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 Niobio (NbC) 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 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: RESISTENCIA AL DESGASTE ( WR ) : para mantener un corte suficientemente aceptable. TENACIDAD ( T ): se puede expresar en diferentes formas de las cuales la resistencia plástica y resistencia a la rotura. 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 Resistente a los choques térmicos. Consumo aproximado de los materiales 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: 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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