Insertos Cermet ¿Qué son?, aplicaciones y limitaciones

Segunda oportunidad a los cermet por su alta resistencia al desgaste, calidad de acabado, resistencia a la temperatura y la abrasión, y rentabilidad a largo plazo.

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Desde hace mucho tiempo, los talleres tienen una concepción equivocada sobre los insertos de cermet, según Scott Pettay, ingeniero de aplicación de herramientas de corte. Los cermet merecen hoy una segunda percepción.

Considere la idea de que los cermet sólo pueden manejar cortes livianos. Históricamente, estos insertos han mecanizado a profundidades no mayores de 0.060 pulgadas, pero ahora los insertos de cermet cortan, por lo general, acero a profundidades que alcanzan 0.120 pulgadas.

Así, existe la idea de que los cermet son frágiles. Mientras los cermet del pasado eran más vulnerables a los impactos y a los choques térmicos, los insertos de cermet de hoy son más tenaces algunos de ellos ofrecen una resistencia a la flexión igual a la del carburo P15.

Un punto importante para entender sobre cermet, en relación con estos otros materiales, es el grado al cual ha cambiado la envergadura de desempeño de los cermet. El desarrollo del cermet de microgramo ha mejorado la tenacidad del material de la herramienta. En el continuo de tenacidad versus resistencia al desgaste, los cermet solían ocupar un punto pequeño, cercano a los cerámicos. 

¿Qué es un cermet?

La palabra cermet es una contracción de 'cerámico' y 'metal'. Está compuesto por un material cerámico (como el carburo de titanio o el carbo-nitruro de titanio) cementado con un metal. El cerámico provee la resistencia al desgaste y el metal aporta la tenacidad.

La combinación es más inerte químicamente que el carburo de tungsteno. Que sea inerte significa que la pérdida de filo y el desgaste por picado son menos probables. El resultado no sólo es mayor vida de herramienta sino también un mejor acabado en el mecanizado. Uno de los beneficios principales de cortar con un filo de cermet es la capacidad de lograr un acabado que puede eliminar la necesidad de pulir o rectificar.

Los cermet también ofrecen mayor dureza en caliente que el carburo, lo cual significa que mantienen mayor resistencia al desgaste a altas temperaturas. Como resultado, pueden incrementarse las velocidades de corte con estas herramientas sin comprometer la vida de la herramienta.

Combinar la resistencia al desgaste con la tenacidad mejorada de hoy hace más fuertes a los cermet.

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Algunas ideas erradas sobre el cermet

• No es cierto que...los cermet no pueden manejar interrupciones. Los cermet microgramo pueden manejar interrupciones. Los cermet tradicionales han sido usados para fresado durante años.
• No es cierto: los cermet deben operar a altas velocidades. Los cermet tienden a sobresalir a altas velocidades, pero el material también puede desempeñarse bien a velocidades por debajo de 500 sfm.
• No es cierto: los cermet están limitados al acabado de acero. 

Propiedades de los Cermet

Además del acabado, los cermet también pueden usarse para realizar cortes de semidesbaste en aceros al carbono, aceros aleados y aceros para herramientas.

También pueden mecanizar otros materiales, que incluyen fundición gris, hierro nodular o dúctil, metales en polvo, aleaciones no-ferrosas e incluso materiales no metálicos. Sin embargo, hay ciertos materiales que presentan problemas. La fuente de estos problemas generalmente se relaciona con el níquel.

Limitaciones de los cermet

El níquel es un material de adhesión común para los cermet. Esto crea el potencial para una reacción química si la pieza de trabajo también tiene un alto contenido de níquel (ello significa que la inertidad del cermet no aplica cuando se trata de níquel). Las aleaciones de alta temperatura y algunos aceros inoxidables están entre los materiales que contienen níquel y pueden causar problemas cuando se usan herramientas de cermet sin recubrimiento.

Sin embargo, los cermet con recubrimiento son un asunto diferente. En realidad, estas herramientas pueden sobresalir en el mecanizado de aceros inoxidables. Por seguridad se recomiendan los cermet recubiertos cuando se mecanizan materiales con contenido de níquel.

El aluminio fundido también es un metal problemático. El problema aquí resulta más mecánico que químico y el culpable es el silicio. Los cermet generalmente se desempeñan bien cuando mecanizan aluminio, pero el alto contenido de silicio del aluminio fundido tiene un efecto abrasivo que puede comprometer la capacidad del inserto para producir un acabado suave.

Otras limitaciones del corte con insertos de cermet están relacionadas con la resistencia. Los cermet de hoy son más tenaces que antes, pero su tenacidad aún no iguala la de los carburos más tenaces. Los cermet no resultan aptos para desbaste. Además, debido a que su resistencia al doblado es baja, los cermet requieren tasas de avance más lentas.

El choque térmico presenta un potencial adicional de daño. El refrigerante debería usarse sólo en aplicaciones de corte continuo donde permanece en la herramienta de cermet, como torneado de acabado y roscado. El refrigerante no debería usarse para fresar con cermet. Incluso en aplicaciones de corte continuo, el refrigerante sólo debería usarse para cortes que no excedan de 0,010 ipr de tasa de avance o 0.080 pulgadas de profundidad de corte.

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Aplicaciones

Los cermet son excelentes para acabados. Pero más allá de eso, ¿Qué otras aplicaciones podrían considerar los posibles usuarios?

Ranurado

La combinación de resistencia al desgaste, velocidad y tenacidad incrementada puede hacer que los cermet sobresalgan en aplicaciones de ranurado. (En ranurado, comenta, se recomienda el uso de refrigerante).

Partes de forma cercana a la neta

Otra ventaja de la estabilidad de los cermet es un control dimensional estrecho. Las aplicaciones con profundidad de corte baja y requerimientos de tolerancias estrechas, como formas cercanas a la neta, son aptas para los cermet.

Partes con necesidades de velocidad

Si la tasa de avance ya está limitada por los requerimientos del acabado y la profundidad de corte también está limitada por las dimensiones de la parte, entonces la velocidad es la única forma restante para incrementar la productividad. Los cermet pueden proporcionar esta velocidad extra.

Mecanizado tipo suizo

En una máquina de torneado tipo suizo, las tasas de avance generalmente son ligeras y las velocidades de husillo altas, una combinación ventajosa para el cermet. Los insertos de cermet pueden sobresalir manteniendo tolerancias precisas y acabados que caracterizan el trabajo en estas máquinas.

Mecanizado en seco

La capacidad limitada de los cermet para soportar el refrigerante es una desventaja sólo cuando se usa refrigerante. A medida que los costos de disposición del refrigerante crecen, el mecanizado en seco puede representar un interés creciente de los procesos metalmecánicos, y dar potencialmente una razón más para que los cermet merezcan una segunda percepción.

En general las calidades cermet se utilizan en aplicaciones de mecanizado donde el filo de la herramienta puede ser un problema. Debido a su patrón de desgaste autoafilable, los cermets pueden mantener fuerzas de corte bajas incluso durante largos periodos de mecanizado. Esto permite una vida útil prolongada y tolerancias estrechas en operaciones de acabado, y se traduce en superficies brillantes.

Los cermets son ideales para aplicaciones de acabado en acero inoxidable, fundición nodular, aceros de bajo contenido de carbono y aceros ferríticos. También pueden resolver problemas de mecanizado en todos los materiales férreos.

 

Los Cermet en 2023

El cermet es un material compuesto por partículas duras de titanio y un aglomerante de cobalto rico en W. Este material debe su nombre a la combinación de las palabras cerámica y metal. Originalmente, el cermet era una mezcla de TiC y níquel, pero las versiones modernas no contienen níquel y presentan una estructura mejorada que incluye un núcleo de partículas de carbonitruro de titanio Ti(C,N), una segunda fase dura de (Ti,Nb,W)(C,N) y un aglomerante de cobalto rico en W.

La incorporación del Ti(C,N) le confiere al cermet una alta resistencia al desgaste, mientras que la segunda fase dura mejora su resistencia a la deformación plástica y el aglomerante de cobalto controla su tenacidad.

En comparación con el metal duro, el cermet presenta una mayor resistencia al desgaste y una menor tendencia a la formación de rebabas. Sin embargo, su resistencia a la compresión y al choque térmico es menor. Además, los cermets pueden tener un recubrimiento de PVD para mejorar su resistencia al desgaste.