Recubrimientos duros aplicados a herramientas de corte

Transcripción

1 Recubrimientos duros aplicados a herramientas de corte Los procesos por arranque de viruta son ampliamente utilizados en la fabricación de componentes mecánicos La vida útil del filo de la herramienta de corte es uno de los factores de mayor influencia sobre los tiempos y costos de producción Los tiempos muertos requeridos para el cambio de una herramienta constituyen una parte importante del costo de manufactura total

2 Fallas en herramientas de corte Debido a la alta dureza y fragilidad del material de la herramienta, así también por la propia agudeza del filo Se debe a las altas presiones y temperaturas que actúan en el corte Debido a la combinación de altas presiones de contacto, fricción, alta temperatura y afinidad química entre el material de la herramienta y el de la pieza

3 Características básicas que debe reunir una herramientas de corte Alta resistencia al desgaste Conservación de la dureza a altas temperaturas Buena tenacidad Bajo coeficiente de fricción Estabilidad química Alta resistencia a la deformación plástica Capacidad de disipar el calor Estos requisitos son muchas veces imposibles de conseguir con un único material de corte Los fabricantes de herramientas utilizan generalmente un material base, que aporte tenacidad, recubierto con un material muy duro

4 Recubrimientos duros Materiales que se depositan sobre la superficie de una pieza con la finalidad de proporcionarle mayor dureza y resistencia al desgaste Pueden aportar otras propiedades para aplicaciones específicas, como: aumentar la resistencia a la corrosión introducir propiedades ópticas en la superficie recubierta producir colores o texturas con finalidad decorativa Principales características: alta calidad, tanto en su composición como en su estructura espesores comprendidos en el rango de 0,1 a 10 μm

5 Recubrimientos duros en herramientas de corte Deben reunir las siguientes características particulares: Baja adhesión al material de la pieza a mecanizar Buena adherencia al sustrato para prevenir astillamientos Muy baja porosidad Ventajas: Reducción del costo de la herramienta por pieza debido al aumento de su vida útil Aumento de la productividad, ya que permiten emplear mayores velocidades de corte debido a la menor fricción Reducción de costos debido a: menores tiempos de mecanizado menores tiempos muertos para el recambio de herramientas Mayor calidad de la pieza en términos de acabado superficial y precisión dimensional

6 Procesos de deposición de recubrimientos En solución o spray En estado fundido o semifundido electroplateado(electroplating) plateado químico (electroless plating) sol-gel proyección térmica (termal spray) soldadura En estado gaseoso deposición química en fase vapor (CVD) deposición física en fase vapor (PVD) Los recubrimientos duros se depositan casi exclusivamente utilizando procesos en estado gaseoso

7 Deposición química en fase vapor (CVD) Especies en estado gaseoso son introducidas en una cámara de vacío, las cuales son activadas en las proximidades del sustrato y reaccionan químicamente para formar un depósito en la superficie del mismo Características principales: su versatilidad para depositar una gran variedad de compuestos su gran capacidad de cobertura en sustratos de geometría compleja Requiere altas temperaturas para la activación de las reacciones químicas (800 a 1200ºC) No es apto para materiales tratados térmicamente La introducción de un plasma (gas ionizado) para activar las especies precursoras permite la deposición a menores temperaturas (500 ºC)

8 Deposición química en fase vapor (CVD)

9 Deposición física en fase vapor (PVD) Involucra la vaporización de material a depositar desde una fuente sólida o líquida (denominada blanco), el transporte de ese material en forma de átomos o moléculas hacia el sustrato y su posterior condensación sobre el mismo No hacen falta reacciones químicas para formar el recubrimiento por lo que demanda menos temperatura que el CVD (200 a 500ºC) Apto para sustratos tratados térmicamente La incorporación de plasmas a las técnicas PVD permite depositar materiales compuestos usando procesos de deposición reactivos El material evaporado del blanco es activado por el plasma Se producen reacciones químicas con los gases del plasma, lo que da lugar a la formación de un recubrimiento compuesto

10 Deposición física en fase vapor (PVD)

11 Deposición física en fase vapor (PVD) Equipo industrial

12 Deposición física en fase vapor (PVD) Equipo experimental

13 Materiales de recubrimientos duros Características y aplicaciones Son generalmente de composición cerámica Distintas fases de óxidos, nitruroso carburos de metales de transición y también de aluminio, boro y silicio Los más difundidos son el TiN, TiC, TiCN, TiAlNy Al 2 O 3 Presentan diferencias en algunas de sus propiedades, tal que cada uno de ellos podrá aplicarse a: Cierta clase de material a mecanizar Un dado tipo de operación Determinadas condiciones de corte en el mecanizado Se aplican sobre herramientas de acero rápido y metal duro

14 Materiales de recubrimientos duros Características y aplicaciones Recubrimientos multicapa Son los más utilizados en la actualidad Están formados por dos o más capas de distintos materiales Cada capa provee una propiedad específica

15 Especificaciones de fabricantes

16 Especificaciones de fabricantes

17 Especificaciones de fabricantes

18 Especificaciones de fabricantes