alla combinazione di tecnologia e diversi rivestimenti con una vasta gamma di composizioni, il rivestimento PVD continua a migliorare a una velocità sempre maggiore. La serie di rivestimenti PVD più avanzata di Mitsubishi Materials è "Miracle Σ". La serie Miracle Σ del rivestimento Smart Miracle è stata sviluppata per la lavorazione di materiali difficili da lavorare. Questo rivestimento, del gruppo Al-Cr-N, sviluppato di recente garantisce una vita utensile lunga nella lavorazione di leghe di titanio o a base di nichel. 

Grazie alla tecnologia ZERO-μ Surface, l'adesione del materiale lavorato e la resistenza alla lavorazione sono state ampiamente ridotte, per risultati sorprendentemente efficaci.

Sono stati lanciati inserti per fresatura in sei diversi gradi con le serie MP61, MP71 e MP91. Tali gradi sono ottimizzati individualmente per soddisfare le esigenze specifiche di prestazioni elevate per le applicazioni di materiali ISO P, M ed S. I problemi di abrasione e scheggiatura da shock termico spesso causati dalla fresatura vengono risolti grazie a un rivestimento Al-Ti-Cr-N nano-laminato (tecnologia TOUGH-Σ). Per gli inserti per tornitura è stata introdotta la serie MP90 per la lavorazione di materiali difficili da tagliare. Il rivestimento è stato sviluppato aumentando ulteriormente il contenuto di alluminio dell'Al-Ti-N, composto di titanio arricchito di alluminio tipico del rivestimento Miracle, Per le punte, invece, è stato sviluppato il grado DP1020 multiuso che, insieme all'Al-Ti-Cr-N, gruppo rivestimento nano-laminato rappresenta una combinazione ottimale per ridurre in maniera significativa l'usura del tagliente. Inoltre, le esclusive tecnologie ZERO-μ Surface e TRI-cooling con foro refrigerante, hanno ridotto la resistenza nella lavorazione e migliorato l'asportazione del truciolo, garantendo stabilità nella foratura.

Progresión del recubrimiento Miracle

En los 28 años transcurridos desde la introducción en el mercado del recubrimiento Miracle, los requisitos de rendimiento de los recubrimientos de PVD son cada vez más exigentes. Por ello, esta tecnología y su proceso de desarrollo seguirán avanzando para ofrecer a nuestros clientes más productos que superen todas sus expectativas.

Historia del desarrollo del recubrimiento Miracle