Recubrimientos duros aplicados a

herramientas de corte

Los procesos por arranque de viruta son ampliamente utilizados en la Los procesos por arranque de viruta son ampliamente utilizados en la

fabricación de componentes mecánicos

La vida útil del filo de la herramienta de corte es uno de los factores de

mayor influencia sobre los tiempos y costos de producción

Los tiempos muertos requeridos para el cambio de una herramienta

constituyen una parte importante del costo de manufactura total

Fallas en herramientas de corte

Debido a la alta dureza y

fragilidad del material de la

herramienta, así también por la

propia agudeza del filo propia agudeza del filo

Se debe a las altas presiones y

temperaturas que actúan en el

corte

Debido a la combinación de Debido a la combinación de

altas presiones de contacto,

fricción, alta temperatura y

afinidad química entre el

material de la herramienta y el

de la pieza

Características básicas que debe reunir una

herramientas de corte

� Alta resistencia al desgaste

� Conservación de la dureza a altas temperaturas

� Buena tenacidad

Estos Estos requisitos requisitos

son muchas son muchas

veces imposibles veces imposibles � Buena tenacidad

� Bajo coeficiente de fricción

� Estabilidad química

� Alta resistencia a la deformación plástica

� Capacidad de disipar el calor

veces imposibles veces imposibles

de conseguir con de conseguir con

un único material un único material

de cortede corte

Los Los fabricantes de herramientas fabricantes de herramientas

utilizan generalmente utilizan generalmente un un material material

base, base, que aporte que aporte tenacidad, recubierto tenacidad, recubierto

con con un material muy duroun material muy duro

Recubrimientos duros

� Materiales que se depositan sobre la superficie de una pieza con la

finalidad de proporcionarle mayor dureza y resistencia al desgaste

� Pueden aportar otras propiedades para aplicaciones específicas, como: � Pueden aportar otras propiedades para aplicaciones específicas, como:

� aumentar la resistencia a la corrosión

� introducir propiedades ópticas en la superficie recubierta

� producir colores o texturas con finalidad decorativa

� Principales características:

� alta calidad, tanto en su composición como en su estructura

� espesores comprendidos en el rango de 0,1 a 10 μm

Recubrimientos duros en herramientas de corte

� Deben reunir las siguientes características particulares:

� Baja adhesión al material de la pieza a mecanizar

� Buena adherencia al sustrato para prevenir astillamientos� Buena adherencia al sustrato para prevenir astillamientos

� Muy baja porosidad

� Ventajas:

� Reducción del costo de la herramienta por pieza debido al aumento

de su vida útil

� Aumento de la productividad, ya que permiten emplear mayores

velocidades de corte debido a la menor fricción

� Reducción de costos debido a:� Reducción de costos debido a:

� menores tiempos de mecanizado

� menores tiempos muertos para el recambio de herramientas

� Mayor calidad de la pieza en términos de acabado superficial y

precisión dimensional

Procesos de deposición de recubrimientos

En solución o spray electroplateado (electroplating)

plateado químico (electroless plating)

sol-gelsol-gel

En estado fundido

o semifundido

proyección térmica (termal spray)

soldadura

En estado

gaseoso

deposición química en fase vapor (CVD)

deposición física en fase vapor (PVD)gaseoso deposición física en fase vapor (PVD)

Los recubrimientos duros se depositan casi exclusivamente Los recubrimientos duros se depositan casi exclusivamente

utilizando procesos en estado gaseosoutilizando procesos en estado gaseoso

Deposición química en fase vapor (CVD)

� Especies en estado gaseoso son introducidas en una cámara de vacío, las

cuales son activadas en las proximidades del sustrato y reaccionan

químicamente para formar un depósito en la superficie del mismoquímicamente para formar un depósito en la superficie del mismo

� Características principales:

� su versatilidad para depositar una gran variedad de compuestos

� su gran capacidad de cobertura en sustratos de geometría compleja

� Requiere altas temperaturas para la activación de las reacciones químicas

(800 a 1200ºC)

� No es apto para materiales tratados térmicamente� No es apto para materiales tratados térmicamente

� La introducción de un plasma (gas ionizado) para activar las especies

precursoras permite la deposición a menores temperaturas (500 ºC)

Deposición química en fase vapor (CVD)

Deposición física en fase vapor (PVD)

� Involucra la vaporización de material a depositar desde una fuente sólida

o líquida (denominada blanco), el transporte de ese material en forma de

átomos o moléculas hacia el sustrato y su posterior condensación sobre el átomos o moléculas hacia el sustrato y su posterior condensación sobre el

mismo

� No hacen falta reacciones químicas para formar el recubrimiento por lo

que demanda menos temperatura que el CVD (200 a 500ºC)

� Apto para sustratos tratados térmicamente

� La incorporación de plasmas a las técnicas PVD permite depositar

materiales compuestos usando procesos de deposición reactivosmateriales compuestos usando procesos de deposición reactivos

� El material evaporado del blanco es activado por el plasma

� Se producen reacciones químicas con los gases del plasma, lo que da

lugar a la formación de un recubrimiento compuesto

Deposición física en fase vapor (PVD)

Deposición física en fase vapor (PVD)

� Equipo industrial

Deposición física en fase vapor (PVD)

� Equipo experimental

Materiales de recubrimientos duros

Características y aplicaciones

� Son generalmente de composición cerámica

� Distintas fases de óxidos, nitruros o carburos de metales de transición

y también de aluminio, boro y silicioy también de aluminio, boro y silicio

� Los más difundidos son el TiN, TiC, TiCN, TiAlN y Al2O3

� Presentan diferencias en algunas de sus propiedades, tal que cada uno de

ellos podrá aplicarse a:

� Cierta clase de material a mecanizar

� Un dado tipo de operación

� Determinadas condiciones de corte en el mecanizado

� Se aplican sobre herramientas de acero rápido y metal duro

Materiales de recubrimientos duros

Características y aplicaciones

� Recubrimientos multicapa

� Son los más utilizados en la actualidad

� Están formados por dos o más capas de distintos materiales � Están formados por dos o más capas de distintos materiales

� Cada capa provee una propiedad específica

Especificaciones de fabricantes

Especificaciones de fabricantes

Especificaciones de fabricantes

Especificaciones de fabricantes