Proceso de fabricación del carburo cementado. Se suele decir que para mejorar la eficiencia del mecanizado, es necesario optimizar los tres parámetros clave de corte: 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 a menudo está limitado por las condiciones de las máquinas herramienta existentes. Por lo tanto, el método más económico y conveniente es seleccionar la herramienta adecuada. Las herramientas de carburo cementado son actualmente la opción predominante en el mercado. La calidad del carburo cementado está determinada por tres factores: la matriz de carburo cementado (esqueleto), la estructura y forma de la hoja (material) y el recubrimiento (piel). Hoy, analizaremos en profundidad las herramientas de mecanizado, desde el "esqueleto hasta el material". Composición de la matriz de carburo cementado. La matriz de carburo cementado consta de dos componentes principales:
Fase de endurecimiento: Esto incluye materiales como el carburo de tungsteno (WC) y el carburo de titanio (TiC), que comienzan como polvos.
No subestimes 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 de partícula promedio de 3-5 μm, se mezcla con negro de humo en un molino de bolas para su homogeneización en seco. Tras una mezcla exhaustiva, 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, una reacción produce carburo de tungsteno.
Propiedades:El carburo de tungsteno es un material extremadamente duro pero quebradizo 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 fundamental para las propiedades del carburo cementado. Un mayor contenido de cobalto mejora la tenacidad, mientras que un menor contenido aumenta 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 medio con etanol, agua y aglutinantes orgánicos. Este proceso, conocido como molienda húmeda, implica la adición de disolventes orgánicos o inorgánicos como auxiliares de molienda.
▶ ¿Por qué la molienda húmeda?
▶La molienda en seco solo puede moler materiales hasta el nivel de micras (por ejemplo, por encima de 20 μm) porque, por debajo de este tamaño, la atracción electrostática provoca una aglomeración severa de partículas, lo que dificulta una molienda posterior.
▶La molienda húmeda, con el efecto de los aditivos de molienda, puede reducir el tamaño de las partículas a unos pocos micrones o incluso nanómetros.
▶Duración: Dependiendo de las materias primas, la molienda húmeda toma aproximadamente de 8 a 55 horas, lo que da como resultado una suspensión uniforme de las materias primas.
2. Secado por aspersión: La 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 varían de 20 a 200 μm. Para poner esto en perspectiva, el polvo más fino tiene menos de la mitad del grosor de un cabello humano.
▶La suspensión seca se envía para un control de calidad para asegurar su consistencia.
3. Prensado: El polvo inspeccionado se introduce en una máquina de prensado para fabricar insertos de herramientas.
▶El molde de prensado se coloca en la máquina, y el punzón y la matriz se controlan para prensar el polvo dándole 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. Sinterización: Los insertos recién prensados son muy frágiles y requieren endurecimiento en un horno de sinterización.
▶Las piezas insertadas se someten a un tratamiento térmico de 13 horas a 1500 °C, donde el cobalto fundido se une a las partículas de carburo de tungsteno. A 1500 °C, el acero se fundiría tan rápido como el chocolate.
▶Durante la sinterización, el polietilenglicol (PEG) de la mezcla se evapora y el volumen del inserto se reduce aproximadamente en un 50%, alcanzando un cierto nivel de dureza.
5. Tratamiento de superficie (bruñido y recubrimiento) Para lograr dimensiones precisas, los insertos se someten a bruñido para rectificar las superficies superior e inferior.
▶Dado que las plaquitas de carburo cementado sinterizado son extremadamente duras, se utilizan muelas de diamante industriales para el 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.
Tras el rectificado, los insertos se limpian, se recubren y se someten a una inspección final de calidad.
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Fecha de publicación: 18 de julio de 2025
