Metal Duro
PRESENTADO POR:
Edgar Andrés Velásquez Vera COD: 2081994
Fabián Andrés Reyes Rueda COD: 2082033
PRESENTADO A:
Ing. ISNARDO GONZALEZ
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERIA FISICO–MECANICA
INGENIERIA MECANICA
2013
¿QUÉ ES EL METAL DURO?
Es un material metalúrgico en polvo compuesto por
partículas duras, generalmente carburos, unidas por
un aglomerante (se utiliza cobalto)
El metal duro es un producto pulvimetalúrgico,
fabricado principalmente con un número de
diferentes carburos mezclados.
Carburos más utilizados
Carburo de Tungsteno( WC)
•El “WC” es soluble en el Co lo que da una alta resistencia al Metal
Duro Puro.
• El “WC” posee mayor resistencia al desgaste que el TiC y el TaC.
Su utilización para el mecanizado de aceros y mecanizadas a altas
velocidades es limitada debido a su tendencia a difundirse o
disolverse los carburos a altas temperaturas.
• Este es un Metal Duro de dos fases donde el carburo de Tungsteno,
es decir, la fase dura es llamada ( fase-alfa ) y el aglomerante
cobalto es llamado ( fase-Beta )
Microestructura del metal
WC y Co.
Carburo de Tantalio TaC
En pequeños porcentajes el TaC disminuye el tamaño de los
granos, mejorando la tenacidad y la resistencia de las interfaces,
pero disminuyendo la resistencia de las uniones internas a un
valor más bajo que en el TiC.
Carburo de Niobio (NbC)
• Con efectos semejantes al TaC
• Ambos carburos se forman con el metal duro como cristales
mixtos Ta-Nb-C
Cobalto (Co)
• El principal aglomerante usado en el metal duro
• Forma una matriz en la que se encuentran los carburos.
• Es el responsable de la tenacidad del Metal Duro.
A través de añadir otros carburos, como el TiC y TaC, se ha
conseguido un Metal Duro más favorable para el mecanizado de
acero. Este metal duro tiene tres fases teniendo una fase-gamma
adicional, representada por los carburos TiC, TaC, NbC.
COMPOSICIÓN
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•
•
Carburo de Tungsteno (70-95%)
Cobalto (30-5%)
Níquel
Titanio
Cromo
 Se
han
agregado
otros
materiales como el carburo de
titanio y tantalio
Hay tres propiedades principales que son importantes en los materiales de
la herramienta de corte, debido a las elevadas velocidades y avances que
se emplean hoy en día en el mecanizado:
1. RESISTENCIA AL DESGASTE ( WR ) : para mantener un corte
suficientemente aceptable.
2. TENACIDAD ( T ): se puede expresar en diferentes formas de las cuales la
resistencia plástica y resistencia a la rotura.
1. RESISTENCIA AL CALOR ( HH ) : Es otra propiedad importante, crucial
para el mecanizado a las temperaturas que se alcanzan cuando se
mecaniza a velocidades de corte muy altas.
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES
•
•
•
•
Uno de los materiales que más se utiliza junto con
el HSS. Cada año crece su utilización.
A medida que crece su contenido en cobalto, más
tenaz es la herramienta.
Muchas herramientas de metal duro están
recubiertas por otros materiales para dar unas
propiedades añadidas.
Casi todas las herramientas de plaquitas son de
metal duro.
• Alta resistencia al desgaste( 10 veces mayor
a la del acero)
• Muy frágil
• Alta dureza
• Pierden su dureza a partir de los 1200[°C]
RESISTENCIA AL
DESGASTE
(WR)
RESISTENCIA AL
CALOR
(HH)
Las diferentes posibilidades de los
materiales
de
corte
son
considerables y optimizar las
operaciones con la calidad más
correcta requiere un análisis y
conocimiento de los diferentes
materiales, así como de los factores
mencionados antes de tomar una
correcta decisión.
El material idóneo debe ser:
•Duro, que resista el desgaste en
incidencia y la deformación.
•Tenaz para resistir la rotura
•Químicamente inerte con la pieza
•Químicamente estable para resistir
la oxidación y disolución
Consumo aproximado de los materiales
•Resistente a los choques térmicos.
de Hta. para todo el mecanizado.
Historia
Utilizado a partir de 1920, estaba constituido por dos componentes
básicos:
 Carburo de Tungsteno (WC). Responsable de la dureza y resistencia al
desgaste.
 Cobalto (Co). Responsable de la tenacidad. Este metal duro presentaba su
mejor aprovechamiento en el mecanizado de hierro fundido o fundición gris.
Alrededor de 1930 se pasaron a utilizar:
 Carburo de Titanio (TiC)
 Carburo de Tantalio (TaC)
 Carburo de Niobio (NbC)
Se utilizaban para el mecanizado de aceros.
Desarrollo de los Materiales
para Herramientas
A partir de 1950 se producen clases especiales de metal duro
ampliando su campo de aplicación.
Fue a partir de 1970 que se empezó a fabricar el metal duro con
revestimiento.
Fabricación
La fabricación del metal duro se produce siguiendo diferentes
pasos:
1. Producción del
polvo 1
2. Prensado
3. Sinterizado
4. Tratamiento de
la plaquita
5. Recubrimiento
Preparación del Polvo
•La materia prima es la
mena de tungsteno
•La Schelita (CaWO)
•Volframita ((Fe,Mn)WO
• Concentración típica 70 % de
WO
• Chequeo de la mena
Fig. Preparación del polvo
PASOS
 Schelita + ácido clorhídrico (HCl)
 Tungstato cálcico + HCl = ácido tungstico (HWO) + cloruro cálcico (CaCl).
 HWO es lavado.
 Residuos tratados con hidróxido amónico (NHOH).
 Se forma el tungstato amónico (W+ amoniaco).
 APT es calcinado a (WO).
 El polvo de tungsteno se produce por reducción con (H) del (WO)
 El carburo de tungsteno (WC) se produce con cantidades calculadas de
polvo de W y carbón negro.
 Temperaturas de carburación aproximadas a 1700 °C.
 Comprobación de características físico-metalúrgicas y tecnológicas.
Prensado
El compacto asume la forma pero no las dimensiones que serán
obtenidas durante la fase de sinterizado. Esto es debido a que los poros
representan el 50% de la masa compacta.
Sinterizado
El sinterizado es un tratamiento en caliente el cual cierra
los poros y crea la fijación de las partículas duras e
incrementa su resistencia.
Tratamiento de la Placa
Algunas
placas
son
rectificadas para alcanzar
tolerancias
estrechas
y
espesores determinados. El
circulo inscrito, dimensión,
radios, chaflanes y ángulos
se obtienen por medio de
rectificado en ciertas placas
Aplicaciones
 Tamaño de Grano de Medio a grueso: Aumenta la
resistencia al calor y la tenacidad. Se utiliza en todas las
áreas con recubrimiento CVD O PVD.
 Tamaño de grano inferior a una micra: Se utiliza para filos
agudos con recubrimientos PVD
para mejorar la
resistencia al filo. Se aumenta la resistencia a cargas
mecánicas y térmicas. Ejemplos: Brocas, fresas, plaquitas
para tronzar y ranurar, para acabados.
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