Materiales de herramientas de corte: tipos, composición, propiedades, aplicación.

Los materiales de las herramientas de corte desempeñan un papel fundamental en el rendimiento y la eficiencia de cualquier proceso de mecanizado. Desde la antigüedad, los seres humanos han utilizado diferentes materiales para fabricar herramientas de corte, mejorando así su capacidad para trabajar diferentes tipos de materiales. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de materiales utilizados en las herramientas de corte, su composición química, propiedades mecánicas y su aplicación en la industria moderna. Descubriremos cómo la elección del material correcto puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso en los procesos de corte.

El material de la herramienta se puede dividir en dos tipos:
1. Material de la herramienta de corte.
2. Material para máquinas herramienta, calibres, prensas y útiles de prensado, útiles y útiles.
1. Tipos, propiedades y aplicaciones de materiales para herramientas de corte.

El desarrollo de materiales de corte es un proceso continuo en la industria moderna. Las velocidades de corte, los avances y las profundidades de corte utilizados hoy en día han mejorado significativamente en comparación con el siglo XIX debido al desarrollo de la ciencia y la tecnología. Los materiales de corte, su desarrollo, etc. adquieren nuevas dimensiones ya que son muy eficaces en la fabricación de los productos.

Existen diferentes tipos de materiales para herramientas de corte, de la siguiente manera:

1. Acero al carbono.
2. Acero de alta velocidad.
3. Estelita o aleaciones fundidas.
4. Metales duros.
5. Cerámica.
6. Diamante.

El material de la herramienta de corte debe tener las tres propiedades siguientes:

1. Capacidad resistente al desgaste para mantener la forma y eficiencia de la herramienta de corte.
2. Capacidad de endurecimiento rojo para mantener el rendimiento de corte de la herramienta a altas temperaturas.
3. Dureza para asegurar la resistencia a los golpes e impactos a los que pueda verse expuesta la herramienta de corte durante las operaciones de mecanizado.
También en este caso es importante comprobar propiedades como el calor específico y la conductividad térmica del material de la herramienta. Se requieren valores más altos para ambas propiedades para que el calor generado en el filo de la herramienta pueda disiparse rápidamente. El coeficiente de fricción del material de la herramienta debe ser menor para poder aumentar el brillo de la superficie y mantener menor el flujo de calor entre la pieza de trabajo y la herramienta. La propiedad de maquinabilidad también es importante al seleccionar el material de la herramienta de corte de modo que el mecanizado pueda realizarse fácilmente con este material de herramienta.

Materiales de herramientas de corte: tipos, composición, propiedades, aplicación.Materiales de herramientas de corte: tipos, composición, propiedades, aplicación.
Propiedades físicas del material de la herramienta.

1. Acero duro:

El contenido de carbono en este acero es del 0,9% al 1,2%, lo que hace que el filo de la herramienta sea muy afilado. Pierde su dureza a una temperatura de unos 200°C, por lo que su valor de dureza al rojo es menor.

Aplicaciones del acero con alto contenido de carbono:
1. Puede utilizarse como material para herramientas manuales y herramientas que trabajan con poco movimiento.
2. Este tipo de acero al carbono se puede forjar después de un tratamiento térmico. Por lo tanto, se utiliza para herramientas de torneado, troqueles y bandas de tornillo accionados manualmente, escariadores y brochas. Ahora las propiedades deseadas del acero con alto contenido de carbono se pueden lograr mediante aleación.

2. Acero de alta velocidad:

El acero rápido fue inventado por el ingeniero Tailer. El HSS 18:4:1 que se utiliza hoy en día es su invención. Este acero contiene 18% de tungsteno, 4% de cromo y 1% de vanadio. La dureza del filo de la herramienta de HSS se mantiene hasta 500°C. La clasificación específica del HSS es la siguiente:
1. Acero de tungsteno: contiene 14% de tungsteno.
2. Acero de tungsteno-molibdeno.
3. Acero de tungsteno-cobalto.
La experiencia ha demostrado que un 1% de molibdeno satisface la necesidad de un 2% de tungsteno, y el acero de tungsteno-cobalto se denomina acero de súper alta velocidad que contiene entre un 3% y un 5% de cobalto porque tiene una mayor dureza al rojo y una mayor resistencia al desgaste. Cuando el contenido de vanadio es del 3% se consigue un muy buen corte final y la herramienta se mantiene estable ante golpes e impactos.

Aplicaciones de Acero de alta velocidad :
1. Puede utilizarse como material de herramienta para máquinas que giran a alta velocidad.
2. Como herramienta de desbaste para el mecanizado de desbaste de piezas forjadas y fundidas.
3. Se utilizan diferentes categorías de HSS en las brocas para adaptarse a las cargas de corte de torsión.

3. Estelita:

La estelita es una aleación no ferrosa que contiene entre un 12 y un 19 % de tungsteno, entre un 38 y un 40 % de cobalto y entre un 30 y un 35 % de cromo y, por tanto, tiene un valor de dureza al rojo de 800 °C. A esta temperatura la aleación se vuelve blanda, pero después de enfriarse se vuelve roja y dura nuevamente. Su trabajabilidad y eficiencia son las mejores. Sus elementos permanecen en su forma original porque esta aleación no se oxida a altas temperaturas. Esto permite lograr una superficie mejor pulida y evita la formación de un borde acumulado en la superficie de la herramienta.
Debido a esta propiedad, la estelita se utiliza a alta velocidad y temperatura.

Aplicaciones de Stellite:

1. Como herramienta de corte que requiere habilidades integrales.
2. Generalmente se utiliza para el procesamiento a alta velocidad de material dúctil.
Stellite está disponible en varias secciones y longitudes. Se pega al portaherramientas ya que está disponible en diferentes formas de punta. Estas puntas están unidas al eje con soldadura de plata.

4. Carburo:

El carburo es una herramienta de corte con propiedades de corte específicas. Se fabrica sinterizando los granos de carburo de tungsteno incrustados en un metal más duro. Las herramientas cementadas se clasifican en carburo, nitruro, borita y silicita, pero de estos, el carburo juega un papel más importante como herramienta debido a sus propiedades. Todas las propiedades físicas son superiores a las del acero. Según sus propiedades, se puede decir que la conductividad térmica y eléctrica del metal es la misma que la de los metales. Las puntas de carburo se utilizan más como herramientas de corte debido a sus propiedades básicas de mayor dureza y alta temperatura. A determinadas temperaturas tiene valores de dureza al rojo más altos en comparación con el acero. Contiene entre un 55 y un 90% de partículas de carburo en la estructura de la aleación de carburo cementado, y cuando el carburo cementado está destinado al trabajo de metales, contiene un 80% de carburo en volumen.

Se puede dividir a grandes rasgos en tres tipos:
Agrupación P: Herramienta de carburo para cortar metal en forma de virutas largas.
Agrupación B. K: Herramienta de carburo para cortar metal en forma de virutas cortas.
Agrupación C. M: Herramienta de carburo para cortar metales en forma de virutas de longitud media.

5. Cerámica:

En experimentos más recientes se utiliza material de corte de óxido de aluminio. Se llama óxido cerámico u cemento. En general, los fabricantes de herramientas no producen composiciones comerciales, pero las que ya son populares son las siguientes:
A. Alúmina: 99 a 99,5% Al2O3, resto de sílice y óxido de cromo.
B. Carburo de silicio: 99% AI2O3, resto sílice y óxido de cromo.
C. Carburo de boro: 60% Al203i, resto refractarios con óxido de titanio.
D. Carburo de titanio: 60% Al203, resto de carburo de molibdeno, carburo de titanio y carburo de tantalio.
mi. Boruro de titanio: 60% Al2O3/ restante boruro de titanio y silita de molibdeno.
La borita contiene titanio, por lo que se llama borita de titanio, y el molibdeno, utilizado en lugar de titanio, facilita la soldadura fuerte de la punta. La herramienta de borita funciona igual de bien en comparación con la popular herramienta de carburo. Las cerámicas populares contienen un 90% de Al203 y el 19% restante de Cr203, MgO y Fe304.
Las herramientas cerámicas se fabrican mediante sinterización y contienen diferentes porcentajes de cerámica en su composición con los metales, ya que la sinterización convierte más fácilmente el metal a estado líquido y el coeficiente de conducción de calor del metal aumenta en presencia de carburo. Por lo tanto, esta herramienta se puede utilizar para rectificar a altas temperaturas y su filo permanece en su forma original sin ser alterado.

5. Herramientas diamantadas:

El uso de diamantes es limitado. Se utiliza en forma de polvo para esmerilar y pulir. Se utiliza en fresadoras diamantadas para muelas abrasivas y en forma de inserto para troqueles de embutición. Se utiliza para mecanizar materiales plásticos costosos para lograr el mejor acabado superficial y tolerancias dimensionales ajustadas.

El diamante es precioso y caro. Por tanto, su uso no tiene sentido económico salvo para determinadas operaciones de mecanizado específicas. Es ampliamente utilizado para revestir y revestir muelas abrasivas. Las brocas de diamante se utilizan para mecanizar metales para cojinetes y otros materiales de acero duro.

Aplicaciones de las herramientas diamantadas:

1. Utilizado en equipos y dispositivos especiales.
2. Se utiliza para perforar herramientas rotativas.
3. Para revestir y revestir muelas abrasivas.
4. Pasta de lapeado para rectificado de válvulas y asientos de válvulas.

Propiedades deseadas de los materiales de las herramientas.

1. Fuerza.
2. Dureza.
3. Geometría de la herramienta de corte.
4. Dureza y resistencia al impacto.
5. Alto coeficiente de expansión térmica.
6. Protección contra la corrosión.
7. Resistencia al desgaste.
8. Químicamente inactivo para los fluidos de corte.

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Materiales de herramientas de corte: tipos, composición, propiedades y aplicaciones

El desarrollo de materiales de herramientas de corte es un proceso continuo en las industrias modernas. La velocidad de corte, el avance y la profundidad de corte utilizados hoy en día se han mejorado considerablemente en comparación con el siglo XIX gracias al desarrollo de la ciencia y la tecnología. Se han otorgado nuevas dimensiones a los materiales de herramientas de corte, su desarrollo, etc., ya que son muy efectivos en la fabricación de productos.

Tipos de materiales de herramientas de corte:

1. Acero de alto carbono.

2. Acero de alta velocidad.

3. Stellite o aleaciones fundidas.

4. Carburos cementados.

5. Cerámicas.

6. Diamante.

Los materiales de las herramientas de corte deben poseer las siguientes tres propiedades:

1. Capacidad de resistencia al desgaste para mantener la forma y eficiencia de la herramienta de corte.

2. Capacidad de dureza al rojo para mantener la eficiencia de corte de la herramienta a altas temperaturas.

3. Tenacidad para proporcionar resistencia a impactos y choques que pueda sufrir la herramienta de corte durante las operaciones de mecanizado. También es importante verificar propiedades como el calor específico y la conductividad térmica del material de la herramienta. Se requieren valores más altos de ambas propiedades para poder disipar rápidamente el calor generado en el filo de corte de la herramienta. El coeficiente de fricción del material de la herramienta debe ser menor para aumentar el brillo de la superficie y reducir la tasa de flujo de calor entre la pieza y la herramienta. La maquinabilidad es igualmente importante para seleccionar el material de la herramienta de corte de modo que el mecanizado se pueda realizar fácilmente con dicho material.

Propiedades físicas de los materiales de herramientas:

1. Acero de alto carbono:

El contenido de carbono en este acero es del 0,9% al 1,2%, lo que hace que el filo de corte de la herramienta sea muy afilado. Pierde su dureza a una temperatura de aproximadamente 200°C, lo que significa que su valor de dureza al rojo es menor.

Aplicaciones del acero de alto carbono:

1. Se puede utilizar como material para herramientas manuales y herramientas que trabajan a baja velocidad.

2. Este tipo de acero al carbono se puede forjar después del tratamiento térmico. Por lo tanto, se utiliza para herramientas de torno, machos y cintas roscadas accionadas a mano, escariadores y brochas. Ahora se pueden obtener propiedades deseadas de acero de alto carbono mediante la aleación.

2. Acero de alta velocidad:

El acero de alta velocidad fue inventado por Tailer, quien era un ingeniero. El H.S.S. 18 : 4 : 1 utilizado en la actualidad es su invento. Este acero contiene un 18% de tungsteno, un 4% de cromo y un 1% de vanadio. La dureza del filo de corte de la herramienta fabricada con H.S.S. se mantiene hasta los 500°C. La clasificación específica de H.S.S. es la siguiente:

1. Acero de tungsteno: contiene un 14% de tungsteno.

2. Acero de tungsteno y molibdeno.

3. Acero de tungsteno y cobalto.

Basado en la experiencia, un 1% de molibdeno satisface la necesidad de un 2% de tungsteno y el acero de tungsteno y cobalto se llama acero super rápido, que contiene un 3% a 5% de cobalto debido a su dureza al rojo y capacidad de resistencia al desgaste. Si se mantiene un 3% de vanadio, se obtendrá un acabado de corte muy bueno y la herramienta será estable frente a impactos.

Aplicaciones del acero de alta velocidad:

1. Se puede utilizar como material de herramienta para máquinas que giran a alta velocidad.

2. Para herramientas de desbaste en el mecanizado bruto de forjados y fundiciones.

3. Se utiliza una categoría diferente de H.S.S. en taladros para resistir el estrés cortante torsional.

3. Stellite:

Stellite es una aleación no ferrosa que contiene del 12% al 19% de tungsteno, del 38% al 40% de cobalto y del 30% al 35% de cromo, por lo que tiene un valor de dureza al rojo de 800°C. La aleación se vuelve suave a esta temperatura, pero vuelve a ser dura y roja después de enfriarse. Su trabajabilidad y eficiencia son excelentes. Sus elementos se mantienen en su forma original ya que esta aleación no se oxida a altas temperaturas. Por lo tanto, puede proporcionar una mejor superficie pulida y evitar la formación de un filo acumulado en la cara de la herramienta. El Stellite se utiliza a alta velocidad y temperatura debido a esta propiedad.

Aplicaciones del Stellite:

1. Como herramienta de corte donde se requiere una alta capacidad.

2. Generalmente se utiliza para mecanizar materiales dúctiles a alta velocidad. El Stellite está disponible en diferentes secciones y longitudes. Se pega en el portaherramientas ya que está disponible en forma de diversas puntas. Estas puntas se fijan en el vástago con soldadura de plata.

4. Carburos cementados:

El carburo cementado es una herramienta de corte que tiene características de corte específicas. Está hecho mediante la sinterización de granos de carburo de tungsteno incrustados en un metal más resistente. Las herramientas cementadas se clasifican como carburo, nitruro, boruro y silicato, pero de todos ellos, el carburo juega un papel más importante como herramienta debido a sus propiedades. Todas las propiedades físicas tienen valores más altos que el acero. Según sus propiedades, se puede decir que las conductividades térmicas y eléctricas metálicas son iguales a las de los metales. Las puntas de carburo se utilizan más como herramientas de corte debido a sus propiedades básicas de mayor dureza y alta temperatura. A ciertas temperaturas, tiene valores más altos de dureza al rojo en comparación con el acero. Contiene del 55% al 90% de partículas de carburo en la estructura de la aleación de carburo cementado y cuando el carburo cementado es para corte de metal, contiene un 80% de carburo en volumen.

Se puede clasificar de manera amplia en tres tipos:

a. Agrupación P: herramienta de carburo utilizada para cortar metal en forma de virutas largas.

b. Agrupación K: herramienta de carburo utilizada para cortar metal en forma de virutas cortas.

c. Agrupación M: herramienta de carburo utilizada para cortar metal en forma de virutas de longitud media.

5. Cerámicas:

El material de herramienta de corte de óxido de aluminio se utiliza en experimentos más recientes. Se le llama cerámica u óxido cementado. Generalmente, los fabricantes de herramientas no producen su composición comercial, pero las que ya son populares son las siguientes:

a. Óxido de aluminio: 99 a 99.5% de Al2O3, sílice residual y óxido de cromo.

b. Carburo de silicio: 99% AI2O3, sílice residual y óxido de cromo.

c. Carburo de boro: 60% Al2O3, refractarios residuales que contienen óxido de titanio.

d. Carburo de titanio: 60% Al2O3, residuos de carburo de molibdeno, carburo de titanio y carburo de tantalio.

e. Boruro de titanio: 60% Al2O3, residuo de boruro de titanio y silisita de molibdeno.

En el borito, se contiene titanio, por lo que se llama borito de titanio, y el uso del molibdeno en lugar del titanio facilita la soldadura de la punta. La herramienta de borito funciona igual de bien en comparación con la popular herramienta de carburo. Las cerámicas populares contienen 90% de Al2O3 y los residuos son 19% de Cr2O3, MgO y Fe304.

Las herramientas cerámicas se producen mediante sinterización que contiene diferentes porcentajes de cerámicas en su composición con metales, ya que la sinterización se facilita para obtener un metal en estado líquido y el coeficiente de conducción térmica del metal aumenta en presencia de carburo. Por lo tanto, esta herramienta se puede utilizar para rectificar a altas temperaturas y su filo de corte permanece en su forma original sin sufrir ninguna alteración.

5. Herramientas de diamante:

El uso de diamantes es limitado. Se utiliza en forma de polvo para rectificado y pulido. Se utiliza en un diamante para afilar ruedas de rectificado y en forma de inserto para hilos de dibujo. Se utiliza para mecanizar materiales plásticos costosos para obtener el mejor acabado superficial y una estrecha tolerancia de dimensiones.

El diamante es precioso y costoso. Por lo tanto, su uso no es viable económicamente excepto para ciertos tipos específicos de trabajos de mecanizado. Se utiliza con frecuencia para el truendado y rectificado de ruedas de rectificado. Se utilizan brocas de diamante para mecanizar metales de cojinete y otros materiales de acero duro.

Aplicaciones de las herramientas de diamante:

1. Se utiliza en equipos y accesorios especiales.

2. Se utiliza en herramientas de torneado y fresado.

3. Para el truendado y rectificado de ruedas de rectificado.

4. En pasta de pulido para rectificado de válvulas y asientos de válvulas.

Propiedades deseadas de los materiales de herramientas:

1. Resistencia.

2. Dureza.

3. Geometría de la herramienta de corte.

4. Tenacidad y resistencia al impacto.

5. Alto coeficiente de expansión térmica.

6. Resistente a la corrosión.

7. Resistencia al desgaste.

8. Inactivo químicamente a los fluidos de corte.

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