Herramientas de Diamante y CBN: - Revista Metal Actual

56 HERRAMIENTASTabla 2. Usos Herramientas con PCD y CBNHerramientas PCD Herramientas CBN Industrias en que son utilizadas PCD/CBNFerritaMateriales refractariosMateriales reforzados confibra de vidrio y carbonoMetal duro (sinterizado)Aleaciones con base deníquel y titanioSilicioCapas de protección dedesgasteLa principal función de las capas delgadases modificar las propiedades dela superficie de dicho material basepara aumentar las propiedades delconjunto capa-sustrato. En ocasiones,el material base sólo tiene la funciónde soporte mecánico y otras vecesposee características concretas (resistenciamecánica, dureza, polarizaciónmagnética para atraer la capa y unirsea ella). La capa como tal, ofrecepropiedades distintas, superiores enla mayoría de los casos a las del sustrato,puesto que de ella depende ladureza y la función antidesgaste.Existen variados procesos para depositarlas capas de material sobrelos materiales o metales base, entreotros está el recubrimiento por deposiciónfísica en fase de vapor (PVD,del inglés Physical Vapor Deposition)que se forma a temperaturas relativamentebajas que van entre 400 y600 °C. El proceso lleva a cabo la evaporaciónde un metal que reaccionacon, por ejemplo, nitrógeno paraformar un recubrimiento duro denitruro en la superficie de la herramienta.En este caso específico, losmateriales usados serían el PCD y elCBN, según la aplicación requerida.¹VentajasAceros rápidos (inclusopulvimetalurgia)Aceros de herramientasAceros de cementaciónAceros de rodamientosAceros cromadosMateriales templados condurezas superiores a 60 HRCLas durezas inferiores, 40…60HRC, requieren condicionesespeciales de trabajoLas herramientas con recubrimientosPCD y/o CBN son muy agresivas,• Industria eléctrica y electrónica /semiconductores.• Fabricación de moldes y herramientas• Fabricantes de metal duro• Fabricantes de herramientas de metalduro• Trabajo de madera y laminado• Cerámica industrial, cerámica de altacalidad y materiales especiales• Industria del automóvil y proveedoresde piezas de automoción (por ej., vidriode luna)• Industria aeronáutica y espacial• Construcción de máquinas y aparatos• Industria óptica y mecánica de precisión• Industria de forros de fricción, forros defrenos• Técnica de plásticosFuente: Documento Herramientas de rectificado de diamante y CBN en aglomerante galvánico. (Elaborado por Metal Actual)por lo que poseen una elevada capacidadde arranque de virutas.No se atascan incluso en trabajosque requieren alto desprendimientode material. Además, es posiblerecubrir cualquier base y perfil sinimportar su geometría. Y se puedeprescindir del reafilado de las herramientascuando son hechas con PCDo CBN, envueltas ya en varias capasdel material, puesto que, por su recubrimientode una capa delgada,cabe la posibilidad de aplicar unonuevo en aquellos casos que no estédañado el material base.La utilización del PCD y CBN sobrerecubrimientos convencionales enherramientas también ofrece: mayoreficiencia en la rectificación o cortede sección en materiales que presentanalta dureza; más durabilidad ymenor mantenimiento del perfil dela herramienta; costo operacionalmás bajo; tiempos cortos de mecanizado;sobrecalentamiento menor dela pieza de trabajo, ya que sólo sealcanzan temperaturas de amoladobajas; y homogeneidad para un elevadonúmero de piezas.Las comparaciones de costos entremateriales abrasivos convencionales(óxido de aluminio y carburo de silicio)y el PCD, en el caso de materiales dedifícil rectificado como el metal duro ymateriales semejantes en las máquinasrectificadoras adecuadas, dan comoresultado una mayor rentabilidad deeste último, aunque el costo del mismoes superior. A fin de conseguir ungran volumen de viruta arrancada porunidad de tiempo, con un reducidodesgaste de las ruedas abrasivas dediamante, será conveniente trabajarcon refrigerante, siempre que sea posible,para evitar polvo de material yfacilitar la velocidad de remoción deviruta, entre otras.Por otro lado, el CBN ofrece ventajaseconómicas principalmente en elmecanizado de materiales en cuyacomposición estén los carburos, talcomo sucede con el acero. Respectoa los materiales abrasivos convencionales,brinda mejoras en el corte deaceros de difícil arranque de viruta,con elevadas proporciones de aleacióny durezas de 50HRC, tales comolos aceros HSS y los inoxidables.Recomendaciones y ConsejosPara la selección adecuada de la herramienta(PCD o CBN) es recomendableconocer la aplicación en lacual va a ser utilizada, porque ellova a determinar las características dela herramienta. Entre los parámetrosTener en cuenta las condicionesóptimas de la herramienta cuandoes utilizada, determina su vida útily la calidad del proceso.Foto: www.bp.blogspot.comWWW.METALACTUAL.COM

Foto: www.euskalnet.netmás relevantes para tener en cuenta se encuentran: tipode máquina (características de operación, velocidad, potencia);pieza o material a trabajar (dureza, tipo, composición);operación a ejecutar (corte, afilado, rectificado,acabado); y dimensiones de la herramienta abrasiva deacuerdo a las condiciones de la máquina o requerimientosdel proceso.Al tener claros estos datos, pueden determinarse las característicaspara seleccionar la herramienta apropiadadentro de los siguientes parámetros:• Forma: de acuerdo a las formas estandarizadas de laNorma FEPA².• Dimensiones: diámetro, espesor, hueco y eje de acuerdoa las condiciones de la máquina.• Abrasivos: PCD o CBN de acuerdo a la pieza o materiala trabajar.• Tamaño de grano: según el terminado, rugosidad y tasade remoción requerida.• Grado/concentración: determina la dureza de la herramientaabrasiva. Se selecciona la concentración delabrasivo según el tipo de operación (húmeda o seca),la tasa de remoción de material y los requerimientos demantenimiento de forma.• Liga: se selecciona la liga dependiendo del tipo de aplicación(tipo de material y operación).• Profundidad de abrasivo: de acuerdo al uso del abrasivo.En caso de máquinas como las afiladoras de herramientas,estas deben tener una construcción rígida y estarmontadas a prueba de vibraciones. El eje y las guías de lamesa deben tener mantenimientos constantes para evitarvibraciones, ya que pueden ocasionar deformacionesen la herramienta disminuyendo su vida útil.WWW.METALACTUAL.COM

58 HERRAMIENTAS1. Desgaste acelerado de lascaras de incidencia2. Desgaste excesivodel radioCapa de corteSoporte de metal duroSoporte de la herramientaCapa de corteSoporte de metal duroSoporte de la herramientaCausas posiblesUna velocidad de corte demasiado baja conduce a un aumento de la abrasión.Una velocidad de corte demasiado alta genera una reacción química.Avance demasiado reducido - Aumento de rozamiento.Excesivo desarrollo de calor y abrasión.Selección errónea del material de corte.ContramedidasCorregir la velocidad de corte.Avance mínimo en caso de piezas de CBN 0,1 mm/vueltaUtilizar eventualmente refrigerante optimizar la refrigeración.Corregir la selección del material de corte.Causas posiblesGeometría errónea de la herramientaConformación errónea del filo de corteSelección errónea del material cortanteContramedidasAumentar el radio del canto o elegir una geometría más estable de la herramienta.Aplicar en caso necesario un bisel o un redondeado del filo de corte.Verificar la selección del material cortante.3. Rotura de los filos de corte4. Desgaste de la cara dedesprendimiento5. Rotura del filoCapa de corteSoporte de metal duroSoporte de la herramientaCapa de corteSoporte de metal duroSoporte de la herramientaCapa de corteSoporte de metal duroSoporte de la herramientaCausas posiblesInsuficiente rigidez de la máquina, de la herramienta o del dispositivo de aprietedel portaherramientas.Configuración defectuosa de los filos de corte.Selección errónea del material cortante.Excesivo avance, esfuerzo de choque extremo de la plaquita.Manejo / almacenamiento erróneo de las plaquitas.ContramedidasMinimizar el desdoblado, la vibración.Apretar de un modo distinto la herramienta, elegir portaherramientas, más rígidos.Comprobar la configuración de los filos de corte.Comprobar la selección del material cortante.Comprobar los parámetros de trabajo.Manejo cuidadoso y almacenaje seguro son principios importantísimos.Causas posiblesReacción química de la capa cortante con materiales férricos.Excesiva velocidad de corte.Avance excesivo.Selección errónea del material cortante.Material demasiado blando (>45 HRC en el caso del acero).Desarrollo extremo de calor.ContramedidasLa solución completa no es posible en todos los casos, aunque una reacción deldesgaste de la cara de desprendimiento conduce ya a una optimación de laduración de la herramienta.Comprobar los parámetros de trabajo.Comprobar la selección del material cortante.Los aceros para la mecanización en procedimientos de torneado duro con CBNdeberán ser siempre más duros de 45 HRC.Utilizar u optimizar el refrigerante.Causas posiblesNo están bajo control las otras formas de desgaste.Selección errónea del material cortante.Geometría errónea de la herramienta.Daños térmicos por aporte de refrigerante erróneo / insuficiente.ContramedidasEliminar las causas primarias del desgaste o cambiar o rectificar el filo tras alcanzarseel máximo desgaste autorizado de las superficies libres.Comprobar la selección del material cortante.Reforzar la geometría del canto, aumentar el radio del canto o el grosor de placa.Optimización del aporte de refrigerante.WWW.METALACTUAL.COM