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Materiales Para Herramientas

Materiales Para Herramientas. Alejandro Silva_200510300 Santiago Atuesta_20051006. Requisitos de los Materiales. Dureza a Elevada Temperatura. Un material para cortar a otro requiere ser más duro que este. Es importante tener en cuenta el valor de la dureza a altas temperatura.

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Materiales Para Herramientas

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  1. Materiales Para Herramientas Alejandro Silva_200510300 Santiago Atuesta_20051006

  2. Requisitos de los Materiales • Dureza a Elevada Temperatura. • Un material para cortar a otro requiere ser más duro que este. • Es importante tener en cuenta el valor de la dureza a altas temperatura. • Dureza y Fragilidad. • Estudios Metalúrgicos en búsqueda de lograr resistencias más grandes a altas temperaturas y mayores coeficientes de dureza.

  3. Requisitos de los Materiales . • Resistencia al Desgaste. • Duración de la herramienta esta ligada a la marcha del desgaste. • Modificación de la geometría y prestaciones. • Velocidad esta relacionada con: • Temperatura que alcanza la herramienta. • Características Estructurales de la pieza a maquinar.

  4. Requisitos de los Materiales .. • Resiliencia. • Relación intrínseca entre Resistencia y Ductilidad • Equilibrio para impedir la rotura del filo por fragilidad. • Coeficiente de Rozamiento. • Se debe lograr reducir al máximo el rozamiento entre la viruta y la herramienta. • Maximizar la vida de la herramienta.

  5. Requisitos de los Materiales … • Propiedades Térmicas: • Conductibilidad. • Calor Específico. • Coeficiente de Dilatación. • Costos • De la Herramienta. • De los Afilados.

  6. Requisitos de los Materiales (Consideraciones) • Ninguno de los innumerables materiales disponibles para realizar diferentes mecanizados poseen todos los requisitos. Por lo contrario, aquel material que posee condiciones excelentes para algunas propiedades puede llegar a ser precario en otras. De esta manera para cada trabajo en específico se deben plantear las exigencias primordiales para poder escoger el material que mejor cumple dicha función.

  7. Tipos de Materiales para Herramientas • Aceros al Carbono y Especiales. • Aceros Rápidos. • Aleaciones Duras no Ferrosas. • Carburos Metálicos. • Carburos Metálicos Especiales. • Carburos Metálicos Recubiertos. • Materiales Cerámicos. • Nitruro de Boro Cúbico. • Diamantes Naturales. • Diamantes Sinterizados Policristalinos.

  8. Aceros al Carbono • Para principios del siglo XX era prácticamente el único acero utilizado para fabricación de herramientas de corte. • Comprende los aceros al carbono propiamente dichos: 0,7-1,5% de C, 0,1-0,4% de Si, 0,1-0,4% de Mn.

  9. Aceros al Carbono . • El Porcentaje de Carbono influye directamente en la dureza y resistencia al desgaste de la herramienta. • Por esta razón el campo de acción de estos aceros es bastante limitado dada su escasa capacidad de mantener el mismo valor de dureza que posee a temperatura ambiente (63…66HRC)

  10. Dureza Rockwell • Ensayo ROCKWELL A, C, DIndentador: • Cono de diamante (HRA, HRC, HRD) • Carga: • PA = 60 Kg PC = 150 KgPD = 100 Kg • Formula: • HRA, HRC, HRD = 100 - 500t

  11. Aceros Especiales • Se obtienen por la adición a la aleación de hierro-carbono otros materiales que proporcionan diferentes cualidades y variaciones en las características del acero. • Principalmente en la Dureza y la Resistencia al Desgaste. • Robert Mushet fue pionero en el desarrollo de los aceros especiales y de herramienta.

  12. Aceros Especiales .. • Hoy en día se establecen las siguientes relaciones dependiendo del trabajo que se desee realizar. • Dureza a alta temperatura: tungsteno, molibdeno, cobalto, vanadio, cromo, manganeso. • Resistencia al desgaste por fricción: vanadio, tungsteno, molibdeno, cromo, manganeso. • Endurecimiento Profundo: manganeso, molibdeno, cromo, silicio, níquel, vanadio. • Distorsión mínima en el temple: molibdeno, cromo, manganeso. • Resistencia al impacto: vanadio, tungsteno, molibdeno, manganeso, cromo.

  13. Aceros Especiales ...

  14. Aceros Rápidos • Primer Acero Rápido presentado en la Exposición Mundial de Paris por F. W. Taylor en el año 1900. • Las investigaciones lograron doblar las velocidades de corte, incluso potencializar la resistencia y la dureza de las herramientas maquinando a mayores temperaturas. • Esto derivo en un mecanizado a altas velocidades, de donde proviene el nombre dado a estas herramientas: “High Speed Steels”.

  15. Aceros Rápidos . • La salida al comercio de estas herramientas generó una serie de cambios, entre las cuales, la más importante fue la modificación o cambio de las máquinas que ahora debían satisfacer nuevas exigencias: mayor velocidad, mayor rigidez para reducir vibraciones, y aumentar la potencia.

  16. Aceros Rápidos . • La principal ventaja de los aceros rápidos es mantener su dureza a altas temperaturas. • En frío la dureza esta entre 63 y 66 HRC. • A 500°C la dureza esta entre 55 y 59 HRC. • Por lo anterior, se puede obtener mayor velocidad de corte, mayor velocidad de avance, mayor vida para la herramienta y todo esto implica una mayor productividad. • La mayor desventaja es el elevado precio con respecto al acero al carbono y especial que impide la maximización de la productividad.

  17. Aceros Rápidos .. • Los componentes de los aceros rápidos son: • Carbono (C)[0,7-0,9%]: Aumenta dureza. • Tungsteno (W)[12-21%]: Aleante básico del acero rápido, confiere una mayor dureza en caliente al acero. • Cromo (Cr)[3-4,5%]: Reduce la oxidación en caliente y aumenta también la dureza del acero. • Vanadio (V)[0,8-2,5%]: Mejora la capacidad de corte y la resistencia a la abrasión. • Molibdeno (Mo)[0,5-1,1%]: Reduce la fragilidad y mejora las características del material en general. • Silicio (Si)[0,1-0,3%]: Reduce la oxidación, aumenta la fragilidad si hay exceso.

  18. Aceros Rápidos … • Manganeso (Mn)[0,15-0,35%]: Dificulta los tratamientos de temple. • Azufre y Fósforo (S,P)[0,03%]: Impurezas siempre presentes en el acero. • Cobalto (Co)[2,5-17%]: Supremamente útil en el acero, aumenta la velocidad de corte crítica. • Titanio (Ti): Ayuda a eliminar la oxidación producida por el oxígeno, mejora la resistencia del acero a altas temperaturas. • Níquel (Ni): Usado para aumentar la tenacidad y la penetración. • Boro (B): Se añade al Molibdeno en los aceros rápidos para mejorar las características de corte.

  19. Aceros Rápidos …. • En función de la cantidad de Tungsteno presente en la aleación, los aceros se pueden clasificar en: • Semirrápidos. • Rápidos Ordinarios. • Rápidos. • Extrarrápidos. • Aceros Rápidos Superiores.

  20. Aceros Rápidos Superiores • En 1921 aparece por primera vez una mejora substancial en las características de los aceros rápidos, por la adición de un nuevo componente, el cobalto. • Esta adición implica un aumento sustancial en la temperatura crítica de trabajo, esto implica aumento en la dureza, la resistencia al desgaste y una menor tenacidad. • Inicialmente se trabajo con una cantidad del 5% de Co, luego con el avance de la ciencia se logró utilizar aleaciones con 8-12% de Co.

  21. Preparación del Acero Rápido

  22. Preparación del Acero Rápido . • Forjado: Lleva la barra hasta los 1000°C con un calentamiento lento hasta los 850°C. La temperatura a la cual se somete, depende del porcentaje de carbono: • Si es alto se pueden producir oxidaciones por encima de los 1000°C. • Si es baja (850°C) se producen roturas o grietas. • Se debe enfriar lentamente y entre arenas y cenizas para evitar el contacto con el oxigeno.

  23. Preparación del Acero Rápido .. • Recocido: Elimina las tensiones internas para dar al acero las características más idóneas para las mecanizaciones siguientes o la máxima tenacidad. • Mecanización: La herramienta es conformada con mayor precisión que en la forja. Por mecanizado por arranque de viruta, se le dan los ángulos de corte característicos.

  24. Preparación del Acero Rápido … • Temple: Se efectúa con el fin de aumentar la dureza superficial del material. Se evita el contacto con el aire con el fin que la pieza resulte más pulida. • El enfriamiento lento permite una estructura muy dura. • La principal característica del temple es la notable dureza superficial.

  25. Preparación del Acero Rápido …. • Revenido: A fin de eliminar tensiones internas provocadas por el brusco enfriamiento, se calienta lentamente baño de arena hasta los 575°C, seguido por un enfriamiento a velocidad controlada.

  26. Ejemplo

  27. Bibliografía • Mecanizado por Arranque de Viruta, Gian F. Micheletti. Editorial Blume, Primera Edición, 1980. Capitulo 8, Unidades 8.1,8.2. • Ferramentas de Corte Vol.1, Caspar E. Stemmer. Editora da UFSC, Segunda Edição, 1995, Capitulo 3. • http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/080/htm/sec_8.htm • http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/apuntes/materiales/materials6-2.html • http://www.datrondynamics.com/

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