1 FALLAS EN LAS HERRAMIENTASKATHERINE MARTINEZ – STEFANIA DURAN
2 INTRODUCCIÓN Las herramientas durante el trabajo están sometidas a:Grandes esfuerzos localizados Altas temperaturas Deslizamiento de la viruta por la superficie o cara de ataque Deslizamiento de la herramienta de trabajo por la superficie mecanizada CONSECUENCIA DESGASTE Vida de la herramienta Calidad de la superficie mecanizada y su exactitud dimensional Economía de las herramientas de corte.
3 INTRODUCCIÓN FACTORES Materiales de la herramienta y de la piezaForma de la herramienta Fluidos de corte Parámetros del proceso ( velocidad de corte, avance y profundidad de corte) Características de la maquina herramienta.
4 INTRODUCCIÓN Pastilla: P30 Vc = 100 m/min Tiempo: 4 min 400ºC 350ºCA pesar de que la mayor parte del calor generado se transfiere a la viruta, ocurren en la herramienta regiones con altas temperaturas, el calor no eliminado por la viruta se transfiere a la herramientas y una pequeña parte a la pieza.
5 INTRODUCCIÓN 1. Zona de cizallamiento. 2. Zona de contacto cara-viruta3. Zona de contacto entre el flanco y una superficie transitoria 2 1 3
6 INTRODUCCIÓN Def. plástica Def. plástica y rozamiento Rozamiento
7 Elevada Resistencia a: Bajos coeficientes de:Formas de solicitación Mecánicas Térmicas Químicas Fuerzas Calor Reacciones Tensión Compresión Cizallamiento Fatiga Flexión Temperatura Variación de Difusión Oxidación Corrosión Elevada: Resistencia Dureza Tenacidad Elevada Resistencia a: Altas temperaturas Revenido Variaciones de Bajos coeficientes de: Propiedades Requeridas
8 2 MECANISMOS DE DESGASTE
9 MECANISMOS DE DESGASTEEl desgaste de una herramienta puede ser atribuido a las siguientes causas individuales: 2.1 Daño de la herramienta por la elevada solicitación térmica y mecánica. 2.2 Adhesión (cizallamiento de partes adheridas) 2.3 Abrasión mecánica 2.4 Difusión 2.5 Oxidación
10 MECANISMOS DE DESGASTEDesgaste en función de la temperatura
11 2.1 Daño de la herramienta por la elevada solicitación térmica y mecánicaComo consecuencia de las elevadas solicitaciones térmicas y mecánicas se tiene: Fragmentación o quiebre de los filos Formación de grietas paralelas al filo. Grietas en forma de peine. Deformación plástica.
12 DESGASTE ABRASIVO Resulta de la fricción y de la elevada presión y temperatura entre pieza-herramienta-viruta. Las partículas duras en el material de la pieza son las causantes del desgaste abrasivo en la herramienta.
13 DESGASTE ABRASIVO Se desprenden partículas de la superficie de la herramienta. Desgaste abrasivo en aluminio.
14 DESGASTE ADHESIVO Adhesión de pequeñas partículas de material a la herramienta. Estas partículas adheridas arrancan partículas muy pequeñas de herramienta provocando desgaste en la misma.
15 DESGASTE ADHESIVO Material adherido VIRUTA HERRAMIENTA
16 DESGASTE ADHESIVO El desgaste adhesivo se puede reducir con los siguientes métodos: Usar un material duro en una de las partes que van a interactuar Usar materiales que se oxiden con mas facilidad
17 DESGASTE POR DIFUSIÓN A altas temperaturas de uso las moléculas alcanzan una cierta movilidad, dando inicio a un fenómeno de difusión de modo que sus cristales pueden modificar su forma y constitución. Desgaste de cráter, originado por la difusión.
18 DESGASTE POR DIFUSIÓN A altas temperaturas de uso las moléculas alcanzan una cierta movilidad, dando inicio a un fenómeno de difusión de modo que sus cristales pueden modificar su forma y constitución. Desgaste de cráter, originado por la difusión.
19 DESGASTE POR DIFUSIÓN VIRUTA Fe C Co METAL DURO P30Es una forma de desgaste que se da en las herramientas de metal duro, donde se presentan las siguientes reacciones: VIRUTA HERRAMIENTA Fe C Co METAL DURO P30 CRISTALES MIXTOS Co - WC Ti - WC (TaC - NbC) DISOLUCIÓN DE WC EN: Fe3W3C; (FeW)6C y (FeW)23C6 REACCIONES DE DIFUSIÓN EN LAS HERRAMIENTAS DE METAL DURO REACCIONES DE DIFUSIÓN EN LAS HERRAMIENTAS DE METAL DURO Difusión de hierro en la fase de cobalto, formando una mezcla de bajo punto de fusión y fácil desgaste. Difusión de cobalto en acero, donde el hierro y el acero forman cristales mixtos. Difusión de carbono que es retirado de los carburos e inmigra para el acero. Disolución de carburo de tungsteno.
20 DESGASTE POR OXIDACIÓNLa oxidación se verifica en piezas cuando aquellas están a altas temperaturas, y se forman carchas. Para las herramientas de acero no presenta gran importancia, ya que éstas regularmente no trabajan a altas temperaturas, mientras que en las de metal duro a base de tungsteno a causa de las temperaturas y del oxígeno existente en la atmósfera, se forma en la superficie de la herramienta una capa de óxidos complejos a base de tungsteno, cobalto y hierro, que tiene cierta acción destructiva sobre la estructura de metal duro. REACCIONES DE DIFUSIÓN EN LAS HERRAMIENTAS DE METAL DURO Difusión de hierro en la fase de cobalto, formando una mezcla de bajo punto de fusión y fácil desgaste. Difusión de cobalto en acero, donde el hierro y el acero forman cristales mixtos. Difusión de carbono que es retirado de los carburos e inmigra para el acero. Disolución de carburo de tungsteno.
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22 DESGASTE DEL FLANCO Se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta: CAUSAS Frotamiento de la herramienta sobre la superficie maquinada, que causa desgaste adhesivo y/o abrasivo. Alta temperatura, que afecta las propiedades del material de la herramienta y la superficie de la pieza. CONSECUENCIAS Hace que se pierda el control dimensional, el acabado superficial se deteriora y la generación de calor aumenta. No obstante este es el modo normal de desgaste.
23 DESGASTE DEL FLANCO La rapidez del desgaste se caracteriza por el ancho promedio de la zonda de desgaste VB.
24 DESGASTE DEL FLANCO
25 DESGASTE DE MUESCA Se forma a la altura de la línea de corte, donde la herramienta roza contra el hombro de la pieza de trabajo. CAUSAS La superficie original del trabajo es mas dura y abrasiva que el material interno, provocado por el estirado en frío o por maquinados previos, así como por partículas de arena en la superficie de la fundición.
26 REDONDEO DE FILO El filo de corte principal se redondea debido a la abrasión. Deformación plástica CAUSAS Altas velocidades de corte: temperaturas elevadas Altas presiones de la herramienta CONSECUENCIAS Ángulo de ataque cada vez mas negativo hacia la raiz del corte. RECOMENDACIONES Ángulo de ataque doble
27 DESGASTE DE CRATER Es una concavidad que se forma en la cara de la herramienta, debido a la fricción de la misma con la viruta. FACTORES Temperatura en la interfase herramienta-viruta Afinidad química entre los materiales de herramienta y pieza Factores de desgaste del flanco Viruta Herramienta Pieza
28 DESGASTE DE CRATER Progresa debido a : Abrasión Adhesión DifusiónAblandamiento térmico Deformación plástica Se puede desarrollar una acumulación de material en el filo, y entonces la herramienta actúa como si tuviera un ángulo de ataque mayor.
29 DESGASTE DE CRATER El desgaste se cuantifica midiendo la profundidad KT o el área de la sección transversal del cráter perpendicular al borde de corte. La rapidez del desgaste aumenta rápidamente con la temperatura, aumenta la difusión. HSS Carburo C-1 Carburo C-5
30 FRAGMENTACIÓN DEL FILORotura de una pequeña parte del filo, perdida repentina de material de la herramienta. CAUSAS Herramientas poco resistentes Sobrecargas mecánicas Sobrecargas térmicas CONSECUENCIAS Gran efecto negativo sobre el acabado superficial, la integridad superficial y la exactitud dimensional de la pieza.
31 HERRAMIENTAS POCO RESISTENTESÁngulos muy pequeños Mal acabado del filo Herramientas muy dura y poco tenaz Material de trabajo Acero rápido, grados Carburo, Hierro fundido, latón fundido 0,0 Latón y bronce 8 3,5 Latón blando y acero de alta resistencia 14 Acero dulce 27 Aleaciones ligeras 40 13
32 SOBRECARGAS MECÁNICASFatiga mecánica debido a: Cortes interrumpidos o impactos. Considerando la resistencia al impacto de un acero como del 100%, para las aleaciones fundidas es el 70%, el 60% para el carburo duro de la calidad más tenaz y el 30% para el de calidad más frágil. Inclusiones duras en el material de la pieza. Especialmente en metales duros. Los aceros rápidos son poco sensibles a este tipo de sobrecarga. Dimensiones excesivas de la viruta. Vibraciones de cualquier origen.
33 SOBRECARGAS TÉRMICAS Variaciones cíclicas de la temperatura que generan fatiga: Corte interrumpido Enfriamiento localizado mal aplicado.
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