• Author / Uploaded
• Caballero Aris

Citation preview

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

Materiales para herramientas de corte y fluidos de corte Aris Caballero Salcedo 1

Ingeniería Industrial

1. ¿Cuáles son las propiedades importantes requeridas en los materiales para herramientas de corte? • Los materiales utilizados en las herramientas de corte son muy duros si se comparan con los materiales mecanizados. • LOS MATERIALES MÁS UTILIZADOS EN LAS HERRAMIENTAS DE CORTE SON:  Acero rápido  Metal duro

 Otros materiales cerámicos  Nitruro de boro cúbico  Diamante policristalino • A medida que se utilizan materiales de mayor dureza, se pierde tenacidad→ Menor resistencia a los impactos. • Existe también una relación entre la dureza de los materiales con la temperatura. A medida que se aumenta la temperatura se pierde dureza. 2. ¿Cuáles son las diferencias en composición y propiedades entre las herramientas de acero al carbono y de acero de alta velocidad?

El Acero para herramientas es el acero que normalmente se emplea para la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de viruta. Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.5 a 0.30%). Principales tipos de aceros de herramientas

1

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%. para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua. Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1% ; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%. Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%. Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C. 3. ¿Cuál es la composición de una herramienta característica de carburo? Los insertos de corte o también llamados plaquitas intercambiables se encuentran en el rubro de herramientas de corte, específicamente compuestas de material Carburo (de tungsteno, de titanio, de tántalo, de niobio) o metal duro. Si bien sabemos que existen diversos tipos de material para elaborar herramientas de corte, los insertos de carburo son una evolución en la tecnología del metal, se desenvuelven con gran dureza dentro de un amplio margen de temperaturas y al ser piezas individuales de corte con varias puntas disminuyen la operación de cambio de herramienta optimizando el trabajo.

2

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

4. ¿Qué es un cermet? ¿Cuáles son sus ventajas? Un cermet es un material compuesto formado por materiales metálicos y cerámicos. Su nombre proviene del inglés "cer"amic "met"al, Los cermets están diseñados para combinar la resistencia a altas temperaturas y a la abrasión de los cerámicos con la maleabilidad de los metales. Como matriz se utiliza el metal, usualmente níquel, molibdeno, o cobalto, y la fase dispersa está constituida por carburos refractarios, óxidos, boruros o alúmina. La tenacidad de este material ha mejorado. Ahora, las aplicaciones de los insertos de cermet van mucho más allá del acabado. 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 cermets 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 al cermet. 5. ¿Liste las funciones principales de los fluidos de corte?  LUBRICACIÓN: Reducir el coeficiente de fricción entre la herramienta y la pieza y entre la herramienta y la viruta que está siendo eliminada.  REFRIGERACIÓN: El fluido debe eliminar el elevado calor que se produce en la operación de mecanizado.  ELIMINACIÓN DE VIRUTA: El fluido debe retirar eficientemente la viruta lejos de la zona de operación para no interferir en el proceso y permitir la calidad superficial requerida.

 PROTECCIÓN FRENTE A LA CORROSIÓN: El fluido acuoso podría oxidar y corroer la pieza, la herramienta o la máquina, para evitarlo las formulaciones incorporan protectores frente a la corrosión. 6. Explique cómo penetran los fluidos de corte en la zona de corte. Los fluidos de corte se utilizan en la mayoría de las operaciones de mecanizado por arranque de viruta. Estos fluidos, generalmente en forma líquida, se aplican sobre la zona de formación de la viruta, para lo que se utilizan aceites, emulsiones y soluciones. La mayoría de ellos se encuentran formulados en base a un aceite de base mineral, vegetal o sintético, siendo el primero el más utilizado, pudiendo llevar varios aditivos

3

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

(antiespumantes, aditivos extrema presión, antioxidantes, biocidas, solubilizadores, inhibidores de corrosión...). 7. ¿Por qué son importantes la estabilidad química y la neutralidad en las herramientas de corte? Son importantes porque así se puede evitar cualquier reacción adversa, adhesión y difusión en la HC que pudiera acelerar el desgaste de la HC 8. Discuta las ventajas y limitaciones relativas al maquinado casi seco. Considere todos los aspectos técnicos y económicos. El mecanizar en seco trae ventajas no sólo favorables para el medio ambiente, sino que es beneficioso también para el propio trabajador, pues crea una atmósfera de trabajo limpia, contribuyendo a la satisfacción de este. Sin embargo, este proceso presenta limitaciones en cuanto a las soluciones obtenidas dependiendo del material, herramienta de corte y proceso de corte empleado. Otras ventajas consisten en la eliminación de los costos que se producen por el uso de un refrigerante, así como su posterior reciclaje una vez que este ha cumplido con su tiempo de vida útil. Ya que el refrigerante es uno de los consumibles con mayor costo en la industria metal mecánica. Al eliminar el refrigerante en un proceso de mecanizado produce una disminución de los riesgos en la salud por inhalar los humos o neblinas que se producen por las altas temperaturas que se presentan en la zona de corte y el contacto directo del fluido de corte. Se tiene un menor riesgo a adquirir alergias e irritaciones en la piel por el contacto continuo con el fluido de corte. Se considera que la eliminación del fluido de corte no afecte la productividad, produce ahorro en tiempo y ahorro en costos. 9. Póngase en contacto con varios proveedores de herramientas de corte, o busque en sus sitios de Internet. Liste los costos de herramientas de corte comunes para diversos tamaños, formas y características. Insertos de carbide Juego de machuelos HSS en pulgadas y milímetros, Machuelo Gun HSS en pulgadas y milímetros, Machuelos NPT, Machuelo en espiral HSS Fresas verticales punta plana y punta redonda: cortas, largas y extra largas Rimas cilíndricas HSS para maquinas en pulgadas y milímetros, Rimas cónicas HSS desde # 1 hasta # 10 Brocaladores para tornillos socket en pulgadas y milímetros Avellanadores Hss en pulgadas a 60º, 82º y 90º

4

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

Broca centro HSS desde # 0 hasta la # 8, Broca centro HSS largas por 4” desde # 1 hasta # 5, Broca HSS cilíndricas en pulgadas y milímetros, mango de ½ y cono Morse numeradas y alfabéticas: corta larga y extralarga Brocha para cuñero en pulgadas y milímetros Fresa de desbaste cobalto en pulgadas; Fresas para cuñeros o chevetero; fresa convexa y cóncava; fresa angulares sencillas y doble a 60º y 90º; fresas para hacer radios HSS; fresas circulares HSS 3 cortes; fresas HSS modular; Fresa diametral pich en 20º y 14 ½º Sierras circulares HSS Volvedores para dados y volvedores para machuelos Copas para torno 3 y 4 mordazas autocentrante y 4 mordazas independiente de 3”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”, 16” Y 20” Y Repuestos para Copa Juego de mordazas, coronas, satelites, llaves, tornillos, puntos giratorios #1, #2, #3, #4, #5 y #6 Conos morse, cilindrico y R8 Conos BT40, ER32, ER40 Prensas para fresadoras Juego de boquillas ER16, ER32, ER40 y boquillas individuales

10. Realice una investigación en la bibliografía técnica y describa las tendencias en los nuevos materiales para herramientas de corte y recubrimientos. ¿Cuáles se están poniendo a disposición de la industria? Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla que soportan hasta 1500°C. Por lo regular se utilizan para terminados. Estudio comparativo: Para el arranque de virutas se utilizan herramientas de corte y las cuchillas o cinceles de tornear. La eficiencia de las herramientas depende del material de que están hechas, y de la forma del filo. Las herramientas de acero no aleado son buenas para trabajos que no requieran de mucha precisión ya que pierden su filo a temperaturas mayores a los 250ºC, y como se sabe el filo de la herramienta es muy importante para la calidad superficial de la pieza. En el caso que se quiera trabajar con altas velocidades, altas temperaturas se recomienda utilizar herramientas de aceros aleados o (SS), ya que mantienen su

5

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS PROCESOS INDUSTRIALES I FACULTAD DE INGENIERÍA

dureza y filo a estas condiciones tan extremas, para trabajos donde se desea trabajar a altas velocidades y materiales muy duros se recomienda trabajar con carburos cementados, que poseen una dureza elevada, reducen el tiempo de trabajo de una pieza, pero no son baratos son muy caros, se obtienen superficies muy lisas. Las herramientas de diamante se utilizan para trabajos muy finos, y son muy caros no se desgastan tan fácilmente, y se usan para el corte de otras herramientas de corte. Las herramientas cerámicas son útiles para trabajos de acabado, de rompen con mucha facilidad por su gran dureza, y no son muy eficientes para trabajos de torneado a altas velocidades, su desventaja primordial es que no se pueden golpear en el momento de realizar el torneado ya que perderán su filo con

Bibliografía http://www.demaquinasyherramientas.com/mecanizado/insertos-de-corte https://es.scribd.com/doc/139450801/CERMET-materiales-en-ingenieria-docx http://www.istas.net/descargas/Doc%20de%20FITTEMA%20%20FLUIDOS%20DE%20CORTE.pdf https://es.slideshare.net/luis3033/la-termodinmica-en-el-corte-de-los-metalesmediante-el-uso-de-herramientas-de-cortes http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/lopez_c_jc/capitulo1.pdf http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/108928-Tecnologiasecologicas-de-mecanizado-mecanizado-en-seco-y-biomecanizado.html Eugene A. Avallone. “Manual del ingeniero mecánica Marks”, Editorial Mc. Graw Hill. 9ª edición, año 1995 Heinrich Gerling. “Alrededor de las máquinas – herramientas”, Editorial Reverté. 2ª edición, año 1964

6