PASTILLAS CARBURADAS INTEGRANTES: Fernando Hillpa Cabrera Gonzalo Pérez Fernández Jorge Soria Choquehuanca Jesús Zea Ramos
SINTERIZACION La sinterización es el proceso que consigue obtener productos metálicos o cerámicos con formas y propiedades prefijadas a partir del polvo o triturado elemental.
SINTERIZACION La sinterización es el proceso que consigue obtener productos metálicos o cerámicos con formas y propiedades prefijadas a partir del polvo o triturado elemental.
FASES DEL PROCESO DE SINTERIZACION Elaboración de la materia prima; los polvos o granos elementales.
Mezcla, de componentes en función del producto.
Conformado de la materia prima
Sinterizado, de la pieza conformada Acabado, de la pieza gasta ultimar la especificación demandada
Obtención de los polvos metálicos Reducción en estado sólido.
Electrólisis.
Atomización
Obtención de la pieza La mezcla
El compactado
-Compactado semi-caliente -Presionado en caliente
Sinterizacion
Acondicionamiento del Polvo -El control del tamaño y forma del polvo por tratamiento mecánico. • El decapado del grano, si hubieran sufrido oxidaciones.
-La homogeneización estadística de los polvos para conseguir la invariabilidad del proceso. • La mezcla de componentes y homogeneización para alcanzar la invariabilidad de la pieza en sus diversos puntos.
-La adicción de lubricantes, ligantes y activadores del sinterizado, cuyas funciones las observaremos en adelante.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO BÁSICO DE SINTERIZACIÓN a)Compactación -Presión aplicada por un solo lado.
-Presión aplicada simultáneamente por los dos extremos.
-Matriz flotante
b)Sinterización La fase de sinterización consiste en el tratamiento isotérmico de la pieza en verde durante el tiempo de operación
LAS CARACTERÍSTICAS RESISTENTES DEL SINTERIZADO
LA FUNCIÓN DENSIDAD DEL COMPACTO
Se inicia el proceso con el llenado del molde con una masa Mm, de gramos de materia prima rellenando el volumen Vm, los que definen la densidad medida para la presión P c=0, que se denomina densidad aparente a:
Determinación de la densidad aparente.
La densidad aparente es una función de las características geométricas del polvo, que esencialmente es definido por: -la forma del grano, fg -tamaño del grano, dg -distribución estadística de formas y tamaños, g
LA DENSIDAD EN VERDE COMO FUNCIÓN DE LA ALTURA
El modelo de densidad(**) ha sido desarrollado con la hipótesis de que las presiones aplicadas, P c, se transmiten con la misma intensidad en toda la masa de partículas como si se tratara de un líquido ideal.
MODELIZACIÓN DE LA RESISTENCIA EN VERDE La densidad en verde es creciente, y amortiguada, con la presión de compactación, desde la densidad aparente, a, que consigue en el llenado del molde y la densidad máxima del metal o aleación, sin porosidad.
Influencia de las características resistentes de las partículas.
-El coeficiente K del modelo(**) está relacionado inversamente con el límite de fluencia en el sentido que materiales blandos muestran unos coeficientes K mayores.
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA DE COMPACTACIÓN Algunos procesos aprovechan las ventajas de las altas temperaturas en los procesos de compactación e incluso la posibilidad de aplicar presiones iguales en toda la masa de la pieza.
INFLUENCIA DEL TIEMPO DE SINTERIZADO EN LA RESISTENCIA. Existe un crecimiento lineal en los primeros momentos para sufrir un amortiguamiento para tiempos más prolongados hasta alcanzar la resistencia máxima.
INFLUENCIA DE LA DENSIDAD EN VERDE SOBRE LA RESISTENCIA.
Se observa una correlación que se aproxima a la linealidad con pendiente importante, lo que induce la importancia del proceso de compactación con técnicas que alcancen altas densidades del compacto, V.
CAUSAS DE LA EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA CON LAS VARIABLES DEL SINTERIZADO.
Evolución de la forma del poro
.
Las variables que muestran evolución en el tiempo y que tiene influencia sobre la resistencia son, por ejemplo :
VARIACIÓN DIMENSIONAL DEL SINTERIZADO. El proceso de sinterización induce una contracción dimensional en la muestra, en función del tiempo, en beneficio del incremento de las uniones entre granos y de la disminución del tamaño del poro.
DATOS PARA LA SELECCIOÓN DE MATERIALES DE LA MATRIZ .
No debe posibilitar la difusión del polvo en la matriz impidiendo la formación de micro soldaduras. La matriz debe de ser de alto modulo de elasticidad y baja rugosidad El material de la matriz debe tener gran absorción de los lubricantes, los que permiten reducir el coeficiente de rozamiento
APLICACIONES Y FUTURO
Las partes Estructurales son el grupo más grande de materiales fabricados por este método. Estas piezas están mayormente constituidas por hierro, pero tienen además aleaciones con cobre, latón, bronce y aluminio. También se pueden fabricar en Titanio o Berilio. Otros casos de importante aplicación son el uso de la sinterización para la obtención de refractarios de molibdeno y wolframio.
PASTILLAS CARBURADAS
Materiales para herramientas de corte Los materiales para las herramientas de corte incluyen aceros al carbono, aceros de mediana aleación, aceros de alta velocidad, aleaciones fundidas, carburos cementados, cerámicas u óxidos y diamantes.
Clasificación y nomenclatura WS. Acero de herramientas no aleado. 0.5 a 1.5% de contenido de carbón. Soportan sin deformación o pérdida de filo 250°C. También se les conoce como acero al carbono.
SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Soporta hasta 600°C.
HS. Metales duros aleados con cobalto, carburo de carbono, tungsteno, wolframio y molibdeno. Son pequeñas plaquitas que se unen a metales corrientes
Diamante. Material natural que soporta hasta 1800°C, mas duro.
Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla que soportan hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para terminados.
Características y propiedades de las herramientas de corte Altamente resistentes al desgaste Conservación de filos a altas temperaturas. Buenas propiedades de tenacidad.
Reducido coeficiente de fricción. Alcance de altos niveles de recambio entre afilado y afilado. Alta resistencia a los choques térmicos.
Tabla comparativa de materiales según la temperatura que soportan Nombre
Temperatura
Observaciones
Acero al carbono
300° C
Prácticamente ya no se usa.
Acero alta velocidad
700° C
HSS-Acero rápido.
Stelita
900° C
Carburos Metálicos
1000° C
Cermet
1300° C
Aleación. Prácticamente ya no se usa HM-Aglomerados y no aglomerados Base de TiC, TiCN, TiN
Cerámicas
1500° C
Al2O3 o Si3N4
Cerámicas mezcladas
1500° C
Al2O3 + ZrO3
CBN
2000° C
Diamante
800° C PCD
TiN/TaN/CBN (Nitruro cúbico de boro) Polycrystaline Diamond
1-Aceros al carbono Son el tipo más antiguo de acero empleado en herramientas de corte. Este acero es poco costoso, tiene resistencia a los choques, se puede someter a tratamiento térmico para obtener un amplio rango de durezas, se forma y rectifica con facilidad y mantiene su borde filoso cuando no está sometido a abrasión excesiva. C = (0.65 a 1.35) %. Mn = (0.15 a 0.40) %. Si = (0.15 a 0.30) %. S = (< 0.03) %. P = (<0.03) %.
2-Aceros rápidos (HSS)
En 1906 se observó que el acero rápido al contener un 19% de W, podía soportar temperaturas críticas hasta de 650°C, el cobalto permite incrementar la resistencia a la temperatura, el W, Mo, y Cr elevan la dureza y la resistencia al desgaste; el Cr, facilita el temple y reduce la oxidación en caliente; el Mo, disminuye la fragilidad después del revenido.
3-Stelitas Con base en el acero rápido, se experimento con mayores contenidos de Co y Cr, y pasando el Fe a ser impureza propia del proceso de producción y no admitir tratamiento térmico. Su composición química es aproximadamente la siguiente: C = 2 % Co = 47 % Cr = 29 % W =16 % Si = 0.2 % Mn =0.6 % Fe = 5.2 %. Alcanza temperaturas límites de 800° C. y posee una dureza de 65-70 HRC.
4- Carburos metálicos o metales duros
También conocidos como METAL DURO (Hard Metal - HM), se desarrolló hacia 1920, con base en los carburos de tántalo (TaC), carburo de titanio (TiC) y carburo de wolframio (WC), los cuales eran unidos por medio del Co y el Ni, previamente molidos (polvos metalúrgicos), la cohesión se obtiene por el proceso de sinterizado o fritado (proceso de calentar y aplicar grandes presiones hasta el punto de fusión de los componentes, en hornos eléctricos).
Clasificación de los carburos metálicos Monocarburos: Su composición es uno de los carburos descritos anteriormente, y su aglutinante es el Co. Ejemplo: WC, es carburo de wolframio (carburo de tungsteno, comercialmente).
Bicarburos: En su composición entran sólo dos clases de granos de carburos diferentes, el Co es el aglomerante básico. Ejemplo: WC +TiC con liga de Co.
Tricarburos: En su composición entran las tres clases de granos de carburos: W, Ti, y Ta. El Co, o el Ni son los aglomerantes. Ejemplo:WC +TiC + TaC; con liga de Co.
5- Metales duros recubiertos A finales de los años 60, surgen los metales duros con el recubrimiento de una finísima capa de carburo de titanio (TiC) de menos de 10 micrones (0.001 mm), con la cual se incremento: La vida útil de la herramienta. Las velocidades de corte. La resistencia a la craterización al trabajar los aceros. La tolerancia a mayores temperaturas. Los principales recubrimientos son: Carburo de titanio (TiC), (apariencia: color gris). Nitruro de Titanio (TiN), (apariencia: color dorado). Carbo-nitruro de titanio (TiCN). Oxido de aluminio (Al2O3), (apariencia: transparente).
6- Cermets – metal duro
Cerámica y metal (partículas de cerámica en un aglomerante metálico). Se denominan así las herramientas de metal duro en las cuales las partículas duras son carburo de titanio (TiC) o carburo de nitruro de titanio (TiCN) o bien nitruro de titanio (TiN), en lugar del carburo de tungsteno (WC).
Propiedades de los cermets
Mayor tenacidad que los metales duros. Excelente para dar acabado superficial. Alta resistencia al desgaste en incidencia y craterización. Alta estabilidad química. Resistencia al calor. Mínima tendencia a formar filo por aportación. Alta resistencia al desgaste por oxidación. Mayor capacidad para trabajar a altas velocidades de corte.
7- Cerámicas Las herramientas cerámicas fueron desarrolladas inicialmente con el óxido de aluminio (Al2O3), pero eran muy frágiles, hoy en día con el desarrollo de nuevos materiales industriales y los nuevos procedimientos de fabricación con máquinas automáticas, han ampliado su campo de acción en el mecanizado de fundición, aceros duros y aleaciones termo-resistentes, ya que las herramientas de cerámica son duras, con elevada dureza en caliente, no reaccionan con los materiales de las piezas de trabajo y pueden mecanizar a elevadas velocidades de corte. Existen dos tipos básicos de herramientas de cerámica: Basadas en el óxido de aluminio (Al2O3). Basadas en el nitruro de silicio (Si3N4).
8- Nitruro cubico de boro (CBN)
También conocido como CBN, es después del diamante el más duro, posee además una elevada dureza en caliente hasta 2000° C, tiene también una excelente estabilidad química durante el mecanizado, es un material de corte relativamente frágil. Su mayor aplicación es en el torneado de piezas duras que anteriormente se rectificaban como los aceros forjados, aceros y fundiciones endurecidas, piezas con superficies endurecidas, metales pulvimetalúrgicos con cobalto y hierro, etc.
9- Diamante policristalino (PCD)
La tabla de durezas de Friedrich Mohs determina como el material más duro al diamante monocristalino, a continuación se puede considerar al diamante policristalino sintético (PCD), su gran dureza se manifiesta en su elevada resistencia al desgaste por abrasión por lo que se le utiliza en la fabricación de muelas abrasivas. Las pequeñas plaquitas de PCD, son soldadas a placas de metal duro con el fin de obtener fuerza y resistencia a los choques, la vida útil del PCD puede llegar a ser 100 veces mayor que la del metal duro.
Plaquitas intercambiables o insertos
En la actualidad el uso de plaquitas intercambiables o insertos se ha tomado los procesos de mecanizado en la industria metalmecánica ya que se eliminan las pérdidas de tiempos por el cambio de toda la herramienta, pues, solo basta con retirarla y montar una nueva en el portainserto. Los insertos pertenecen a la clase de herramientas de metal duro, por lo tanto en su fabricación se considera la tecnología de producto pulvimetalúrgico
Clasificación de plaquitas intercambiables Área Azul: Para el mecanizado de materiales de viruta larga como los aceros, aceros fundidos, aceros inoxidables ferríticos o martensíticos, y fundiciones maleables de viruta larga.
Área Amarrilla: Para el mecanizado de materiales más difíciles como los aceros inoxidables austeníticos moldeados, acero fundido, materiales termo-resistentes al calor , aceros al manganeso, aleaciones de hierro fundido, aleaciones de titanio.
Área Roja: Para el mecanizado de materiales de viruta corta como fundición, aceros endurecidos, y materiales no ferrosos como el bronce, aluminio, plásticos, madera, etc.
