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Herramientas en torno y fresadora, procesos de fabricación

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  • 1

    EDUARDO TRUJILLO FLORES

    GUILLERMO GUERRERO VACAS

    MATERIALES Y PARMETROS DE CORTE EN

    LA FABRICACIN POR ARRANQUE DE VIRUTA

    INGENIERA DE FABRICACIN

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. EVOLUCIN

  • 2

    Herramientas enterizas (Acero rpido)

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. TIPOS DE HTAS. (I)

    Herramientas de plaquita soldada

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. TIPOS DE HTAS. (II)

  • 3

    Herramientas de plaquitas atornilladas

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. TIPOS DE HTAS. (III)

    Herramienta

    a izquierda Herramienta

    a derecha

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. TIPOS DE HTAS. (IV)

  • 4

    DUREZA EN CALIENTE

    RESISTENCIA AL DEGASTE

    TENACIDAD

    Material herramienta mayor dureza que material de la pieza

    Altas temperaturas en el corte

    Rozamiento entre viruta-hta y pieza-hta

    Material resistente a los distintos tipos de desgaste

    Resistencia a la rotura por choque

    Corte discontinuo o vibraciones

    Propiedades

    Antagnicas

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CARACTERSTICAS HTAS.

    RESISTENCIA MECNICA

    BAJO COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

    BUENA CONDUCTIVIDAD TRMICA

    BAJO COEFICIENTE DE DILATACIN

    Fc

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CARACTERSTICAS HTAS.

    C:/Users/Eduardo Trujillo/Documents/ESCUELA/INGENIERIA DE FABRICACION/Curso 2011-12/Tema 13/videos/filo-recrecido.mpegC:/Users/Eduardo Trujillo/Documents/ESCUELA/INGENIERIA DE FABRICACION/Curso 2011-12/Tema 13/videos/corte-intermitente.mpg

  • 5

    ACERO AL CARBONO

    ACERO RPIDO (HSS)

    ALEACIONES DE COBALTO

    CERMETS

    METAL DURO

    METAL DURO RECUBIERTO

    CERMICAS

    NITRURO DE BORO CBICO

    DIAMANTE POLICRISTALINO D

    ure

    za e

    n c

    alien

    te

    Resis

    ten

    cia

    al d

    esg

    aste

    Ten

    acid

    ad

    Velo

    cid

    ad

    de c

    ort

    e

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CLASIFICACIN

    Fuente: HSS Forum

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. DUREZA Y TENACIDAD

  • 6

    Fuente: Kalpakjian

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. DUREZA Y TEMPERATURA

    CARACTERSTICAS

    Gran tenacidad.

    Pierden su dureza a partir de 200 de temperatura.

    APLICACIN

    No se utilizan salvo casos excepcionales.

    Mecanizado de cordones de soldadura.

    COMPOSICIN

    Fe + C (0,7 a 1,5 %). Si: 0,1 a 0,4% Mn: 0,1 a 0,4%

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. ACEROS AL CARBONO

  • 7

    COMPOSICIN:

    APLICACIN:

    Herramientas de forma, brocas, terrajas, machos de roscar,

    fresas, troqueles, etc.

    C Cr W Mo V Co

    0,7 a 0,9 % 3 a 4,5 % Hasta el 20% Hasta el 10% 0,8 a 2,5% De 0 a 16%

    Aumenta la dureza con el % de C

    - Reduce la oxidacin

    - Aumenta dureza

    - Mejora la templabilidad

    - Resistencia altas temp.

    - Mejora la tenacidad

    - Resistencia altas temperaturas

    - Mejora dureza

    Forma carburos duros muy resistente a la abrasin

    Mejora la dureza en caliente

    CARACTERSTICAS:

    Pierden su dureza a partir de 600 de temperatura.

    Alta resistencia al desgaste y tenacidad.

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. ACEROS RPIDOS (HSS)

    TIPOS:

    Grupo M (Aceros al Molibdeno)

    8 - 10% Mo, 4% Cr, 1% V

    Ms utilizados: mayor resistencia a la abrasin, menos

    dislocaciones trmicas y ms baratos

    Grupo T (Aceros al Wolframio)

    12 - 18% W, 4% Cr, 1% V

    Aceros Superrpidos (Aceros alto contenido en Co)

    17 - 19% W, 4% Cr, 1% V, 5-12 % Co

    HSS-PM (Aceros obtenidos por Pulvimetalurgia)

    Mayor contenidos en elementos de aleacin

    Mejora todas las propiedades de los aceros forjados o colados

    Excelente sustrato para recubrimiento

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. ACEROS RPIDOS (HSS)

  • 8

    COMPOSICIN:

    Fusin de una aleacin de Co (38-53%), Cr (30-33%) y W

    (10-20%) .

    Se denominan segn el fabricante: estelitas, tugaloy, etc.

    CARACTERSTICAS:

    Alta dureza (60 HRC) que mantiene hasta 800 C.

    Mayor resistencia al desgaste que el acero

    Baja tenacidad (muy frgil a temperaturas

  • 9

    Tipo de partculas duras (de mayor a menor dureza):

    NbC, TaC, TiC, WC.

    VARIACIN DE LAS PROPIEDADES:

    Tamao de las partculas duras:

    Mayor tamao de grano Mayor tenacidad

    Menor tamao de grano Mayor dureza

    Tipo de aglomerante:

    Normal: Cobalto ; El Niquel aumenta la dureza.

    Proporcin del aglomerante:

    Aumento del % de aglomerante Aumenta tenacidad

    Disminucin del % de aglomerante Aumenta dureza

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. METAL DURO (II)

    RECUBRIMIENTO

    Conjunto de capas (215 mm) depositadas sobre el metal

    duro, por distintos mtodos y distintas estructuras.

    CARACTERSTICAS

    Mayor resistencia al desgaste

    Menor coeficiente de friccin

    Mayor estabilidad qumica

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. METAL DURO RECUBIERTO

  • 10

    MATERIALES PARA RECUBRIMIENTO

    Nitruro de Titanio (TiN)

    Carburo de Titanio (TiC)

    Oxido de Aluminio (Al2 O3)

    Carbonitruro de Titanio (TiCN)

    MTODOS DE RECUBRIMIENTO

    Deposicin fsica de vapor (PVD)

    Deposicin qumica de vapor (CVD)

    ESTRUCTURA DEL RECUBRIMIENTO

    Monocapa (Capa con un nico material de recubrimiento)

    Capa gradiente (Su composicin vara de forma gradual desde el interior hasta el exterior)

    Multicapa (apilamiento de capas superpuestas de diferentes propiedades)

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. METAL DURO RECUBIERTO

    PVD Material slido se convierte en

    vapor por calentamiento y se

    deposita sobre la superficie del

    sustrato

    CVD Dos gases reaccionan

    qumicamente dando un gas

    nuevo que se condensa en

    forma de pelcula sobre el

    sustrato

    Fabricante: SANDVIK

    Calidad plaquita: GC2015

    Espesor recubrimiento: 9 m

    Mtodo recubrimiento: CVD

    Fabricante: SANDVIK

    Calidad plaquita: GC1020

    Espesor recubrimiento: 2 m

    Mtodo recubrimiento: PVD

    Fabricante: SANDVIK

    Calidad plaquita: GC2145

    Espesor recubrimiento: 4 m

    Mtodo recubrimiento: PVD

    EJEMPLOS DE RECUBRIMIENTOS

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. METAL DURO RECUBIERTO

    Fu

    ente

    : K

    enn

    amet

    al

  • 11

    acero, acero fundido

    fundicin maleable P

    M acero inoxidable

    K fundicin

    H acero templado

    (materiales endurecidos)

    S aleaciones termorresistentes,

    aleaciones de Titanio

    01

    50

    WR T

    WR: Resistencia al desgaste

    T : Tenacidad

    N materiales no frreos

    (aluminio, bronce, plstico,...)

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CALIDADES ISO

    Fuente: Sandvik Coromant

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. EQUIVALENCIA ISO (I)

  • 12

    Fuente: Sandvik Coromant

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. EQUIVALENCIA ISO (II)

    COMPOSICIN:

    CERamic + METal

    Sinterizacin de un 70% de oxido de aluminio (elemento

    cermico) y 30% de carburo de titanio (elemento metlico)

    CARACTERSTICAS:

    Intermedio entre los metales duros y las cermicas

    No suelen ir revestidos

    Se utilizan en forma de plaquitas

    APLICACIN:

    rea de aplicacin pequea: operaciones de acabado con

    altas velocidades de corte.

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CERMETS

  • 13

    COMPOSICIN:

    Sinterizacin de almina casi pura (99% de Al2O3) o base de

    almina (90%) mezclada con xido de cromo o titanio

    Nuevas cermicas con base de nitruro de silicio (Si3N4)

    CARACTERSTICAS:

    Baja conductividad trmica (calor se deriva a la viruta)

    Mantiene la dureza hasta 1500 C

    Bajo coeficiente de rozamiento (no forma filo de aportacin)

    Baja tenacidad

    APLICACIN:

    Mecanizado de fundicin gris, aleaciones termorresistentes

    y aceros endurecidos

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CERMICAS (I)

    Fuente: Sandvik Coromant

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. CERMICAS (II)

    EJEMPLOS DE PLAQUITAS DE CERMICAS

  • 14

    COMPOSICIN:

    Sinterizacin bajo presin de una capa de nitruro de boro

    cubico policristalino (0,5-1 mm) con un sustrato de carburo

    Carburo tenacidad. CBN resistencia al desgaste

    CARACTERSTICAS:

    2 material ms duro. Mantiene la dureza hasta 2000 C

    Frgiles rigidez en el amarre de la herramienta

    Sus propiedades pueden variar segn tamao de cristal,

    contenido y tipo del aglomerante

    APLICACIN:

    Mecanizado de materiales muy duros (>48 HRC)

    Mecanizado en seco o refrigeracin muy abundante a fin

    de evitar choque trmico

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. NITRURO DE BORO CBICO

    Fuente: Sandvik Coromant

    TEMA 13: MATERIALES DE CORTE. NITRURO DE BORO CBICO

    EJEMPLOS DE PLAQUITAS DE CBN

  • 15

    COMPOSICIN:

    Cristales sintticos fundidos en un proceso de alta presin y

    altas temperaturas hasta formar espesores de 0,5 a 1 mm

    Pequeas plaquitas soldadas a placas de metal duro

    CARACTERSTICAS:

    Material muy duro casi como el diamante natural monocristal

    Velocidades de corte muy altas

    Mu