TiN, TiAlN, AlTiN... una comparación de los revestimientos
En los últimos meses hemos presentado cinco recubrimientos que perfeccionan las herramientas de precisión RUKO. En este artículo los comparamos y damos una visión general de las propiedades de estos recubrimientos.
En primer lugar, respondimos a estas preguntas en los artículos sobre los distintos revestimientos (TiN, TiAlN, AlTiN, TiCN y RUnaTEC): ¿Cuál es la naturaleza inherente del revestimiento? ¿Cuándo debo utilizar qué revestimiento? ¿Qué revestimiento es adecuado para qué materiales?
Aquí hemos reunido un resumen de las propiedades de los revestimientos. Por supuesto, también puede leer los artículos individuales para obtener más información.
Conceptos básicos sobre el revestimiento
Un revestimiento es una capa muy fina (micrométrica) y firmemente adherida de un compuesto químico que se aplica a una pieza de trabajo. El recubrimiento tiene las siguientes influencias positivas en la herramienta de precisión:
- Aumento de la vida útil / resistencia al desgasteEn la superficie de la herramienta se produce fricción y desgaste entre dos piezas móviles (pieza y broca). Esta fricción supone un esfuerzo para la broca y se reduce gracias al recubrimiento. Esto prolonga la vida útil de la herramienta.
- Permite una mayor velocidad de corteLa velocidad de corte puede aumentar gracias a la protección del recubrimiento.
- Prevención de la corrosiónEl recubrimiento protege la herramienta de la destrucción por reacciones al medio ambiente, por ejemplo, el óxido.
- Mejora óptica
El grosor del recubrimiento se indica en micrómetros (μm) y no supera los 0,7 μm, ya que las capas más gruesas son susceptibles de agrietarse.
Dependiendo del material que se vaya a mecanizar y de la herramienta de precisión, hay que tener en cuenta los reguiares de recubrimiento. En este sentido, hay dos factores que desempeñan un papel importante
- la aplicación, es decir, en qué material se va a perforar: ¿es, por ejemplo, acero dulce, acero inoxidable o aluminio? Cuanto más duro sea el material, mayor será la nanodureza del recubrimiento.
- el tipo de corte (por ejemplo, taladro, fresado, roscado)Por ejemplo, el roscado utiliza una velocidad menor que el taladrado con broca espiral, por lo que los requisitos de la temperatura máxima de aplicación son diferentes.
Aumento de la vida útil de las herramientas
La vida útil se define como el tiempo que transcurre hasta que se alcanza el desgaste admisible. En otras palabras: La vida útil es el tiempo que transcurre hasta que ya no se está satisfecho con el resultado de la perforación, o hasta que el rendimiento de la herramienta se resiente.
Además del recubrimiento, la vida útil depende de
- la velocidad de corte
- el material
- el acero de la herramienta
- la sección de la viruta (tamaño de la superficie de corte)
- la refrigeración
- utilización de la máquina (guiada, manual)
Una de las principales ventajas de un recubrimiento es la prolongación de la vida útil de la herramienta de precisión.
Incluso el recubrimiento estándar más utilizado, el TiN, aumenta la vida útil en un factor de tres a cuatro. Por lo tanto, si corta mucho y no quiere comprar brocas nuevas cada semana, debería utilizar una broca con recubrimiento.
También puede prolongar la vida útil mediante la refrigeración.
Velocidad de corte y temperatura máxima de aplicación
La velocidad de corte se indica en metros por minuto (m/min). Durante el corte, los filos de la herramienta se desgastan debido a la fricción, las roturas y la difusión a altas temperaturas. Esto modifica la geometría del filo de corte y reduce la calidad y la precisión de la herramienta. Si se ajusta la velocidad de corte exacta, se pueden conseguir resultados óptimos y minimizar el desgaste de la herramienta.
Como ya se ha mencionado anteriormente, se requiere una velocidad de corte menor para el roscado que para el taladrado.
La temperatura máxima de aplicación depende de la velocidad de corte. Cuanto mayor sea la velocidad de corte, mayor será la temperatura máxima de aplicación del revestimiento.
Áreas de aplicación
¿Cuáles son los revestimientos individuales de nuestra gama de productos y en qué aplicaciones se utilizan? La siguiente tabla le ofrece una buena visión general en función del tipo de corte y del acero para herramientas.
Para los materiales muy duros (por ejemplo, el acero inoxidable) que deben cortarse con brocas helicoidales, el TiAlN sobre broca de carburo de tungsteno puede ser el recubrimiento de su elección.
Como puede ver en la tabla, sólo puede encontrar el recubrimiento TiN en acero para herramientas HSS. Las herramientas fabricadas con aceros más duros también se utilizan para cortar materiales más duros. El recubrimiento TiN no puede soportar la alta temperatura resultante.
El TiAlN cubre el hueco entre los aceros para herramientas HSS y el carburo de tungsteno para el taladrado, ya que también puede utilizarse para altas velocidades de corte.
Refrigeración
El enfriamiento tiene un efecto positivo en la herramienta, independientemente del recubrimiento. Por lo tanto, siempre recomendamos enfriar la herramienta, aunque no sea absolutamente necesario.
Los refrigerantes garantizan la
- la reducción de la fricción
- la eliminación de las virutas
- la eliminación del calor
- aumento de la vida útil
- mejora de la superficie del material
- limpieza de la pieza
- evitar la corrosión
durante el corte.
El enfriamiento no es absolutamente necesario para algunos revestimientos.
Nanodureza
La nanodureza se expresa en gigapascal (GPa) e indica la presión ejercida por una fuerza de un Newton sobre una superficie de un metro cuadrado. (La fórmula es: 1 kg-m-1-s-2 = 1 N-m-2)
Con la nanodureza, se pueden cortar materiales más duros y se pueden alcanzar mayores velocidades de corte. Esto tiene un efecto positivo en el tiempo de trabajo necesario.
Coeficiente de fricción
Durante la perforación, la herramienta en movimiento se encuentra con un material inmóvil. Esto provoca fricción y el correspondiente calor. El objetivo es transmitir las fuerzas resultantes con bajas pérdidas por fricción.
El coeficiente de fricción se expresa en μ.
Con la refrigeración, por ejemplo, el coeficiente de fricción de acero sobre acero puede reducirse de 0,2 a 0,07 μ.
Resumen y conclusión
Los revestimientos siempre tienen una influencia positiva en la herramienta. Dependiendo del campo de aplicación, resulta ventajoso un recubrimiento diferente.
La siguiente tabla le muestra una comparación de los diferentes parámetros técnicos y campos de aplicación de los cinco recubrimientos.
| Recubrimiento | Nanodureza hasta [GPa] | Capa espesor [μm] | Coeficiente de fricción | Aplicación máxima temperatura [ºC] | Aplicación |
|---|---|---|---|---|---|
| TiN | 24 | 1-7 | 0,55 | 600 | materiales menos duros (Acero (N/mm²) <900) |
| TiCN | 32 | 1-4 | 0,2 | 400 | materiales duros (Acero (N/mm²) <1.300, acero inoxidable) |
| TiAlN | 35 | 1-4 | 0,5 | 700 | materiales duros (Acero (N/mm²) <1.100, acero inoxidable) |
| AlTiN | 38 | 1-4 | 0,7 | 900 | materiales muy duros (Acero (N/mm²) <1.300, acero inoxidable) |
| RUnaTEC | 45 | 1-4 | 0,45 | 1.200 | materiales muy duros (Acero (N/mm²) <1.300, acero inoxidable) |
En este PDF (0,5 MB). tiene una visión general de los revestimientos utilizados para qué aplicación.
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