Selección de Materiales para Herramientas de Corte: Guía para Rendimiento Óptimo

Discutiremos los materiales de herramientas de corte más comunes en industrias mecánicas. La herramienta juega papel crucial en mecanizado. La forma de la pieza, su acabado superficial y otras propiedades dependen directamente del material de la herramienta y su diseño. Una herramienta bien diseñada con material apropiado da mejor acabado y alta precisión.

Características más importantes de la herramienta:

• Alta dureza en caliente (hot hardness)
• Alta resistencia al desgaste
• Alta tenacidad y dureza
• Alta conductividad térmica
• Bajo coeficiente de expansión térmica (trabaja a alta temperatura)
• Alta resistencia mecánica
• Bajo coeficiente de fricción y estabilidad química

Materiales para Herramientas de Corte

Acero al Carbono (Carbon Steel Tool)

Usado para mecanizar materiales blandos: magnesio, aluminio, madera, etc. Contiene carbono, silicio y magnesio. Para brocas manuales de hoja estrecha, machos, matrices, cinceles, etc. Velocidad de corte ~10 m/min. Temperatura máxima de trabajo: 200-250°C.

Acero de Alta Velocidad (HSS - High Speed Steel)

Material muy común, aleación de acero con tungsteno, cromo y vanadio. Composición: 18% W, 4% Cr, 1% V. Endurecimiento profundo, temple en aceite, aire o sal. Máxima tenacidad. Velocidad de corte: 30-50 m/min. Temperatura de trabajo hasta 650°C.

Según composición, dos tipos principales:

1. Tipo tungsteno: tungsteno como elemento de aleación principal.
2. Tipo molibdeno: tungsteno parcial o totalmente reemplazado por molibdeno. Más barato y mayor tenacidad al mismo nivel de dureza.

Stellite

Aleación no ferrosa con cobalto, cromo, tungsteno, molibdeno y boro. Co: 38-53%, Cr: 30-33%, W: 10-20%, C: 1-3%. Propiedades intermedias entre HSS y metal duro. Velocidad de corte: 50-80 m/min. Temperatura máxima: ~900°C.

Usado para desbaste a alta velocidad y avance, mecanizando materiales difíciles: aceros de alta resistencia, aceros inoxidables, aceros tratados térmicamente resistentes.

Metal Duro (Cemented Carbide Tool)

Fabricado por técnica de metalurgia de polvos. El cobalto actúa como aglutinante. Tres tipos:

1. Carburo de tungsteno recto con cobalto como aglutinante.
2. Carburo de tungsteno con cobalto y altos porcentajes de carburos de titanio, tantalio, niobio, columbio, etc.
3. Carburo de titanio con níquel o molibdeno como aglutinante.

Velocidad máxima: 60-200 m/min. Límite de temperatura de trabajo: 1000-1200°C.

Nota: Todos los carburos terminados son extremadamente frágiles y débiles ante impacto y choque. Las vibraciones son muy perjudiciales para herramientas de metal duro.

Cerámicas

Combinación de carburo de silicio y óxido de aluminio. También fabricadas por metalurgia de polvos. No trabajan a baja velocidad. Muy alta resistencia a abrasión y más duras que metal duro. Especialmente para fundición gris y aceros de alta resistencia a mayor velocidad que metal duro. Temperatura máxima: ~1400°C. Velocidad de corte: 300-600 m/min.

Cermets

Combinación de cerámica con metal. Alta refractariedad de cerámica y alta tenacidad/resistencia a choque térmico del metal. Combinación usual: óxido de aluminio con metal (W, Mo, Boro, Ti, etc.) en ~10%.

Diamante

Material de herramienta más duro conocido. Buena conductividad térmica, baja expansión térmica y bajo coeficiente de fricción. Velocidad de corte: 1500-2000 m/min. Para mecanizar materiales duros: carburos duros, nitruros, etc. Mayormente para materiales no ferrosos.

Nitruro de Boro Cúbico (CBN - Cubic Boron Nitride)

Segundo material más duro tras el diamante. No natural. Átomos de nitrógeno y boro. Alta dureza y conductividad térmica. Químicamente inerte, sustituto del diamante para mecanizar acero. Mayormente como abrasivo en muelas de rectificar. Velocidad máxima: 600-800 m/min.

UCON

Nuevo material de corte. Composición: columbio 50%, titanio 30%, tungsteno 20%. Alta dureza, tenacidad y excelente resistencia al choque. Principalmente para corte de acero, no apto para fundición gris, acero inoxidable y superaleaciones base Ni, Co, Ti. UCON da 60% más velocidad de corte vs carburo de tungsteno.

Coronite

Nuevo material con propiedades entre HSS y metal duro. Granos finos de TiCN dispersos uniformemente en acero templable. Para brocas y fresas de tamaño pequeño/mediano. También para tecnología de recubrimiento y composición. Usado como material de núcleo para HSS o acero de muelles.

Esto resume los materiales de herramientas de corte más comunes. ¿Dudas? Comenta. ¿Útil? Compártelo y suscríbete.