Recubrimientos duros aplicados a herramientas de corte · Aumento de la productividad, ya que...
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Recubrimientos duros aplicados a
herramientas de corte
Los procesos por arranque de viruta son ampliamente utilizados en la 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
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 propia agudeza del filo
Se debe a las altas presiones y
temperaturas que actúan en el
corte
Debido a la combinación de 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
Características básicas que debe reunir una
herramientas de corte
� Alta resistencia al desgaste
� Conservación de la dureza a altas temperaturas
� Buena tenacidad
Estos Estos requisitos requisitos
son muchas son muchas
veces imposibles veces imposibles � Buena tenacidad
� Bajo coeficiente de fricción
� Estabilidad química
� Alta resistencia a la deformación plástica
� Capacidad de disipar el calor
veces imposibles veces imposibles
de conseguir con de conseguir con
un único material un único material
de cortede corte
Los Los fabricantes de herramientas fabricantes de herramientas
utilizan generalmente utilizan generalmente un un material material
base, base, que aporte que aporte tenacidad, recubierto tenacidad, recubierto
con con un material muy duroun material muy duro
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: � 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
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� 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:� 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
Procesos de deposición de recubrimientos
En solución o spray electroplateado (electroplating)
plateado químico (electroless plating)
sol-gelsol-gel
En estado fundido
o semifundido
proyección térmica (termal spray)
soldadura
En estado
gaseoso
deposición química en fase vapor (CVD)
deposición física en fase vapor (PVD)gaseoso deposición física en fase vapor (PVD)
Los recubrimientos duros se depositan casi exclusivamente Los recubrimientos duros se depositan casi exclusivamente
utilizando procesos en estado gaseosoutilizando procesos en estado gaseoso
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 mismoquímicamente 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� 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)
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 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 reactivosmateriales 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
Materiales de recubrimientos duros
Características y aplicaciones
� Son generalmente de composición cerámica
� Distintas fases de óxidos, nitruros o carburos de metales de transición
y también de aluminio, boro y silicioy también de aluminio, boro y silicio
� Los más difundidos son el TiN, TiC, TiCN, TiAlN y Al2O3
� 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
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 � Están formados por dos o más capas de distintos materiales
� Cada capa provee una propiedad específica