Con su dureza mejorada, los cermets hoy en día mandan un mayor rendimiento.
Micrograin ofrecen una mayor tenacidad. La fotografía microscópica de uno de estos grados de cermet (arriba) muestra lo que significa físicamente «micrograno».
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Demasiados talleres se decidieron por las plaquitas cermet hace demasiado tiempo, dice Scott Pettay, ingeniero de aplicaciones de herramientas de corte. Los cermets hoy en día merecen una segunda mirada.
Toma la percepción de que los cermets sólo pueden manejar cortes ligeros. Históricamente, estas plaquitas han mecanizado a profundidades no muy superiores a 0,060 pulgadas, pero hoy en día, las plaquitas de cermet cortan rutinariamente acero a profundidades que alcanzan las 0,120 pulgadas.
Luego está la percepción de que los cermets son frágiles. Mientras que los cermets del pasado eran más vulnerables a los impactos y a los choques térmicos, las plaquitas de cermet de hoy en día son más resistentes -algunas de ellas ofrecen una resistencia a la flexión igual a la del carburo P15.
El Sr. Pettay trabaja para Kyocera Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, Carolina del Norte), una empresa que ofrece plaquitas de varios materiales -carburo, cerámica, cermet, CBN y PCD. Dice que un aspecto importante que hay que entender sobre los cermets, en relación con estos otros materiales, es hasta qué punto ha cambiado la envolvente de rendimiento de los cermets. El desarrollo de los cermets microgranulados ha mejorado la tenacidad del material de las herramientas. En el continuo de la tenacidad frente a la resistencia al desgaste, los cermets solían ocupar un lugar más pequeño cerca de la cerámica. (Ahora, los cermets se extienden más en este gráfico, salvando la diferencia de rendimiento entre la cerámica y los carburos más resistentes.
¿Qué es un cermet?
La palabra cermet es una contracción de «cerámica» y «metal». Un cermet consiste en un material cerámico (como el carburo de titanio o el carbonitruro de titanio) cementado con un aglutinante metálico. La cerámica proporciona la resistencia al desgaste y el metal la dureza.
La combinación es más inerte químicamente que el carburo de tungsteno, dice el Sr. Pettay. La inercia significa que la acumulación de bordes y el desgaste del cráter son menos probables. El resultado no es sólo una mayor vida útil de la herramienta, sino también un mejor acabado del mecanizado. Una de las principales ventajas de cortar con un filo de cermet es la posibilidad de conseguir un acabado que puede eliminar la necesidad de pulir o rectificar.
Los cermets también presentan una mayor dureza en caliente que el carburo, lo que significa que mantienen una mayor resistencia al desgaste a altas temperaturas. Como resultado, las velocidades de corte a menudo pueden aumentarse con estas herramientas sin comprometer su vida útil.
Combinando la resistencia al desgaste con la tenacidad mejorada de hoy en día, el caso de los cermets es más fuerte. El Sr. Pettay afirma que ciertas ideas erróneas sobre los cermets son aún menos acertadas hoy en día, entre ellas las siguientes:
- No es cierto: Los cermets no pueden soportar las interrupciones. Los cermets de micrograno pueden soportar interrupciones. Los cermets tradicionales se han utilizado en el fresado durante años.
- No es cierto: Los cermets deben funcionar a altas velocidades. Los cermets tienden a destacar a altas velocidades, pero el material también puede funcionar bien a velocidades inferiores a 500 sfm.
- No es cierto: Los cermets se limitan al acabado del acero. Además del acabado, se puede confiar en los cermets para realizar cortes semidesbastados en aceros al carbono, aceros aleados y aceros para herramientas. Los cermets también pueden mecanizar otros materiales, como la fundición gris, la fundición nodular o dúctil, los metales en polvo, las aleaciones no ferrosas e incluso los no metales.
Sin embargo, algunos materiales presentan problemas. El origen de estos problemas suele estar relacionado con el níquel.
Limitaciones del cermet
El níquel es un material aglutinante común para los cermets. Esto crea el potencial de una reacción química si la pieza de trabajo tiene un alto contenido de níquel, también. (Es decir, la inercia de los cermets no se aplica si hay níquel implicado). Las aleaciones de alta temperatura y algunos aceros inoxidables se encuentran entre los materiales que contienen níquel y que pueden causar problemas cuando se utilizan herramientas cermet sin recubrimiento.
Sin embargo, los cermets recubiertos son un asunto diferente. Estas herramientas pueden ser excelentes para el mecanizado de aceros inoxidables. Por seguridad, cuando se mecanizan materiales que contienen níquel, se recomiendan los cermets recubiertos.
El aluminio fundido también es un metal problemático. En este caso, el problema es más mecánico que químico, y el culpable es el silicio. Los cermets suelen funcionar bien en el mecanizado de aluminio, pero el alto contenido de silicio del aluminio fundido tiene un efecto abrasivo que puede comprometer la capacidad de la plaquita para producir un acabado suave.
Otras limitaciones del corte con plaquitas de cermet están relacionadas con la resistencia. Los cermets de hoy en día son más resistentes de lo que eran antes, pero su dureza todavía no es igual a la de los carburos más resistentes. Los cermets no son adecuados para el desbaste. Además, como la resistencia a la flexión es baja, los cermets requieren velocidades de avance más bajas.
El choque térmico presenta un potencial de peligro adicional. El refrigerante sólo debe utilizarse en aplicaciones de corte continuo en las que el refrigerante pueda permanecer en la herramienta cermet, como el torneado de acabado y el roscado. El refrigerante no debe utilizarse para el fresado con cermets. Incluso en aplicaciones de corte continuo, dice el Sr. Pettay, el refrigerante sólo debe utilizarse para cortes que no superen los 0,010 ipr de avance o los 0,080 pulgadas de profundidad de corte.
Aplicaciones
Los cermets son excelentes para el acabado. Más allá de eso, ¿qué otras aplicaciones deberían considerar los posibles usuarios?
El Sr. Pettay señala cuatro:
- Rectificado. La combinación de resistencia al desgaste, velocidad y mayor tenacidad puede hacer que los cermets destaquen en las aplicaciones de ranurado. (En el ranurado, dice, se recomienda el uso de refrigerante.)
- Piezas con forma de red. Otra ventaja de la estabilidad de los cermets es el estricto control dimensional. Las aplicaciones de poca profundidad de corte con requisitos de tolerancia estrictos, como las piezas con forma de red, son muy adecuadas para los cermets.
- Piezas que necesitan velocidad. Si la velocidad de avance ya está limitada por los requisitos de acabado y la profundidad de corte ya está limitada por las dimensiones de la pieza, entonces la velocidad es la única vía que queda para aumentar la productividad. Los cermets pueden proporcionar esta velocidad adicional.
- Mecanizado tipo suizo. En una máquina de torneado de tipo suizo, las velocidades de avance son generalmente ligeras y las velocidades del husillo suelen ser altas, una combinación ventajosa para los cermets. Las plaquitas de cermet pueden ser excelentes para mantener las tolerancias y los acabados precisos que suelen caracterizar el trabajo en estas máquinas.
A esta lista, el Sr. Pettay añade una quinta aplicación que puede adquirir más importancia con el tiempo: el mecanizado en seco. La capacidad limitada de los cermets para soportar el refrigerante es una desventaja sólo cuando se utiliza refrigerante. Como los costes de eliminación del refrigerante siguen aumentando, el mecanizado en seco puede representar una parte creciente de los procesos de trabajo del metal, proporcionando potencialmente una razón más por la que los cermets merecen una segunda mirada.
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