ES2234727T3 - Elemento de corte para herramientas de corte, tales como muelas de tronzar. - Google Patents
Elemento de corte para herramientas de corte, tales como muelas de tronzar.Info
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Abstract
Elemento de corte para herramientas de corte, tales como muelas de tronzar, coronas de perforación, herramientas para amolar y similares, compuesto de una matriz metálica aplicada mediante un procedimiento de pulverización en estado fundido o fundición en una zona del perímetro exterior de un cuerpo base de la muela de tronzar, en la que están integradas partículas de material duro en una aleación fundida formada por un bronce con un medio metálico que potencia la humectación, caracterizado porque la aleación fundida contiene una proporción de 1 ¿ 40 por ciento en peso de otro metal o de un óxido metálico, cuya densidad difiere menos del 10% de la densidad de la aleación fundida restante.
Description
Elemento de corte para herramientas de corte,
tales como muelas de tronzar.
La invención se refiere a un elemento de corte
para herramientas de corte, tales como muelas de tronzar, coronas
de perforación, herramientas para amolar o similares, con las
características del preámbulo de la reivindicación 1.
Las muelas de tronzar están compuestas por un
cuerpo base de acero con un perímetro exterior fundamentalmente
circular, así como por un taladro central para alojarse en un
aparato de corte. Las muelas de tronzar están segmentadas
exteriormente mediante muescas regulares, de modo que en los
segmentos están dispuestos elementos de corte que contienen
materiales duros. Anteriormente, estos elementos de corte se
fusionaban mediante la técnica del rayo láser. A partir del
documento DE-A-195 20 149 se conoce
un procedimiento de este tipo en el que los elementos de corte de
bronce y materiales duros se fusionan en un cuerpo base mediante un
láser Nd:YAG por impulsos. A partir del documento
DE-A-197 44 214, se conoce el
emplear titanio como medio que potencia la humectación para la
distribución uniforme de granos de diamante en la masa fundida, así
como prever una capa intermedia de cobre entre el cuerpo base y el
elemento de corte para aumentar la adherencia del elemento de corte
en el cuerpo base.
En comparación con el procedimiento, ampliamente
extendido anteriormente, de sinterizado de una mezcla de diamantes
y partículas en polvo metálicas (cobalto, hierro o níquel), el
fundido de los elementos de corte tiene la ventaja de que la matriz
metálica presenta una fuerza de sujeción para los diamantes
fundamentalmente mayor. Como desventaja, repercute en el
procedimiento de fundición la diferencia de densidad del material
duro (por ejemplo, diamante 3,5 g/cm^{3}) y de la masa metálica
fundida (por ejemplo, cobre a 1200º 7,85 g/cm^{3}). Debido al
empuje ascensional y a la convección del baño de fusión, los
diamantes nadan en la masa metálica fundida y, tras la
solidificación, conducen a la formación de una estructura del
elemento de corte con una alta proporción de granos de diamante en
dirección a la superficie. Este tipo de elementos de corte es
desventajoso para el uso práctico dado que actúan de forma
demasiado dura debido a la alta concentración superficial de los
diamantes.
Una solución a este problema podría encontrarse
en un tiempo de solidificación muy breve, lo que sería costoso y no
puede hacerse realidad en la fabricación en masa. Según el
documento WO 98/15672 otro planteamiento de solución prevé que el
cuerpo base se mueva de forma opuesta a la dirección de la fuerza de
la gravedad durante el tiempo de solidificación, y que la normal de
la superficie del cuerpo base y la dirección de la fuerza de la
gravedad formen un ángulo de 60º a 90º. Partiendo de la restricción
de las vías para la realización del procedimiento que acompaña a
esto, este planteamiento sólo evita de forma incompleta el
desplazamiento por el empuje ascensional de los granos de diamante,
especialmente en el caso de altas velocidades de aplicación de más
de 150 mm/min y masas metálicas fundidas de baja viscosidad, y no
evita de ningún modo la convección del baño de fusión.
Por tanto, el objetivo de la presente invención
es crear un elemento de corte para herramientas de corte, tales
como muelas de tronzar, en el que la distribución de las partículas
de material duro esté optimizada y no sea necesaria ninguna etapa
costosa del procedimiento para su fabricación.
Este objetivo se consigue con las características
mencionadas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1. Los
perfeccionamientos y realizaciones ventajosas de la invención están
comprendidos en las otras reivindicaciones.
Según la invención, un elemento de corte para
herramientas de corte, tales como muelas de tronzar y similares,
compuesto por una matriz metálica aplicada mediante un
procedimiento de pulverización en estado fundido o fundición en una
zona del perímetro exterior de un cuerpo base de la muela de
tronzar, en la cual están integradas partículas de un material duro
en una aleación fundida compuesta de un bronce con un medio
metálico que potencia la humectación, está caracterizado porque la
aleación fundida contiene una proporción de 1 - 40 por ciento en
peso de otro metal o de un óxido metálico, cuya densidad difiere
menos del 10% de la densidad de la aleación fundida restante. Según
la realización preferida de la invención, el otro metal es cromo y
el medio que potencia la humectación es titanio. Las partículas de
material duro están compuestas total o parcialmente por diamante,
de modo que como otra proporción de material duro está presente
carburo de tungsteno.
Preferiblemente, el elemento de corte está
compuesto de 44-93% en peso de un bronce,
5-30% en peso de titanio, 1,40% en peso,
preferiblemente 4-20% en peso de cromo, y
1-50% en peso de materiales duros.
El elemento de corte se funde en un cuerpo base
de acero mediante un rayo láser, de modo que entre el elemento de
corte y el cuerpo base está dispuesta ventajosamente una capa
intermedia metálica sin ninguna proporción de un medio metálico que
potencia la humectación.
Un procedimiento para fabricar elementos de corte
en herramientas de corte según una de las reivindicaciones
precedentes está caracterizado por las etapas:
- facilitar un cuerpo base en una coquilla y,
dado el caso, aplicar una capa intermedia metálica por fusión
mediante un rayo láser,
- mezclar los componentes del elemento de corte,
que se presentan en polvo
- aplicar la mezcla y fundir la mezcla mediante
un rayo láser.
El polvo de cromo se funde junto con el polvo de
bronce-titanio y se pulveriza, junto con los granos
de diamante, en el cuerpo base de acero. Durante el enfriamiento de
la masa fundida que comienza inmediatamente, pequeños cristales
primarios de cromo dispersados de forma muy fina precipitan en la
masa fundida. Dado que la densidad del cromo sólido con 7,2
g/cm^{3} corresponde aproximadamente a la densidad de la masa
fundida, no se produce ni un desplazamiento de empuje ascensional,
ni un movimiento de sedimentación de las partículas de cromo que se
disgregan. Debido a la proporción de sustancia sólida de cromo que
aumenta con el creciente enfriamiento, se produce un aumento
notorio de la viscosidad de la masa fundida, con lo que se dificulta
el desplazamiento de empuje ascensional y de convección de los
granos de diamante. Además, al aumentar la disgregación de los
cristales primarios de cromo muy finos (normalmente, < 5 \mu),
se llega a una configuración de una retícula que también
obstaculiza el desplazamiento de empuje ascensional y de convección
de los diamantes.
Tras la solidificación completa de toda la masa
fundida, en un compuesto formado por una retícula de partículas de
cromo y un ligamento básico de
cobre-estaño-titanio, se presenta
una distribución en gran parte uniforme de los granos de diamante.
Tal como se ha comprobado en los ensayos, la retícula de partículas
de cromo finamente dispersadas no influye negativamente de ningún
modo en el procedimiento de corte o abrasión de los elementos de
corte.
A continuación, se exponen a modo de ejemplo
algunas fórmulas de mezclas para los elementos de corte:
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
Claims (11)
1. Elemento de corte para herramientas de corte,
tales como muelas de tronzar, coronas de perforación, herramientas
para amolar y similares, compuesto de una matriz metálica aplicada
mediante un procedimiento de pulverización en estado fundido o
fundición en una zona del perímetro exterior de un cuerpo base de la
muela de tronzar, en la que están integradas partículas de material
duro en una aleación fundida formada por un bronce con un medio
metálico que potencia la humectación, caracterizado porque
la aleación fundida contiene una proporción de 1 - 40 por ciento en
peso de otro metal o de un óxido metálico, cuya densidad difiere
menos del 10% de la densidad de la aleación fundida restante.
2. Elemento de corte según la reivindicación 1,
caracterizado porque el otro metal es cromo.
3. Elemento de corte según la reivindicación 1 o
2, caracterizado porque el medio que potencia la humectación
es titanio.
4. Elemento de corte según la reivindicación 2 y
3, caracterizado porque las partículas de material duro
están compuestas total o parcialmente por diamante.
5. Elemento de corte según la reivindicación 4,
caracterizado porque como otra proporción de material duro
está presente carburo de tungsteno.
6. Elemento de corte según la reivindicación 4 o
5, caracterizado porque el elemento de corte está compuesto
de 44-93% en peso de un bronce,
5-30% en peso de titanio, 1.40% en peso de cromo, y
1-50% en peso de materiales duros.
7. Elemento de corte según la reivindicación 5,
caracterizado porque la proporción de cromo es de entre 4 y
20 por ciento en peso.
8. Elemento de corte según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento de corte está fundido mediante un rayo láser.
9. Elemento de corte según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuerpo
base está compuesto de acero.
10. Elemento de corte según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre el
elemento de corte y el cuerpo base está dispuesta una capa
intermedia metálica sin una proporción de un medio metálico que
potencia la humectación.
11. Procedimiento para fabricar elementos de
corte en herramientas de corte según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado por las etapas:
- facilitar un cuerpo base en una coquilla y,
dado el caso, aplicar una capa intermedia metálica por fundición
mediante un rayo láser,
- mezclar los componentes del elemento de corte,
que se presentan en polvo,
- aplicar la mezcla y fundir la mezcla mediante
un rayo láser.
Applications Claiming Priority (2)
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