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Cómo elegir el recubrimiento adecuado para herramientas
Seleccionar el recubrimiento perfecto para herramientas puede parecer un arte lleno de matices, pero es crucial para maximizar la eficacia y la vida útil de sus herramientas. Tanto si es un maquinista experimentado como si es nuevo en este campo, comprender las variables que influyen en su elección le ayudará a tomar una decisión informada.
Comprender el material de las herramientas
Lo primero es tener en cuenta el material de las propias herramientas.
- Herramientas de metal duro
Herramientas de carburo son populares por su dureza y durabilidad. Entre los recubrimientos habituales para estas herramientas se encuentran el nitruro de titanio (TiN) y el carbono diamante (DLC), que mejoran su rendimiento aportando dureza adicional y reduciendo el desgaste.
- Herramientas de acero de alta velocidad (HSS)
Las herramientas de HSS, aunque no son tan duras como las de metal duro, son más versátiles. Los recubrimientos como el nitruro de titanio y aluminio (TiAlN) son excelentes para aumentar su resistencia al desgaste y su vida útil, especialmente a altas temperaturas.
Comprender los revestimientos tradicionales
Los recubrimientos tradicionales de nitruro metálico de transición, como TiN y CrN, se han utilizado ampliamente durante mucho tiempo debido a su capacidad para mejorar la dureza, tenacidad y vida útil de las herramientas. Sin embargo, las crecientes exigencias de las condiciones de fabricación modernas y la necesidad de una mayor precisión de corte han impulsado el desarrollo de recubrimientos más diversificados y funcionales. Los nuevos tipos de recubrimientos para herramientas, con mayor dureza y mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas, han supuesto avances significativos en este campo.
- Recubrimiento de nitruro de titanio (TiN):
TiN es uno de los revestimientos más comunes producidos con Deposición física de vapor (PVD) tecnología. Aumenta la dureza, tenacidad y vida útil de las herramientas, al tiempo que ofrece una temperatura de resistencia a la oxidación relativamente alta. Los revestimientos de TiN son resistentes a la corrosión, a la oxidación y al desgaste, por lo que son adecuados para herramientas de corte de acero de alta velocidad o herramientas de conformado, garantizando un mecanizado de calidad.
- Revestimiento de carburo de titanio (TiC):
El TiC fue uno de los primeros recubrimientos individuales desarrollados, con una dureza superior a la del TiN. Ofrece una gran resistencia mecánica al desgaste y una fuerte adherencia al sustrato, lo que ayuda a reducir la resistencia al mecanizado y las temperaturas de corte. Sin embargo, entre sus inconvenientes se encuentran la fragilidad, la baja tenacidad y la resistencia a la flexión, por lo que es adecuado para herramientas sometidas a un desgaste intenso y corte continuo.
- Revestimiento de carbonitruro de titanio (TiCN):
TiCN es un revestimiento ternario que incorpora carbono a la red de TiN, sustituyendo algunos átomos de nitrógeno. Esta adición mejora las propiedades de fricción y desgaste, ya que el carbono actúa como lubricante para reducir el desgaste por fricción. Sin embargo, los revestimientos de TiCN pueden degradarse a temperaturas superiores a 400°C, por lo que es mejor utilizarlos para herramientas de acero rápido que funcionen por debajo de esta temperatura.
- Revestimiento de nitruro de titanio y aluminio (TiAlN/AlTiN):
En este revestimiento compuesto, el aluminio sustituye parte del titanio en la estructura básica del TiN, formando una estructura cúbica de NaCl. La presencia de alúmina en el revestimiento reduce la conductividad térmica, mejorando así la vida operativa a alta temperatura de las herramientas. El TiAlN ofrece mayor dureza, temperatura de oxidación y estabilidad térmica que los revestimientos TiN, por lo que resulta adecuado para el corte en seco a alta velocidad de hierro fundido, acero inoxidable y aleaciones de alta temperatura.
- Revestimiento de nitruro de titanio y aluminio (AlTiN):
El AlTiN difiere del TiAlN en la proporción de aluminio y titanio. Este revestimiento se utiliza mucho en aplicaciones resistentes al desgaste debido a sus excelentes propiedades mecánicas y térmicas, atribuidas a un mayor contenido de aluminio. Los revestimientos de AlTiN proporcionan un desgaste reducido y ciclos de impacto más largos, lo que los hace ideales para el mecanizado a alta velocidad.
- Revestimiento de nitruro de cromo (CrN):
Los revestimientos de CrN son populares por su gran dureza, estabilidad térmica y resistencia al desgaste y la corrosión. El gran tamaño de grano y la gran deformación de la estructura del CrN pueden proporcionar microreservorios para lubricantes, lo que hace que el CrN sea adecuado para componentes que funcionan en condiciones lubricadas. Sus excelentes propiedades antiadherentes lo convierten en el recubrimiento preferido para las herramientas utilizadas en el corte de aleaciones de titanio, aluminio y otros materiales blandos.
- Revestimiento de diamante:
Los recubrimientos de diamante CVD están bien establecidos para las herramientas utilizadas en el mecanizado de materiales no ferrosos, proporcionando un rendimiento óptimo para el corte de cerámica, grafito, compuestos de matriz metálica (MMC), aleaciones de aluminio con alto contenido en silicio, compuestos de carbono-carbono y materiales altamente abrasivos. Sin embargo, los recubrimientos de diamante puro pierden dureza y se carbonizan a altas temperaturas y tienen una gran afinidad por el hierro, lo que los hace inadecuados para el mecanizado de piezas de acero para evitar dañar la capa adhesiva entre el recubrimiento y la herramienta.
- Nitruro de boro cúbico (c-BN):
El nitruro de boro cúbico, sintetizado a alta presión y temperatura, sólo es superado por el diamante en dureza y conductividad térmica. Es especialmente eficaz para el mecanizado de materiales ferrosos debido a su excelente estabilidad química y térmica. Los revestimientos de c-BN son ideales para el mecanizado de fundición dura, acero endurecido, aleaciones de alta temperatura y metales duros, lo que a menudo los convierte en la mejor opción para materiales difíciles.
Cada tipo de recubrimiento para herramientas tiene sus aplicaciones específicas, mejorando aún más la vida útil de la herramienta a través de diversas estructuras como recubrimientos monocapa, bicapa, multicapa, compuestos, gradientes, nanorecubrimientos y nanocompuestos, adaptados a diferentes procesos de mecanizado como el corte, el taladrado, el laminado de engranajes y el roscado.
-Ventajas del revestimiento de herramientas
La principal ventaja del recubrimiento de herramientas es la prolongación significativa de su vida útil. Las herramientas revestidas rinden mejor y duran más, incluso en condiciones difíciles, al proporcionar una barrera que minimiza el desgaste y mejora la eficiencia general de la herramienta.
-Tipos de recubrimientos de herramientas
Entre los tipos de revestimientos más comunes se encuentran el nitruro de titanio (TiN), que ofrece una gran dureza y resistencia al desgaste; el carbono tipo diamante (DLC), conocido por su baja fricción y alta dureza; y los revestimientos cerámicos, favorecidos por su resistencia al calor y dureza. Conocer estas opciones ayuda a los usuarios a elegir el mejor revestimiento para sus necesidades específicas.
Aplicación de recubrimientos para herramientas en diversas industrias
En el sector aeroespacial, las herramientas deben soportar condiciones extremas, por lo que se utilizan revestimientos avanzados como el TiAlN para soportar altas temperaturas y reducir el desgaste durante los procesos de fabricación críticos.
Recubrimientos para la industria aeroespacial
En el sector aeroespacial, las herramientas deben soportar condiciones extremas, por lo que se utilizan revestimientos avanzados como el TiAlN para soportar altas temperaturas y reducir el desgaste durante los procesos de fabricación críticos.
Recubrimientos para la industria del automóvil
En el sector de la automoción, los revestimientos como el DLC son los preferidos por su capacidad para reducir la fricción y el desgaste, algo crucial para la fabricación de componentes del motor y otras piezas críticas.
Coste vs. Rendimiento
Aunque los recubrimientos más avanzados, como el diamante y el c-BN, ofrecen un rendimiento superior, tienen un coste más elevado. Evalúe la necesidad en función de la frecuencia de uso de la herramienta y las condiciones de mecanizado.
Conclusión
Elegir el recubrimiento adecuado para una herramienta es una cuestión de equilibrio entre el tipo de herramienta, el material que se va a mecanizar, el entorno de mecanizado y la aplicación específica. Si tiene en cuenta estos factores, podrá mejorar considerablemente el rendimiento y la vida útil de sus herramientas.
FAQS
P: ¿Cuál es el mejor revestimiento para herramientas de acero rápido?
A:El TiAlN es muy recomendable para el acero rápido debido a su resistencia térmica y durabilidad.
P: ¿Se puede utilizar cualquier revestimiento de herramientas para cualquier material?
A:No, los revestimientos son específicos del tipo de material que se mecaniza. Por ejemplo, los recubrimientos de diamante son ideales para materiales no ferrosos y abrasivos.
P: ¿Cómo elijo un revestimiento para el mecanizado en seco?
A:Busque revestimientos como el TiAlN que puedan soportar el calor generado por la fricción, como en el mecanizado en seco.
P:¿Cuál es el revestimiento de herramientas más rentable?
A:El nitruro de titanio (TiN) suele ser el más rentable y ofrece un buen equilibrio entre rendimiento y durabilidad para aplicaciones generales.
P: ¿Existen recubrimientos para herramientas respetuosos con el medio ambiente?
A:Sí, los revestimientos como el DLC se consideran respetuosos con el medio ambiente debido a su menor impacto ambiental durante la producción y el uso.
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