El mecanizado de carburo cementado tiene un impacto decisivo en las propiedades y características de las herramientas acabadas.
La precisión cualitativa de las etapas de mecanizado individuales puede influir decisivamente en la vida útil de las herramientas.
El carburo cementado se puede mecanizar con muelas abrasivas de diamante. A la hora de seleccionar las muelas abrasivas, el tamaño del grano, el tipo de conexión (resina sintética, metal sinterizado, cerámica o uniones galvánicas) y la concentración constituyen factores importantes.
Cuanto más grande es el grano abrasivo:
Cuanto más dura es la unión:
Cuanto más alta es la concentración:
La refrigeración adecuada es lo más importante en el rectificado. En las operaciones de rectificado siempre debe usarse un refrigerante. Hay que decidir qué es lo mejor en cada caso individual: aceite refrigerante, emulsión o agua.
Es necesario asegurar que el lubricante de refrigeración llegue al material en el punto más importante para obtener un efecto de enfriamiento óptimo. En caso contrario, podría dañarse el carburo.
En el proceso de mecanizado por electroerosión (EDM), los materiales conductores como el carburo de tungsteno se mecanizan en un medio dieléctrico (agua o aceite). La pieza de trabajo y la herramienta conformadora representan cada uno un electrodo entre los cuales se producen procesos de descarga de alta frecuencia. Estos procesos de descarga se impulsan sobrepasando la tensión eléctrica disruptiva entre la pieza y la herramienta, que se determina mediante la distancia de trabajo y la capacidad de aislamiento del medio dieléctrico. Se distingue básicamente entre electroerosión por alambre y avellanado por electroerosión.
En el avellanado por electroerosión, la herramienta es un electrodo que tiene la forma negativa del resultado final de la operación. Se pueden mecanizar formas complejas utilizando varios ejes. Los electrodos se pueden fabricar de tungsteno-cobre, cobre o grafito. Se utiliza aceite como medio dieléctrico, por lo que el riesgo de corrosión es bajo. Los ajustes incorrectos pueden provocar daños térmicos en grandes secciones de la superficie de la pieza.
En la electroerosión por alambre, los estímulos de tensión eléctrica producen chispas que transportan material desde la pieza (ánodo) hasta un alambre fino sumergido (cátodo), así como al medio separador (dieléctrico). La precisión del proceso se basa en el hecho de que la chispa siempre salta al punto en el que es mínima la distancia entre la pieza de trabajo y el material.
El fresado de carburo cementado se ha popularizado más en los últimos años, y tiene algunas ventajas en comparación con otros métodos.
Para el fresado de carburo, las herramientas deben ser cuatro veces más duras que el material que se va a mecanizar. Basándose en las propiedades mecánicas y en la dureza de las calidades de carburo (800–2200 HV30), normalmente solo se usan dos materiales para el mecanizado: herramientas de PCD (diamante policristalino) o CVD (con recubrimiento de diamante). Ambos materiales tienen una dureza aproximada de 8000 a 10 000 HV30 y, por tanto, son adecuados para mecanizar el carburo. En general, se aplica lo siguiente: cuanto más duro es el carburo cementado, más difícil es la operación de fresado y más corta la vida útil de la herramienta.
El torneado duro se puede usar para el desbaste con altas velocidades de desprendimiento de metal y profundidades de corte, o para producir perfiles complejos con excelente acabado de la superficie, y con baja retirada de material y profundidad de corte.
Como en el caso del fresado de carburo, es importante que la herramienta que se use para mecanizar carburo sea más dura que el carburo a mecanizar. Los principales materiales utilizados para los insertos al tornear carburo son CBN (nitruro de boro cúbico) y PCD (diamante policristalino).
Los insertos de CBN se utilizan para calidades de carburo con una dureza aproximada de hasta 1100 HV30. Usando herramientas con una geometría adecuada, es posible lograr altas velocidades de retirada de metal y profundidades de corte considerables. Para calidades de carburo más duras, hasta unos valores de dureza aproximados de 1600 HV30, es necesario usar herramientas de corte de PCD. Estos insertos de corte suelen estar soldados al cuerpo de acero de la herramienta y pueden alcanzar valores de rugosidad superficial de Ra 0,1 aproximadamente.
Sin embargo, no todas las calidades de carburo se pueden mecanizar de manera económica.
El pulido con chorro de arena puede eliminar (en algunos casos por completo) la zona de estrés térmico creada por el proceso de erosión previo, así como la zona blanca. Además, la tensión residual de tracción en las superficies se puede convertir en tensión residual de compresión, y se puede compactar la capa más externa de la superficie del carburo.
Todas las microgrietas que se hayan podido producir durante el rectificado se pueden eliminar también mediante el pulido con chorro de arena. Para el acabado de herramientas de carburo es especialmente adecuado el microblasting de precisión seguido por el pulido de las superficies sometidas al chorro de arena. Para este proceso se puede utilizar un material de chorro de corindón blanco de grano fino.
Generalmente, el pulido es la última operación para mejorar el acabado de la superficie de la pieza de trabajo. Esta operación se puede realizar automáticamente, con máquinas o de forma manual. Con el carburo, esto se hace normalmente utilizando pastas de diamante de diferentes tamaños de grano, dependiendo de la rugosidad inicial de la superficie.
Las máquinas para pulir perfiles internos funcionan empujando una pasta que contiene partículas de diamante a través de la parte que hay que pulir (por ejemplo, extrusión, bruñido). Este proceso reproducible permite pulir orificios profundos y pequeños, pero es difícil mejorar significativamente el acabado de la superficie.
El pulido manual del carburo se realiza siempre usando pastas de diamante que se aplican a las piezas de trabajo a procesar con diferentes soportes de madera o plástico. Utilizando diferentes pastas de diamante se mejora el acabado de la superficie.
Cuando se usan medios de distintos tamaños de grano, es posible lograr importantes mejoras del acabado de la superficie, alcanzando valores de Ra de aproximadamente Ra 0,05. Dependiendo de la habilidad del usuario, puede ser difícil replicar exactamente el proceso manual. Si se usan pastas de diamante más rugosas, se pueden distorsionar los perfiles o radios.
Actualmente se utilizan con más frecuencia recubrimientos resistentes al desgaste para mejorar la vida útil de las herramientas y la calidad de los procesos en muchas aplicaciones. Los procedimientos de recubrimiento más habituales son PVD (deposición física en fase gaseosa) y CVD (deposición química en fase gaseosa).
Proceso de CVD (deposición química en fase gaseosa)
A una temperatura de 1000 °C, los componentes de un gas portador reaccionan y forman capas resistentes al desgaste sobre la superficie del material.
Ventajas:
Proceso de PVD
La deposición física en fase gaseosa se basa en la vaporización del material, de modo que se puede depositar como una película fina. El material en forma sólida se calienta hasta que se produce la evaporación (evaporación térmica) o se pulveriza con iones (pulverización).
Ventajas:
