Menú de contenido
● El papel del cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno
● Proceso de fabricación de cortadores de carburo de tungsteno
● Propiedades y aplicaciones de cortadores de carburo de tungsteno
>> Molienda
>> Perforación
>> Torneado
>> Repente
● Ventajas del uso de cortadores de carburo de tungsteno
● Materiales alternativos y sus limitaciones
● Avances recientes en la tecnología de carburo de tungsteno
● El impacto ambiental de la producción de carburo de tungsteno
● Conclusión
● Preguntas frecuentes
>> 1. ¿Cuál es el papel principal del cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno?
>> 2. ¿Cómo afecta el contenido de cobalto las propiedades de los cortadores de carburo de tungsteno?
>> 3. ¿Se pueden usar cortadores de carburo de tungsteno en todo tipo de materiales?
>> 4. ¿Cuáles son algunas aplicaciones comunes de cortadores de carburo de tungsteno?
>> 5. ¿Hay alguna alternativa al cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno?
● Citas:
El carburo de tungsteno (WC) es un compuesto químico robusto que comprende partes iguales de tungsteno y átomos de carbono [3] [9]. En su forma básica, existe como un polvo gris fino, que se puede presionar y moldear a través de la sinterización para diversas aplicaciones, incluida la maquinaria industrial, las herramientas de corte e incluso las joyas [3]. A menudo referido simplemente como 'carburo ' en las industrias de mecanizado, El carburo de tungsteno cuenta con una rigidez excepcional, aproximadamente tres veces mayor que el de acero, y es el doble de denso [3]. Su dureza rivaliza con la del corundón, que se acerca al de Diamond, que requiere el uso de abrasivos superiores como el nitruro de boro cúbico y el diamante para pulir [3].
Uno de los componentes críticos en la creación de herramientas de corte de carburo de tungsteno es el cobalto [1]. El cobalto sirve como una carpeta metálica, que mantiene juntas las partículas de carburo de tungsteno [5]. Esta composición permite la fabricación y personalización de precisión, lo que permite a los fabricantes adaptar la dureza, la resistencia y la resistencia al desgaste de las herramientas de corte ajustando el tamaño de partícula y el contenido de cobalto [5].
El papel del cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno
Cobalt juega un papel fundamental en la creación de herramientas de corte de carburo de tungsteno. Aquí hay una mirada detallada a sus funciones:
- Binder: Cobalt actúa como un 'pegamento ' que mantiene juntas las partículas de carburo de tungsteno [1]. Durante el proceso de sinterización, el cobalto se derrite y hará los granos de carburo de tungsteno, uniéndolos a enfriar [3].
- Propiedades mecánicas: la cantidad de cobalto utilizada influye en las propiedades mecánicas del producto final. El mayor contenido de cobalto generalmente aumenta la dureza y reduce la dureza, mientras que el contenido de cobalto más bajo aumenta la dureza, pero puede reducir la tenacidad [5].
- Personalización: al variar el contenido de cobalto, los fabricantes pueden ajustar las propiedades de los cortadores de carburo de tungsteno para cumplir con los requisitos de aplicación específicos [5].
Proceso de fabricación de cortadores de carburo de tungsteno
El proceso de fabricación de los cortadores de carburo de tungsteno implica varios pasos clave:
1. Síntesis de polvo de carburo de tungsteno: el polvo de carburo de tungsteno se produce reaccionando metal de tungsteno o polvo con carbono a altas temperaturas, típicamente entre 1,400 y 2,000 ° C [1] [3].
2. Mezcla con cobalto: el polvo de carburo de tungsteno se mezcla con metal de cobalto en polvo [1]. Se pueden agregar otros materiales como el carburo de titanio, el carburo tantálico y el carburo de niobio para mejorar las propiedades específicas, especialmente para cortar materiales ferrosos [1].
3. Fresado: la mezcla se fresa para garantizar una distribución uniforme de los componentes. Este paso es crucial para lograr propiedades consistentes en el producto final.
4. Presionamiento: el polvo mixto se presiona en la forma deseada con alta presión. Esto se puede hacer a través de varios métodos como prensado de die, prensado isostático o extrusión [3].
5. Sinterización: la parte prensada se sinteriza a altas temperaturas, típicamente entre 1,400 y 1.600 ° C. Durante la sinterización, el cobalto se derrite, mojando los granos de carburo de tungsteno y uniéndolos [3].
6. Molilla y acabado: después de la sinterización, la parte es molida para lograr las dimensiones finales y el acabado superficial deseado. Este paso garantiza la precisión y precisión de la herramienta de corte [3].
Propiedades y aplicaciones de cortadores de carburo de tungsteno
Los cortadores de carburo de tungsteno son conocidos por sus propiedades excepcionales, lo que los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones [4]:
- Alta dureza: el carburo de tungsteno es excepcionalmente duro, lo que permite que las herramientas corten materiales difíciles como acero, titanio y otras aleaciones duras [2].
- Resistencia al desgaste: estos cortadores exhiben una excelente resistencia al desgaste, asegurando una larga vida útil y reduciendo la necesidad de reemplazos frecuentes [2].
- Rendimiento de alta temperatura: las herramientas de carburo de tungsteno pueden funcionar a altas velocidades de corte sin perder su dureza o forma [3].
- Versatilidad: los cortadores de carburo de tungsteno se utilizan en varias operaciones, incluyendo fresado, perforación, giro y enrollamiento [4].
Molienda
Las fábricas finales de carburo se usan comúnmente para las operaciones de fresado debido a su capacidad para eliminar el material de manera rápida y eficiente, lo que resulta en un acabado suave y preciso [4]. Pueden manejar una amplia gama de materiales, incluyendo aluminio, acero y titanio [4].
Perforación
Los ejercicios de carburo son esenciales para crear agujeros en varios materiales. Su capacidad para soportar altas temperaturas y velocidades los hace ideales para aplicaciones de perforación de alta velocidad en materiales como acero, aluminio y hierro fundido [4].
Torneado
Los insertos de carburo se usan comúnmente en las operaciones de giro, donde la pieza de trabajo gira mientras la herramienta de corte elimina el material de la superficie. Estos insertos pueden soportar altas temperaturas y velocidades, haciéndolos adecuados para entornos de producción de alto volumen [4].
Repente
Los reamers de carburo se utilizan para agrandar y terminar los agujeros existentes, produciendo un acabado suave y preciso. Son ideales para aplicaciones que requieren tolerancias estrechas en materiales como acero, aluminio y compuestos [4].
Ventajas del uso de cortadores de carburo de tungsteno
Las ventajas de usar cortadores de carburo de tungsteno son numerosas:
- Vida de la herramienta extendida: debido a su alta resistencia al desgaste, los cortadores de carburo de tungsteno duran más que otros materiales de herramientas de corte, reduciendo el tiempo de inactividad y los costos de reemplazo [2].
- Productividad mejorada: la capacidad de operar a mayores velocidades de corte y temperaturas aumenta la productividad y reduce el tiempo de mecanizado [3].
- Precisión y precisión: los cortadores de carburo de tungsteno proporcionan un acabado suave y preciso, lo que los hace ideales para aplicaciones de mecanizado de precisión [2].
- Versatilidad: estos cortadores se pueden usar en una amplia gama de materiales, lo que los convierte en una opción versátil para varias operaciones de mecanizado [4].
Materiales alternativos y sus limitaciones
Si bien el carburo de tungsteno es una opción popular para las herramientas de corte, también se utilizan otros materiales. Aquí hay una comparación:
| Material |
Dureza |
Resistencia a |
la temperatura Resistencia a la temperatura |
de costos |
Aplicaciones |
| Acero de alta velocidad |
Moderado |
Moderado |
Bajo |
Bajo |
Mecanizado general, aplicaciones de baja velocidad |
| Cerámico |
Alto |
Alto |
Alto |
Moderado |
Mecanizado de alta velocidad, materiales duros |
| Nitruro de boro cúbico |
Muy alto |
Muy alto |
Muy alto |
Alto |
Materiales extremadamente duros, industria aeroespacial |
| Diamante |
Extremadamente alto |
Extremadamente alto |
Moderado |
Muy alto |
Mecanizado de ultra precisión, óptica |
El carburo de tungsteno ofrece una combinación equilibrada de propiedades, por lo que es una opción rentable para muchas aplicaciones.
Avances recientes en la tecnología de carburo de tungsteno
Los avances recientes en la tecnología de carburo de tungsteno han mejorado aún más el rendimiento y la versatilidad de estas herramientas de corte:
-Nano-recubrimiento: la aplicación de nano-Coatings mejora la resistencia al desgaste y reduce la fricción, extiende la vida útil de la herramienta y mejora el rendimiento de corte.
- Estructuras de gradiente: el desarrollo de estructuras de gradiente con contenido de cobalto variable optimiza el equilibrio entre dureza y dureza.
- Impresión 3D: las técnicas de fabricación aditiva permiten la creación de geometrías de herramientas complejas, adaptadas a aplicaciones de mecanizado específicas.
El impacto ambiental de la producción de carburo de tungsteno
La producción de carburo de tungsteno implica varias consideraciones ambientales:
- Consumo de energía: las altas temperaturas necesarias para la sinterización resultan en un consumo de energía significativo.
- Generación de residuos: el proceso genera materiales de desecho, incluidos refrigerantes gastados y muelles.
- Abastecimiento de cobalto: el abastecimiento ético de Cobalt es una preocupación, ya que algunas fuentes están asociadas con problemas de derechos humanos.
Se están haciendo esfuerzos para abordar estos problemas a través de:
- Reciclaje: el reciclaje de carburo de tungsteno de herramientas usadas reduce la demanda de materiales virgen y reduce el consumo de energía.
- Prácticas sostenibles: la implementación de prácticas de fabricación sostenible minimiza la generación de residuos y promueve el abastecimiento de cobalto responsable.
- Vengas alternativas: la investigación está en curso para encontrar carpetas alternativas que sean menos dañinas del medio ambiente que el cobalto.
Conclusión
En resumen, los cortadores de carburo de tungsteno contienen invariablemente cobalto, que actúa como un aglutinante crucial para mantener juntas las partículas de carburo de tungsteno [1] [5]. Esta composición proporciona a los cortadores su dureza excepcional, resistencia al desgaste y un rendimiento de alta temperatura, lo que los hace indispensables en varias operaciones de mecanizado [2] [4]. La capacidad de personalizar las propiedades de los cortadores de carburo de tungsteno ajustando el contenido de cobalto permite a los fabricantes adaptar las herramientas a requisitos de aplicación específicos [5]. A medida que avanza la tecnología, los esfuerzos continuos para mejorar los procesos de fabricación y explorar materiales alternativos mejorarán aún más el rendimiento y la sostenibilidad de las herramientas de corte de carburo de tungsteno.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es el papel principal del cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno?
El cobalto sirve como una carpeta metálica que mantiene juntas las partículas de carburo de tungsteno. Se derrite durante la sinterización, humedeciendo los granos de carburo de tungsteno y uniéndolos al enfriarse [1] [3].
2. ¿Cómo afecta el contenido de cobalto las propiedades de los cortadores de carburo de tungsteno?
El mayor contenido de cobalto generalmente aumenta la dureza y reduce la dureza, mientras que el contenido de cobalto más bajo aumenta la dureza, pero puede reducir la tenacidad [5].
3. ¿Se pueden usar cortadores de carburo de tungsteno en todo tipo de materiales?
Los cortadores de carburo de tungsteno son versátiles y se pueden usar en una amplia gama de materiales, que incluyen acero, aluminio, titanio y compuestos [4].
4. ¿Cuáles son algunas aplicaciones comunes de cortadores de carburo de tungsteno?
Las aplicaciones comunes incluyen operaciones de molienda, perforación, giro y degradación en diversas industrias [4].
5. ¿Hay alguna alternativa al cobalto en los cortadores de carburo de tungsteno?
Si bien el cobalto es la carpeta más común, la investigación está en curso para explorar los aglutinantes alternativos que son menos dañinos en el medio ambiente.
Citas:
[1] https://todaysmachiningworld.com/magazine/how-it-works-raking-tungsten-carbide-cutting-tools/
[2] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cemented-tungsten-carbide-applications-part-1
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[4] https://epictool.ca/carbide-cutting-tools-the-most-common-uses-for-carbide/
[5] https://www.chaitools.com/news/industry-news/how-does-the-composition-of-solid-carbide-make-it-an-ideal-material-for-end-mill-cutters.html
[6] https://www.youtube.com/watch?v=tkywh7bqo70
[7] https://www.trend-usa.com/router-use-basics-composition-and-bolity
[8] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/use.html
[9] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
