Recubrimientos DLC y PVD para herramientas de corte: ¿cuál elegir?

Elegir el recubrimiento adecuado es importante para el rendimiento de la herramienta de corte. Un buen recubrimiento puede reducir el desgaste, prolongar la vida útil, disminuir la fricción y mejorar el trabajo de la herramienta con materiales específicos.

El recubrimiento DLC describe una familia de materiales basados en carbono, mientras que el recubrimiento PVD describe un proceso de deposición. Algunos recubrimientos DLC se depositan por PVD, por lo que estas categorías se solapan. Aquí se comparan sistemas DLC adecuados con recubrimientos PVD convencionales para herramientas basados en nitruros; las propiedades dependen de la formulación real.

En mecanizado CNC, la pregunta no es simplemente: «¿Qué recubrimiento es mejor?». La pregunta más útil es:

¿Qué recubrimiento es más adecuado para su material, condiciones de corte y tipo de herramienta?

En este artículo comparamos los recubrimientos DLC y PVD desde el punto de vista de su aplicación en herramientas de corte.

PVD significa Physical Vapor Deposition (deposición física de vapor). Es un proceso de recubrimiento realizado en una cámara de vacío. Los materiales se vaporizan y se depositan sobre la superficie de la herramienta para formar una capa protectora fina y dura.

El PVD no es un único recubrimiento, sino una tecnología de deposición. Muchos recubrimientos habituales de herramientas se fabrican por PVD, como:

• Recubrimiento TiN
• Revestimiento TiAlN
• Revestimiento AlTiN
• Recubrimiento CrN
• Recubrimiento TiCN

En el ámbito del corte, las herramientas de corte con recubrimiento PVD se utilizan ampliamente porque pueden mejorar la resistencia al desgaste, la dureza superficial, la resistencia a la oxidación y la vida útil.

Los recubrimientos PVD se utilizan habitualmente para mecanizar:

• Acero
• acero inoxidable
• Fundición de hierro
• Acero aleado
• Materiales tratados térmicamente
• Piezas metálicas generales

Como los distintos recubrimientos PVD tienen propiedades diferentes, la elección depende del material y de las condiciones de corte.

DLC significa Diamond-Like Carbon (carbono tipo diamante). Es un recubrimiento basado en carbono con algunas propiedades similares a las del diamante. Frente a muchos recubrimientos tradicionales, el DLC destaca por su baja fricción, alta dureza y excelente resistencia a la adhesión.

En herramientas de corte, el DLC resulta especialmente útil al mecanizar materiales que tienden a adherirse al filo.

Las posibles aplicaciones de calidades DLC debidamente cualificadas incluyen:

• Mecanizado de aleaciones de aluminio
• Mecanizado de cobre
• Mecanizado de latón
• Mecanizado de grafito
• Mecanizado de plásticos
• Mecanizado de composites de fibra de carbono
• Mecanizado de otros materiales no ferrosos

En estas aplicaciones, el desgaste no suele ser el único problema. También puede aparecer filo recrecido, adhesión de material, mal acabado superficial o corte inestable.

Aquí es donde las herramientas con recubrimiento DLC pueden aportar un valor considerable.

El DLC es una familia de materiales de recubrimiento y el PVD es un proceso de deposición que también puede producir DLC. La tabla compara características típicas del DLC con recubrimientos PVD convencionales para herramientas basados en nitruros; no es una especificación universal ni una comparación de categorías mutuamente excluyentes.

En términos sencillos:

Los sistemas DLC adecuados pueden reducir la fricción y la adhesión del material. Los recubrimientos PVD convencionales basados en nitruros suelen seleccionarse por su comportamiento frente al desgaste y a altas temperaturas de corte. Confirme el recubrimiento concreto, el sustrato, el material de la pieza y las condiciones de trabajo.

El aspecto del DLC depende del sistema de recubrimiento y del estado superficial. El color por sí solo no permite identificar la composición, el método de deposición ni las prestaciones de corte.

En herramientas de corte, el recubrimiento DLC negro es muy habitual. Tiene un aspecto oscuro y liso y suele utilizarse para mecanizar aluminio, cobre, grafito y otros materiales no ferrosos.

Sin embargo, el DLC también puede presentar distintos colores. Según la estructura, la capa base, el espesor y el tratamiento superficial, algunas herramientas pueden mostrar un efecto de recubrimiento DLC de color, como tonos iridiscentes, bronce, azules o metálicos.

Las siguientes denominaciones describen el aspecto, no dos clases normalizadas de materiales DLC:

• Herramientas con recubrimiento DLC negro
• Herramientas con recubrimiento DLC de color

Sin embargo, hay un punto fundamental:

El color no determina las prestaciones de corte.

Para el mecanizado CNC, los clientes deberían prestar más atención a:

• Estructura del recubrimiento
• Coeficiente de fricción
• Resistencia a la adhesión
• Dureza del recubrimiento
• Sustrato de la herramienta
• Material de corte
• Velocidad de corte y avance
• Condiciones de refrigeración

Las herramientas negras y de colores pueden tener distintas estructuras de capas o acabados. Confirme que la capa especificada sea realmente DLC y obtenga su composición, espesor, límites de servicio y datos de aplicación; el aspecto no es un ensayo de cualificación.

Considere las herramientas de corte con recubrimiento DLC cuando el material de la pieza tienda a adherirse al filo.

Esto es habitual en el mecanizado de aluminio. El aluminio es blando en comparación con el acero, pero puede adherirse fácilmente a la herramienta durante el corte. Cuando aparece filo recrecido, la herramienta puede perder agudeza, el acabado empeorar y la vida útil volverse irregular.

Un recubrimiento DLC puede ayudar gracias a su baja fricción y buena resistencia a la adhesión.

Según el recubrimiento y el sistema de herramientas cualificados, las aplicaciones posibles incluyen:

• Piezas de aleación de aluminio
• Componentes de aluminio para automoción
• Piezas de aluminio para aeronáutica
• Electrodos de cobre
• Electrodos de grafito
• Piezas de plástico
• Piezas de composite de fibra de carbono

Por ejemplo, las fresas de extremo con recubrimiento DLC se utilizan a menudo para mecanizar aluminio, reducir la adhesión de material y mejorar el acabado superficial.

Para altas temperaturas de corte o materiales exigentes, los recubrimientos PVD adecuados basados en nitruros pueden ofrecer una resistencia útil al desgaste y a la oxidación. El PVD por sí solo no define estas propiedades: seleccione un sistema de recubrimiento identificado y verifique sus límites de aplicación.

Para mecanizar acero y acero inoxidable, los recubrimientos TiAlN o AlTiN adecuados son opciones posibles. La temperatura de corte y el desgaste dependen de la velocidad, el contacto de corte, la geometría, el estado del material y la refrigeración, no solo de la denominación general del material.

Las herramientas con recubrimiento PVD se utilizan habitualmente para:

• Mecanizado de acero
• Mecanizado de acero inoxidable
• Mecanizado de fundición de hierro
• Mecanizado de acero para moldes
• Mecanizado de aceros aleados
• Mecanizado CNC general

Para muchas aplicaciones generales de mecanizado, las herramientas de corte con recubrimiento PVD siguen siendo una opción fiable y rentable.

Entre las herramientas con recubrimiento DLC, las fresas de extremo con recubrimiento DLC son uno de los tipos de producto más habituales.

Se utilizan a menudo para mecanizado de alta velocidad de aluminio y metales no ferrosos. Un filo agudo y un recubrimiento de baja fricción pueden reducir la adhesión de viruta y mejorar la estabilidad del mecanizado.

Las fresas de extremo con recubrimiento DLC son adecuadas para:

• El fresado de ranuras
• Fresado lateral
• Fresado de cajeras
• el acabado
• Mecanizado de aluminio a alta velocidad

Para piezas de aluminio con altas exigencias de acabado superficial, las fresas de extremo con recubrimiento DLC pueden ser una buena opción.

Las brocas con recubrimiento DLC también se utilizan ampliamente para taladrar aluminio, cobre y composites.

La evacuación de viruta es muy importante durante el taladrado. Si las virutas se adhieren a la hélice, la broca puede calentarse más, perder precisión o incluso romperse.

Un recubrimiento DLC puede alisar la superficie de la broca y facilitar la salida de la viruta.

Las brocas con recubrimiento DLC son adecuadas para:

• Taladrado de aluminio
• Taladrado de cobre
• Taladrado de composites
• Taladrado de plásticos
• Mecanizado de agujeros de precisión

Las brocas con recubrimiento DLC merecen considerarse para obtener calidad estable del agujero y mejor evacuación de viruta.

Para el acabado de precisión de agujeros, los escariadores con recubrimiento DLC también pueden utilizarse, especialmente en materiales no ferrosos.

El escariado requiere buena precisión dimensional y acabado superficial. Si el material se adhiere al filo, la calidad del agujero puede volverse irregular.

Un recubrimiento DLC puede reducir la fricción y mejorar la uniformidad superficial.

Los escariadores con recubrimiento DLC se utilizan a menudo para:

• Agujeros de precisión en aluminio
• Piezas de cobre
• Componentes no ferrosos
• Aplicaciones con altas exigencias de acabado superficial
• Herramientas a medida para acabado de agujeros

Para mecanizado de alta precisión, el recubrimiento debe seleccionarse junto con la geometría de la herramienta, la tolerancia y los parámetros de corte.

Las plaquitas con recubrimiento DLC pueden utilizarse para tornear y fresar materiales no ferrosos. Son especialmente útiles cuando se requiere mejor acabado superficial y menor fricción.

Las aplicaciones habituales incluyen:

• Torneado de aluminio
• Torneado de cobre
• Acabado de metales no ferrosos
• Mecanizado de plásticos
• Aplicaciones de corte ligero

El DLC no es automáticamente adecuado para acero o acero inoxidable. Algunos recubrimientos PVD basados en nitruros pueden ser preferibles en las condiciones térmicas y de desgaste reales. Verifique las recomendaciones del fabricante; ninguna categoría garantiza la idoneidad.

No. DLC y PVD son términos que se solapan, y ninguna denominación por sí sola demuestra mejores prestaciones de corte.

Es un malentendido habitual.

Los sistemas DLC cualificados pueden ayudar con la fricción y la adhesión. Para mecanizado exigente de acero o altas temperaturas de corte, puede ser preferible un recubrimiento adecuado basado en nitruros. La formulación exacta, el sustrato, la preparación del filo y el proceso determinan el resultado.

Por ejemplo:

• Para mecanizar aluminio, el DLC suele ser una buena opción.
• Para mecanizar acero, puede ser mejor un recubrimiento PVD TiAlN o AlTiN.
• Para acero inoxidable, la selección depende de la velocidad de corte, el refrigerante y la geometría de la herramienta.
• Para mecanizar grafito, puede considerarse DLC o diamante según la aplicación.

Por tanto, el recubrimiento debe seleccionarse según las condiciones reales de trabajo.

Antes de elegir un recubrimiento, confirme lo siguiente:

1. ¿Qué material se mecanizará?
2. ¿Se trata de desbaste o acabado?
3. ¿La velocidad de corte es alta o baja?
4. ¿Se utilizará refrigerante?
5. ¿Es un problema la adhesión del material?
6. ¿El desgaste se debe principalmente al calor, la fricción o la abrasión?
7. ¿Qué acabado superficial se requiere?
8. ¿Qué tipo de herramienta se necesita?

Si el principal problema es adhesión de material, filo recrecido o mal acabado en aluminio o materiales no ferrosos, el DLC puede ser la mejor opción.

Si el principal problema es el calor de corte, un material duro, o el desgaste abrasivo, compare recubrimientos PVD cualificados basados en nitruros con otros sistemas de herramientas adecuados. Adapte la elección al mecanismo de desgaste y a los límites operativos; el método de deposición por sí solo no basta.

Seleccione el sistema de recubrimiento para la necesidad real de mecanizado. El DLC identifica una familia de materiales y puede depositarse mediante PVD; las comparaciones aquí se refieren a recubrimientos DLC concretos y a recubrimientos convencionales para herramientas basados en nitruros.

• Baja fricción
• Buena resistencia a la adhesión
• Mejor acabado superficial
• Mecanizado de aluminio
• Mecanizado de cobre
• Mecanizado de grafito o composites
• Corte de materiales no ferrosos

• Buena resistencia al desgaste
• Mejor resistencia a la temperatura
• Mecanizado de acero
• Mecanizado de acero inoxidable
• Mecanizado de fundición de hierro
• Corte CNC de uso general

Si tiene dudas sobre el recubrimiento adecuado, primero compruebe el material, el proceso de mecanizado, los parámetros de corte y el tipo de herramienta.

Como fabricante de herramientas de corte, Sundi puede suministrar herramientas con recubrimiento DLC, herramientas con recubrimiento PVD y herramientas de corte con recubrimientos a medida según las distintas necesidades de mecanizado.

Tanto si necesita herramientas con recubrimiento DLC negro, herramientas con recubrimiento DLC de color, o una solución personalizada, podemos ayudarle a elegir la opción adecuada para su aplicación de mecanizado CNC.

Ninguna denominación es universalmente mejor. El DLC es una familia de materiales que pueden depositarse por PVD. Los sistemas DLC adecuados pueden ayudar con la fricción y la adhesión, mientras que determinados recubrimientos PVD basados en nitruros pueden ser adecuados para cortar acero a altas temperaturas. Compare sistemas identificados con el material y las condiciones reales de corte.

Las calidades DLC adecuadas pueden considerarse para aluminio, cobre, latón, plásticos y determinadas aplicaciones en composites o grafito. El grafito abrasivo y los composites pueden requerir otros recubrimientos cualificados o herramientas de diamante. Confirme el comportamiento frente al desgaste, la geometría del filo, la gestión del polvo o la viruta y los datos del fabricante.

En la mayoría de los casos, las herramientas DLC no son la primera opción para acero. Su corte suele generar más calor, y ciertos recubrimientos PVD como TiAlN o AlTiN pueden ser más adecuados. La elección final depende del material exacto y de las condiciones de corte.

Negro o de color describe el aspecto, no una clase normalizada de prestaciones DLC. La estructura de capas, el espesor, el acabado superficial y los efectos ópticos pueden influir en el color. Verifique la especificación real y los datos de aplicación del recubrimiento, en lugar de deducir su composición o idoneidad por el color.

Las herramientas DLC habituales incluyen fresas DLC, brocas DLC, escariadores DLC, plaquitas DLC y herramientas de corte DLC a medida. Se utilizan a menudo para aluminio y materiales no ferrosos.

Un sistema DLC adecuado puede ser útil para mecanizar aluminio, ya que reducir la fricción y la adhesión puede limitar el filo recrecido. Los resultados dependen de la composición de la aleación, el tipo de recubrimiento, la geometría del filo, las condiciones de corte y el refrigerante. Valide el acabado y la vida útil en la operación prevista, en lugar de suponer que toda calidad DLC es adecuada.