Las herramientas de carburo cementado predominan en el mecanizado CNC. En algunos países, más del 90 % de las herramientas de torneado y más del 55 % de las de fresado están fabricadas con este material. Además, el carburo cementado se utiliza comúnmente para fabricar herramientas generales como brocas y fresas frontales. Su uso también está en aumento en herramientas complejas como escariadores, fresas de extremo, cortadores de engranajes de módulo medio y alto para el mecanizado de superficies dentadas endurecidas y brochas. La eficiencia de corte de las herramientas de carburo cementado es de 5 a 8 veces superior a la de las herramientas de acero rápido (HSS). La cantidad de metal removido por unidad de contenido de tungsteno es aproximadamente 5 veces mayor que la del HSS. Por lo tanto, el uso generalizado del carburo cementado como material para herramientas es una de las maneras más efectivas de optimizar el uso de los recursos, mejorar la productividad del corte y aumentar los beneficios económicos.
Clasificación de materiales para herramientas de carburo cementado
Según su composición química principal, el carburo cementado se puede dividir en carburo cementado a base de carburo de tungsteno y carburo cementado a base de carbonitruro de titanio (Ti(C,N)), como se muestra en la Tabla 3-1.
El carburo cementado a base de carburo de tungsteno incluye:
Tungsteno-cobalto (YG)
Tungsteno-cobalto-titanio (YT)
Con adición de carburos raros (YW)
Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas. Entre los carburos añadidos se incluyen el carburo de tungsteno (WC), el carburo de titanio (TiC), el carburo de tantalio (TaC), el carburo de niobio (NbC), etc., siendo el cobalto (Co) la fase aglomerante metálica de uso común.
El carburo cementado a base de carbonitruro de titanio consiste principalmente en TiC (algunos con otros carburos o nitruros añadidos), con molibdeno (Mo) y níquel (Ni) como fases aglutinantes metálicos comúnmente utilizadas.
Según el tamaño del grano, el carburo cementado se puede clasificar en:
Carburo cementado ordinario
Carburo cementado de grano fino
Carburo cementado de grano ultrafino
Según GB/T 2075—2007, los símbolos de las letras son los siguientes:
HW: Carburo cementado sin recubrimiento que contiene principalmente carburo de tungsteno (WC) con un tamaño de grano ≥1μm
HF: Carburo cementado sin recubrimiento que contiene principalmente carburo de tungsteno (WC) con un tamaño de grano <1μm
HT: Carburo cementado sin recubrimiento que contiene principalmente carburo de titanio (TiC) o nitruro de titanio (TiN) o ambos (también conocido como cermet).
HC: Los carburos cementados mencionados anteriormente con un recubrimiento
La Organización Internacional de Normalización (ISO) clasifica los carburos cementados de corte en tres categorías:
Clase K (K10 a K40):
Equivalente a la clase YG de China (compuesta principalmente por WC-Co)
Clase P (P01 a P50):
Equivalente a la clase YT de China (compuesta principalmente de WC-TiC-Co)
Clase M (M10 a M40):
Equivalente a la clase YW de China (compuesta principalmente de WC-TiC-TaC(NbC)-Co)
Cada categoría se representa mediante un número entre 01 y 50, que indica una serie de aleaciones desde la mayor dureza hasta la mayor tenacidad, para su selección en diversos procesos de corte y condiciones de mecanizado para diferentes materiales de piezas. Si es necesario, se puede insertar un código intermedio entre dos códigos de clasificación adyacentes, como P15 entre P10 y P20, o K25 entre K20 y K30, pero solo uno. En casos especiales, el código de clasificación P01 se puede subdividir añadiendo otro dígito separado por un punto decimal, como P01.1, P01.2, etc., para distinguir aún más la resistencia al desgaste y la tenacidad de los materiales para operaciones de acabado.
Rendimiento de los materiales de herramientas de carburo cementado
1. Dureza. El carburo cementado contiene una gran cantidad de carburos duros (como WC y TiC), lo que le confiere una dureza mucho mayor que la de los aceros rápidos. Cuanto mayor sea la dureza del carburo cementado, mejor será su resistencia al desgaste, que generalmente es mucho mayor que la del acero rápido.
Cuanto mayor sea el contenido de la fase aglutinante de cobalto, menor será la dureza de la aleación.
Dado que el TiC es más duro que el WC, las aleaciones WC-TiC-Co presentan mayor dureza que las aleaciones WC-Co. A mayor contenido de TiC, mayor dureza.
La adición de TaC a las aleaciones WC-Co aumenta la dureza en aproximadamente 40 a 100 HV; la adición de NbC la aumenta en 70 a 150 HV.
2. ResistenciaLa resistencia a la flexión del carburo cementado es solo aproximadamente 1/3 a 1/2 de la de los materiales de acero de alta velocidad.
Cuanto mayor sea el contenido de cobalto, mayor será la resistencia de la aleación.
Las aleaciones que contienen TiC tienen menor resistencia que las que no lo contienen; cuanto mayor es el contenido de TiC, menor es la resistencia.
La adición de TaC al carburo cementado WC-TiC-Co aumenta su resistencia a la flexión y mejora significativamente la resistencia del filo de corte al astillamiento y la rotura. A medida que aumenta el contenido de TaC, también mejora la resistencia a la fatiga.
La resistencia a la compresión del carburo cementado es entre un 30% y un 50% superior a la del acero de alta velocidad.
3. TenacidadLa tenacidad del carburo cementado es mucho menor que la del acero de alta velocidad.
Las aleaciones que contienen TiC tienen menor tenacidad que las que no lo contienen; a medida que aumenta el contenido de TiC, la tenacidad disminuye.
En las aleaciones WC-TiC-Co, agregar una cantidad adecuada de TaC puede aumentar la tenacidad en aproximadamente un 10%, manteniendo la resistencia al calor y al desgaste.
Debido a su menor tenacidad, el carburo cementado no es adecuado para condiciones con fuertes impactos o vibraciones, especialmente a bajas velocidades de corte donde la adhesión y el astillamiento son más severos.
4. Propiedades termofísicas. La conductividad térmica del carburo cementado es aproximadamente de 2 a 3 veces mayor que la del acero de alta velocidad.
Dado que la conductividad térmica del TiC es menor que la del WC, las aleaciones WC-TiC-Co presentan una conductividad térmica inferior a la de las aleaciones WC-Co. A mayor contenido de TiC, menor es la conductividad térmica.
5. Resistencia al calor: El carburo cementado tiene una resistencia al calor mucho mayor que el acero de alta velocidad y puede realizar cortes a 800 a 1000 °C con buena resistencia a la deformación plástica a altas temperaturas.
La adición de TiC aumenta la dureza a altas temperaturas. Dado que la temperatura de reblandecimiento del TiC es superior a la del WC, la dureza de las aleaciones WC-TiC-Co disminuye más lentamente con la temperatura que la de las aleaciones WC-Co. Cuanto mayor sea el contenido de TiC y menor el de cobalto, menor será la disminución.
La adición de TaC o NbC (con temperaturas de reblandecimiento más altas que el TiC) aumenta aún más la dureza y la resistencia a altas temperaturas.
6. Propiedades antiadherentes: La temperatura de adhesión del carburo cementado es superior a la del acero de alta velocidad, lo que le confiere una mejor resistencia al desgaste por adhesión.
La temperatura de adhesión del cobalto al acero es mucho menor que la del WC; a medida que aumenta el contenido de cobalto, la temperatura de adhesión disminuye.
La temperatura de adhesión del TiC es superior a la del WC, por lo que las aleaciones WC-TiC-Co presentan una temperatura de adhesión mayor (aproximadamente 100 °C superior) que las aleaciones WC-Co. El TiO₂ formado a altas temperaturas durante el corte reduce la adhesión.
El TaC y el NbC presentan temperaturas de adhesión más elevadas que el TiC, lo que mejora sus propiedades antiadherentes. La afinidad del TaC con los materiales de la pieza es solo una fracción, o unas pocas décimas, de la del WC.
7. Estabilidad química La resistencia al desgaste de las herramientas de carburo cementado está estrechamente ligada a su estabilidad física y química a temperaturas de trabajo.
La temperatura de oxidación del carburo cementado es superior a la del acero de alta velocidad.
La temperatura de oxidación del TiC es mucho más alta que la del WC, por lo que las aleaciones WC-TiC-Co ganan menos peso por oxidación a altas temperaturas que las aleaciones WC-Co; cuanto más TiC, mayor es la resistencia a la oxidación.
La temperatura de oxidación del TaC también es superior a la del WC, y las aleaciones con TaC y NbC presentan una mayor resistencia a la oxidación a altas temperaturas. Sin embargo, un mayor contenido de cobalto facilita la oxidación.
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Fecha de publicación: 23 de julio de 2025
