Los progresos realizados en la tecnología de fabricación durante el último siglo pueden resumirse en dos tendencias clave: un aumento exponencial de la precisión alcanzable y la duplicación de la productividad cada diez años, ésta última posibilitada principalmente por la utilización de materiales para herramientas de corte más duros y refractarios. Durante el pasado cuarto de siglo, las aplicaciones de PCBN se han adherido en gran medida a esta tendencia, incluyendo el fresado y torneado duro, siendo éstos los primeros procesos que fueron posibles gracias al PCBN. En el campo de la tecnología de materiales es comúnmente conocido que los materiales más duros y resistentes al desgaste poseen una menor resistencia y tenacidad. Para cualquier clase de material de herramienta de corte, el equilibrio óptimo entre estas (y otras) propiedades depende de los requisitos de la aplicación. Dado que los materiales de PCBN ofrecen una amplia gama de propiedades, siendo posible gestionar la mayoría de propiedades mediante un factor de tres o superior, existen numerosas áreas de aplicación. El conocimiento de las exigencias de cada área de aplicación permite seleccionar el material de PCBN más adecuado.
El nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) hace referencia a una clase de materiales estructurales con agentes reforzadores, utilizados casi, en exclusiva, como materiales de herramienta de corte, con una amplia gama de propiedades mecánicas, térmicas, y de comportamientos ante el desgaste. Las únicas características que los unen son que todos los materiales están compuestos por cierto porcentaje de CBN y que todos se sinterizan a elevadas temperaturas y a presionas ultra altas. Otros constituyentes del PCBN, tales como carburos, nitruros y óxidos, se utilizan también en otras clases de materiales de herramienta de corte, tales como carburos cementados, cerámica y cermets.
Aunque los materiales de PCBN están disponibles comercialmente desde hace más de un cuarto de siglo, continúan realizándose desarrollos en materiales y aplicaciones de usuario final. Más recientemente, la innovación experimentada en los materiales de PCBN se ha visto complementada por el desarrollo y comercialización de revestimientos en herramientas de corte de acabado. Estos desarrollos reflejan la importancia que estos materiales tienen actualmente para la industria, así como su potencial de cara al futuro.
Los materiales de PCBN suelen considerarse potenciadores tecnológicos, más todavía, en el sentido de que, originalmente, el PCBN podía realizar operaciones que superaban en gran medida las capacidades de otros materiales de herramienta de corte, por ejemplo, torneado duro, pero también debido a que el PCBN puede ofrecer niveles de productividad mucho más elevados que los ofrecidos por materiales de corte convencionales, por ejemplo, en el mecanizado de alta velocidad de hierro fundido. Estos ejemplos representan sólo dos de las numerosas áreas de aplicación de materiales de PCBN, cada una de las cuales impone exigencias únicas sobre la herramienta de corte.
Áreas de aplicación de materiales de herramienta de corte duro
Existen varias maneras de clasificar las aplicaciones de corte de metal. La más obvia es la clasificación según el tipo de proceso, tal como torneado, fresado, taladrado, roscado, etc. Desde la perspectiva de un ingeniero de mecanizado, este tipo de clasificación no capta adecuadamente las exigencias impuestas sobre el material de herramienta de corte en términos de tenacidad o resistencia al desgaste. Es el material de la pieza de trabajo el que determina en buena parte el comportamiento del material de la herramienta durante el mecanizado y es, por tanto, el material de la pieza de trabajo el que constituye la base de la Norma Internacional para la “Especificación y aplicación de materiales de herramienta de corte duro” (ISO 513:2001).
ISO 513 clasifica las operaciones de corte de metal, o “arranque de viruta”, en seis grupos principales de materiales de pieza de trabajo, cada uno representado por una letra específica y un código de color asociado. Por ejemplo, “P” hace referencia a varios aceros y hierros fundidos maleables. Cada grupo se subdivide de acuerdo con la dureza de la operación, que viene indicada mediante un número en el que cuanto mayor sea el valor, más duras son las condiciones de corte. Para el grupo de aplicaciones P, los valores varían de “P01”–“P50”. Valores bajos indican que el requisito principal del material de la herramienta es “resistencia al desgaste” por encima de “tenacidad”, mientras que valores elevados indican que el requisito principal es “tenacidad” por encima de “resistencia al desgaste”. Resulta, por tanto, posible designar de un modo cualitativo toda operación de arranque de viruta mediante un código alfanumérico que facilite la identificación de una herramienta de corte apropiada. Por ejemplo, “H01” denota (con la mayor exactitud) un mecanizado final de alta velocidad de “materiales” templados y normalmente de aceros templados.
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