ES2301959T3 - Placa de carburo cementado y metodo para su fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Una unidad de válvula (101) para regular un flujo de orina, de tal manera que dicha unidad de válvula comprende una parte de entrada (102) y una parte de salida (103) separadas una de otra por una válvula de corredera (104), de modo que dicha válvula de corredera comprende una parte hembra (105) en comunicación directa con la parte de entrada y con la parte de salida, y una parte macho (106) que es susceptible de desplazarse axialmente en paralelo con la parte hembra y está en contacto estanco o a prueba de líquido con ella, de tal manera que dicha parte macho está configurada para adoptar dos posiciones, una posición de cierre y una posición abierta, de modo que, en la posición de cierre, una porción de la parte macho se sitúa fuera de la parte hembra; en la que, en la posición de cierre y en la zona en la que la parte de entrada y la parte de salida se unen a la parte hembra, las caras exteriores de la parte macho proporcionan un bloqueo a prueba de líquido entre la entrada y la salida; y en la que, en la posición abierta, la parte macho permite el paso del líquido entre dicha parte de entrada y dicha parte de salida por medio de una parte de comunicación (112); caracterizada por que dicha parte hembra es un miembro tubular abierto por ambos extremos y que tiene una pared tubular que se extiende a lo largo de toda la longitud de dicha parte macho en dicha posición abierta, a fin de impedir el desplazamiento de dicha parte macho hacia dicha posición cerrada.
Description
Placa de carburo cementado y método para su
fabricación.
La presente invención se refiere a una
herramienta de carburo cementado para cortar metales o conformar
metales, hecha mediante técnicas de sinterización. Más
específicamente, la invención está relacionada con una herramienta
de carburo cementado que está hecha de mediante técnicas de
sinterización, en la que hay dos zonas microestructurales distintas
que tienen propiedades complementarias.
En los carburos cementados, el tamaño de grano
así como el contenido de la fase aglomerante (por ejemplo, cobalto)
tiene, en cada uno, una influencia en el comportamiento del material
compuesto. Por ejemplo, un tamaño de grano más pequeño o más fino
del carburo de volframio tiene como resultado un material más
resistente al desgaste. Un aumento en el contenido de cobalto
conduce, normalmente, a un aumento de la tenacidad.
Los carburos cementados que tienen un tamaño de
grano fino se producen mediante la incorporación de sustancias
afinadoras de los granos en la mezcla inicial de polvos. Este
carburo cementado tiene un tamaño de grano fino en toda su
microestructura. El carburo cementado con un tamaño de grano grueso
se produce mediante sinterización sin la incorporación de ninguna
sustancia afinadora del grano, ya que la tendencia de un carburo
cementado, como un material compuesto de WC-Co, es
que los granos de WC se hagan más gruesos durante la sinterización.
Este carburo cementado tiene un tamaño de grano grueso a través de
toda su microestructura. Como se puede apreciar, estos cuerpos
duros tienen una microestructura totalmente uniforme.
Los productos de carburo cementado se usan
ampliamente en herramientas para mecanizar metales, así como para
diferentes operaciones de conformado en frío de materiales como los
aceros, aleaciones de cobre, materiales compuestos, etc. Ejemplos
del último tipo de herramientas son las matrices trefiladoras de
hilos, que son una pieza bruta de carburo cementado, normalmente
montada en un soporte metálico o de acero. Estas herramientas
tendrán una zona superficial dura y resistente al desgaste que
también tendrá las siguientes propiedades adicionales: buena
conductividad térmica; bajo coeficiente de fricción, es decir, puede
ser autolubricante o ayudar a la lubricación con un fluido
refrigerante; buena resistencia a la corrosión; resistencia a la
formación de microfisuras; y alta tenacidad.
En la técnica se conocen cuerpos de carburo
cementado que tienen, al menos, dos zonas microestructurales
distintas. Por ejemplo, en el documento
EP-A-951576 se describen brocas que
tiene un núcleo central de calidad tenaz, de carburo cementado, y
un recubrimiento de una calidad más resistente al desgaste.
El documento
EP-A-194018 se refiere a una matriz
trefiladora de hilos hecha de una capa central con partículas de
carburo de volframio de grano grueso, y una capa periférica con
partículas de carburo de volframio con grano más fino.
Inicialmente, las capas tienen el mismo contenido de cobalto.
Después de la sinterización, la capa de grano grueso del centro se
reduce en el contenido de cobalto.
El documento
EP-A-257869 describe un botón de
broca para rocas, hecho con una porción, correspondiente a la
punta, resistente al desgaste, y un núcleo central tenaz. La porción
correspondiente a la punta está hecha a partir de un polvo con bajo
contenido de Co y un tamaño de grano fino de WC, y la porción del
núcleo central está hecha a partir de un polvo con alto contenido
de Co y granos de WC gruesos. No se describe nada sobre el
contenido de Co en las dos porciones después de la sinterización.
Sin embargo, también en este caso el contenido de Co en la porción
con grano grueso se reducirá en beneficio del contenido de Co en la
capa con grano fino. Una descripción similar se encuentra en el
documento US 4.4359.335.
En el documento US 4.843.039 se describe una
aproximación alternativa que describe cuerpos de carburo cementado,
preferiblemente para insertos en las herramientas de corte para el
mecanizado de metales. Los cuerpos comprenden un núcleo central de
carburo cementado que contiene fase eta (\eta) rodeada por
una zona superficial de carburo cementado exento de fase
eta, y que tiene un bajo contenido de cobalto en la
superficie y un contenido más alto de cobalto próximo a la zona de
la fase eta. El documento US 4.743.515 es similar, pero se
refiere a la perforación de rocas y al corte de minerales.
El documento US 5.623.723 describe un método
para elaborar un cuerpo de carburo cementado con una zona
superficial resistente al desgaste. El método incluye las
siguientes etapas: proporcionar un producto aglomerado de carburo
cementado; poner un polvo de sustancia afinadora del grano sobre al
menos una porción de la superficie expuesta del producto
aglomerado; y tratar térmicamente el producto aglomerado y el polvo
de la sustancia afinadora del grano para que difunda la sustancia
afinadora del grano hacia el centro del producto aglomerado crudo,
formando por ello una zona superficial hacia dentro desde la
superficie expuesta, en la que se puso la sustancia afinadora del
grano, y formar una zona interior. Como resultado, se obtiene un
cuerpo de carburo cementado con una zona superficial que tiene un
tamaño de grano que es más pequeño, pero con un contenido de Co que
es más alto que el de la porción interior del cuerpo. Esto significa
que la incrementada resistencia al desgaste que se obtiene como
resultado del tamaño de grano de WC más pequeño, se pierde en cierta
medida por el aumento del contenido de Co.
Es, por lo tanto, un objeto de la presente
invención proporcionar una herramienta de carburo cementado con una
zona superficial que tenga un bajo contenido de fase aglomerante y
un tamaño de grano de WC fino y, por eso, una alta resistencia al
desgaste, y un método para elaborar la misma.
Sorprendentemente, se ha descubierto ahora que
es posible, a partir de una única mezcla de carburo de volframio y
fase aglomerante, obtener un cuerpo de carburo cementado con una
porción superficial que tenga un tamaño de grano más pequeño y un
contenido de cobalto inferior a los de la porción interior.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 es un gráfico que muestra la dureza
(HV3) y el contenido de cobalto frente a la distancia desde el
borde de un inserto según la invención.
La Figura 2 es un gráfico que muestra el
contenido de cromo frente a la distancia desde el borde de un
inserto según la invención.
La Figura 3 es una micrografía que muestra la
microestructura a una distancia de 100 \mum desde el borde
(FEG-SEM, 20000\times, modo BSE) (microscopio
electrónico de barrido con cañón de emisión de campo, modo de
observación de electrones retrodispersados) en un inserto según la
invención.
La Figura 4 es una micrografía que muestra la
microestructura a una distancia de 3 mm desde el borde
(FEG-SEM, 20000\times, modo BSE) en un inserto
según la invención.
La Figura 5 es un gráfico que muestra el
contenido de cobalto frente a la distancia a la superficie
previamente recubierta con Cr_{3}C_{2} y también el contenido
de cromo frente a la distancia a la superficie previamente
recubierta con Cr_{3}C_{2} en otra realización de la
invención.
La Figura 6 es una micrografía que muestra la
microestructura a la distancia de 100 \mum desde la superficie
donde se puso el polvo de Cr_{3}C_{2} (FEG-SEM,
15000\times, modo BSE).
La Figura 7 es una micrografía que muestra la
microestructura a la distancia de 3 mm desde la superficie donde se
puso el polvo de Cr_{3}C_{2} (FEG-SEM,
15000\times, modo BSE).
\vskip1.000000\baselineskip
Según la presente invención, se proporciona una
herramienta de carburo cementado para el corte de metales o el
conformado de metales, que comprende componentes duros en una fase
aglomerante de Co y/o Ni que comprende al menos una porción
superficial, 0-2000 \mum de espesor,
preferiblemente 5-1200 \mum, más preferiblemente
10-800 \mum, muy preferiblemente
10-300 \mum, y una porción interior en la que el
tamaño de grano de la porción superficial es más pequeño que el que
hay en la porción interior, y el contenido de fase aglomerante es
inferior al que hay en la porción interior, y el contenido de Cr es
más alto que el de la porción interior. Más concretamente, el
contenido de fase aglomerante de la porción superficial es <1,
preferiblemente <0,92, más preferiblemente <0,85, del
contenido de fase aglomerante en la porción interior, y el tamaño de
grano de WC de la porción superficial es <1, preferiblemente
<0,9, más preferiblemente <0,8, del tamaño de grano de WC en
la porción interior. Preferiblemente, la porción superficial
contiene Cr, de forma que la relación entre el parámetro
\vskip1.000000\baselineskip
A = ((% en peso de Cr/% en peso de fase
aglomerante) + 0,01) en la porción superficial y el parámetro
B = ((% en peso de Cr/% en peso de fase
aglomerante) + 0,01) tomado en la parte del cuerpo que se
caracteriza por el contenido de Cr más bajo, es A/B >1,5,
preferiblemente A/B >3,0.
\vskip1.000000\baselineskip
En una primera realización, el tamaño de grano
de WC de la zona superficial es submicrómétrico.
En una segunda realización, el tamaño de grano
de WC de la porción interior es de 1-3 \mum.
En una tercera realización, la composición del
carburo cementado es WC + Co con un contenido de fase aglomerante
>1,5% en peso, preferiblemente >5% en peso, pero <25% en
peso, preferiblemente <15% en peso.
En una cuarta realización, el carburo cementado
contiene además 0-30, preferiblemente
0,2-16, muy preferiblemente 0,4-9%
en volumen de fase \gamma.
En una quinta realización, la herramienta de
carburo cementado es un inserto en una herramienta de corte para el
mecanizado de metales. Es obvio para el experto en la materia que la
invención se puede aplicar a otras herramientas de corte de carburo
cementado, tales como fresas radiales y brocas.
En una sexta realización, la herramienta de
carburo cementado es una herramienta de conformado. Otros ejemplos
del uso de carburo cementado en aplicaciones de conformado van desde
campos tan variables como el conformado de botes de bebidas,
pernos, clavos y otras aplicaciones conocidas por los expertos en la
materia.
Todas estas realizaciones pueden contener
sustancias afinadoras de los granos, como VC y Cr_{3}C_{2}.
\newpage
La herramienta de carburo cementado se puede
proporcionar además con un recubrimiento resistente al desgaste,
conocido en la técnica, preferiblemente de 1-40
\mum de espesor, más preferiblemente de 1-15
\mum de espesor.
La presente invención se refiere también a un
método para elaborar un cuerpo de carburo cementado para el corte
de metales o el conformado de metales, como por ejemplo un inserto
en una herramienta de corte para el mecanizado por formación de
virutas, o una herramienta de conformado en frío, con una zona
superficial resistente al desgaste, que incluye las siguientes
etapas:
\vskip1.000000\baselineskip
- proporcionar un producto aglomerado de carburo
cementado, elaborado a partir de un único polvo que comprende
componentes duros que forman los polvos, posiblemente sustancias
afinadoras de los granos, tales como VC y Cr_{3}C_{2}, y fase
aglomerante de Co y/o Ni;
- poner un polvo de sustancia afinadora de los
granos sobre al menos una porción de la superficie expuesta del
producto aglomerado, mediante inmersión, pintura por rociado,
aplicación de una fina banda o de cualquier otra forma; siendo la
sustancia afinadora de granos, preferiblemente, cualquier carburo de
cromo (Cr_{3}C_{2}, Cr_{23}C_{6} y Cr_{7}C_{3} o sus
mezclas) o una mezcla de cromo y carbono u otros compuestos que
contienen cromo y carbono y/o nitrógeno.
- sinterizar el producto aglomerado y el polvo
la de sustancia afinadora de los granos para que difunda la
sustancia afinadora de granos desde la(s)
superficie(s) de aplicación de la sustancia afinadora de
granos, formando así una zona de gradiente caracterizada por un
contenido de cobalto más bajo, un contenido de cromo más alto y un
tamaño de grano inferior, comparado con la porción interior;
- posiblemente, añadir una presión isostática,
con gas, durante la etapa final de sinterización para obtener un
cuerpo denso;
- posiblemente, reducir el espesor de la porción
superficial usando un rectificado o cualquier otro método
mecánico;
- posiblemente, retirar los carburos no deseados
y el grafito de la superficie usando un rectificado o cualquier
otro método mecánico;
- posiblemente, depositar un recubrimiento
resistente al desgaste como se conoce en la técnica;
- En el caso de que la herramienta sea un
inserto de corte, realizar, posiblemente, un tratamiento de los
bordes conocido en la técnica.
\vskip1.000000\baselineskip
El contenido del producto aglomerado de carburo
cementado se determinará en consideración a la contribución del
carbono procedente del carburo de cromo aplicado. En el caso del
carburo cementado que contiene fase \gamma, la solubilidad del
cromo en la fase \gamma se tiene que compensar. También se pueden
usar los productos aglomerados que darán como resultado una
microestructura que contiene fase eta (\eta). La
sinterización se deberá llevar a cabo en un tiempo óptimo para
obtener la estructura deseada y un cuerpo con porosidad cerrada,
preferiblemente un cuerpo denso. Este tiempo depende del tamaño de
grano del WC y de la composición del carburo cementado y, por lo
tanto, no puede definirse de forma más precisa. Está dentro de la
competencia del experto en la materia, determinar si se ha obtenido
el requisito de estructura y modificar las condiciones de
sinterización según la presente memoria descriptiva. Si es
necesario, el cuerpo puede sufrir un posterior prensado isostático
en caliente a una temperatura de prensado isostático en caliente
(HIP)(del inglés; Hot Isostatic pressing) más baja, comparada con
la temperatura de sinterización y a una presión de
1-100 MPa.
Como alternativa, el polvo afinador del grano se
pone sobre el cuerpo sinterizado que, a continuación, se trata
térmicamente para obtener la estructura deseada a una temperatura
más alta que para la sinterización previa.
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados en el estilo B-SNGN120408, según
lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a partir de
un polvo con la composición de 90% en peso de WC y 10% en peso de
Co. La materia prima del WC era de grano fino, con una tamaño medio
de grano de 0,25 \mum (FSSS). Las caras de ataque se cubrieron
con una capa delgada que contenía Cr_{3}C_{2} (0,02 g de
CR_{3}C_{2}/cm^{2}). Después los productos aglomerados se
sinterizaron a 1370ºC durante 30 minutos, después de lo cual la
porción exterior de 1 mm de profundidad se quitó mediante un
rectificado. Se examinó un corte transversal de una pieza bruta
sinterizada y rectificada. La Figura 1 muestra un gráfico de la
dureza y el contenido de cobalto frente a la distancia desde el
borde. El contenido de cobalto es el más bajo junto al borde, y
aumenta al crecer la distancia, mientras que la dureza es la más
alta junto al borde y disminuye con la distancia. La Figura 2
muestra un gráfico del contenido de cromo frente a la distancia
desde el borde. El contenido de cromo es el más alto junto al borde
y disminuye con la distancia. Los contenidos de cobalto y de cromo
se midieron usando un microanalizador de sonda electrónica (EPMA)
(del inglés; electron probe microanalyser). La Figura 3 es una
micrografía que muestra la microestructura a una distancia de 100
\mumn desde el borde (FEG-SEM, 20000\times,
modo BSE). La Figura 4 es una micrografía que muestra la
microestructura a una distancia de 3 mm del borde
(FEG-SEM, 20000\times, modo BSE). El tamaño de
grano de WC a 100 \mum del borde y 3 mm del borde, se midió y era
de 0,28 \mum y 0,36 \mum, respectivamente, (media aritmética de
los valores de intersección lineal).
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, en el estilo B-SNGN120408,
según lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a
partir de un polvo con la composición de 94% en peso de WC y 6% en
peso de Co. La materia prima del WC era de grano relativamente fino,
con un tamaño medio de grano de 0,25 \mum (FSSS). Las caras de
ataque se cubrieron con 0,007 g de CR_{3}C_{2}/cm^{2}.
Los productos aglomerados prensados, con capas
de Cr_{3}C_{2}, se sinterizaron a 1350ºC durante 30 minutos y
sufrieron un posterior prensado isostático en caliente a 1300ºC y 6
MPa, durante 30 minutos. Se examinó un corte transversal de una
pieza bruta sinterizada. No se observó Cr_{3}C_{2} en la
superficie. La siguiente tabla muestra la dureza HV3, el contenido
de cobalto, el contenido de cromo y el tamaño de grano de WC para
este ejemplo:
\vskip1.000000\baselineskip
- HV3 a 100 \mum desde el borde
- 1720
- HV3 a 3 mm desde el borde
- 1520
- Contenido de Co a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 4,0
- Contenido de Co a 3 mm desde el borde, % en peso
- 6,5
- Contenido de Cr a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 0,7
- Contenido de Cr a 3 mm desde el borde, % en peso
- <0,05
- Tamaño de grano de WC a 100 \mum desde el borde, \mum
- 0,7
- Tamaño de grano de WC a 3 mm desde el borde, \mum
- 0,9
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, en el estilo B-SNGN120408,
según lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a
partir de un polvo con la composición de 90% en peso de WC y 10% en
peso de Co. Las caras de ataque se cubrieron con una capa delgada
que contenía Cr_{3}C_{2} (0,01 g de CR_{3}C_{2}/cm^{2}).
Después los productos aglomerados se sinterizaron a 1370ºC durante
30 minutos. Se examinó un corte transversal de una pieza bruta
sinterizada. No se observó Cr_{3}C_{2} en la superficie. La
siguiente tabla muestra la dureza HV3, el contenido de cobalto, el
contenido de cromo y el tamaño de grano de WC para este
ejemplo:
\vskip1.000000\baselineskip
- HV3 a 100 \mum desde el borde
- 1450
- HV3 a 3 mm desde el borde
- 1280
- Contenido de Co a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 7,5
- Contenido de Co a 3 mm desde el borde, % en peso
- 11
- Contenido de Cr a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 0,4
- Contenido de Cr a 3 mm desde el borde, % en peso
- <0,05
- Tamaño de grano de WC a 100 \mum desde el borde, \mum
- 1,1
- Tamaño de grano de WC a 3 mm desde el borde, \mum
- 1,4
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, en el estilo B-SNGN120408,
según lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a
partir de un polvo con la composición de 90% en peso de WC y 10% en
peso de Co. La materia prima del WC era de grano fino, con una
tamaño medio de grano de 0,25 \mum (FSSS). Las caras de ataque se
recubrieron con una capa delgada que contenía Cr_{3}C_{2} (0,018
g de CR_{3}C_{2}/cm^{2}). Después los productos aglomerados
se sinterizaron a 1410ºC durante 60 minutos. Se examinó un corte
transversal de una pieza bruta sinterizada. No se observó
Cr_{3}C_{2} en la superficie. La siguiente tabla muestra la
dureza HV3, el contenido de cobalto, el contenido de cromo y el
tamaño de grano de WC para este ejemplo:
\vskip1.000000\baselineskip
- HV3 a 100 \mum desde el borde
- 1750
- HV3 a 4 mm desde el borde
- 1480
- Contenido de Co a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 9,0
- Contenido de Co a 4 mm desde el borde, % en peso
- 10,5
- Contenido de Cr a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 0,5
- Contenido de Cr a 4 mm desde el borde, % en peso
- 0,1
- Tamaño de grano de WC a 100 \mum desde el borde, \mum
- 0,32
- Tamaño de grano de WC a 4 mm desde el borde, \mum
- 0,58
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, en el estilo B-SNGN120408,
según lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a
partir de un polvo con la composición de 94% en peso de WC y 6% en
peso de Co. La materia prima de WC era submiocrométrica. Los
productos aglomerados prensados se sinterizaron a 1370ºC. Se
rectificaron las piezas brutas sinterizadas en el estilo SNKN1204 EN
y se aplicó un recubrimiento sobre la cara de separación con una
banda delgada que contenía Cr_{3}C_{2} (0,1 g/cm^{2}) y se
volvió a sinterizar a una temperatura de sinterización de 1390ºC
durante 15 minutos. Se examinó un corte transversal de una pieza
bruta sinterizada. No se observó Cr_{3}C_{2} en la superficie.
La siguiente tabla muestra la dureza HV3, el contenido de cobalto,
el contenido de cromo y el tamaño de grano de WC para este
ejemplo:
\vskip1.000000\baselineskip
- HV3 a 100 \mum desde el borde
- 1820
- HV3 a 3 mm desde el borde
- 1700
- Contenido de Co a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 5,0
- Contenido de Co a 3 mm desde el borde, % en peso
- 6,5
- Contenido de Cr a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 0,22
- Contenido de Cr a 3 mm desde el borde, % en peso
- <0,05
- Tamaño de grano de WC a 100 \mum desde el borde, \mum
- 0,4
- Tamaño de grano de WC a 3 mm desde el borde, \mum
- 0,6
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, en el estilo B-SNGN120408,
según lo siguiente: Se prensaron productos aglomerados crudos a
partir de un polvo con la composición de 77% en peso de WC, 6% en
peso de TaC, 2% en peso de NbC, 4% en peso de TiC y 11% en peso de
Co. Los productos aglomerados se recubrieron con una banda delgada
que contenía Cr_{3}C_{2} (0,02 g/cm^{2}) y se sinterizaron a
una temperatura de sinterización de 1370ºC durante 30 minutos y
sufrieron un posterior prensado isostático en caliente a 1200ºC y
100 MPa, durante 60 minutos. Se examinó un corte transversal de una
pieza bruta sinterizada. El contenido de cobalto y el tamaño de
grano de WC eran significativamente más bajos junto al borde,
comparado con el interior, según se verificó mediante los
siguientes valores de HV3.
\vskip1.000000\baselineskip
- HV3 a 100 \mum desde el borde
- 1470
- HV3 a 3 mm desde el borde
- 1300
\vskip1.000000\baselineskip
Se produjeron insertos según lo siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Composición: 91,6% en peso de WC + 0,23% en peso
de TaC + 0,16% en peso de NbC + 8,0% en peso de Co.
Estilo: CNMG120408-QM
Temperatura de sinterización: 1370ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Se les dio a los insertos un borde de corte
redondeado y después se dividieron en dos variantes. En la variante
A se aplicó un recubrimiento con Cr_{3}C_{2} sobre la cara de
ataque, según la invención, usando una técnica de pintura (0,01
g/cm^{2}). La variante B no se recubrió con Cr_{3}C_{2}.
Para el resto de las elaboraciones, se
concluyeron conjuntamente y de la misma forma, lo que implicaba
volver a sinterizar a 1390ºC durante 15 minutos, tratar con un
chorro abrasivo, limpiar y recubrir con una capa de TiAlN de 4
\mum, aplicada por deposición física de vapor (PVD). Se examinaron
los cortes transversales de cada variante. No se observó
Cr_{3}C_{2} entre la capa de TiAlN y el material de carburo
cementado en la variante A. La siguiente tabla muestra el contenido
de cobalto, el contenido de cromo y el tamaño de grano para este
ejemplo:
Se comprobaron los insertos en una operación de
acabado de las superficies especialmente diseñado para comparar la
resistencia a la deformación plástica según lo siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Pieza de trabajo: Inconel 718
Profundidad de corte: 1 mm
Avance: 0,25 mm/rev.
Velocidad de corte: 80-140
m/minuto
Resultado (máxima velocidad de corte para
mantener la deformación plástica por debajo de 0,25 mm):
Variante A: 120 m/minuto
Variante B: 100 m/minuto
\vskip1.000000\baselineskip
Estos resultados indican que el tratamiento de
la variante A según la invención da la mejor resistencia a la
deformación plástica.
\vskip1.000000\baselineskip
Se hicieron productos aglomerados de carburo
cementado prensados, según lo siguiente: Se prensó un producto
aglomerado crudo cilíndrico a partir de un polvo con la composición
de 96,7% en peso de WC y 3,3% en peso de Co y 0,2% de VC. La
materia prima de WC era de grano relativamente fino, con un tamaño
medio de grano de 0,8 \mum (FSSS). Se cubrió una superficie con
una capa delgada que contenía Cr_{3}C_{2} (0,02 g de
Cr_{3}C_{2}/cm^{2}). Después, los productos aglomerados se
sinterizaron a 1370ºC durante 30 minutos. Se examinó un corte
transversal del cuerpo sinterizado. Los contenidos de cobalto y de
cromo se midieron usando un microanalizador de sonda electrónica
(EPMA). La Figura 5 es un gráfico que muestra el contenido de
cobalto frente a la distancia desde la superficie previamente
cubierta con Cr_{3}C_{2}. El contenido de cobalto es el más bajo
junto a la superficie, y aumenta al crecer la distancia, mostrando
una tendencia a la formación de una zona rica en Co entre la
superficie y la masa interior. La Figura 5 muestra también el
contenido de cromo frente a la distancia desde la superficie
previamente cubierta con Cr_{3}C_{2}. El contenido de cromo es
más alto junto a la superficie, y disminuye con la distancia. La
Figura 6 es una micrografía que muestra la microestructura a una
distancia de 100 \mum de la superficie donde se puso el polvo de
Cr_{3}C_{2} (FEG-SEM, 15000\times, modo BSE).
La Figura 7 es una micrografía que muestra la microestructura a una
distancia de 3 mm de la superficie donde se puso el polvo de
Cr_{3}C_{2} (FEG-SEM, 15000\times, modo BSE).
Los siguientes valores muestran el contenido en cobalto, el
contenido en cromo y el tamaño de grano de WC. El tamaño de grano se
midió como la media aritmética de los valores de intersección.
\vskip1.000000\baselineskip
- Contenido de Co a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 2,6
- Contenido de Co a 3 mm desde el borde, % en peso
- 3,3
- Contenido de Cr a 100 \mum desde el borde, % en peso
- 0,6
- Contenido de Cr a 3 mm desde el borde, % en peso
- <0,05
- Tamaño de grano de WC a 100 \mum desde el borde, \mum
- 0,35
- Tamaño de grano de WC a 3 mm desde el borde, \mum
- 0,44
Claims (11)
1. Una herramienta de carburo cementado para el
corte de metales o el conformado de metales, que comprende
componentes duros de carburo de volframio (WC) en una fase
aglomerante de Co y/o Ni, y que tiene al menos una porción
superficial y una porción interior, en las que
en la porción superficial, el tamaño de grano de
los componentes duros de WC es más pequeño que en la porción
interior,
en la porción superficial el contenido de fase
aglomerante es más bajo que en la porción interior, y
en la porción superficial, el contenido de cromo
es más alto que en la porción interior.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Una herramienta de carburo cementado según la
reivindicación precedente, caracterizada porque el tamaño de
grano de WC de la porción superficial es <1, preferiblemente
<0,92, más preferiblemente <0,85, del que hay en la porción
interior.
3. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque el tamaño de grano de WC de la porción superficial es <1,
preferiblemente <0,9, más preferiblemente <0,8, del de la
porción interior.
4. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque la porción superficial contiene Cr, de forma que la relación
entre el parámetro A = ((% en peso de CR/% en peso de la fase
aglomerante) + 0,01) en la porción superficial y el parámetro B =
((% en peso de CR/% en peso de la fase aglomerante) + 0,01) tomado
en la parte del cuerpo que se caracteriza por el más bajo contenido
de Cr, es
A/B >1,5, preferiblemente A/B >3,0.
A/B >1,5, preferiblemente A/B >3,0.
5. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque la porción superficial tiene un espesor de hasta 2000
\mum, preferiblemente 5-1200 \mum, más
preferiblemente 10-800 \mu, muy preferiblemente
10-300 \mum.
6. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque la composición del carburo cementado es WC + Co, con un
contenido de fase aglomerante >1,5% en peso, preferiblemente
>5% en peso, pero <25% en peso, preferiblemente <15% en
peso.
7. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones 1-5,
caracterizada porque la composición del carburo cementado es
WC + Co, con un contenido de fase aglomerante >1,5% en peso,
preferiblemente >5% en peso, pero <25% en peso,
preferiblemente <15% en peso, y un contenido de fase gamma
(\gamma) de 0-30, preferiblemente
0,2-16% en volumen.
8. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque la herramienta es un inserto de una herramienta de
corte.
9. Una herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones 1-7,
caracterizada porque la herramienta es una herramienta para
el conformado en frío.
10. La herramienta de carburo cementado según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada
porque comprende un recubrimiento resistente al desgaste.
11. Un método para elaborar una herramienta de
carburo cementado según cualquiera de las reivindicaciones
precedentes que incluye las siguientes etapas:
- -
- proporcionar un producto aglomerado de carburo cementado a partir de un único polvo;
- -
- posiblemente, hacer una sinterización previa del producto aglomerado y rectificarlo hasta la forma y tamaño deseado;
- -
- poner un polvo de sustancia afinadora del grano que contenga carbono y/o nitrógeno sobre al menos una porción de la superficie expuesta de la pieza bruta aglomerada/previamente sinterizada que, preferiblemente, contiene cromo;
- -
- sinterizar la pieza bruta aglomerada/previamente sinterizada y polvo de una sustancia afinadora del grano para que difunda la sustancia afinadora del grano hacia el centro del cuerpo, formando por ello una zona superficial hacia dentro desde la superficie expuesta sobre la que se puso la sustancia afinadora del grano, y que conforma una zona interior;
- -
- posiblemente, añadir una presión isostática con gas, durante la etapa final de sinterización para obtener un cuerpo denso;
- -
- posiblemente, efectuar un posterior prensado isostático en caliente a una temperatura inferior a la temperatura de sinterización y a una presión de 1-100 MPa;
- -
- posiblemente, rectificar hasta la forma final;
- -
- posiblemente, depositar un recubrimiento resistente al desgaste;
- -
- caracterizado porque dicha sinterización se lleva a cabo durante un tiempo tal como para obtener un cuerpo denso, con una porción superficial con un tamaño de grano más pequeño y un contenido de cobalto inferior que los de la porción interior.
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