Herramientas de corte: ¿cómo seleccionar la opción ideal?

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Corte con recubrimientos ¿Qué es lo mejor para su aplicación?

Corte con recubrimientos ¿Qué es lo mejor para su aplicación?

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Descubra cómo los avances en la tecnología de recubrimientos está transformando la industria de las herramientas de corte. Expertos en el campo ofrecen una guía detallada sobre los factores clave para seleccionar el recubrimiento más adecuado para aplicaciones específicas.

Los recubrimientos pueden parecer simples a primera vista, pero a la hora de decidir cuál es el mejor para su aplicación, las cosas se vuelven más complejas. Una herramienta de corte consta de tres componentes principales: el material con el que se fabrica, la geometría y el recubrimiento. Con todas las innovaciones en la industria, han habido más desarrollos en la tecnología de recubrimiento que en las tecnologías del material o la geometría. Por lo tanto, decidir qué recubrimiento es mejor para una aplicación concreta requiere conocer mejor las distintas opciones disponibles, las últimas innovaciones y lo que mejor apoyará o mejorará su aplicación, pero, sobre todo, debe tener en cuenta todos los aspectos de su aplicación a la hora de elegir el recubrimiento para sus herramientas de corte.

En los últimos 50 años, los recubrimientos han revolucionado las herramientas de corte. Sin ellos, la resistencia al desgaste o al calor durante una aplicación de mecanizado es mucho menor, pero las ventajas de utilizar herramientas con recubrimiento en lugar de herramientas sin recubrimiento son numerosas. Las herramientas con recubrimiento no solo tienen una mayor vida útil, sino que los recubrimientos también proporcionan barreras térmicas que permiten trabajar más rápido. Los recubrimientos aumentan la dureza de la superficie de la herramienta y le agregan un nivel de lubricidad. En definitiva, la fricción en el corte es mucho menor, y la lubricidad obtenida con el recubrimiento también ayuda a eliminar la acumulación del borde, entre otros problemas a los que podría enfrentarse con herramientas sin recubrimiento.

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Ahora que está claro que los beneficios de las herramientas con recubrimiento superan a los de las herramientas sin recubrimiento, la cuestión puede ser si los beneficios varían entre los distintos tipos de recubrimientos. La respuesta fácil es que sí, ya que diferentes recubrimientos tienen distintas propiedades en cuanto a la resistencia al desgaste y la dureza, pero los beneficios dependen en gran medida de la aplicación. Hay recubrimientos con mayor lubricidad, recubrimientos más duros que otros, recubrimientos con umbrales de calor mucho más altos y recubrimientos para grupos específicos de materiales. Ejemplo de ello son los insertos de grado P, K y N, en los que diferentes grados de material se combinan con diferentes recubrimientos para destacar dentro de sus grupos de materiales.

Los aceros podrían requerir más recubrimientos a base de aluminio y cromo, mientras que el hierro fundido podría necesitar nitruro de sílice o aluminio y titanio debido a la naturaleza abrasiva del hierro fundido. Por último, los aluminios y otros materiales no ferrosos requieren recubrimientos que tengan mayor lubricidad porque el aluminio es un material que tiende a acumularse en un borde más que otros materiales; es suave y tiene un punto de fundición menor que otros materiales. En resumidas cuentas, los beneficios que se obtienen de las herramientas con recubrimiento dependen de lo que intente mecanizar y del material que esté cortando, ya que ciertos recubrimientos funcionan mejor en ciertos materiales.

TiAlN o un material específico para su aplicación, para saber qué recubrimientos están disponibles puede que tenga que consultar al fabricante de la herramienta que está utilizando, pero muchos conceptos básicos de los recubrimientos siguen siendo los mismos en todo el sector. El TiN, el primer recubrimiento de deposición física de vaporo PVD desarrollado, sigue siendo el más utilizado, aunque no es el más resistente al desgaste. El segundo recubrimiento PVD que se creó fue el TiCN, que fue el primer recubrimiento multicapa que se desarrolló con capas de TiN y TiCN intercaladas. El siguiente fue el TiAlN. Estos tres recubrimientos son en cierto modo universales, por lo que se pueden utilizar en casi cualquier tipo de aplicación; sin embargo, los recubrimientos más recientes se han vuelto más específicos para cada material. Dado que no se ha desarrollado un nuevo recubrimiento de tipo universal, estos recubrimientos específicos de cada material se centran en alcanzar el siguiente nivel de resistencia al calor, dureza y resistencia al desgaste mediante diferentes combinaciones y configuraciones de elementos químicos, lo que hace que los innovadores sigan superando los límites de los recubrimientos.

Incluso conociendo los diferentes tipos de recubrimientos no se garantiza una respuesta clara sobre cuál funcionará mejor en una aplicación específica; hay que examinar los muchos factores diferentes que intervienen. Primero que nada, debe saber qué material va a cortar y qué geometría necesita para la aplicación. Entonces, podrá utilizar las recomendaciones del fabricante de sus herramientas en cuanto a qué recubrimiento utilizar en ese material. Además, la elección del recubrimiento depende del tipo de corte que se esté realizando. Hay mucha variación entre las fresas de roscar, las brocas y las fresas de espiga, por ejemplo. Si conocer esta información no lo lleva a una respuesta clara sobre qué recubrimiento utilizar, hay otras preguntas que puede hacerse sobre su aplicación y el entorno en el que trabaja, incluido el calor generado:

¿Qué tan duro es el material que va a cortar?
¿De qué herramienta mecánica se trata?
¿Cuál es la potencia de su herramienta?
¿Qué tipo de refrigerante hay disponible?
¿Tiene refrigerante de alta presión?
¿Qué velocidad de penetración quiere alcanzar?

En última instancia, hay que considerar la aplicación en su totalidad para tomar una decisión acertada en cuanto a la herramienta que debe utilizarse y el recubrimiento que debe llevar. Dado que existen diversas variables en el proceso de la herramienta de corte, existe la posibilidad de que la elección del recubrimiento sea incorrecta; sin embargo, puede volver a examinar la aplicación y elegir un recubrimiento que funcione para obtener una aplicación satisfactoria.

En pocas palabras, los recubrimientos son extremadamente beneficiosos para las herramientas de corte solo por su resistencia al calor y al desgaste. Combinando diferentes elementos como el aluminio, el titanio, el cromo o el nitruro de sílice en un sistema de recubrimiento con diferentes técnicas de estratificación, se crearon los recubrimientos que existen hoy en día, que es el mismo concepto que se utiliza para mejorar aún más estas combinaciones y crear nuevas innovaciones de recubrimiento.

Por último, la mayoría de los 92 elementos químicos disponibles se han examinado para un recubrimiento resistente al desgaste en una herramienta de corte, pero los continuos esfuerzos por crear nuevos recubrimientos significan que quedan pocos elementos con lo que trabajar. De manera que mientras usted se hace las preguntas necesarias para determinar qué recubrimiento es el mejor para su aplicación, el sector en su conjunto se plantea otra cuestión importante: ¿pueden crearse nuevas combinaciones de elementos para su uso en recubrimientos de herramientas de corte? Sin embargo, mientras que elegir el recubrimiento correcto implica un complejo conocimiento químico, disponer de geometrías específicas ISO en la industria ha eliminado la mayor parte de las conjeturas y ha iniciado la transición de no tener que analizar cuál será el mejor recubrimiento para cortar.

Escrito por Christa Kettlewell en colaboración con Bob Stauffer, gerente derecubrimientos y Joe Nuzzi, director de investigación y desarrollo de productos en Allied Machine & Engineering

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