Un repaso a los materiales empleados en las herramientas de corte

A continuación se enumeran los materiales para herramientas de corte más empleados, sus características y ventajas más comunes. En el artículo se hace una especial mención al nitruro policristalino cúbico de boro (PCBN), un material para el corte de metales difíciles de mecanizar, como los empleados a altas temperaturas y las aleaciones ferrosas endurecidas.

Los materiales más empleados en la fabricación de herramientas de corte son los aceros al alto carbono. Debido a su bajo coste y sencillo tratamiento térmico, este material ha sido el que más se ha empleado a lo largo de la historia. Se utiliza para operaciones de mecanizado de baja velocidad y para herramientas de corte para madera y plásticos.

Los aceros al alto carbono permiten aplicar diferentes intensidades de calor para conseguir diferentes grados de dureza. En este sentido, se aplica una intensidad superior a la temperatura crítica, enfriándolos en agua o aceite.

Al aplicar temperaturas superiores a 163º el acero puede alcanzar una dureza de hasta 62-65 HRC. En esta línea, una operación que se practica a menudo es nitrurar el acero al alto carbono con temperaturas comprendidas entre los 500 y los 540º C para aumentar así la resistencia al desgaste de las superficies.

Formadas en un 50% de cobalto, 30% de como, 18% tungsteno y 2% de carbono, las aleaciones coladas son materiales resistentes al calor, a la abrasión, a la corrosión y poseen la cualidad de permanecer tenaces hasta 815º, lo que las convierte en los materiales más empleados en partes de motores, turbinas de gas y herramientas de corte. Además, son capaces de trabajar a velocidades de corte mayores que las del acero de alta velocidad. Sin embargo, a pesar de estas características, las aleaciones coladas cuyo principal elemento es el polvo de carburo de tungsteno, son más frágiles que los aceros de alta velocidad. Las herramientas constituidas con estos materiales se denominan “stellite” o herramientas de carburo sintetizado.

Dos son las clasificaciones que se hacen de las herramientas “stellite” a partir de sus ventajas. Por un lado, se distinguen aquellos materiales empleados para mecanizar hierro colado, metales no ferrosos y algunos materiales no abrasivos dada su condición de material duro y resistente al desgaste. Por otro lado, este tipo de materiales se clasifican en clase 5-8, que integra las combinaciones de carburo de Tungsteno y de titanio y se utiliza para mecanizar acero por su resistencia frente a despostillamiento.

Acero de alta velocidad duplica la velocidad de corte

Una tercera clasificación dentro de los materiales de corte, serían los denominados 14-4-1, o aceros de alta velocidad cuya principal cualidad es permitir conservar su dureza a mayor temperatura que los aceros simples al carbón ya que, este tipo de material cuenta con un 18% de tungsteno. Se denominan acero de alta velocidad porque permiten duplicar la velocidad de corte con herramienta, aumentan la duración y los tiempos de afilado. incluso se fabricaron herramientas más veloces, que se emplean, especialmente, para corte de materiales metálicos y no metálicos.

Dentro de esta clasificación destacan también los denominados aceros de súper alta velocidad o de alta velocidad de cobalto, que son aquellos muy resistentes al calor gracias al un 10% de cobalto. Además existe otra modalidad de aceros de alta velocidad, en esta ocasión de tungsteno, con un 12%; de vanadio con un 5% para incrementar su resistencia al desgaste y de molibdeno, con un índice del 0,7 a 0,8 por ciento.

Izar, Herramientas de Amorebieta

A pesar de resultar herramientas duras, son más frágiles y quebradizas que los carburos u otros materiales por lo que no se pueden emplear con eficacia en máquinas herramientas de baja potencia. Debido a su fragilidad, deben estar muy bien soportadas en portaherramientas, porque se pueden dañar con facilidad por la vibración de una máquina y además no pueden emplearse para cortes interrumpidos. No obstante, se pueden trabajar a mayores velocidades.

Fabricadas con polvo de óxido de aluminio, compactado y sintetizado en formas de insertos triangulares, cuadrados o rectangulares tienen una resistencia a la compresión de las herramientas de cerámica es muy alta, y tienen baja conductividad térmica. Actualmente, se utilizan diamantes como herramientas de corte de punta, eficaces cuando se usan con alto contenido de silicio. Algunas de las aplicaciones más comunes son: la producción en masa de los pistones para automotores. Sin embargo, son herramientas caras aunque con un alto grado de precisión.

Izar, Herramientas de Amorebieta

Especial mención merece el PCBN por su capacidad para aumentar la velocidad de corte en los procesos de mecanizado de hierros fundidos, aceros endurecidos, polvos de metales y otras piezas. Este material se encuentra disponible en varios grados de insertos de PCBN. Además, para aceros endurecidos, las herramientas de PCBN convierten las operaciones convencionales de rectificado, en procesos de corte.

Mecanizar materiales ferrosos con PCBN puede provocar interacciones entre la herramienta y la pieza de trabajo, los desgastes de herramientas, que se pueden clasificar según la aplicación de mecanizado y la composición del material que se trabaje: desgaste abrasivo por la acción de virutas deslizantes en la zona de corte, desgaste químico por la reacción entre el material de la herramienta y el de la pieza de trabajo, desgaste térmico, por el rompimiento del filo de corte de la herramienta, el desgaste por impacto, el rompimiento del filo de corte de la herramienta.