En el corte de metales, la parte cortante de la herramienta realiza directamente el trabajo de corte, por lo que el material de la herramienta generalmente se refiere al material de la parte cortante de la herramienta. La selección adecuada del material de la herramienta es un aspecto crucial del proceso de corte, que determina en gran medida la productividad del corte, el consumo de la herramienta y los costos de procesamiento, la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie. El desarrollo de materiales para herramientas también está impulsado e influenciado por el desarrollo de materiales para piezas de trabajo. A continuación, analizamos la selección de materiales para herramientas.
Durante el funcionamiento, las herramientas están sujetas a una importante presión de corte, fricción e impacto, lo que genera altas temperaturas de corte. Al operar en este entorno de alta-temperatura, alta-presión y de intensa fricción, el uso de materiales inadecuados puede provocar un rápido desgaste o daño de la herramienta. Por tanto, los materiales de las herramientas deben cumplir ciertos requisitos básicos.
1. Alta dureza y buena resistencia al desgaste.
La dureza es una propiedad fundamental de los materiales de las herramientas. Para eliminar virutas de una pieza de trabajo, la dureza de la herramienta debe ser mayor que la del material de la pieza de trabajo. La dureza del filo de las herramientas utilizadas para cortar metales es generalmente superior a 60 HRC.
Para el acero para herramientas al carbono, la dureza debe ser superior a 62 HRC a temperatura ambiente; para el acero rápido-, la dureza es 63-70 HRC; y para herramientas de carburo, la dureza es 89-93 HRC.
La resistencia al desgaste es la capacidad del material de una herramienta para resistir el desgaste. En términos generales, cuanto mayor sea la dureza del material de una herramienta, mejor será su resistencia al desgaste. Cuanto mayor sea la dureza, mayor será el número, más pequeñas serán las partículas y cuanto más uniformemente distribuidas estén las partículas duras en la estructura metalográfica del material de la herramienta, mejor será la resistencia al desgaste. Esto también está relacionado con la composición química, la resistencia, la microestructura y la temperatura de la zona de fricción del material de la herramienta.
2. Fuerza y dureza suficientes
Para garantizar que una herramienta pueda funcionar sin astillarse o romperse bajo las altas presiones, golpes y vibraciones que normalmente se encuentran durante el corte, el material de la herramienta debe poseer suficiente resistencia y dureza. En términos generales, cuanto mayor sea la tenacidad, mayores serán las fuerzas de corte que podrá soportar.
3. Alta resistencia al calor
La resistencia al calor es un indicador principal del rendimiento de corte del material de una herramienta. Por lo general, se mide por su capacidad para mantener alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia y tenacidad a altas temperaturas. También se la conoce como dureza en caliente.
Cuanto mayor sea la dureza a altas-temperaturas de un material de herramienta, mejor será su resistencia al calor, mayor será su resistencia a la deformación y al desgaste plásticos a altas-temperaturas y mayor será la velocidad de corte permitida.
Además de la dureza a altas-temperaturas, los materiales de las herramientas también deben presentar resistencia a la oxidación a altas-temperaturas y buena resistencia a la adhesión y la difusión. Esta propiedad se llama estabilidad química.
4. Buenas propiedades termofísicas y resistencia al choque térmico
Cuanto mejor sea la conductividad térmica de un material de herramienta, más fácil será conducir el calor de corte fuera del área de corte, disminuyendo así la temperatura de la porción de corte del material de herramienta y reduciendo el desgaste de la herramienta.
5. Buena fabricabilidad
Las herramientas no sólo deben tener un excelente rendimiento de corte sino también ser fáciles de fabricar. Esto requiere que los materiales de las herramientas tengan una buena capacidad de fabricación, como forjado, tratamiento térmico, soldadura, rectificado y resistencia a la deformación plástica a altas-temperaturas.
6. Eficiencia Económica
La eficiencia económica es un indicador clave de los materiales de las herramientas. El desarrollo de materiales para herramientas debe basarse en la situación real de los recursos de un país, que es de gran importancia económica y estratégica.
Algunas herramientas pueden ser costosas por unidad, pero su larga vida útil significa que el costo por componente no es necesariamente alto. Por lo tanto, se deben considerar los efectos económicos al seleccionar herramientas de corte. Además, en los sistemas de procesamiento avanzados, también se requiere que el rendimiento de corte de las herramientas de corte sea estable y confiable, con un cierto grado de previsibilidad y alta confiabilidad.