Las herramientas CBN y PCD sin aglutinante de Sumitomo redefinen durabilidad y versatilidad en mecanizado de materiales duros

Con trabajos de mecanizado desafiantes que a veces requieren múltiples cambios de herramienta, una herramienta duradera que extienda la vida de la herramienta es altamente deseable. Aquí cómo las herramientas CBN sin aglutinante y PCD sin aglutinante de Sumitomo están ofreciendo opciones de corte duro y duraderas para trabajar con materiales difíciles de cortar.

Sumitomo siempre ha estado comprometido con la modernización de sus líneas de producto.

El último producto de sus esfuerzos de investigación y desarrollo es un conjunto de herramientas de corte que dan al usuario final mayor versatilidad al mecanizar materiales duros de cortar, como aleaciones de titanio.

Los ingenieros de Sumitomo han tenido éxito en crear herramientas CBN (nitruro de boro cúbico) sin aglutinante y PCD (diamante policristalino) sin aglutinante.

Estos productos unen directamente partículas de nivel nanométrico o submicrónico sin usar materiales aglutinantes metálicos. Esta tecnología "sin aglutinante" es más dura y tiene mejor conductividad térmica que el CBN/PCD convencional, permitiendo mayor eficiencia y ofreciendo un gran beneficio para maquinistas que valoran productividad, vida de herramienta y versatilidad.

— "El cliente siempre pide una herramienta que dure más, deje un mejor acabado y cueste menos", dice George Schendel, ingeniero de aplicaciones en Sumitomo Electric Carbide.

— "Así que siempre ha sido un objetivo de los desarrolladores producir un producto sin aglutinante porque sentían que habría beneficios", añade. "El aglutinante es un eslabón débil en el material de la herramienta de corte, pero nadie ha podido hacerlo hasta que nuestros científicos encontraron la solución actual."

La ciencia del CBN y PCD sin aglutinante

Bajo un proceso recién desarrollado, los ingenieros de Sumitomo han desarrollado granos de cristal de carbono pequeños que pueden colocarse compactamente y son 100 veces más pequeños que los tamaños de grano anteriores. Estos granos están unidos entre sí directamente, sin ningún material aglutinante entre ellos, ofreciendo un grado muy alto de dureza.

— "El método tradicional de usar un material aglutinante metálico introduce una impureza en el filo de corte. Así que cuando el producto se hace sin aglutinante, tienes un filo de corte muy puro, y dura más, y por eso puede ser muy rentable para el usuario", dice Schendel.

— "Cuando sinterizamos el material, las redes cúbicas entre estos granos diminutos se entrelazan entre sí y el tamaño de grano en realidad crece; crecen en granos más grandes que aún son mucho más pequeños que lo que proporcionamos en nuestros otros productos convencionales, pero esos granos se unen entre sí y el entrelazado de la red cúbica se vuelve muy fuerte", dice Schendel.

Explica que el objetivo final para este tipo de herramienta de corte es que sea dura. Así que cuando se usa un aglutinante en herramientas convencionales para sintetizar material, debilita el enlace entre los granos de material, lo que significa que hay un lugar donde el inserto de la herramienta puede fallar y el filo de corte puede perder su forma, lo que también significa que no puede rendir más.

— "Al no usar un aglutinante, hacemos que el enlace entre los granos sea más fuerte que el grano mismo, por lo que mejora las propiedades del material de corte", dice Schendel.

Aplicaciones de materiales sin aglutinante

Los dos productos sin aglutinante de Sumitomo son:

CBN sin aglutinante (NCB100):

• Ideal para acabado de alta eficiencia de aleaciones de titanio, aleaciones de cromo-cobalto, carburo cementado y otros materiales difíciles de cortar.
• La herramienta también ofrece precisión dimensional insuperable y rugosidad superficial reducida, y vida de herramienta drásticamente mejorada que resulta en eficiencia de costos óptima.

PCD sin aglutinante (NPD10/DA90):

• Mejor adecuado para mecanizado de acabado de carburo y material duro y frágil, principalmente carburo de tungsteno y carburo cementado.
• Mantiene excelente precisión dimensional durante largos períodos.
• Logra mecanizado de alta precisión de carburo con diamante nanopolicristalino, que tiene excelente resistencia al desgaste.
• Reduce enormemente el número de veces que la herramienta debe ser indexada comparado con herramientas de diamante anteriores, mejorando la eficiencia de trabajo y reduciendo el costo total.

Como se indicó anteriormente, el CBN es altamente útil para titanio y aleaciones de titanio, mientras que el PCD se usa para materiales duros y frágiles como carburo de tungsteno y carburo cementado, que la mayoría de la gente ahora rectifica.

— "Podrías cortar una fresa de extremo de carburo con el filo de corte de PCD sin aglutinante NPD10, y algunos fabricantes de fundición a presión lo usan para punzones de carburo, mientras que las empresas que hacen cavidades de lentes o moldes de lentes lo usan para cortar la cavidad real para la lente", dice Schendel. "Normalmente tendrías que usar rectificado para fabricar ese bloque, pero ahora podemos hacer cortes directos."

Debido a que la nueva tecnología sin aglutinante permite una vida de herramienta mucho mejor, aumenta el rendimiento para el usuario final, lo cual es significativo, explica Schendel.

— "Al acortar el tiempo de ciclo, un fabricante puede ejecutar operaciones más rápido y puede hacer más piezas por día —así que eso aumenta la ganancia", dice. "O un taller de trabajo puede terminar una corrida más pequeña de unidades más rápido para que la máquina esté disponible para el siguiente trabajo, así que obtendrán más piezas a través de su puerta cada año, lo cual siempre es una gran ventaja."

Y cuando los talleres son más productivos, no necesitan tantos operadores de máquina, añade: — "Así que si tienen problemas para encontrar trabajadores ahora, esta herramienta ayuda al hacer posible que produzcan más con menos gente."

Beneficios para industrias aeroespacial y médica

Las herramientas CBN y PCD sin aglutinante tienen usos en industrias específicas.

Por ejemplo, las herramientas CBN sin aglutinante se usan predominantemente en las industrias aeroespacial y médica. La aeroespacial usa mucho titanio y aleaciones de titanio. Las industrias médicas también usan titanio y cromo-cobalto para artículos como rodillas y caderas artificiales.

Debido a que producir piezas para estas industrias puede ser costoso, reducir el costo por pieza a través del rendimiento de la herramienta puede ayudar a estos clientes con sus ahorros de costos generales.

Pruebas de corte en el torneado de aleaciones de titanio con el NCB100 CBN sin aglutinante de Sumitomo devolvieron los resultados a continuación:

• Control de viruta consistente y filo duradero, haciendo que las herramientas sean grandes candidatas para reemplazar procesos de acabado estables actuales usando carburo.
• 3X más tiempo en el corte.
• 9X la cantidad de material removido.
• Tiempo de inactividad minimizado.
• Entrada de operador reducida.
• Necesidad de herramientas redundantes eliminada.
• Operación desatendida habilitada.

Costos reducidos son otro beneficio, dice Schendel.

— "Aunque estos artículos vienen con una etiqueta de precio más alta, el retorno ha mostrado al cliente un gran valor", dice.

En muchos casos, nuestro PCD tradicional (DA90) puede desbastar y acabar una pieza de manera rentable, añade Schendel. — "Desbaste con el DA90 y acabado con el NPD10 sin aglutinante, y esa es la forma rentable de hacerlo."

— "Y si los usuarios buscan un acabado espejo en carburo, o tienen que mantener una tolerancia muy ajustada en carburo, pueden controlar el tamaño de la pieza y obtener mucha mejor consistencia, pieza tras pieza, con la opción sin aglutinante en oposición al PCD tradicional", añade.

— "Nuestro objetivo siempre es aumentar la línea final para el usuario final, hacer sus procesos tan rentables y eficientes como sea posible", dice Schendel. "Siempre miramos el costo por pieza del usuario comparado con cómo están procesando una pieza ahora, porque nuestro objetivo es aumentar su productividad."

¿Qué herramientas le han ayudado a hacer su taller más productivo? ¿Qué está usando para mecanizar materiales difíciles de cortar? Comparta sus pensamientos en los comentarios a continuación.