Proceso de fabricación de carburo cementado. Se suele afirmar que para mejorar la eficiencia del mecanizado es necesario optimizar los tres parámetros de corte clave: velocidad de corte, profundidad de corte y avance, ya que este suele ser el enfoque más sencillo y directo. Sin embargo, el aumento de estos parámetros suele estar limitado por las condiciones de las máquinas herramienta existentes. Por lo tanto, el método más económico y práctico es seleccionar la herramienta adecuada. Las herramientas de carburo cementado son actualmente la opción más común en el mercado de herramientas. La calidad del carburo cementado está determinada por tres factores: la matriz de carburo cementado (esqueleto), la estructura y forma de la hoja (carne) y el recubrimiento (piel). Hoy profundizaremos en las herramientas de mecanizado, desde el esqueleto hasta la carne. Composición de la matriz de carburo cementado. La matriz de carburo cementado consta de dos componentes principales:
Fase de endurecimiento: incluye materiales como el carburo de tungsteno (WC) y el carburo de titanio (TiC), que comienzan como polvos.
No subestime estos polvos: son las materias primas principales para todos los carburos cementados.
Producción de carburo de tungsteno:El carburo de tungsteno se fabrica a partir de tungsteno y carbono. El polvo de tungsteno, con un tamaño promedio de partícula de 3-5 μm, se mezcla con negro de humo en un molino de bolas para su mezclado en seco. Tras una mezcla completa, la mezcla se coloca en una bandeja de grafito y se calienta en un horno de resistencia de grafito a 1400-1700 °C. A esta alta temperatura, se produce carburo de tungsteno mediante una reacción.
Propiedades:El carburo de tungsteno es un material extremadamente duro y frágil, con un punto de fusión superior a 2000 °C, que en ocasiones supera los 4000 °C. Esto determina la alta dureza y resistencia al desgaste de la aleación.
Metal aglutinante: normalmente se utilizan metales del grupo del hierro, como el cobalto (Co) y el níquel (Ni), siendo el cobalto el más común en el mecanizado.
Por ejemplo, al mezclar carburo de tungsteno con cobalto, el contenido de cobalto es crucial para las propiedades del carburo cementado. Un mayor contenido de cobalto mejora la tenacidad, mientras que un menor contenido de cobalto mejora la dureza y la resistencia al desgaste.
Proceso de fabricación
1. Preparación del polvo (molienda húmeda). En la cámara de molienda, las materias primas se muelen hasta obtener el tamaño de partícula deseado en un ambiente con etanol, agua y aglutinantes orgánicos. Este proceso, conocido como molienda húmeda, implica la adición de disolventes orgánicos o inorgánicos como coadyuvantes de molienda.
▶¿Por qué molienda húmeda?
▶La molienda en seco solo puede moler materiales hasta el nivel de micrones (por ejemplo, por encima de 20 μm) porque, por debajo de este tamaño, la atracción electrostática provoca una aglomeración grave de partículas, lo que dificulta una molienda posterior.
▶La molienda húmeda, con el impacto de los coadyuvantes de molienda, puede reducir el tamaño de las partículas a unas pocas micras o incluso nanómetros.
▶Duración: Dependiendo de las materias primas, la molienda húmeda demora aproximadamente entre 8 y 55 horas, lo que da como resultado una suspensión uniforme de las materias primas.
2. Secado por aspersiónLa mezcla líquida se bombea a un secador por aspersión, donde el gas nitrógeno caliente evapora el etanol y el agua, dejando un polvo granular de tamaño uniforme.
▶El polvo seco consiste en partículas esféricas con diámetros que oscilan entre 20 y 200 μm. Para ponerlo en perspectiva, el polvo más fino tiene menos de la mitad del grosor de un cabello humano.
▶La suspensión seca se envía para inspección de calidad para garantizar su consistencia.
3. PrensadoEl polvo inspeccionado se introduce en una máquina de prensado para fabricar insertos de herramientas.
▶El molde de prensado se coloca en la máquina y se controlan el punzón y la matriz para presionar el polvo en la forma y el tamaño básicos de la herramienta.
▶Dependiendo del tipo de inserto, la presión requerida puede alcanzar hasta 12 toneladas.
▶Después del prensado, cada inserto se pesa para garantizar la calidad y la precisión.
4. SinterizaciónLos insertos recién prensados son muy frágiles y requieren endurecimiento en un horno de sinterización.
▶Los insertos se someten a 13 horas de tratamiento térmico a 1500 °C, donde el cobalto fundido se une a las partículas de carburo de tungsteno. A 1500 °C, el acero se derretiría tan rápido como el chocolate.
▶Durante la sinterización, el polietilenglicol (PEG) de la mezcla se evapora y el volumen del inserto se reduce aproximadamente un 50%, logrando un cierto nivel de dureza.
5. Tratamiento de superficies (bruñido y recubrimiento)Para lograr dimensiones precisas, los insertos se someten a un bruñido para rectificar las superficies superior e inferior.
▶Dado que los insertos de carburo cementado sinterizado son extremadamente duros, se utilizan muelas abrasivas de diamante industriales para un rectificado de precisión.
▶Este paso exige una alta precisión en la tecnología de rectificado. Por ejemplo, Suecia emplea tecnología avanzada de rectificado de 6 ejes para cumplir con requisitos de tolerancia extremadamente estrictos.
Después del rectificado, los insertos se limpian, se recubren y se someten a la inspección de calidad final.
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Hora de publicación: 18 de julio de 2025
