Grados de Herramienta
Compactos sinterizados
Compactos sinterizados (CBN y diamante)
Los avances tecnológicos de ultra presión han permitido la fabricación de un compuesto de diamante artificial y de nitruro cúbico de boro (CBN, por sus siglas en inglés).
Los grados de herramienta de diamante y de CBN tienen una estructura cristalina similar y ambos poseen excelentes propiedades como materiales de herramientas.
El CBN no es un material natural. Tiene unas propiedades de dureza solo superadas por el diamante. Se obtiene transformando el sistema cúbico del BN en CBN con el uso como catalizador de un metal alcalino o un nitruro metálico alcalino. Para materiales de herramienta se usa un grano de tipo abrasivo o el CBN sinterizado. Los compactos sinterizados son un material de grado de herramienta formado por un diamante sintético microcristalino o CBN. El grado de herramienta se obtiene añadiendo un número de metales aglutinantes bajo alta presión.
- ¡Haga clic abajo para más información!
Proceso de fabricación
El proceso de fabricación de las herramientas sinterizadas puede dividirse en dos fases. La primera tiene objetivo producir el compacto sinterizado actual; la segunda es servir para hacer una herramienta acabada a partir de dicho compacto.
Propiedades
Proceso de fabricación de compactos sinterizados
Proceso de fabricación de herramientas
Ejemplos de aplicaciones y maquinado
Propiedades
El diamante es el material más duro (resistente al desgaste) que se conoce en la Tierra. Tiene un elevado módulo de Young y un bajo coeficiente de expansión térmica (resistencia a los choques térmicos). Todas las propiedades mecánicas del grado de herramienta de diamante sinterizado varían considerablemente según el contenido de diamante y el tamaño de las partículas durante la sinterización.
El CBN tiene propiedades similares a las del diamante. Además, posee ventajas añadidas, que el diamante no tiene, como una baja afinidad con materiales ferrosos (Fe, Ni, Co) y una capacidad para mantener sus excelentes propiedades de dureza ante temperaturas elevadas.
Proceso de fabricación de compactos sinterizados
Los compactos sinterizados se fabrican sinterizando polvo de diamante o CBN con un aglutinante en polvo. La mezcla en polvo se coloca en una cápsula de carburo y se somete a condiciones elevadas de calor y presión.
El contendido de diamante del diamante sinterizado en las herramientas de corte actuales oscila entre 85 y 95 vol%. Estos grados de herramienta también contienen Co como material aglutinante. Los grados de herramienta de CBN sinterizado también contienen Co como material aglutinante (CBN-metal). Sin embargo, hay grados de herramienta de CBN que están combinados con TiC, TiN, Al2O3 y AlN (CBN-cerámica).
Proceso de fabricación de herramientas
Una vez fabricado el material sinterizado, este se corta en segmentos. Estos segmentos son a su vez soldados a una base de carburo cementado para hacer las herramientas acabadas. Los segmentos sinterizados también pueden soldarse a un cuerpo de herramienta de acero. En ambos casos, el filo de corte recibe un acabado rectificado para producir un filo de corte efectivo.
Ejemplos de uso y mecanizado
El diamante sinterizado se usa para operaciones de acabado a alta velocidad en materiales no ferrosos blandos como el aluminio o las aleaciones de cobre, así como en materiales no metálicos tales como los plásticos y el carbono.
Una de las principales características de este material de grado de herramienta es la alta resistencia al desgaste en maquinado de materiales no ferrosos y no metálicos. En la gráfica siguiente se muestra un ejemplo. Es una comparación en el desgaste de flanco al maquinar una aleación de aluminio AC8A-T6 (11-13% de contenido de Si) con carburo cementado o con diamante sinterizado.
Pieza de trabajo: AC8A-T6 (aleación de aluminio)
Herramienta: SPGN 120304
Condiciones de corte:
vc = 300 m/min, ap = 0.2 mm,
f = 0.1 mm/rev
Refrigerante: Seco
Las herramientas de diamante sinterizado también tienen una excelente resistencia al desgaste cuando se maquinan cerámicas, carburo cementado, cerámicas semisinterizadas, carburo cementado semisinterizado, así como materiales no metálicos como plástico reforzado y tableros para construcción.
Sin embargo, al maquinar materiales como aleaciones de titanio, molibdeno, etc, que tienen partículas de carburo (TiC o MoC), se produce con facilidad una reacción química que puede acelerar el desgaste de la herramienta. Así mismo, si se utiliza diamante sinterizado para maquinar materiales ferrosos, el carbono contenido en el diamante reacciona químicamente con el hierro de la pieza. Esto también acelera el desgaste de la herramienta.
El CBN sinterizado no reacciona fácilmente con el Fe. Por ello, puede utilizarse de forma efectiva para el maquinado de acabado de aceros endurecidos, fundición, y aleaciones ferrosas sinterizadas. Otra ventaja es que al maquinar aceros endurecidos el acabado superficial obtenido hace que el proceso de rectificado ser innecesario por lo tanto ahorra tiempo.
x
Microestructura del CBN sinterizado.
Microestructura del diamante sinterizado.