El recubrimiento de herramientas con diamante es un sofisticado proceso que mejora significativamente la durabilidad y el rendimiento de las herramientas de corte.
Explicación de los 5 pasos clave
1. Preparación de las herramientas para el recubrimiento de diamante
Antes del proceso de recubrimiento, las herramientas de carburo de tungsteno se someten a una limpieza a fondo y a una preparación química en dos pasos.
El primer paso consiste en desbastar la superficie de carburo para mejorar la adherencia mecánica de la capa de diamante.
Esto es crucial, ya que garantiza que la capa de diamante se adhiera bien a la superficie de la herramienta, evitando que se desprenda durante el uso.
El segundo paso es la eliminación del cobalto de la superficie del carburo, ya que el cobalto es perjudicial para el crecimiento del diamante.
Este paso es esencial porque el cobalto, que suele utilizarse como aglutinante en el carburo de wolframio, puede inhibir la formación de diamante durante el proceso de CVD.
2. Proceso de recubrimiento de diamante
El recubrimiento de diamante propiamente dicho se consigue mediante diversos métodos de CVD, como el CVD por plasma de microondas (MPCVD), el CVD por pulverización de plasma con arco de corriente continua (DAPCVD) y el CVD por hilo caliente (HFCVD).
Entre ellos, el HFCVD es el más utilizado en la industria debido a su coste relativamente bajo y a su capacidad para lograr una deposición uniforme en grandes áreas.
En el proceso HFCVD, se produce una reacción en fase gaseosa a baja presión y a altas temperaturas.
El metano (CH4), utilizado como fuente de carbono, reacciona con el hidrógeno en presencia de un filamento caliente para generar precursores de películas de diamante.
A continuación, estos precursores se depositan sobre la superficie de la herramienta preparada, formando una capa de diamante densa y uniforme.
3. Características y ventajas de las herramientas diamantadas
Las herramientas recubiertas de diamante, con un espesor de recubrimiento típico de 10-30μm, ofrecen ventajas significativas sobre las herramientas sin recubrimiento.
Son muy resistentes al desgaste y capaces de mantener el filo, lo que las hace ideales para cortar materiales difíciles de mecanizar, como el grafito y las aleaciones de aluminio con alto contenido en silicio.
El ciclo de producción de estas herramientas es relativamente corto, y el coste de preparación es moderado, especialmente si se compara con los beneficios de una mayor vida útil y rendimiento de la herramienta.
4. Aplicación y limitaciones
Aunque las herramientas con recubrimiento de diamante pueden aplicarse a una amplia gama de tamaños y formas de herramientas, existen límites prácticos.
Por ejemplo, las herramientas con diámetros superiores a 0,500″ (12,70 mm) pueden no ser tan rentables de recubrir con diamante, ya que otros tipos de herramientas podrían ser más adecuados.
Además, la complejidad de las formas de herramientas que pueden recubrirse eficazmente con diamante es limitada, lo que puede restringir su aplicación en determinados procesos de fabricación.
5. Resumen
En resumen, el recubrimiento de herramientas con diamante es un proceso sofisticado que mejora significativamente la durabilidad y el rendimiento de las herramientas de corte.
El uso de CVD, en particular HFCVD, permite la deposición eficiente y eficaz de capas de diamante sobre las herramientas, haciéndolas indispensables en industrias que requieren precisión y durabilidad en las operaciones de mecanizado.
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