L3. Herramientas de Corte
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INGENIERA DE FABRICACIN
INGENIERA DEFABRICACIN
Grado en Ingeniera en Tecnologas IndustrialesGrado en Ingeniera Mecnica
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INGENIERA DE FABRICACIN
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Conservacin de Material
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INGENIERA DE FABRICACIN
LECCIN 3. Herramientas de Corte
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
5.1 Introduccin. Procesos de Conformado con Eliminacinde Material
5.2 Procesos Convencionales de Mecanizado5.3 Herramientas de Corte5.4 Fundamentos Tericos del Mecanizado5.5 Desgaste y Vida de la Herramienta5.6 Procesos no Convencionales de Mecanizado5.7 Elementos de Diseo y Planificacin de Procesos de
Mecanizado. Aspectos Econmicos, de Seguridad yMedioambiente
TEMARIO
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INGENIERA DE FABRICACIN
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de MaterialBLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Procesos de conformado por eliminacin de material: MECANIZADO (MACHINING)
ACCIN MECNICA
ACCIN MECNICA: til (Herramienta) + Fuerza (Energa). Mquina-herramienta
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5.5 Bill. de (2012)
10 %
4% coste final
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
OF = FiloOC= Contrafilo: ngulo de posicin del filo': ngulo de posicin del contrafilo: ngulo de punta
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v p
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: ngulo de cada o de inclinacin del filoCorte ortogonal = 0
Corte oblicuo 0
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Corte Ortogonal Corte Oblicuo
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Corte Oblicuo: ngulo de Desprendimiento Normal gn
F : ngulo de cada o de inclinacin del filo
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
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ll
OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
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O
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OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
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C
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O
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ll
OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
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C
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Plano perpendicular a la proyeccin del filo (OF)
v p
a
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Plano perpendicular a la proyeccin del filo
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l
c
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Herramienta
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
C
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Plano perpendicular a la proyeccin del filo (OF)
v p
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Herramienta
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
H
V
V
PIEZA
Superficie de Incidencia
Superficie de Desprendimiento
: ngulo de desprendimiento
: ngulo de filo: ngulo de incidencia
+ + = /2
c (ngulo de corte) = +
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
ngulo de desprendimiento () Influye notablemente en la
formacin de la viruta, provocadabsicamente por la accincombinada del filo de corte y la carade desprendimiento
La eleccin del ngulo va a estar condicionada por el tipo deviruta que se va a formar y depende, fundamentalmente, de lascaractersticas del material empleado Tenaces: Virutas continuas dctiles Duros: Se rompen fcilmente cuando la herramienta incide sobre la pieza,
ya que son frgiles y no soportan la deformacin plstica
Estudio de la seccin normal a la arista de corte
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ngulo de desprendimiento () Segn el tipo de viruta que se forme,
se va a tener un comportamientodistinto respecto a la herramienta
Las virutas continuas estn en contacto con la cara dedesprendimiento de la herramienta durante ms tiempo que lasdiscontinuas.
Hay que vencer la resistencia al rozamiento entre viruta yherramienta. El trabajo de rozamiento genera Q, tanto mayorcuanto ms fuerza de deformacin y coeficiente de rozamientoen la intercara viruta/hta.
Estudio de la seccin normal a la arista de corte
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ngulo de desprendimiento () Un incremento del ngulo (10 a 40),
disminuye el trabajo dedeformacin, y por lo tanto,disminuye Q
Sin embargo, un incremento de , provoca un decremento de ,lo que supone el debilitamiento de la herramienta, y que estasolucin solo sea vlida para materiales blandos
Para el caso de materiales duros, lo ms conveniente esdisminuirlo (0 a 10)
A veces se tienen buenos resultados dando a valores negativos, trabajando aaltas velocidades, pero obteniendo Q, ya que la viruta sufre mayordeformacin
Estudio de la seccin normal a la arista de corte
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
ngulo de filo () Es el encargado de proporcionar
resistencia mecnica al filo de corte
Estudio de la seccin normal a la arista de corte
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ngulo de incidencia () Si =0, el taln de la hta rozara
constantemente, provocandotemperaturas muy elevadas debidoal rozamiento
Para evitarlo, todas las htas deben presentar durante el tiempoque realizan su trabajo un real>0, es decir, no slo que laherramienta est diseada de esta forma, sino que una vezcolocada en la mquina, el ngulo no se anule en ningnmomento
Estudio de la seccin normal a la arista de corte
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
v p
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C
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O
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e
ll
OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
: ngulo de desprendimiento?
: ngulo de filo?
: ngulo de incidencia?
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GEO
MET
RA
DE
LA H
ERR
AM
IEN
TA E
LEM
ENTA
L
OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
Plano perpendicular a la proyeccin del filo
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GEO
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RA
DE
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AM
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ENTA
L
OF: filo primario
OC: filo secundario
OOFF: cara de incidencia primarial: inclinacion del filo primario
c: posicin del filo primario
OOCC: cara de incidencia secundaria
l: inclinacion del filo secundarioc: posicin del filo secundarioe: ngulo de punta
Plano perpendicular a la proyeccin del filo
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GEO
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DE
LA H
ERR
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IEN
TA E
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ENTA
L
Plano perpendicular al filo
gn : ngulo de Desprendimiento Normaln : ngulo de Incidencia Normal
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
tg a = tg an . cos l
tg gn = tg g . cos l
Corte Oblicuo
gn : ngulo de Desprendimiento Normaln : ngulo de Incidencia Normal
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
tg gn = tg g . cos l
Corte Oblicuogn : ngulo de Desprendimiento Normal
n : ngulo de Incidencia Normal
=
=
1
=
1
cos =
1
Relacin delngulo de Desprendimiento Normal
: ngulo de desprendimiento
: ngulo de incidencia
: ngulo de cada o de inclinacin del filo
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
tg a = tg an . cos l
tg gn = tg g . cos l
Corte Oblicuo
gn : ngulo de Desprendimiento Normaln : ngulo de Incidencia Normal
Incidencia Normal an?
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GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
Corte Oblicuogn : ngulo de Desprendimiento Normal
n : ngulo de Incidencia Normal
=
=
111
cos =
1
Relacin delngulo de Incidencia Normal
tg a = tg an . cos l
a
an F1
B
=11
= 1
: ngulo de desprendimiento
: ngulo de incidencia
: ngulo de cada o de inclinacin del filo
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GEO
MET
RA
DE
LA H
ERR
AM
IEN
TA E
LEM
ENTA
L
Plano perpendicular a plano
Lateral base
Plano perpendicular a plano
Frontal base
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GEO
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DE
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ERR
AM
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TA E
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ENTA
L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
tg l = tg gg . sen c - tg gr . cos c
tg g = tg gr . sen c + tg gg . cos c
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GEO
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RA
DE
LA H
ERR
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TA E
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ENTA
L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
sin =
cos =
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ERR
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L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
sin =
cos =
gg
ggtan =1
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GEO
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ERR
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ENTA
L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
sin =
cos =
tan =
1 tan =
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MET
RA
DE
LA H
ERR
AM
IEN
TA E
LEM
ENTA
L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
sin =
cos =
tan =1 tan =
gr
tan =1
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GEO
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DE
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ERR
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L
gg
gr : ngulo de Cada Longitudinal
gg : ngulo de Cada Transversal
sin =
cos =
tan =
1
tan =
tan =1
=
1
cos
tan =(tan ) (tan
)
cos
tan cos = tan sin tan
tan =(tan sin ) (tan
)
cos
tg l = tg gg . sen c - tg gr . cos c
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GEO
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ENTA
L
tg g = tg gr . sen c + tg gg . cos c
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Competicin Herramienta-Pieza Diseo de Herramientas: Geometra Diseo de Herramientas: Material
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LECCIN 3. Herramientas de Corte
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Requisitos
Las herramientas de corte sufren altas temperaturas y grandesesfuerzos mecnicos durante los procesos de mecanizado
Los principales requisitos de las herramientas de corte son:
Mejores propiedades mecnicas que el material a mecanizar
Alta resistencia al desgaste
Alta estabilidad fsica y qumica a alta temperatura
Geometra orientada al proceso
No siempre es posible conseguir todas las cualidades a la vez y puede ser necesario llegar a soluciones de compromiso
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Requisitos. Influencia del tipo de proceso
Tipo de fuerzas que sufre la herramienta: impactos o fuerzas demdulo aproximadamente constante
Temperatura que alcanza el filo y la zona de corte de laherramienta
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Herramientas para torneado
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para torneado
En los procesos de torneado se pueden utilizar enterizas o con plaquitas soldadasde metal duro. No obstante, estos tipos de herramienta requieren de altos tiemposde preparacin y cambio de herramienta, por lo que industrialmente es mscomn el uso de plaquitas intercambiables
Portaherramientas
Plaquita
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para torneado
Hoy en da existen multiples geometras de plaquitas intercambiables: a la carta.
ISO 1832:2012. Indexable inserts forcutting tools - Designation, InternationalOrganization for Standardization, 2012.
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Herramientas para torneado
Los parmetros de mecanizado influyen en: Tiempo de mecanizado Productividad Calidad de la pieza mecanizada Acabado
Se realizan operaciones de desbaste y acabado:
Desbaste: Eliminar la mxima cantidad de material Productividad Acercarse a la forma final sin importar el acabado Se usan herramientas robustas Mayor Tamao
Acabado: Buscar la mxima precisin y acabado Herramientas para acabado de detalles Menor tamao
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Desbaste Acabado
Herramientas para torneado
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para taladrado
Partes de una broca:
Mango Parte cortante
Filo principal Filo secundario Superficie de incidencia Superficie de desprendimiento Filo secundario Agujeros para lubricacin Filo transversal
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para taladrado
Tipos: A la carta.
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para fresado
Herramientas
Constan de 2 partes:
Mango
Parte cortante
En la parte cortante: Suele disponerde varios filos. En cada uno de ellos:
Filo principal
Filo secundario
Superficie de incidencia
Superficie de desprendimiento
Punta del diente
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LECCIN 3. Herramientas de Corte
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para fresado
Tipos: A la carta.
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Herramientas para fresado
Tipos: A la carta.
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
GEOMETRA DE LA HERRAMIENTA ELEMENTAL
H
V
V
PIEZA
Superficie de Incidencia
Superficie de Desprendimiento
: ngulo de desprendimiento
: ngulo de filo
: ngulo de incidencia
HERRAMIENTA
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Material a mecanizar
ngulo de incidencia
()
ngulo de filo()
ngulo de desprendimiento
()
Acero 8 62 - 68 14 - 20
Acero aleado 8 68 - 74 8 - 14
Aceros rpidos 8 72 10
Fundicin gris 8 80 2
Cobre 10 55 25
Bronce 8 74 8
Aluminio 10 60 20
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Influencia de la geometra en el proceso
El material de la herramienta influye en la Vc
La geometra de la hta influye en
El avance
La profundidad de pasada
Las herramientas disponen de un rompevirutas en lacara de desprendimiento. Su diseo marca la zonaptima de trabajo
Combinacin ptima de geometra/material
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Influencia de la geometra en el proceso
La generacin y evacuacin de la viruta
Orientacin del filo principal y la sup. de desprendimiento
La direccin de la fuerza de corte: Modifica las componentes de la fuerza de empuje
ngulo de posicin del filo principal y radio de punta
Accesibilidad de la herramienta
ngulos de posicin del filo principal y de filo secundario.
Radio de punta
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Influencia de la geometra en el proceso
Resistencia de la herramienta
ngulos de posicin del filo principal yde filo secundario
ngulo de desprendimiento
El acabado superficial
ngulos de posicin del filo secundario y radio de punta
La estabilidad del proceso
Coste de mecanizado
Geometras de herramienta compleja
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Materiales
Los materiales utilizados en las herramientas de corte son muy durossi se comparan con los materiales mecanizados
Los materiales ms utilizados en las herramientas de corte son:
Acero rpido
Cermicas
Metal duro
Cermets
Nitruro de boro cbico
Diamante policristalino
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Materiales
A medida que se utilizan materiales de mayor dureza, se pierde tenacidad, por lo que se reduce la resistencia a los impactos
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PROCESOS INDUSTRIALES
Materiales
Existe tambin una relacin entre la dureza de los materiales con la temperatura. A medida que se
aumenta la temperatura se pierde dureza
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BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Recubrimientos
Los requisitos que debe cumplir una herramientade corte son muchas veces imposibles de conseguircon un nico material de corte. En la prctica seutiliza una combinacin de materiales.
Un material base que aporte la tenacidad,recubierto superficialmente con otro material muyduro
Las funciones de un recubrimiento son:
Aumentar la dureza de la superficie
Reducir el rozamiento entre herramienta yviruta
Proteger la herramienta de las altastemperaturas.
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Recubrimientos
Existe gran variedad de materiales utilizados en recubrimiento, y continuamenteaparecen nuevos compuestos y otros quedan obsoletos
Prcticamente la mayora de los recubrimientos se basan en el Nitruro de Titanio(TiN)
En funcin de la propiedad que se busca,se han desarrollado:
TiCN: Ms dureza que TiN
TiAlN: Recubrimientos ms duros amayores temperaturas que TiN
TiCAlN: Mejora de la friccin
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RecubrimientoMicrodureza
(HV 0.05)Coeficiente de
friccinMax. Temperatura en
servicio (C)Color
TiN 2300 0.4 600 Dorado-amarillo
AlCrN 3200 0.35 1,100 Gris brillante
TiAlN + AlCrN-based 3300 0.35 - 0.40 > 1,100 Gris azulado
AlCrN 3200 0.3 1,100 Gris brillante
TiCN 3000 0.4 400 Gris azulado
WC/C (a-C:H:W) 1500 / 1000 0.1 - 0.2 300 Antracita
CrN + a-C:H:W 1000 / 1500 0.1 0.2 300 Antracita
CrN 1750 0.5 700 Gris plateado
PCD 10000 --- 600 Gris
Nano PCD 10000 --- 600 Gris
CrN + a-C:H 2000 0.1 - 0.2 350 Negro
TiAlN 3300 0.25 900 Gris violceo
TiAlN + WC/C 3000 0.15 - 0.20 800 Gris oscuro
AlCrN-based 3000 0.25 1,100 Cobre
AlTiN 3300 0.4 900 Gris azulado
TiCrN 2100 0.5 700 Gris oscuro
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LECCIN 3. Herramientas de Corte
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Fabricantes
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LECCIN 3. Herramientas de Corte
BLOQUE: Tecnologas y Procesos de Conformado con Eliminacin de Material
Bibliografa Webs de consulta recomendadas:
http://www.sandvik.coromant.comhttp://www.mitsubishicarbide.com
http://www.iscar.comhttp://www.kendu.es