ES2252341T3 - Herramienta de aleacion de carburo recubierto en superficie. - Google Patents
Herramienta de aleacion de carburo recubierto en superficie.Info
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Abstract
Herramienta para cortar hecha de una aleación de carburo recubierto en superficie, teniendo una capa de recubrimiento resistente al desgaste una excelente adhesión, que comprende: un sustrato de aleación de carburo basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en una profundidad promedio de 1 a 50 nm como capa más exterior de la superficie del sustrato; y una capa de recubrimiento resistente al desgaste depositada químicamente y/o físicamente en la superficie del sustrato de aleación de carburo basado en carburo de tungsteno, en la que la capa de recubrimiento resistente al desgaste comprende una capa o una pluralidad de dos o más capas, seleccionadas del grupo que consiste en una capa de carburo de Ti, una capa de nitruro de Ti, una capa de carbonitruro de Ti, una capa de carbóxido de Ti y una capa de carbonitróxido de Ti, y en la que dicha capa de recubrimiento resistente al desgaste tiene un espesor de 1a 15 µm.
Description
Herramienta de aleación de carburo recubierto en
superficie.
La presente invención se refiere a una
herramienta para cortar hecha de una aleación de carburo recubierto
en superficie (denominada en lo sucesivo en el presente documento
como una herramienta de carburo cementado recubierto) que no
produce ni exfoliación ni desbarbado (microdesbarbado) en una capa
de recubrimiento resistente al desgaste cuando se cortan
interrumpidamente diversos tipos de acero y hierro fundido en
condiciones de corte profundo tales como profundidad de corte
gruesa y alta alimentación en las que se aplican altos impactos
mecánicos y térmicos, porque la capa de recubrimiento resistente al
desgaste es mejor en la adhesión a la superficie de un sustrato de
aleación de carburo basado en carburo de tungsteno (denominado en lo
sucesivo en el presente documento como un sustrato de carburo
cementado) y también es mejor en la resistencia frente al
desbarbado, exhibiendo así una excelente resistencia al desgaste
durante un largo periodo de tiempo.
En general, las herramientas para cortar
incluyen, por ejemplo, en un inserto desechable que ha de ser unido
desmontablemente a la parte de la punta de un fragmento en el corte
y aplanamiento de piezas de trabajo tales como varios tipos de
acero y hierro fundido, taladradora o taladradora en miniatura usada
en el taladrado de los materiales de piezas de trabajo, y en una
fresa radial de tipo sólido usada en aplanamiento, estriado y
biselado de las piezas de trabajo. También se conoce una herramienta
de fresado radial desechable que se usa para cortar de la misma
forma como en el caso del fresado radial de tipo sólido después de
que el inserto desechable se ha unido desmontablemente. El
documento JP 58107482 describe una herramienta para cortar
recubierta con una capa de sedimentación de vapor ionizado que
consiste en un metal amorfo.
Se conoce una herramienta de carburo cementado
recubierto producida mediante sedimentación, en la superficie de un
sustrato de carburo cementado, de una capa de recubrimiento
resistente al desgaste que está hecha de una capa o de una
pluralidad de dos o más capas, entre una capa de carburo de Ti
(denominado en lo sucesivo en el presente documento como TiC), una
capa de nitruro de Ti (denominado en lo sucesivo en el presente
documento como TiN), una capa de carbonitruro de Ti (denominado en
lo sucesivo en el presente documento como TiCN), una capa de
carbóxido de Ti(denominado en lo sucesivo en el presente
documento como TiCO) y una capa de carbonitróxido de Ti (denominado
en lo sucesivo en el presente documento TiCNO) y tiene un espesor
promedio de 1 a 15 \mum, usando un aparato de sedimentación
química convencional. También se conoce bien que esta herramienta de
carburo cementado recubierto puede usarse en corte continuo y en
corte interrumpido de diversos tipos de acero y hierro
fundido.
fundido.
También se conoce una herramienta de carburo
cementado recubierto producida mediante sedimentación, en la
superficie de un sustrato de carburo cementado, de una capa de
recubrimiento resistente al desgaste que está compuesta de: (a) una
capa de recubrimiento inferior que está hecha de una capa o de una
pluralidad de dos o más capas, entre una capa de carburo de Ti
(denominado en lo sucesivo en el presente documento como TiC), una
capa de nitruro de Ti (denominado en lo sucesivo en el presente
documento como TiN), una capa de carbonitruro de Ti (denominado en
lo sucesivo en el presente documento como TiCN), una capa de
carbóxido de Ti(denominado en lo sucesivo en el presente
documento TiCO) y una capa de carbonitróxido de Ti (denominado en lo
sucesivo en el presente documento como TiCNO), y tiene un espesor
promedio de 0,5 a 15 \mum, depositada usando un dispositivo de
sedimentación química convencional; y (b) una capa de recubrimiento
superior que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de
óxido de aluminio (denominado en lo sucesivo en el presente
documento como Al_{2}O_{3}) y una capa mixta de
Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} hecha de una matriz de
Al_{2}O_{3} y una fase de óxido de zirconio (denominado en lo
sucesivo en el presente documento como ZrO_{2}) dispersada y
distribuida en ella (denominada en lo sucesivo en el presente
documento como capa mixta Al_{2}O_{3}-ZrO_{2})
descrita en la solicitud de patente japonesa, primera publicación
nº Sho 57-39168 y en la solicitud de patente
japonesa, primera publicación, nº Sho 61-201778, y
tiene un espesor promedio de 0,5 a 15 \mum, depositada usando el
mismo dispositivo de sedimentación química convencional. También se
conoce bien que esta herramienta de carburo cementado recubierto
puede usarse en corte continuo y en corte interrumpido de diversos
tipos de acero y hierro fundido.
También se conoce que una herramienta de carburo
cementado recubierto se produce mediante sedimentación, en la
superficie del sustrato de carburo cementado, de una capa de
recubrimiento resistente al desgaste que está hecha de una capa
dura en superficie monocapa o multicapa de cualquiera o de ambas de
una capa de material compuesto de nitruro de Ti y Al (denominada en
lo sucesivo en el presente documento como capa (Ti, Al)N) y
una capa de material compuesto de carbonitruro de Ti y Al
(denominada en lo sucesivo en el presente documento como capa (Ti,
Al)CN), que satisfacen respectivamente la fórmula de
composición: (Ti_{1-x}Al_{x})N y la
fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum, como se describe en la solicitud de patente japonesa,
primera publicación nº Sho 62-56565 usando una
aparato de recubrimiento iónico por arco como un tipo de aparato de
sedimentación física mostrado en la vista explicativa esquemática
de la figura 1 en las condiciones en que esa descarga del arco se
genera entre un electrodo del ánodo y un electrodo del cátodo
(fuente de vapor), en el que se establece una aleación
Ti-Al con una composición predeterminada, en las
condiciones de voltaje de 35 V y una corriente de 90 A en el estado
en el que la atmósfera del aparato se desaloja hasta 0,5 Pa y se
calienta hasta una temperatura de 500ºC usando un calentador y, al
mismo tiempo, un gas nitrógeno y/o un gas metano, como un gas
reactivo, se introducen en el aparato y se aplica un voltaje de
polarización de 200 V al sustrato de carburo cementado.
También se conoce una herramienta de carburo
cementado recubierto producido mediante sedimentación física, en la
superficie del sustrato de carburo cementado, de una capa dura
inferior monocapa o multicapa de una capa de recubrimiento
resistente al desgaste que está hecha de cualquiera o de ambas de
una capa de material compuesto de nitruro de Ti y Al (denominada en
lo sucesivo en el presente documento como capa (Ti, Al)N) y
una capa de material compuesto de carbonitruro de Ti y Al
(denominada en lo sucesivo en el presente documento como capa (Ti,
Al)CN), que satisfacen respectivamente la fórmula de
composición: (Ti_{1-x}Al_{x})N y la
fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum, como se describe en la solicitud de patente japonesa,
primera publicación nº Sho 62-56565, usando una
aparato de recubrimiento iónico por arco como un tipo de aparato de
sedimentación física mostrado en la vista de dibujo explicativa
esquemática de la figura 1 en las condiciones en que esa descarga
del arco se genera entre un electrodo del ánodo y un electrodo del
cátodo (fuente de vapor), en el que se establece una aleación
Ti-Al con una composición predeterminada, en las
condiciones de voltaje de 35 V y una corriente de 90 A en el estado
en el que la atmósfera del aparato se desaloja hasta 0,5 Pa y se
calienta hasta una temperatura de 500ºC usando un calentador y, al
mismo tiempo, un gas nitrógeno y/o un gas metano, como un gas
reactivo, se introducen en el aparato y se aplica un voltaje de
polarización de 200 V al sustrato de carburo cementado, y
sedimentaciones adicionales químicamente encima de una capa de
recubrimiento superior que está hecha de cualquiera o de ambas de
una capa de óxido de aluminio (denominado en lo sucesivo en el
presente documento como Al_{2}O_{3}) y una capa mixta de
Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} hecha de una matriz de
Al_{2}O_{3} y una fase de óxido de zirconio (denominado en lo
sucesivo en el presente documento como ZrO_{2}) dispersada y
distribuida en ella (denominada en lo sucesivo en el presente
documento como capa mixta Al_{2}O_{3}-ZrO_{2})
descrita en la solicitud de patente japonesa, primera publicación
nº Sho 57-39168 y en la solicitud de patente
japonesa, primera publicación, nº Sho 61-201778, y
tiene un espesor promedio de 0,5 a 10 \mum, usando un aparato de
sedimentación química convencional. También se conoce que esta
herramienta de carburo cementado recubierto puede usarse en corte
continuo y en corte interrumpido de diversos tipos de acero
y
hierro fundido.
hierro fundido.
Recientemente, aparatos de corte de alto
rendimiento han realizado avances notables. Con un aumento en las
fuertes demandas de ahorro de trabajo y de ahorro de energía así
como reducción de costes de la operación de corte, las herramientas
para cortar tienden a requerir la versatilidad que está apenas
influenciada por las condiciones de corte tan poco como sea
posible. Cuando una herramienta de carburo cementado recubierto
convencional se usa en corte continuo y en corte interrumpido de
acero y hierro fundido, en condiciones normales, no surge ningún
problema. Sin embargo, cuando una operación de corte usando una
fresa radial o taladradora cuyo filo cortante se expone a corte
interrumpido, y una operación de corte interrumpido (denominada en
lo sucesivo en el presente documento como "corte
interrumpido") usando un inserto desechable se lleva a
condiciones de corte profundo tales como profundidad de corte
gruesa y alta alimentación, la capa dura en superficie es propensa
a despegarse de la superficie del sustrato de carburo cementado
debido a altos impactos mecánicos y térmicos que se producen
durante el corte. Teniendo en cuenta que la capa primaria y la capa
dura en superficie son muy duras, el desbarbado es propenso a tener
lugar en la parte del filo cortante en el corte interrumpido en
condiciones de corte profundo acompañadas con altos impactos
mecánicos y térmicos, y el fallo tiene lugar dentro de un tiempo
relativamente corto.
Para solucionar los problemas descritos
anteriormente, según la presente invención, se desarrollaron las
siguientes herramientas para cortar hechas de una aleación de
carburo recubierto en superficie, que tiene una capa de
recubrimiento resistente al desgaste.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, en el primer aspecto de la
presente invención, comprende un sustrato de aleación de carburo
basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada
por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco a
una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie; y una
capa de recubrimiento resistente al desgaste depositada químicamente
y/o físicamente en la superficie del sustrato de aleación de
carburo basado en carburo de tungsteno, en la que la capa de
recubrimiento resistente al desgaste está hecha de una capa o una
pluralidad de dos o más capas, entre una capa de carburo de Ti, una
capa de nitruro de Ti, una capa de carbonitruro de Ti, una capa de
carbóxido de Ti y una capa de carbonitróxido de Ti, y tiene un
espesor promedio de 1 a 15 \mum, y la capa de recubrimiento
resistente al desgaste una excelente
adhesión.
adhesión.
En la herramienta de carburo cementado recubierto
en superficie de esta realización, ya que la capa amorfa formada en
la parte superficial del sustrato de carburo cementado garantiza una
fuerte adhesión entre la superficie del sustrato de carburo
cementado y la capa de recubrimiento resistente al desgaste, la
exfoliación no es provocada por una pobre adhesión en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste durante la operación de corte
interrumpido en condiciones de corte profundo de acero y hierro
fundido acompañado con impactos térmicos y mecánicos drásticamente
altos, y la capa de recubrimiento resistente al desgaste exhibe una
excelente resistencia al desgaste. Por otra parte, en la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional, la
exfoliación es provocada por una pobre adhesión de la capa de
recubrimiento resistente al desgaste durante la operación de corte
interrumpido en las condiciones de corte profundo descritas
anteriormente, y es evidente que ese fallo tiene lugar dentro de un
tiempo relativamente
corto.
corto.
Como se describió anteriormente, la herramienta
de carburo cementado recubierto de esta invención exhibe una
excelente adhesión de la capa de recubrimiento resistente al
desgaste a la superficie del sustrato de carburo cementado y
también exhibe unos rendimientos de corte excelentes durante un
periodo de tiempo largo incluso cuando se usa en la operación de
corte interrumpido en condiciones de corte profundo acompañada de
impactos mecánicos y térmicos particularmente altos, sin mencionar
el uso en operaciones de corte continuo y de corte interrumpido de
diversos tipos de acero y hierro fundido en condiciones normales,
haciendo así posible hacer frente satisfactoriamente a la
variabilidad de la operación de corte y para conseguir un ahorro de
trabajo y un ahorro de energía adicionales así como una reducción
de costes en la operación de corte.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, en el segundo aspecto de la
presente invención, comprende un sustrato de aleación de carburo
basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada
por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco a
una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie; y una
capa de recubrimiento dura monocapa o multicapa depositada
físicamente en la superficie del sustrato de aleación de carburo
basado en carburo de tungsteno, en la que la capa de recubrimiento
dura monocapa o multicapa está hecha de cualquiera o de ambas de una
capa de material compuesto de nitruro de Ti y Al y una capa de
material compuesto de carbonitruro de Ti y Al, que satisfacen
respectivamente la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum, y la capa de recubrimiento dura exhibe una excelente
resistencia al desgaste.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie de la segunda realización
exhibía unos rendimientos de corte excelentes durante un periodo de
tiempo largo incluso cuando se usa en la operación de corte
interrumpido en condiciones de corte profundo acompañado de altos
impactos mecánicos y térmicos similares a los de la primera
realización, porque el recubrimiento resistente al desgaste exhibía
una excelente adhesión a la superficie del sustrato de carburo
cementado.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, en el tercer aspecto de la
presente invención, comprende un sustrato de aleación de carburo
cementado basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa
formada por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por
arco a una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie;
una capa de recubrimiento resistente al desgaste depositada
físicamente en la superficie de un sustrato de carburo cementado
basado en carburo de tungsteno, en la que la capa de recubrimiento
resistente el desgaste está compuesta de: (a) una capa de
recubrimiento inferior que está hecha de una capa o una pluralidad
de dos o más capas, entre una capa de carburo de Ti, una capa de
nitruro de Ti, una capa de carbonitruro de Ti, una capa de carbóxido
de Ti y una capa de carbonitróxido de Ti, y tiene un espesor
promedio de 0,5 a 15 \mum; y (b) una capa de recubrimiento
superior que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de
óxido de aluminio y una capa mixta de óxido de aluminio-óxido de
zirconio hecha de una matriz de óxido de aluminio y una fase de
óxido de zirconio dispersada y distribuida en ella, y tiene un
espesor promedio de 0,5 a 15 \mum.
La herramienta de carburo cementado recubierto de
esta realización exhibe unos rendimientos de corte excelentes
durante un periodo de tiempo largo porque la capa de recubrimiento
resistente al desgaste exhibe una excelente adhesión incluso cuando
se usa en la operación de corte interrumpido en condiciones de corte
profundo acompañadas por impactos mecánicos y térmicos
particularmente altos, sin mencionar el uso en operaciones de corte
continuo y de corte interrumpido de diversos tipos de acero y
hierro fundido en condiciones normales, haciendo así posible hacer
frente satisfactoriamente a la variabilidad de la operación de corte
y para conseguir un ahorro de trabajo y un ahorro de energía
adicionales así como una reducción de costes en la operación de
corte.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, en el cuarto aspecto de la
presente invención, se obtuvo mediante la sedimentación de las
siguientes capas (a) y (b) en la superficie de un sustrato de
carburo cementado basado en carburo de tungsteno que tiene una capa
amorfa formada por un tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco a una profundidad promedio de 1 a 50 nm de la
superficie mediante sedimentación física. Estas capas de
recubrimiento están hechas respectivamente de: (a) una capa fuerte
primaria que está hecha de una capa de nitruro de titanio y tiene un
espesor promedio de 0,1 a 5 \mum; y (b) una capa dura en
superficie multicapa o monocapa que está hecha de cualquiera o de
ambas de una capa de material compuesto de nitruro de Ti y Al y una
capa de material compuesto de carbonitruro de Ti y Al, que
satisfacen respectivamente la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum, y la capa de recubrimiento resistente al desgaste exhibe una
excelente adhesión. Teniendo en cuenta que la herramienta para
cortar de carburo cementado así obtenida presenta una adhesión
excelente de la capa de recubrimiento en superficie al sustrato y
también presenta una excelente resistencia frente al desbarbado,
esta herramienta para cortar hecha de una aleación de carburo
recubierto en superficie exhibe así un excelente rendimiento.
La herramienta de carburo cementado recubierto de
esta realización exhibe una excelente adhesión de la capa de
recubrimiento resistente al desgaste del sustrato de carburo
cementado y también exhibe un rendimiento de corte excelente durante
un periodo de tiempo largo incluso cuando se usa en la operación de
corte interrumpido en condiciones de corte profundo acompañadas por
impactos mecánicos y térmicos particularmente altos, sin mencionar
el uso en operaciones de corte continuo y de corte interrumpido de
diversos tipos de acero y hierro fundido en condiciones normales,
haciendo así posible hacer frente satisfactoriamente a la
versatilidad de la operación de corte y para conseguir un ahorro de
trabajo y un ahorro de energía adicionales así como una reducción de
costes en la operación de
corte.
corte.
La herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, en el quinto aspecto de la
presente invención, comprende un sustrato de aleación de carburo
basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada por
un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco a una
profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie; una capa de
recubrimiento resistente al desgaste depositada físicamente y/o
químicamente en la superficie de un sustrato de aleación de carburo
basado en carburo de tungsteno, en la que la capa de recubrimiento
resistente al desgaste está compuesto de: (a) una capa fuerte
primaria que está hecha de una capa de nitruro de titanio y tiene un
espesor promedio de 0,1 a 5 \mum; y (b) una capa dura inferior
multicapa o monocapa que está hecha de cualquiera o de ambas de una
capa de material compuesto de nitruro de Ti y Al y una capa de
material compuesto de carbonitruro de Ti y Al, que satisfacen
respectivamente la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum; y (c) una capa dura superior monocapa o multicapa que está
hecha de cualquiera o de ambas de una capa de óxido de aluminio y
una capa mixta de óxido de aluminio-óxido de zirconio hecha de una
matriz de óxido de aluminio y una fase de óxido de zirconio
dispersada y distribuida en ella, y tiene un espesor promedio de 0,5
a 15 \mum, y la capa de recubrimiento resistente al desgaste tiene
una excelente adhesión y resistencia frente al desbarbado.
En la herramienta de carburo cementado recubierto
de esta realización, teniendo en cuenta que la capa amorfa formada
en la parte superficial del sustrato de carburo cementado garantiza
una fuerte adhesión entre la superficie del sustrato de carburo
cementado y la capa de recubrimiento resistente al desgaste, la
exfoliación no es provocada por una pobre adhesión en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste durante la operación de corte
interrumpido en condiciones de corte profundo de acero y hierro
fundido acompañado de impactos térmicos y mecánicos extremadamente
altos, y la capa de recubrimiento resistente al desgaste exhibe una
excelente resistencia al desgaste. Por otra parte, en la herramienta
de carburo cementado recubierto convencional, la exfoliación es
provocada por una pobre adhesión de la capa de recubrimiento
resistente al desgaste durante la operación de corte interrumpido en
las condiciones de corte profundo descritas anteriormente, y es
evidente que ese fallo tiene lugar dentro de un tiempo
relativamente
corto.
corto.
Como se describió anteriormente, la herramienta
de carburo cementado recubierto de la presente invención exhibe una
excelente adhesión de la capa de recubrimiento resistente al
desgaste a la superficie del sustrato de carburo cementado y también
exhibe un rendimiento de corte excelente durante un periodo de
tiempo largo incluso cuando se usa en la operación de corte
interrumpido en condiciones de corte profundo acompañadas de
impactos mecánicos y térmicos particularmente altos, sin mencionar
el uso en operaciones de corte continuo y de corte interrumpido de
diversos tipos de acero y hierro fundido en condiciones normales,
haciendo así posible hacer frente satisfactoriamente a la
variabilidad de la operación de corte y para conseguir un ahorro de
trabajo y un ahorro de energía adicionales así como una reducción de
costes en la operación de corte.
La figura 1 es una vista explicativa esquemática
de un aparato de recubrimiento iónico por arco.
Las figuras 2A y 2B muestran un inserto de
carburo cementado recubierto; la figura 2A es una vista en
perspectiva esquemática del inserto de carburo cementado recubierto,
mientras que la figura 2B es una vista de la sección longitudinal
esquemática del inserto de carburo cementado recubierto.
Las figuras 3A y 3B muestran una fresa radial de
carburo cementado recubierto; la figura 3A es una vista frontal
esquemática de la fresa radial de carburo cementado recubierto,
mientras que la figura 3B es una vista de la sección transversal
esquemática de la parte de filo cortante.
Las figuras 4A y 4B muestran una broca de carburo
cementado recubierto; la figura 4A es una vista frontal esquemática
de la broca de carburo cementado recubierto, mientras que la figura
4B es una vista de corte transversal esquemática de las estrías.
Las realizaciones preferidas de la herramienta
para cortar hecha de la aleación de carburo recubierto en superficie
de la presente invención serán descritas en referencia a los dibujos
adjuntos. La presente invención no se limita a los siguientes
ejemplos y, por ejemplo, las características constituyentes de estas
realizaciones pueden usarse apropiadamente en combinación.
\newpage
Primera
realización
Desde el punto de vista de lo anteriormente
descrito, los presentes inventores han investigado para mejorar
adicionalmente la adhesión de la capa de recubrimiento resistente al
desgaste, lo que constituye la herramienta de carburo cementado
recubierto convencional anteriormente descrita a la superficie del
sustrato de carburo cementado. Como resultado, se obtuvo el
siguiente punto descubierto.
(a) Cuando el sustrato de carburo cementado
descrito anteriormente se carga en un aparato de recubrimiento
iónico por arco como un tipo de aparato de sedimentación física
mostrado en la vista explicativa esquemática de la figura 1 y la
superficie del sustrato de carburo cementado se somete a un
pretratamiento sin usar un electrodo del cátodo en las siguientes
condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de carburo cementado): 300 a 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 1 a 10 Pa,
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF (Apagado)),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -800 a -1000 V, y
- Tiempo de tratamiento: 2 a 10 min.,
y entonces la superficie del
sustrato de carburo cementado se somete adicionalmente a un
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco usando Ti
metálico como electrodo del cátodo en las siguientes
condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato: 450 a 550ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 1 a 10 Pa,
- Corriente de descarga de arco: 100 a 200 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 a -1200 V,
una capa de Ti metálica como capa
de sedimentación no se forma en la superficie del sustrato de
carburo cementado. La estructura de la superficie del sustrato de
carburo cementado en sí misma se observa usando un microscopio
electrónico de transmisión. Como resultado, se confirma la formación
de una capa
amorfa.
(b) La formación de la capa de Ti metálico usando
el aparato de recubrimiento iónico por arco se realiza en las
siguientes condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato: 300 a 500ºC,
- Gas atmosférico: (no se usa),
- Presión atmosférica: vacío a 0,1 Pa o inferior,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 50 a 100 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -30 a -100 V.
(c) En el estado en el que se forma una capa
amorfa a una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie,
cuando una capa de recubrimiento resistente al desgaste de la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional se forma en
la superficie del sustrato de carburo cementado con la capa amorfa
formada en la superficie del mismo usando el aparato de
sedimentación física descrito anteriormente o un aparato de
sedimentación química convencional, teniendo en cuenta que la capa
amorfa tiene una alta actividad y una alta reactividad, la capa
amorfa reacciona con la capa de recubrimiento resistente al desgaste
en formación de ella con sedimentación, para garantizar de ese modo
una adhesión extraordinariamente fuerte entre la superficie del
sustrato de carburo cementado y la capa de recubrimiento resistente
al desgaste. Como resultado, la herramienta de carburo cementado
recubierto así obtenida está libre de la exfoliación de la capa de
recubrimiento resistente al desgaste incluso cuando se usa en la
operación de corte interrumpido en condiciones de corte profundo.
Por tanto, se hace posible que la capa de recubrimiento resistente
al desgaste exhiba satisfactoriamente una excelente resistencia al
desgaste.
Esta realización se ha hecho en base al punto
descubierto descrito anteriormente y se caracteriza por una
herramienta de carburo cementado recubierto, una capa de
recubrimiento resistente al desgaste que presenta una excelente
adhesión, que comprende: un sustrato de carburo cementado que tiene
una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de
recubrimiento iónico por arco a una profundidad promedio de 1 a 50
nm desde la superficie del sustrato; y una capa de recubrimiento
resistente al desgaste depositada químicamente y/o físicamente en la
superficie del sustrato de carburo cementado basado en carburo de
tungsteno, en la que la capa de recubrimiento resistente al desgaste
está hecha de una capa o una pluralidad de dos o más capas, entre
una capa de TiC, una capa de TiN, una capa de TiCN, una capa de TiCO
y una capa de TiCNO, y tiene un espesor promedio de 1 a 15
\mum.
Después, se explicará la razón por la que el
espesor promedio de la capa amorfa formada en la superficie del
sustrato de carburo cementado y el espesor promedio de la capa de
recubrimiento resistente al desgaste se limitaron como se describió
anteriormente en el carburo cementado recubierto de esta
invención.
La capa amorfa tiene la acción de conferir una
excelente adhesión entre ella y la capa de recubrimiento resistente
al desgaste, como se describió anteriormente. Sin embargo, cuando la
profundidad es inferior a 1 nm, la excelente adhesión deseada no
puede garantizarse. Por otra parte, el efecto de mejorar la adhesión
de la capa de recubrimiento resistente al desgaste a la superficie
del sustrato de carburo cementado es satisfactorio cuando la
profundidad promedio desde la superficie es de 50 nm. Por lo tanto,
la profundidad promedio se estableció de 1 a 50 nm.
Una capa compuesta de Ti que constituye la capa
de recubrimiento resistente al desgaste tiene la acción de mejorar
la resistencia al desgaste de una herramienta para cortar. Sin
embargo, cuando la profundidad promedio es inferior a 1 \mum, la
resistencia al desgaste deseada no puede garantizarse. Por otra
parte, cuando el espesor promedio sobrepasa los 15 \mum, la
deformación plástica, que es probable que provoque un desgaste
polarizado, puede tener lugar en la capa de recubrimiento resistente
al desgaste en la operación de corte interrumpido en condiciones de
corte profundo. Por lo tanto, la profundidad promedio se estableció
en un intervalo desde 1 hasta 15 \mum.
Se describirá en detalle la herramienta de
carburo cementado recubierto de esta realización.
Se produjeron sustratos A1-1 a
A1-6 de carburo cementado, teniendo cada uno una
forma de un inserto desechable definido en ISO CNMG120408 mediante
la preparación de polvo de WC, polvo de (Ti, W)C (TiC/WC =
30/70 en razón en peso, igual que en otros polvos), polvo de (Ti,
W)CN (TiC/TiN/WC = 24/20/56), polvo de (Ta, Nb)C
(TaC/NbC = 90/10), polvo de Cr_{3}C_{2}, y polvo de Co, teniendo
cada uno un tamaño de grano promedio predeterminado de 0,5 a 4
\mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 1-1, el mezclado en húmedo
en un molino de bolas durante 72 horas, el secado de la mezcla, la
compactación de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar
comprimidos crudos, y la sinterización a vacío de estos comprimidos
crudos en condiciones de grado de vacío de 6 Pa y una temperatura de
1.410ºC durante 1 hora.
Estos sustratos A1-1 a
A1-6 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron, y después se cargaron en un
aparato de recubrimiento iónico por arco convencional mostrado en la
figura 1, y la superficie de cada uno de los sustratos
A1-1 a A1 -6 de carburo cementado se sometió a un
pretratamiento en las siguientes condiciones:
- Temperatura atmosférica (temperatura del sustrato de carburo cementado): 400ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: (no se usa)
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 V, y
- Tiempo de tratamiento: 3 min.,
y esto se sometió después a un
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
siguientes
condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato: 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 150 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -1000 V,
para formar de ese modo una capa
amorfa en la superficie de los sustratos A1-1 a
A1-6 de carburo cementado. La profundidad de la capa
amorfa formada desde la superficie de la misma se estableció
mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas
anteriormente.
La estructura de la capa amorfa formada en la
superficie de los sustratos A1-1 a
A1-6 de carburo cementado se observó usando un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestran en la tabla 3, respectivamente.
Mediante el uso de un aparato de sedimentación
química convencional, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste hecha de una capa de compuesto de Ti que tiene una
composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado
como objetivo mostrados en la tabla 1-3 en la
superficie de estos sustratos A1-1 a
A1-6 de carburo cementado en las condiciones
(1-TiCN en la tabla representa las condiciones para
la formación de una capa TiCN con una estructura cristalina crecida
longitudinalmente como se describe en la solicitud de patente
japonesa, primera publicación nº Hei 6-8010)
mostradas en la tabla 1-2 para producir de ese modo
insertos desechables hechos de una aleación de carburo recubierto en
superficie de esta realización (denominados en lo sucesivo como
insertos de carburo cementado recubierto de la presente invención)
1-1 a 1-6 como la herramienta de
carburo cementado recubierto de la presente invención, que tiene una
forma que se muestra en una vista en perspectiva esquemática de la
figura 2 (a) y en una vista de corte longitudinal esquemática de la
figura 2 (b). Además, los sustratos A1-2,
A1-4, A1-5 y A1-6 de
carburo cementado se cargaron en un aparato de recubrimiento iónico
por arco convencional mostrado en la figura 1 y se formó la misma
capa de recubrimiento resistente al desgaste hecha de una capa de
compuesto de Ti que tiene una composición seleccionada como objetivo
y un espesor seleccionado como objetivo mostrados en la tabla
1-3 en la superficie de los sustratos de carburo
cementado en las siguientes condiciones:
- Temperatura atmosférica en el horno: 650ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno, gas metano, o mezcla de gas de gas nitrógeno y gas metano en una razón predeterminada,
- Presión atmosférica: 5 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 80 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -200 V,
produciendo de ese modo insertos de
carburo cementado recubierto 1-7 a
1-10 que tienen la misma forma mostrada en la figura
2 (a) y en la figura 2 (b) de la presente
invención.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
1-4, se produjeron respectivamente insertos
desechables hechos de un carburo cementado recubierto convencional
(denominados en lo sucesivo en el presente documento como insertos
de carburo cementado recubierto convencionales) 1-1
a 1-10 como la herramienta de carburo cementado
recubierto convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos A1-1 a A1-6 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
A1-1 a A1-6 de carburo
cementado.
Después, los insertos 1-1 a
1-10 de carburo cementado recubierto de la presente
invención y los insertos 1-1 a 1-10
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de corte interrumpido de profundidad de corte gruesa de tipo
seco de un acero de aleación en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - SCM440 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 120 m/min.,
- Profundidad de corte: 5,4 mm,
- Alimentación: 0,19 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
un ensayo de corte interrumpido de
profundidad de corte gruesa de tipo seco de un acero al carbono en
las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - S20C con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 115 m/min.,
- Profundidad de corte: 1,5 mm,
- Alimentación: 0,48 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
y un ensayo de corte interrumpido
de profundidad de corte gruesa de tipo seco de un hierro fundido en
las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - FC200 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 155 m/min.,
- Profundidad de corte: 6,5 mm,
- Alimentación: 0,17 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
en el estado de ser atornillado en
la parte de la punta de un fragmento de acero para herramientas
usando una plantilla para taladrar fija. En todos los ensayos corte
se midió la anchura de desgaste del costado del filo cortante. Los
resultados de la medición se muestran en la tabla
1-5.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se produjeron sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado para fresas radiales,
teniendo cada una un tamaño de 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, y 20 mm
x 45 mm en diámetro y longitud de la parte del filo cortante, según
la combinación mostrada en la tabla 1-6 mediante la
preparación de polvo de WC de granos de grosor medio que tiene un
tamaño de grano promedio de 5,5 \mum, polvo de WC de granos finos
que tiene un tamaño de grano promedio de 0,8 \mum, polvo de TaC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,3 \mum, polvo de NbC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de ZrC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de
Cr_{3}C_{2} que tiene un tamaño de grano promedio de 2,3 \mum,
polvo de VC que tiene un tamaño de grano promedio de 1,5 \mum,
polvo de (Ti, W)C que tiene un tamaño de grano promedio de
1,0 \mum y polvo de Co que tiene un tamaño de grano promedio de
1,8 \mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 1-6, la adición de una cera,
el mezclado de los mismos en acetona en un molino de bolas durante
24 horas, el secado de la mezcla a presión reducida, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización de estos comprimidos crudos en condiciones
de calentamiento a una temperatura predeterminada dentro de un
intervalo de desde 1.370 hasta 1.470ºC a una velocidad de
calentamiento de 7ºC/min en una atmósfera a vacío de 6 Pa, el
mantenimiento a esta temperatura durante una hora y enfriamiento
del horno, formándose de ese modo tres tipos de barras redondas
sinterizadas para formar sustratos de carburo cementado, teniendo
cada una un diámetro de 8 mm, 13 mm, y 26 mm, y el corte de tres
tipos de barras redondas
sinterizadas.
sinterizadas.
Estos sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1 y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, la profundidad promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestra en la tabla 1-7, respectivamente.
Mediante el uso de un aparato de sedimentación
química convencional, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste hecha de una capa de compuesto de Ti que tiene una
composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado
como objetivo que se muestran en la tabla 1-7 en la
superficie de estos sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado en las mismas condiciones
que las mostradas en la tabla 1-2 en el estado de
sometimiento a bruñido, para producir de ese modo fresas radiales
1-1' a 1-8' hechas de una aleación
de carburo recubierto en superficie de la presente invención
(denominadas en lo sucesivo en el presente documento como fresas
radiales de carburo cementado recubierto de la presente invención)
como la herramienta de carburo cementado recubierto de la presente
invención, que tiene una forma que se muestra en una vista frontal
esquemática de la figura 3A y en una vista de corte transversal
esquemática de la figura 3B de la parte del filo cortante.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
1-8, se produjeron respectivamente fresas radiales
1-1' a 1-8' hechas de un carburo
cementado recubierto convencional (denominadas en lo sucesivo en el
presente documento como fresas radiales de carburo cementado
recubierto convencionales) como la herramienta de carburo cementado
recubierto convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos B1-1 a B1-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
B1-1 a B1-8 de carburo
cementado.
Después, las fresas radiales 1-1'
a 1-3' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las fresas radiales 1-1' a
1-3' de carburo cementado recubierto convencionales,
entre las fresas radiales 1-1' a
1-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 1-1' a
1-8' de carburo cementado recubierto convencionales,
se sometieron a un ensayo de corte lateral de profundidad de corte
gruesa de tipo húmedo de un hierro fundido en las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 5.350 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 1,2 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,6 mm, y
- Alimentación: 590 mm/min.
\newpage
Las fresas radiales 1-4' a
1-6' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 1-4' a
1-6' de carburo cementado recubierto convencionales
se sometieron a un ensayo de corte lateral de profundidad de corte
gruesa de tipo húmedo de un acero al carbono en las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 2.000 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 20 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 2,6 mm, y
- Alimentación: 260 mm/min.
Las fresas radiales 1-7' a
1-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 1-7' a
1-8' de carburo cementado recubierto se sometieron a
un ensayo de corte lateral de profundidad de corte gruesa de tipo
húmedo de un acero templado en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS SKD61 (dureza: HRC52) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 650 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 26 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,4 mm, y
- Alimentación: 72 mm/min.
En todos los ensayos de corte lateral (en todos
los ensayos se usa un lubricante para cuchillas soluble en agua), se
midió la longitud de corte hasta que la cantidad de desgaste del
costado del filo periférico alcanza 0,1 mm como criterio de vida
útil. Los resultados de la medición se muestran respectivamente en
la tabla 1-7 y en la tabla 1-8.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Mediante el uso de tres tipos de barras redondas
sinterizadas, teniendo cada una un diámetro de 8 mm (para formar
sustratos B1-1 a B1-3 de carburo
cementado), un diámetro de 13 mm (para formar sustratos
B1-4 a B1-6 de carburo cementado), y
26 mm (para formar sustratos B1-7 a
B1-8 de carburo cementado), producidas en el ejemplo
1-2, se produjeron sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado para brocas, teniendo cada
una un tamaño de 4 mm x 13 mm (sustratos C1-1 a
C1-3 de carburo cementado), 8 mm x 22 mm (sustratos
C1-4 a C1-6 de carburo cementado), y
16 mm x 45 mm (sustratos C1-7 a C1-8
de carburo cementado) en diámetro y longitud de estría, a partir de
estos tres tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado se sometieron a una
limpieza por ultrasonidos en acetona, se secaron, y se cargaron
entonces en el mismo aparato de recubrimiento iónico por arco
mostrado en la figura 1 y la superficie de cada uno de estos
sustratos de carburo cementado se sometió al pretratamiento y al
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
mismas condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa
en la superficie de los sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, la profundidad promedio (promedio de
profundidades medidas en cinco puntos) desde la superficie se
muestra en la tabla 1-9, respectivamente.
Mediante el uso de un aparato de sedimentación
química convencional, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste hecha de una capa de compuesto de Ti que tiene una
composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado
como objetivo que se muestran en la tabla 1-9 en la
superficie de estos sustratos B1-1 a
B1-8 de carburo cementado en las mismas condiciones
que se muestran en la tabla 1-2 en el estado de
sometimiento a bruñido, para producir de ese modo brocas
1-1'' a 1-8'' hechas de una aleación
de carburo recubierto en superficie de la presente invención
(denominadas en lo sucesivo en el presente documento como brocas de
carburo cementado recubierto de la presente invención) como la
herramienta de carburo cementado recubierto de la presente
invención, que tiene una forma que se muestra en una vista frontal
esquemática de la figura 4A y en una vista de corte transversal
esquemática de la figura 4B de la estría.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
1-10, se produjeron respectivamente brocas
1-1'' a 1-8'' hechas de un carburo
cementado recubierto convencional (denominadas en lo sucesivo en el
presente documento como brocas de carburo cementado recubierto
convencionales) como la herramienta de carburo cementado recubierto
de manera convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores a la superficie de los
sustratos C1-1 a C1-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
C1-1 a C1-8 de carburo
cementado.
Después, las brocas 1-1'' a
1-3'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 1-1'' a 1-3''
de carburo cementado recubierto convencionales, entre las brocas
1-1'' a 1-8'' de carburo cementado
recubierto de la presente invención, se sometieron a un ensayo de
perforación de alta alimentación de tipo húmedo de un hierro fundido
en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 45 m/min., y
- Alimentación: 0,42 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 1-4'' a
1-6'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 1-4'' a
1-6'' de carburo cementado recubierto convencionales
se sometieron a un ensayo de perforación de alta alimentación de
tipo húmedo de un acero al carbono en las siguientes
condiciones:
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- Pieza de trabajo: Placa JIS S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 48 m/min., y
- Alimentación: 0,36 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 1-7'' a
1-8'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 1-7'' a 1-8''
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de perforación de alta alimentación de tipo húmedo de un
acero de aleación en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - SCM440 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 63 m/min., y
- Alimentación: 0,43 mm/div.
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En todos los ensayos de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo (en todos los ensayos se usó un
lubricante para cuchillas soluble en agua), se midió el número de
perforaciones hasta que la anchura de desgaste del costado de la
cara del filo con punta alcanza 0,3 mm. Los resultados de la
medición se muestran respectivamente en la tabla 1-9
y en la tabla 1-10.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se midieron, la composición y el espesor de la
capa de recubrimiento dura de los insertos 1-1 a
1-10 de carburo cementado recubierto de la presente
invención, las fresas radiales 1-1' a
1-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 1-1'' a 1-8''
de carburo cementado recubierto de la presente invención como la
herramienta de carburo cementado recubierto de la presente invención
así como los insertos 1-1 a 1-10 de
carburo cementado recubierto convencionales, las fresas radiales
1-1' a 1-8' de carburo cementado
recubierto convencionales y las brocas 1-1'' a
1-8'' de carburo cementado recubierto convencionales
como la herramienta de carburo cementado recubierto convencional
mediante el uso de un aparato de medida de rayos X por dispersión de
energía, un espectrómetro Auger y un microscopio electrónico de
barrido. Como resultado, mostraron la composición y el espesor
promedio (comparado con un valor promedio de espesores medidos en
cinco puntos), que son sustancialmente los mismos que la composición
seleccionada como objetivo y el espesor promedio seleccionado como
objetivo de la tabla 1-3, tabla 1-4
y de la tabla 1-7 a la tabla
1-10.
Segunda
realización
La segunda realización de la presente invención
se ha llevado a cabo en base a los puntos descubiertos (a) a (c)
obtenidos en la primera realización descrita anteriormente y se
caracteriza por una herramienta de carburo cementado recubierto, una
capa de recubrimiento dura que presenta una excelente adhesión, que
comprende: un sustrato de carburo cementado basado en carburo de
tungsteno que tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en una profundidad
promedio de 1 a 50 nm desde la superficie; y una capa de
recubrimiento dura monocapa o multicapa depositada físicamente en la
superficie del sustrato de carburo cementado basado en carburo de
tungsteno, en la que la capa de recubrimiento dura monocapa o
multicapa está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de (Ti,
Al)N y una capa de (Ti, Al)CN, que satisfacen
respectivamente la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum.
El espesor promedio de la capa amorfa formada en
la superficie del sustrato de carburo cementado que constituye la
herramienta de carburo cementado recubierto de la presente
invención, en la herramienta de carburo cementado recubierto de esta
realización se estableció en un intervalo de desde 1 hasta 50 nm por
las siguientes razones. Esto es, cuando la profundidad es inferior a
1 nm, la excelente adhesión deseada entre ésta y la capa de TiN como
la capa fuerte primaria puede garantizarse. Por otra parte, el
efecto de mejorar la adhesión de la capa de TiN a la superficie del
sustrato de carburo cementado es satisfactorio cuando la profundidad
promedio desde la superficie es de 50 nm.
En la herramienta de carburo cementado recubierto
de esta invención, Al en la capa de (Ti, Al)N y en la capa de
(Ti, Al)CN que constituyen la capa de recubrimiento dura, se
incorpora en TiCN en la forma de una disolución sólida con el fin de
potenciar la dureza, mejorando de ese modo la resistencia al
desgaste. Por lo tanto, el valor X se estableció en el intervalo
desde 0,15 hasta 0,65 (radio atómico) por la siguiente razón. Esto
es, cuando el valor X en la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y en la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
es inferior a 0,15, la resistencia al desgaste deseada no puede
asegurarse. Por otra parte, cuando el valor X sobrepasa 0,65, puede
tener lugar un desbarbado en el filo cortante. Teniendo en cuenta
que el componente C en la capa (Ti, Al)CN tiene una acción de
potenciación de la dureza, la capa (Ti, Al)CN tiene una
dureza comparativamente alta en comparación con la capa (Ti,
Al)N. Cuando la cantidad de componente C es inferior a 0,01,
esto es, el valor Y sobrepasa 0,99, no puede obtenerse un efecto
predeterminado de mejora de la dureza. Por otra parte, cuando la
cantidad de componente C sobrepasa 0,5, es decir, el valor Y es
inferior a 0,5, la fortaleza disminuye rápidamente. Por lo tanto, el
valor Y se estableció en un intervalo de desde 0,5 hasta 0,99, y
preferiblemente desde 0,55 hasta 0,9.
La razón por la que el espesor promedio de la
capa de recubrimiento dura se estableció en un intervalo de desde
0,5 hasta 15 \mum es como sigue. Esto es, cuando el espesor es
inferior a 0,5 \mum, la excelente resistencia al desgaste deseada
no puede asegurarse. Por otra parte, cuando el espesor sobrepasa 15
\mum, puede tener lugar un desbarbado en el filo cortante.
Se describirá en detalle la herramienta de
carburo cementado recubierto de esta realización.
Se produjeron sustratos A2-1 a
A2-6 de carburo cementado, teniendo cada uno una
forma de un inserto definido en ISO - SNGA120412, y sustratos
A2-7 a A2-10 de carburo cementado
teniendo cada uno una forma de un inserto definido en ISO -
SNMA120412 mediante la preparación de polvo de WC, polvo de TiC,
polvo de ZrC, polvo de VC, polvo de TaC, polvo de NbC, polvo de
Cr_{3}C_{2}, polvo de TiN, polvo de TaN y polvo de Co, teniendo
cada uno un tamaño de grano promedio predeterminado de 1 a 3 \mum,
la combinación de estos polvos sin procesar según cada formulación
en la tabla 2-1, el mezclado en húmedo en un molino
de bolas durante 72 horas, el secado de la mezcla, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización a vacío de estos comprimidos crudos en
condiciones de grado de vacío de 6 Pa y una temperatura de 1.410ºC
durante 1 hora, y sometiendo la parte del filo cortante a bruñido
(R: 0,05).
Estos sustratos A2-1 a
A2-10 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron, y después se cargaron en un
aparato de recubrimiento iónico por arco convencional mostrado en la
figura 1, y la superficie de cada uno de los sustratos
A2-1 a A2-10 de carburo cementado se
sometió a un pretratamiento en las siguientes condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de carburo cementado): 400ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: (no se usa)
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 V, y
- Tiempo de tratamiento: 3 min.,
y entonces se sometió a un tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las siguientes
condiciones:
- Temperatura atmosférica en el aparato: 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 150 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -1000 V,
para formar de ese modo una capa
amorfa en la superficie de los sustratos A2-1 a
A2-10 de carburo cementado. La profundidad de la
capa amorfa formada desde la superficie de la misma se estableció
mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas
anteriormente.
La estructura de la capa amorfa formada en la
superficie de los sustratos A2-1 a
A2-10 de carburo cementado se observó usando un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestran en la tabla 2-2 y tabla
2-3, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
sedimentación química, una capa de recubrimiento dura que tiene una
composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado
como objetivo mostrados en la tabla 2-2 y en la
tabla 2-3 depositó en la superficie de estos
sustratos A2-1 a A2-10 de carburo
cementado con la capa amorfa formada en la superficie de los mismos
en las siguientes condiciones:
- Temperatura atmosférica en el horno: 500ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno, gas metano, o mezcla de gas de gas nitrógeno y gas metano en una razón predeterminada,
- Presión atmosférica: 5 Pa,
- Electrodo del cátodo: aleación de Ti-Al con diversas composiciones,
- Corriente de descarga de arco: 70 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -100 V,
produciendo de ese modo insertos
2-1 a 2-20 de carburo cementado
recubierto que tienen la misma forma mostrada en una vista en
perspectiva esquemática de la figura 2A, y una vista de la sección
longitudinal esquemática de la figura 2B de la presente
invención.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
2-4, y en la tabla 2-5, se
produjeron respectivamente insertos de carburo cementado recubierto
convencionales (denominados en lo sucesivo en el presente documento
como insertos de carburo cementado recubierto convencionales) en las
mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que
no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores en la superficie de los sustratos A2-1 a
A2-10 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no se formó la capa
amorfa en la superficie de los sustratos A2-1 a
A2-10 de carburo cementado.
\newpage
Después, los insertos 2-1 a
2-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención y los insertos 2-1 a 2-20
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de corte interrumpido de profundidad de corte gruesa de tipo
seco de un acero de aleación en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - SCM440 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 125 m/min.,
- Profundidad de corte: 5 mm,
- Alimentación: 0,2 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
un ensayo de corte interrumpido de
alta alimentación de tipo seco de un acero al carbono en las
siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - S20C con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 120 m/min.,
- Profundidad de corte: 1,5 mm,
- Alimentación: 0,45 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
y un ensayo de corte interrumpido
de alta velocidad de tipo seco de un acero al carbono en las
siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - A10C con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 250 m/min.,
- Profundidad de corte: 2 mm,
- Alimentación: 0,2 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 4 min.,
en el estado de ser atornillado en
la parte de la punta de un fragmento de acero para herramientas
usando una plantilla para taladrar fija. En todos los ensayos de
corte, se midió la anchura de desgaste del costado del filo
cortante. Los resultados de la medición se muestran en la tabla
2-6 y en la tabla
2-7.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se produjeron sustratos B2-1 a
B2-8 de carburo cementado para fresa radial,
teniendo cada una un tamaño de 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, y 20 mm
x 45 mm en diámetro y longitud de la parte del filo cortante, según
la combinación mostrada en la tabla 2-8 mediante la
preparación de polvo de WC de granos de grosor medio que tiene un
tamaño de grano promedio de 5,5 \mum, polvo de WC de granos finos
que tiene un tamaño de grano promedio de 0,8 \mum, polvo de TaC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,3 \mum, polvo de NbC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de ZrC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de
Cr_{3}C_{2} que tiene un tamaño de grano promedio de 2,3 \mum,
polvo de VC que tiene un tamaño de grano promedio de 1,5 \mum,
polvo de (Ti, W)C que tiene un tamaño de grano promedio de
1,0 \mum y polvo de Co que tiene un tamaño de grano promedio de
1,8 \mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 2-8, la adición de una cera,
el mezclado de los mismos en acetona en un molino de bolas durante
24 horas, el secado de la mezcla a presión reducida, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización de estos comprimidos crudos en condiciones
de calentamiento a una temperatura predeterminada dentro del
intervalo de desde 1.370 hasta 1.470ºC a una velocidad de
calentamiento de 7ºC/min en un atmósfera de vacío de 6 Pa, el
mantenimiento a esta temperatura durante una hora y el enfriamiento
del horno, formándose de ese modo tres tipos de barras redondas
sinterizadas para formar sustrato de carburo cementado, teniendo
cada una un diámetro de 8 mm, 13 mm, y 26 mm, y el corte de tres
tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos B2-1 a
B2-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1, y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos B2-1 a
B2-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos B2-1 a
B2-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, la profundidad promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestra en la tabla 2-9 y en la tabla
2-10, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
sedimentación química, se formó una capa dura en superficie monocapa
o multicapa de cualquiera o de ambas de una capa de (Ti, Al)N
y una capa de (Ti, Al)CN, que tiene una composición
seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado como objetivo
que se muestran en la tabla 2-9 y en la tabla
2-10 en la superficie de estos sustratos de carburo
cementado en las mismas condiciones que en el ejemplo 1, produciendo
de ese modo fresas radiales 2-1' a
2-16' hechas de una aleación de carburo recubierto
en superficie de la presente invención (denominadas en lo sucesivo
en el presente documento como fresas radiales de carburo cementado
recubierto de la presente invención) como la herramienta de carburo
cementado recubierto de la presente invención, que tiene una forma
que se muestra en una vista frontal esquemática de la figura 3A y en
una vista de corte transversal esquemática de la figura 3B de la
parte del filo cortante.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
2-11 y en la tabla 2-12, se
produjeron respectivamente fresas radiales 2-1' a
2-16' hechas de un carburo cementado recubierto
convencional (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como fresas radiales de carburo cementado recubierto convencionales)
como la herramienta de carburo cementado recubierto de manera
convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos B2-1 a B2-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
B2-1 a B2-8 de carburo
cementado.
Después, las fresas radiales 2-1'
a 2-3' y 2-9' a
2-11' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 2-1' a
2-3' y 2-9' a 2-11'
de carburo cementado recubierto convencionales, entre las fresas
radiales 2-1' a 2-16' de carburo
cementado recubierto de la presente invención y las fresas radiales
2-1' a 2-16' de carburo cementado
recubierto convencionales, se sometieron a un ensayo de corte
lateral de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un hierro
fundido en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS - FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 5.050 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 12 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,6 mm, y
- Alimentación: 610 mm/min.
Las fresas radiales 2-4' a
2-6' y 2-12' a 2-14'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 2-4' a 2-6' y
2-12' a 2-14' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un acero al carbono
en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS - S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 1.910 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 20 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 2,6 mm, y
- Alimentación: 280 mm/min.
Las fresas radiales 2-7' a
2-8' y 2-15' a 2-16'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 2-7' a 2-8' y
2-15' a 2-16' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un acero templado
en las condiciones siguientes:
- Pieza de trabajo: Placa JIS - SKD61 (dureza: HRC52) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 620 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 26 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,4 mm, y
- Alimentación: 75 mm/min.
En todos los ensayos de corte lateral (en todos
los ensayos se usó un lubricante para cuchillas soluble en agua), se
midió la longitud de corte hasta que la cantidad de desgaste del
costado del filo periférico alcanza 0,1 mm como criterio de vida
útil. Los resultados de la medición se muestran respectivamente en
la tabla 2-9 y en la tabla 2-12.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Mediante el uso de tres tipos de barras redondas
sinterizadas, teniendo cada una un diámetro de 8 mm (para formar
sustratos B2-1 a B2-3 de carburo
cementado), un diámetro de 13 mm (para formar sustratos
B2-4 a B2-6 de carburo cementado), y
26 mm (para formar sustratos B2-7 a
B2-8 de carburo cementado), producidas en el ejemplo
2-2, se produjeron sustratos C2-1 a
C2-8 de carburo cementado para brocas, teniendo cada
una un tamaño de 4 mm x 13 mm (sustratos C2-1 a
C2-3 de carburo cementado), 8 mm x 22 mm (sustratos
C2-4 a C2-6 de carburo cementado), y
16 mm x 45 mm (sustratos C2-7 a C2-8
de carburo cementado) en diámetro y longitud de la estría, a partir
de estos tres tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos C2-1 a
C2-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1 y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos C2-1 a
C2-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos C2-1 a
C2-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestra en la tabla 2-13 y en la tabla
2-14, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
sedimentación química convencional, se formó una capa dura en
superficie monocapa o multicapa de cualquiera o de ambas de una capa
de (Ti, Al)N y una capa de (Ti, Al)CN, que tiene una
composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado
como objetivo que se muestran en la tabla 2-13 y en
la tabla 2-14 en la superficie de estos sustratos de
carburo cementado en las mismas condiciones que en el ejemplo 1,
produciendo de ese modo brocas hechas de una aleación de carburo de
recubierto en superficie de la presente invención (denominadas en lo
sucesivo en el presente documento como brocas de carburo cementado
recubierto de la presente invención) 2-1'' a
2-16'' como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención, que tiene una forma que se
muestra en una vista frontal esquemática de la figura 4A y en una
vista de corte transversal esquemática de la figura 4B de la
estría.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
2-15 y en la tabla 2-16, se
produjeron respectivamente brocas 2-1'' a
2-16'' hechas de un carburo cementado recubierto
convencional (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como brocas de carburo cementado recubierto convencionales) como la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional en las
mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que
no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores en la superficie de los sustratos C2-1 a
C2-8 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no se formó la capa
amorfa en la superficie de los sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado. Entonces, las brocas
2-1'' a 2-3'' y
2-9'' a 2-11'' de carburo cementado
recubierto de la presente invención y las brocas
2-1'' a 2-3'' y
2-9'' a 2-11'' de carburo cementado
recubierto convencionales, entre las brocas 2-1'' a
2-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 2-1'' a
2-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales, se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un hierro fundido en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 42 m/min., y
- Alimentación: 0,43 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 2-4'' a
2-6'' y 2-12'' a
2-14'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 2-4'' a
2-6'' y 2-12'' a
2-14'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero al carbono en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 45 m/min., y
- Alimentación: 0,37 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 2-7'',
2-8'', 2-15'' y
2-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 2-7'',
2-8'', 2-15'' y
2-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero de aleación en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - SCM440 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 60 m/min., y
- Alimentación: 0,45 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo (en todos los ensayos se usa un
lubricante para cuchillas soluble en agua), se midió el número de
perforaciones hasta que la anchura de desgaste del costado de la
cara del filo con punta alcanza 0,3 mm. Los resultados de la
medición se muestran respectivamente en la tabla
2-13 y en la tabla 2-16.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se midieron, la composición y el espesor de la
capa de recubrimiento dura de los insertos 2-1 a
2-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención, las fresas radiales 2-1' a
2-16' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 2-1'' a
2-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención así como los insertos
2-1 a 2-20 de carburo cementado
recubierto convencionales, las fresas radiales 2-1'
a 2-16' de carburo cementado recubierto
convencionales y las brocas 2-1'' a
2-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales como la herramienta de carburo cementado recubierto
convencional mediante el uso de un aparato de medida de rayos X por
dispersión de energía, un espectrómetro Auger y un microscopio
electrónico de barrido. Como resultado, mostraron la composición y
el espesor promedio (comparado con un valor promedio de espesores
medidos en cinco puntos), que son sustancialmente los mismos que la
composición seleccionada como objetivo y el espesor promedio
seleccionado como objetivo en la tabla 2-2 a la
tabla 2-5 y en la tabla 2-9 a la
tabla 2-16.
Tercera
realización
La tercera realización de la presente invención
se ha llevado a cabo en base a los puntos descubiertos (a) a (c).
Esta realización se caracteriza por una herramienta de carburo
cementado recubierto, una capa de recubrimiento resistente al
desgaste que presenta una excelente adhesión, que comprende: un
sustrato de carburo cementado basado en carburo de tungsteno que
tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de
recubrimiento iónico por arco a una profundidad promedio de 1 a 50
nm desde la superficie; y una capa de recubrimiento resistente al
desgaste depositada físicamente y/o químicamente en la superficie
del sustrato de carburo cementado basado en carburo de tungsteno, en
la que la capa de recubrimiento resistente al desgaste está
compuesta de: (a) una capa de recubrimiento inferior que está hecha
de una capa o de una pluralidad de dos o más capas, entre una capa
de TiC, una capa de TiN, una capa de TiCN, una capa de TiCO y una
capa de TiCNO (denominada genéricamente en lo sucesivo en el
presente documento como capa de compuesto Ti), y tiene un espesor
promedio de 0,5 a 15 \mum; y (b) una capa de recubrimiento
superior que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de
Al_{2}O_{3} y una capa mixta de
Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} hecha de una matriz de
Al_{2}O_{3} y una fase de ZrO_{2} dispersada y distribuida en
ella, y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15 \mum.
En la herramienta de carburo cementado recubierto
de la presente invención, con respecto a la capa amorfa formada en
la superficie del sustrato de carburo cementado y a la capa de
recubrimiento resistente al desgaste, la capa amorfa formada en la
superficie del sustrato de carburo cementado tiene la acción de
conferir una excelente adhesión entre ella y la capa de
recubrimiento resistente al desgaste (capa de recubrimiento
inferior), como se describió anteriormente. Sin embargo, cuando la
profundidad es inferior a 1 nm, la excelente adhesión deseada no
puede garantizarse. Por otra parte, el efecto de mejorar la adhesión
de la capa de recubrimiento inferior en la superficie del sustrato
de carburo cementado es satisfactorio cuando la profundidad promedio
desde la superficie es de 50 nm. Por lo tanto, la profundidad
promedio se estableció en un intervalo de desde 1 a 50 nm.
Una capa compuesta de Ti que constituye la capa
de recubrimiento inferior tiene básicamente la acción de mejorar la
fortaleza de la capa de recubrimiento resistente al desgaste,
eliminando de ese modo que se produzca un desbarbado en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste incluso en la operación de
corte interrumpido acompañado con impactos mecánicos y térmicos
altos en condiciones de corte profundo. Sin embargo, cuando la
profundidad promedio es inferior a 0,5 \mum, la fortaleza deseada
no puede garantizarse en la capa de recubrimiento resistente al
desgaste. Por otra parte, cuando el espesor promedio sobrepasa los
15 \mum, la deformación plástica, que es probable que provoque un
desgaste de polarización, puede tener lugar en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste en la operación de corte
interrumpido en condiciones de corte profundo. Por lo tanto, la
profundidad promedio se estableció en un intervalo de desde 0,5 a 15
\mum.
La capa de Al_{2}O_{3} y la capa mixta de
Al_{2}O_{3}-ZrO_{2}, que constituyen la capa
de recubrimiento superior, tienen la acción de conferir la fortaleza
y la resistencia al calor a la capa de recubrimiento resistente al
desgaste, exhibiendo de ese modo una excelente resistencia al
desgaste sin provocar un desbarbado en la capa de recubrimiento
inferior coexistente. Cuando la profundidad promedio es inferior a
0,5 \mum, la excelente resistencia al desgaste deseada no puede
garantizarse. Por otra parte, cuando el espesor promedio sobrepasa
los 15 \mum, puede tener lugar un desbarbado en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste. Por tanto, la profundidad
promedio se estableció en un intervalo desde 0,5 a 15 \mum.
Se describirá en detalle la herramienta de
carburo cementado recubierto de esta realización.
Ejemplo
3-1
Se produjeron sustratos A3-1 a
A3-6 de carburo cementado, teniendo cada uno una
forma de un inserto desechable definido en ISO SNGA120412 mediante
la preparación de polvo de WC, polvo de (Ti, W)C (TiC/WC =
30/70 en razón en peso, igual que en otros polvos), polvo de (Ti,
W)CN (TiC/TiN/WC = 24/20/56), polvo de (Ta, Nb)C
(TaC/NbC = 90/10), polvo de Cr_{3}C_{2}, y polvo de Co, teniendo
cada uno un tamaño de grano promedio predeterminado de 0,5 a 4
\mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 1-1, el mezclado en húmedo
en un molino de bolas durante 72 horas, el secado de la mezcla, la
compactación de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar
comprimidos crudos, la sinterización a vacío de estos comprimidos
crudos en condiciones de grado de vacío de 6 Pa y una temperatura de
1.410ºC durante 1 hora, y sometiendo la parte del filo cortante a
bruñido (R: 0,05).
Estos sustratos A3-1 a
A3-6 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron, y se cargaron en un aparato
de recubrimiento iónico por arco convencional mostrado en la figura
1, y la superficie de cada uno de los sustratos A-F
de carburo cementado se sometió a un pretratamiento en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de carburo cementado): 400ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: (no se usa)
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 V, y
- Tiempo de tratamiento: 3 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
y entonces se sometió a un tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato: 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 150 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -1000 V,
\vskip1.000000\baselineskip
para formar de ese modo una capa amorfa en la
superficie de los sustratos A a F de carburo cementado. La
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma se estableció mediante el control del tiempo de tratado del
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
condiciones descritas anteriormente.
La estructura de la capa amorfa formada en la
superficie de los sustratos A3-1 a
A3-6 de carburo cementado se observó usando un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestran en la tabla 3-3, respectivamente.
Mediante el uso de un aparato de sedimentación
química convencional, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste hecha de una capa de compuesto de Ti (capa de
recubrimiento inferior) que tiene una composición seleccionada como
objetivo y un espesor seleccionado como objetivo mostrado en la
tabla 3-3 y de una capa de Al_{2}O_{3} y/o una
capa mixta de Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} (capa de
recubrimiento superior) en la superficie de estos sustratos
A3-1 a A3-6 de carburo cementado en
las condiciones (1-TiCN en la tabla representa las
condiciones para la formación de una capa TiCN con una estructura
cristalina crecida longitudinalmente como se describe en la
solicitud de patente japonesa, primera publicación nº Hei
6-8010) mostradas en la tabla 3-2
para producir de ese modo insertos 3-1 a
3-10 desechables hechos de una aleación de carburo
recubierto en superficie de esta realización (denominados en lo
sucesivo como insertos de carburo cementado recubierto de la
presente invención) como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención, que tiene una forma que se
muestra en una vista en perspectiva esquemática de la figura 2A y en
una vista de corte longitudinal esquemática de la figura 2B.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
3-4, se produjeron respectivamente insertos
3-1 a 3-10 de carburo cementado
recubierto convencionales (denominados en lo sucesivo en el presente
documento como insertos de carburo cementado recubierto
convencionales) en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos A3-1 a A3-6 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
A3-1 a A3-6 de carburo
cementado.
cementado.
Después, los insertos 3-1 a
3-10 de carburo cementado recubierto de la presente
invención y los insertos 3-1 a 3-10
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de corte interrumpido de profundidad gruesa de corte de tipo
seco de un acero de aleación en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - SCM440 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 130 m/min.,
- Profundidad de corte: 5,3 mm,
- Alimentación: 0,18 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
un ensayo de corte interrumpido de alta
alimentación de tipo seco de un acero al carbono en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - S20C con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 135 m/min.,
- Profundidad de corte: 1,4 mm,
- Alimentación: 0,5 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
y un ensayo de corte interrumpido de alta
velocidad de tipo seco de un hierro fundido dúctil en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS - FC450 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 170 m/min.,
- Profundidad del corte: 7 mm,
- Alimentación: 0,2 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
en el estado de ser atornillado en la parte de la
punta de un fragmento de acero para herramientas usando una
plantilla para taladrar fija. En todos los ensayos de corte se midió
la anchura de desgaste del costado del filo cortante. Los resultados
de la medición se muestran en la tabla 3-5.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se produjeron sustratos B3-1 a
B3-8 de carburo cementado para fresa radial,
teniendo cada una un tamaño de 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, y 20 mm
x 45 mm en diámetro y longitud de la parte del filo cortante, según
la combinación mostrada en la tabla 3-6 mediante la
preparación de polvo de WC de granos de grosor medio que tiene un
tamaño de grano promedio de 5,5 \mum, polvo de WC de granos finos
que tiene un tamaño de grano promedio de 0,8 \mum, polvo de TaC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,3 \mum, polvo de NbC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de ZrC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de
Cr_{3}C_{2} que tiene un tamaño de grano promedio de 2,3 \mum,
polvo de VC que tiene un tamaño de grano promedio de 1,5 \mum,
polvo de (Ti, W)C que tiene un tamaño de grano promedio de
1,0 \mum y polvo de Co que tiene un tamaño de grano promedio de
1,8 \mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 3-6, la adición de una cera,
el mezclado de los mismos en acetona en un molino de bolas durante
24 horas, el secado de la mezcla a presión reducida, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización de estos comprimidos crudos en condiciones
de calentamiento a una temperatura predeterminada dentro del
intervalo de desde 1.370 hasta 1.470ºC a una velocidad de
calentamiento de 7ºC/min en una atmósfera de vacío de 6 Pa, el
mantenimiento a esta temperatura durante una hora y el enfriamiento
del horno, formándose de ese modo tres tipos de barras redondas
sinterizadas para formar sustratos de carburo cementado, teniendo
cada una un diámetro de 8 mm, 13 mm, y 26 mm, y el corte de tres
tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos B3-1 a
B3-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1, y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos B3-1 a
B3-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos B3-1 a
B3-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, la profundidad promedio (profundidades
promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie se muestra en
la tabla 3-7, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
sedimentación química, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste compuesta de una capa de compuesto Ti (capa de
recubrimiento inferior) que tiene una composición seleccionada como
objetivo y un espesor seleccionado como objetivo que se muestran en
la tabla 3-7 y una capa de capa de Al_{2}O_{3}
y/o una capa mixta de Al_{2}O_{3}-ZrO_{2}
(capa de recubrimiento superior) en la superficie de estos sustratos
de carburo cementado en las mismas condiciones que las mostradas en
la tabla 3-2, produciendo de ese modo fresas
radiales 3-1' a 3-8' hechas de una
aleación de carburo recubierto en superficie de la presente
invención (denominadas en lo sucesivo en el presente documento como
fresas radiales de carburo cementado recubierto de la presente
invención) como la herramienta de carburo cementado recubierto de la
presente invención, que tiene una forma que se muestra en una vista
frontal esquemática de la figura 3A y en una vista de corte
transversal esquemática de la figura 3B de la parte del filo
cortante.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
3-8, se produjeron respectivamente fresas radiales
3-1' a 3-8' hechas de un carburo
cementado recubierto convencionales (denominadas en lo sucesivo en
el presente documento como fresas radiales de carburo cementado
recubierto convencionales) como la herramienta de carburo cementado
recubierto de manera convencional en las mismas condiciones que las
descritas anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos B3-1 a B3-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
B3-1 a B3-8 de carburo
cementado.
Después, las fresas radiales 3-1'
a 3-3' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las fresas radiales 3-1' a
3-3' de carburo cementado recubierto convencionales,
entre las fresas radiales 3-1' a
3-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 3-1' a
3-8' de carburo cementado recubierto convencionales,
se sometieron a un ensayo de corte lateral de profundidad de corte
gruesa de tipo húmedo de un hierro fundido en las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS - FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 5.500 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 12 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,6 mm, y
- Alimentación: 590 mm/min.
Las fresas radiales 3-4' a
3-6' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 3-4' a
3-6' de carburo cementado recubierto convencionales
se sometieron a un ensayo de corte lateral de profundidad de corte
gruesa de tipo húmedo de un acero al carbono en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 2.200 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 20 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 2,5 mm, y
- Alimentación: 260 mm/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fresas radiales 3-7' a
3-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 3-7' a
3-8' de carburo cementado recubierto convencionales
se sometieron a un ensayo de corte lateral de profundidad gruesa de
corte de tipo húmedo de un acero templado en las condiciones
siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - SKD61 (dureza: HRC52) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 670 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 26 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,4 mm, y
- Alimentación: 70 mm/min.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de corte lateral (en todos
los ensayos se usó un lubricante para cuchillas soluble en agua), se
midió la longitud de corte hasta que la cantidad de desgaste del
costado del filo periférico alcanza 0,1 mm como criterio de vida
útil. Los resultados de la medición se muestran respectivamente en
la tabla 3-7 y en la tabla 3-8.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Mediante el uso de tres tipos de barras redondas
sinterizadas, teniendo cada una un diámetro de 8 mm (para formar
sustratos B3-1 a B3-3 de carburo
cementado), un diámetro de 13 mm (para formar sustratos
B3-4 a B3-6 de carburo cementado), y
26 mm (para formar sustratos B3-7 a
B3-8 de carburo cementado), producidas en el ejemplo
3-2, se produjeron sustratos C3-1 a
C3-8 de carburo cementado para brocas, teniendo cada
una un tamaño de 4 mm x 13 mm (sustratos C3-1 a
C3-3 de carburo cementado), 8 mm x 22 mm (sustratos
C3-4 a C3-6 de carburo cementado), y
16 mm x 45 mm (sustratos C3-7 a C3-8
de carburo cementado) en diámetro y longitud de la estría, a partir
de estos tres tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos C3-1 a
C3-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1 y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos C3-1 a
C3-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos C3-1 a
C3-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio
(profundidades promedio medidas en cinco puntos) desde la superficie
se muestra en la tabla 3-9, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
sedimentación química, se formó una capa de recubrimiento resistente
al desgaste compuesta de una capa de compuesto Ti (capa de
recubrimiento inferior) que tiene una composición seleccionada como
objetivo y un espesor seleccionado como objetivo que se muestran en
la tabla 3-9 y una capa de Al_{2}O_{3} y/o una
capa mixta de Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} (capa de
recubrimiento superior) en la superficie de estos sustratos de
carburo cementado en las condiciones mostradas en la tabla
3-2, produciendo de ese modo brocas
3-1 a 3-8 hechas de una aleación de
carburo recubierto en superficie de la presente invención
(denominadas en lo sucesivo en el presente documento como brocas de
carburo cementado recubierto de la presente invención) como la
herramienta de carburo cementado recubierto de la presente
invención, que tiene una forma que se muestra en una vista frontal
esquemática de la figura 4A y en una vista de corte transversal
esquemática de la figura 4B de la estría.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
3-10, se produjeron respectivamente brocas
3-1'' a 3-8'' hechas de un carburo
cementado recubierto convencional (denominadas en lo sucesivo en el
presente documento como brocas de carburo cementado recubierto
convencionales) como la herramienta de carburo cementado recubierto
convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores en la superficie de
los sustratos C3-1 a C3-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no se formó la capa amorfa en la superficie de los sustratos
C3-1 a C3-8 de carburo
cementado.
Después, las brocas 3-1'' a
3-3'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 3-1'' a 3-3''
de carburo cementado recubierto convencionales, entre las brocas
3-1'' a 3-8'' de carburo cementado
recubierto de la presente invención y las brocas
3-1'' a 3-8'' de carburo cementado
recubierto convencionales, se sometieron a un ensayo de perforación
de alta alimentación de tipo húmedo de un hierro fundido en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - FC250 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 48 m/min., y
- Alimentación: 0,41 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 3-4'' a
3-6'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 3-4'' a 3-6''
y de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de perforación de alta alimentación de tipo húmedo de un
acero al carbono en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - S10C que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 50 m/min., y
- Alimentación: 0,36 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 3-7'' y
3-8'', de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 3-7'' y
3-8'', de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero de aleación en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS - SCM440 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 65 m/min., y
- Alimentación: 0,42 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo (en todos los ensayos se usó un
lubricante para cuchillas soluble en agua), se midió el número de
perforaciones hasta que la anchura de desgaste del costado de la
cara del filo con punta alcanza 0,3 mm. Los resultados de la
medición se muestran respectivamente en la tabla 3-9
y en la tabla 3-10.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se midieron, la composición y el espesor de la
capa de recubrimiento dura de los insertos 3-1 a
3-10 de carburo cementado recubierto de la presente
invención, las fresas radiales 3-1' a
3-8' de carburo cementado recubierto de la presente
invención, y las brocas 3-1'' a
3-8'' de carburo cementado recubierto de la presente
invención como la herramienta de carburo cementado recubierto de la
presente invención así como los insertos 3-1 a
3-10 de carburo cementado recubierto convencionales,
las fresas radiales 3-1' a 3-8' de
carburo cementado recubierto convencionales, y las brocas
3-1'' a 3-8'' de carburo cementado
recubierto convencionales como la herramienta de carburo cementado
recubierto convencional mediante el uso de un aparato de medida de
rayos X por dispersión de energía, un espectrómetro Auger y un
microscopio electrónico de barrido. Como resultado, mostraron la
composición y el espesor promedio (comparado con un valor promedio
de espesores medidos en cinco puntos), que son sustancialmente los
mismos que la composición seleccionada como objetivo y el espesor
promedio seleccionado como objetivo en la tabla
3-3, tabla 3-4 y de la tabla
3-7 a la tabla 3-10.
Cuarta
realización
En la cuarta realización, con el fin de mejorar
adicionalmente la adhesión de una capa resistente al desgaste (capa
dura en superficie), que constituye la herramienta de carburo
cementado recubierto convencional, a la superficie del sustrato de
carburo cementado, la adhesión se mejoró adicionalmente en base a
los puntos descubiertos (a) a (c) descritos anteriormente. Mediante
el uso de un aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la
figura 1, se llevaron a cabo ensayos y se obtuvieron los siguientes
resultados de ensayo.
(a) Cuando el sustrato de carburo cementado se
cargó en el aparato de recubrimiento iónico por arco y se sometió la
superficie del sustrato de carburo cementado a un pretratamiento sin
usar un electro del cátodo en las siguientes condiciones de una
temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de
carburo cementado): 300 a 500ºC, un gas atmosférico: Ar, una presión
atmosférica: 1 a 10 Pa, una corriente de descarga de arco:
(Corriente del arco - OFF), una presión de polarización aplicada al
sustrato de carburo cementado: -800 a -1000 V, y un tiempo de
tratamiento: 2 a 10 min., y entonces la superficie del sustrato de
carburo cementado se somete adicionalmente a un tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco usando Ti metálico como
electrodo del cátodo en las siguientes condiciones de una
temperatura atmosférica en el aparato: 450 a 550ºC, un gas
atmosférico: Ar, una presión atmosférica: 1 a 10 Pa, una corriente
de descarga de arco: 100 a 200 A, y una presión de polarización
aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 a -1200 V, una capa
de Ti metálico como capa de sedimentación no se forma en la
superficie del sustrato de carburo cementado. La estructura de la
superficie del sustrato de carburo cementado en sí misma se observa
usando un microscopio electrónico de transmisión. Como resultado,
se confirma la formación de una capa amorfa. La formación de la capa
metálica Ti usando el aparato de recubrimiento iónico por arco se
realiza en la siguientes condiciones de una temperatura atmosférica
en el aparato: 300 a 500ºC, un gas atmosférico: (no se usa), una
presión atmosférica: vacío a 0,1 Pa o inferior, un electrodo del
cátodo: Ti metálico, una corriente de descarga de arco: 50 a 100 A,
y una presión de polarización aplicada al sustrato de carburo
cementado: -30 a -100 V.
(b) En el estado en el que se forma una capa
amorfa a una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie,
cuando se forma una capa de recubrimiento resistente al desgaste de
la herramienta de carburo cementado recubierto convencional, cuando
se forma una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti,
Al)CN, que constituye una capa dura en superficie de la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional, en la
superficie del sustrato de carburo cementado con la capa amorfa
formada en la superficie del mismo a través de un nitruro de titanio
(denominado en lo sucesivo en el presente documento como TiN) que
tiene una dureza Vickers de 2.000 a 2.500 y una fortaleza
notablemente excelente, usando el mismo aparato de recubrimiento
iónico por arco, teniendo en cuenta que la capa amorfa tiene una
alta actividad y una alta reactividad, la capa amorfa reacciona con
la capa de TiN en formación de ella con sedimentación, para
garantizar de ese modo una adhesión extraordinariamente fuerte entre
la superficie del sustrato de carburo cementado y la capa de TiN.
También se garantiza una fuerte adhesión entre la capa de TiN y la
capa de recubrimiento en superficie.
(c) Como resultado, la herramienta de carburo
cementado recubierto así obtenida está libre de la exfoliación de la
capa de recubrimiento resistente al desgaste compuesta de la capa de
TiN y la capa de recubrimiento en superficie incluso cuando se usa
en la operación de corte interrumpido acompañado con impactos
mecánicos y térmicos altos en condiciones de corte profundo. También
se mejora extraordinariamente la fortaleza de la capa de
recubrimiento resistente al desgaste en sí misma por la presencia de
la capa de TiN y se puede impedir el desbarbado de la parte del filo
cortante. Por lo tanto, se hace posible que la capa de recubrimiento
resistente al desgaste exhiba satisfactoriamente una excelente
resistencia al desgaste.
Esta invención se ha hecho en base al punto
descubierto descrito anteriormente y se caracteriza por una
herramienta de carburo cementado recubierto, una capa de
recubrimiento resistente al desgaste que presenta una excelente
adhesión y resistencia frente al desbarbado, que comprende: un
sustrato de carburo cementado basado en un carburo de tungsteno que
tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de
recubrimiento iónico por arco a una profundidad promedio de 1 a 50
nm desde la superficie; y una capa de recubrimiento resistente al
desgaste depositada físicamente en la superficie del sustrato de
carburo cementado basado en carburo de tungsteno, en la que la capa
de recubrimiento resistente al desgaste está compuesta de: (a) una
capa fuerte primaria que está hecha de una capa de TiN y tiene un
espesor promedio de 0,1 a 5 \mum; y (b) una capa dura en
superficie monocapa o multicapa que está hecha de cualquiera o de
ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti,
Al)CN, que satisfacen respectivamente la fórmula de
composición: (Ti_{1-x}Al_{x})N y la
fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
cuanto a un radio atómico), y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum.
El espesor promedio de la capa amorfa formada en
la superficie del sustrato de carburo cementado, que constituye la
herramienta de carburo cementado recubierto de la presente
invención, se estableció en un intervalo de desde 1 hasta 50 nm por
las siguientes razones. Esto es, cuando la profundidad es inferior a
1 nm, la excelente adhesión deseada entre ésta y la capa TiN como la
capa fuerte primaria puede garantizarse. Por otra parte, el efecto
de mejorar la adhesión de la capa TiN a la superficie del sustrato
de carburo cementado es satisfactorio cuando la profundidad promedio
desde la superficie es de 50 nm.
En la herramienta de carburo cementado recubierto
de esta invención, Al en la capa de (Ti, Al)N y en la capa de
(Ti, Al)CN que constituyen la capa de recubrimiento dura, se
incorpora en TiCN en la forma de una disolución sólida con el fin de
potenciar la dureza, mejorando de ese modo la resistencia al
desgaste. Por lo tanto, el valor X se estableció en el intervalo
desde 0,15 hasta 0,65 (radio atómico) por la siguiente razón. Esto
es, cuando el valor X en la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y en la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
es inferior a 0,15, la resistencia al desgaste deseada no puede
asegurarse. Por otra parte, cuando el valor X sobrepasa 0,65, puede
tener lugar un desbarbado en el filo cortante. Teniendo en cuenta
que el componente C en la capa de (Ti, Al)CN tiene una acción
de potenciación de la dureza, la capa de (Ti, Al)CN tiene una
comparativamente alta dureza en comparación con la capa (Ti,
Al)N. Cuando la cantidad de componente C es inferior a 0,01,
esto es, el valor Y sobrepasa 0,99, no se obtiene un efecto
predeterminado de mejora de la dureza. Por otra parte, cuando la
cantidad de componente C sobrepasa 0,5, es decir, el valor Y es
inferior a 0,5, la fortaleza disminuye rápidamente. Por lo tanto, el
valor Y se estableció en un intervalo de desde 0,5 hasta 0,99, y
preferiblemente desde 0,55 hasta 0,9.
La razón por la que el espesor promedio de la
capa dura en superficie se estableció en un intervalo de desde 0,5
hasta 15 \mum es como sigue. Esto es, cuando el espesor es
inferior a 0,5 \mum, la excelente resistencia al desgaste deseada
no puede asegurarse. Por otra parte, cuando el espesor sobrepasa
0,15, puede tener lugar un desbarbado en el filo cortante.
La razón por la que el espesor promedio de la
capa dura inferior se estableció en un intervalo desde 0,1 hasta 5
\mum es como sigue. Esto es, cuando el espesor es inferior a 0,1
\mum, la fortaleza deseada no puede asegurarse. Por otra parte,
cuando el espesor sobrepasa 5 \mum, la deformación plástica, que
es probable que provoque un desgaste de polarización, puede tener
lugar en la capa de recubrimiento resistente al desgaste en la
operación de corte interrumpido en condiciones de corte
profundo.
Se describirá en detalle la herramienta de
carburo cementado recubierto de esta realización.
Se produjeron sustratos A4-1 a
A4-6 de carburo cementado, teniendo cada uno una
forma de inserto definida en ISO SNGA120412, y sustratos
A4-7 a A4-10 de carburo cementado,
teniendo cada uno una forma de inserto definida en ISO SNMA120412,
mediante la preparación de polvo de WC, polvo de TiC, polvo de ZrC,
polvo de VC, polvo de TaC, polvo de NbC, polvo de Cr_{3}C_{2},
polvo de TiN, polvo de TaN y polvo de Co, teniendo cada uno un
tamaño de grano promedio predeterminado de 1 a 3 \mum, la
combinación de estos polvos sin procesar según cada formulación en
la tabla 1, el mezclado húmedo en un molino de bolas durante 72
horas, el secado de la mezcla, la compactación de la mezcla seca a
una presión de 100 MPa para formar comprimidos crudos, la
sinterización a vacío de estos comprimidos crudos en las condiciones
de un grado de vacío de 6 Pa, una temperatura de 1.400ºC durante una
hora, y el sometimiento a bruñido de la parte del filo cortante (R:
0,05).
Estos sustratos A4-1 a
A4-10 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco convencional mostrado
en la figura 1 y la superficie de cada uno de estos sustratos
A4-1 a A4-10 de carburo cementado se
sometió a un pretratamiento en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de carburo cementado): 400ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: (no se usa)
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 V, y
- Tiempo de tratamiento: 3 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
y se sometió entonces a un
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato: 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 150 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -1000 V,
\vskip1.000000\baselineskip
para formar así una capa amorfa en
la superficie de sustratos A4-1 a
A4-10 de carburo cementado. La profundidad de la
capa amorfa formada desde la superficie de la misma se estableció
mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas
anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos A4-1 a
A4-10 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo en base a los resultados
observados. Como resultado, las profundidades promedio (promedio de
profundidades medidas en cinco puntos) desde la superficie se
muestran en la tabla 4-2 y en la tabla
4-5, respectivamente.
- (A)
- Mediante el uso del mismo aparato de recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla 4-2 y en la tabla 4-3 en cada superficie de los sustratos A4-1 a A4-10 de carburo cementado con la capa amorfa formada en la superficie de la misma en las condiciones siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en horno: 500ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno,
- Presión atmosférica: 6 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 70 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -50 V, y entonces,
\vskip1.000000\baselineskip
- (B)
- se depositó, una capa monocapa o multicapa de cualquiera o ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti, Al)CN, que tiene una composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla 4-2 y en la tabla 4-3, en la superficie de la capa de TiN en las condiciones siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en horno: 500ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno, gas metano, o gas mixto de gas nitrógeno y gas metano en una proporción determinada,
- Presión atmosférica: 6 Pa,
- Electrodo del cátodo: aleación Ti-Al con varias composiciones,
- Corriente de descarga de arco: 70 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -90 V,
\vskip1.000000\baselineskip
para producir así insertos
4-1 a 4-20 desechables hechos de
carburo cementado recubierto (denominados en lo sucesivo en el
presente documento como insertos de carburo cementado recubierto de
la presente invención) que tienen una forma que se muestra en una
vista en perspectiva esquemática de la figura 2A y en una vista de
corte longitudinal esquemática de la figura 2B de la presente
invención.
\newpage
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
4-4 y la tabla 4-5, se produjeron
respectivamente insertos 4-1 a 4-20
desechables hechos de un carburo cementado recubierto convencional
(denominados en lo sucesivo en el presente documento como insertos
de carburo cementado recubierto convencionales) en las mismas
condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que no se
llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de superficie de
recubrimiento iónico por arco en las condiciones anteriores a la
superficie de los sustratos A4-1 a
A4-10 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no se formó la capa
amorfa en la superficie de los sustratos A4-1 a
A4-10 de carburo cementado y tampoco se formó la
capa de TiN como capa fuerte
primaria.
primaria.
Después, los insertos 4-1 a
4-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención y los insertos 4-1 a 4-20
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de corte interrumpido de profundidad de corte gruesa de tipo
seco de un acero de aleación en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS SCM439 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 110 m/min.,
- Profundidad de corte: 5,0 mm,
- Alimentación: 0,2 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
un ensayo de corte interrumpido de
alta alimentación de tipo seco de un acero de aleación en las
siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS SKD61 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 30 m/min.,
- Profundidad de corte: 1,4 mm,
- Alimentación: 0,45 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 2 min.,
un ensayo de corte interrumpido de
alta velocidad de tipo seco de un acero para troquel en las
siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS FC300 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 150 m/min.,
- Profundidad de corte: 7 mm,
- Alimentación: 0,2 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 3 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
en el estado de ser atornillado en
la parte de la punta de un fragmento de acero para herramientas
usando una plantilla para taladrar fija. En todos los ensayos de
corte, se midió la anchura de desgaste del costado del filo
cortante. Los resultados de la medición se muestran en la tabla
4-6, y tabla
4-7.
Se produjeron sustratos B4-1 a
B4-8 de carburo cementado para fresas radiales,
teniendo cada una un tamaño de 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, y 20 mm
x 45 mm en diámetro y longitud de la parte del filo cortante, según
la combinación mostrada en la tabla 4-8 mediante la
preparación de polvo de WC de granos de grosor medio que tiene un
tamaño de grano promedio de 5,5 \mum, polvo de WC de granos finos
que tiene un tamaño de grano promedio de 0,8 \mum, polvo de TaC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,3 \mum, polvo de NbC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de ZrC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de
Cr_{3}C_{2} que tiene un tamaño de grano promedio de 2,3 \mum,
polvo de VC que tiene un tamaño de grano promedio de 1,5 \mum,
polvo de (Ti, W)C que tiene un tamaño de grano promedio de
1,0 \mum y polvo de Co que tiene un tamaño de grano promedio de
1,8 \mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 4-8, la adición de una cera,
el mezclado de los mismos en acetona en un molino de bolas durante
24 horas, el secado de la mezcla a presión reducida, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización de estos comprimidos crudos en condiciones
de calentamiento a una temperatura predeterminada dentro del
intervalo de desde 1.370 hasta 1.470ºC a una velocidad de
calentamiento de 7ºC/min en un atmósfera de vacío de 6 Pa, el
mantenimiento a esta temperatura durante una hora y el enfriamiento
del horno, formándose de ese modo tres tipos de barras redondas
sinterizadas para formar sustratos de carburo cementado, teniendo
cada una un diámetro de 8 mm, 13 mm, y 26 mm, y el corte de tres
tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos B4-1 a
B4-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1 y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos B4-1 a
B4-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos B4-1 a
B4-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, las profundidades promedio
(promedio de las profundidades medidas en cinco puntos) desde la
superficie se muestra en la tabla 4-9 y en la tabla
4-10, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como
capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo
que se muestra en la tabla 4-9 y en la tabla
4-10 en la superficie de estos sustratos de carburo
cementado, y entonces se formó una capa dura en superficie monocapa
o multicapa de cualquiera o ambas de una capa de (Ti, Al)N y
una capa de (Ti, Al)CN, que tiene una composición
seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado como objetivo
que se muestra en la tabla 4-9 y
4-10, sobre la misma, para producir de ese modo
fresas radiales 4-1' a 4-16' hechas
de una aleación de carburo recubierto en superficie de la presente
invención (denominadas en lo sucesivo en el presente documento como
fresas radiales de carburo cementado recubierto de la presente
invención) como la herramienta de carburo cementado recubierto de la
presente invención, que tiene una forma que se muestra en una vista
frontal esquemática de la figura 3A y en una vista de corte
transversal esquemática de la figura 3B de la parte del filo
cortante.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
4-11 y en la tabla 4-12, se
produjeron respectivamente fresas radiales 4-1' a
4-16' hechas de un carburo cementado recubierto
convencional (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como fresas radiales de carburo cementado recubierto convencionales)
como la herramienta de carburo cementado recubierto de manera
convencional en las mismas condiciones que las descritas
anteriormente, excepto en que no se llevaron a cabo el
pretratamiento y el tratamiento de superficie de recubrimiento
iónico por arco en las condiciones anteriores a la superficie de
los sustratos B4-1 a B4-8 de carburo
cementado en el aparato de recubrimiento iónico por arco, y por lo
tanto, no existió capa amorfa en la superficie de los sustratos
B4-1 a B4-8 de carburo cementado y
tampoco se formó la capa de TiN como capa fuerte primaria.
Después, las fresas radiales 4-1'
a 4-3' y 4-9' a
4-11' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 4-1' a
4-3' y 4-9' a 4-11'
de carburo cementado recubierto convencionales, entre las fresas
radiales 4-1' a 4-16' de carburo
cementado recubierto de la presente invención y las fresas radiales
4-1' a 4-16' de carburo cementado
recubierto convencionales, se sometieron a un ensayo de corte
lateral de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un hierro
fundido en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC300 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 5.150 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 12 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,6 mm, y
- Alimentación: 600 mm/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fresas radiales 4-4' a
4-6' y 4-12' a 4-14'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 4-4' a 4-6' y
4-12' a 4-14' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un hierro fundido
en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SNCM439 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 1.900 min^{-1},
- Profundidad del corte en la dirección axial: 20 mm,
- Profundidad del corte en la dirección radial: 2,6 mm, y
- Alimentación: 270 mm/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fresas radiales 4-7',
4-8', 4-15' y 4-16'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 4-7', 4-8',
4-15' y 4-16' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad gruesa de corte de tipo húmedo de un acero templado
en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SKD61 (dureza: HRC52) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 625 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 26 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,4 mm, y
- Alimentación: 71 mm/min.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de corte lateral (en todos
los ensayos se usó un lubricante para cuchillas soluble en agua), se
midió la longitud de corte hasta que la cantidad de desgaste del
costado del filo periférico alcanza 0,1 mm como criterio de vida
útil. Los resultados de la medición se muestran respectivamente en
la tabla 4-9 y tabla 4-12.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Mediante el uso de tres tipos de barras redondas
sinterizadas, teniendo cada una un diámetro de 8 mm (para formar
sustratos B4-1 a B4-3 de carburo
cementado), un diámetro de 13 mm (para formar sustratos
B4-4 a B4-6 de carburo cementado), y
26 mm (para formar sustratos B4-7 a
B4-8 de carburo cementado), producidas en el ejemplo
4-2, se produjeron sustratos C4-1 a
C4-8 de carburo cementado para brocas, teniendo cada
uno un tamaño de 4 mm x 13 mm (sustratos C4-1 a
C4-3 de carburo cementado), 8 mm x 22 mm (sustratos
C4-4 a C4-6 de carburo cementado), y
16 mm x 45 mm (sustratos C4-7 a C4-8
de carburo cementado) en diámetro y longitud de estría, a partir de
estos tres tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos C4-1 a
C4-8 de carburo cementado se sometieron a una
limpieza por ultrasonidos en acetona, se secaron, y se cargaron
entonces en el mismo aparato de recubrimiento iónico por arco
mostrado en la figura 1 y la superficie de cada uno de estos
sustratos de carburo cementado se sometió al pretratamiento y al
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
mismas condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa
en la superficie de los sustratos C4-1 a
C4-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos C4-1 a
C4-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, las profundidades promedio
(promedio de profundidades medidas en cinco puntos) desde la
superficie se muestran en la tabla 4-13 y en la
tabla 4-14, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como
capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo
que se muestra en la tabla 4-13 y en la tabla
4-14 en la superficie de estos sustratos de carburo
cementado en las mismas condiciones que en el ejemplo 1, y entonces
se formó una capa dura en superficie monocapa o multicapa de
cualquiera o ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de
(Ti, Al)CN, que tiene una composición seleccionada como
objetivo y un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en
la tabla 4-13 y en la tabla 4-14,
sobre la misma y, para producir así brocas 4-1'' a
4-16'' hechas de una aleación de carburo recubierto
en superficie de la presente invención (denominadas en lo sucesivo
en el presente documento como brocas de carburo cementado recubierto
de la presente invención) como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención, que tiene una forma que se
muestra en una vista frontal esquemática de la figura 4A y en una
vista de corte transversal esquemática de la figura 4B de la
estría.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
4-15 y la tabla 4-16, se produjeron
respectivamente brocas 4-1'' a
4-16'' hechas de un carburo cementado recubierto
convencionales (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como brocas de carburo cementado recubierto convencionales) como la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional en las
mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que
no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores a la superficie de los sustratos C4-1 a
C4-8 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no existió capa
amorfa en la superficie de los sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado y tampoco se formó la capa
de TiN como la capa fuerte primaria.
Después, las brocas 4-1'' a
4-3'' y 4-9'' a
4-11'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 4-1'' a
4-3'' y 4-9'' a
4-11'' de carburo cementado recubierto
convencionales, entre las brocas 4-1'' a
4-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 4-1'' a
4-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales, se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un hierro fundido en las siguientes
condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC300 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 40 m/min., y
- Alimentación: 0,42 mm/div.
Las brocas 4-4'' a
4-6'' y 4-12'' a
4-14'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 4-4'' a
4-6'' y 4-12'' a
4-14'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero de aleación en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SSNCM439 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 40 m/min., y
- Alimentación: 0,37 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 4-7'',
4-8'', 4-15'' y
4-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 4-7'',
4-8'', 4-15'' y
4-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero templado en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SKD61 (dureza: HRC53) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 24 m/min., y
- Alimentación: 0,36 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo (en todos los ensayos se usa un
lubricante para cuchillas soluble en agua), se midió el número de
perforaciones hasta que la anchura de desgaste del costado de la
cara del filo con punta alcanza 0,3 mm. Los resultados de la
medición se muestran respectivamente en la tabla
4-13 y tabla 4-16.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se midieron, la composición y el espesor de la
capa de recubrimiento dura de los insertos 4-1 a
4-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención, las fresas radiales 4-1' a
4-16' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 4-1'' a
4-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención así como los insertos
4-1 a 4-20 de carburo cementado
recubierto convencionales, las fresas radiales 4-1'
a 4-16' de carburo cementado recubierto
convencionales y las brocas 4-1'' a
4-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales como la herramienta de carburo cementado recubierto
convencional mediante el uso de un aparato de medida de rayos X por
dispersión de energía, un espectrómetro Auger y un microscopio
electrónico de barrido. Como resultado, mostraron la composición y
el espesor promedio (comparado con un valor promedio de espesores
medidos en cinco puntos), que son sustancialmente los mismos que la
composición seleccionada como objetivo y el espesor promedio
seleccionado como objetivo de la tabla 4-2 a la
tabla 4-5 y de la tabla 4-9 a la
tabla 4-16.
Quinta
realización
La quinta realización se llevó a cabo para
producir un herramienta para cortar para una aleación de carburo
recubierto en superficie, en la que la adhesión de una capa
resistente al desgaste a un carburo cementado se ha mejorado
adicionalmente, en base a los puntos descubiertos (a) a (c)
descritos anteriormente.
Esta realización se caracteriza por una
herramienta de carburo cementado recubierto, una capa de
recubrimiento resistente al desgaste que presenta una adhesión y una
resistencia frente al desbarbado excelentes, que comprende:
- un sustrato de carburo cementado basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco a una profundidad promedio de 1 a 50 nm desde la superficie;
- y una capa recubrimiento resistente al desgaste depositada físicamente y/o químicamente en la superficie de un sustrato de carburo cementado basado en carburo de tungsteno, en el que la capa de recubrimiento resistente al desgaste está compuesta de:
- (a) una capa fuerte primaria que está hecha de una capa de TiN y que tiene un espesor promedio de 0,1 a 5 \mum;
- (b) una capa dura inferior monocapa o multicapa que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de (Ti, Al)N y de una capa de (Ti, Al)CN, que satisfacen respectivamente la fórmula de composición: (Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de composición: (Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}, y tiene un espesor promedio de 0,5 a 15 \mum, y
- (c) una capa dura superior monocapa o multicapa que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de Al_{2}O_{3} y una capa mixta de Al_{2}O_{3}-ZrO_{2} hecha de una matriz de Al_{2}O_{3} y una fase de ZrO_{2} dispersada y distribuida en ella, y tiene un espesor promedio de 0,5 a 10 \mum.
A continuación se explicará la razón por la que
se llevó a cabo una limitación numérica tal como se describe
anteriormente con respecto a la capa amorfa formada en la superficie
del sustrato de carburo cementado y la capa de recubrimiento
resistente al desgaste en la herramienta de carburo cementado
recubierto de esta invención.
La capa amorfa tiene la acción de conferir una
excelente adhesión entre ella y la capa de recubrimiento resistente
al desgaste (capa fuerte primaria), tal como se describe
anteriormente. Sin embargo, cuando la profundidad es inferior a 1
nm, la excelente adhesión deseada entre ella y la capa de TiN como
la capa fuerte primaria no puede garantizarse. Por otra parte, el
efecto de mejorar la adhesión de la capa resistente al desgaste a la
superficie del sustrato de carburo cementado es satisfactorio cuando
la profundidad promedio desde la superficie es de 50 nm. Por tanto,
la profundidad promedio se estableció de 1 a 50 nm.
La capa fuerte primaria tiene la acción de
mejorar la fortaleza de la capa de recubrimiento resistente al
desgaste, impidiendo de ese modo extraordinariamente el desbarbado
en la capa de recubrimiento resistente al desgaste incluso en la
operación de corte interrumpido acompañada de impactos mecánicos y
térmicos altos en condiciones de corte profundo, tal como se
describe anteriormente. Sin embargo, cuando el espesor promedio es
inferior a 0,1 \mum, la fortaleza deseada en la capa de
recubrimiento resistente al desgaste no puede garantizarse. Por otra
parte, cuando el espesor promedio sobrepasa 5 \mum, la deformación
plástica, que es probable que provoque un desgaste de polarización,
puede tener lugar en la capa de recubrimiento resistente al desgaste
en la operación de corte interrumpido en condiciones de corte
profundo. Por tanto, la profundidad promedio se estableció en un
intervalo desde 1 hasta 5 \mum.
La capa de (Ti, Al)N y la capa de (Ti,
Al)CN, que constituyen la capa de recubrimiento dura
inferior, tienen la acción de conferir la dureza y fortaleza a la
capa de recubrimiento resistente al desgaste, exhibiendo así una
resistencia al desgaste excelente sin causar desbarbado en
coexistencia con la capa de recubrimiento inferior. Esto es, se
incorpora Al en la capa dura inferior dentro del TiN que tiene una
fortaleza elevada en la forma de una solución sólida con el fin de
aumentar la dureza, mejorando de ese modo la resistencia al
desgaste. Por lo tanto, el valor X se estableció en un intervalo
desde 0,15 hasta 0,65 (razón atómica) por la siguiente razón. Esto
es, cuando el valor X en la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
es inferior a 0,15, la resistencia al desgaste deseada no puede
garantizarse. Por otra parte, cuando el valor de X sobrepasa 0,65,
puede que se dé el desbarbado en el filo cortante. Puesto que el
componente C en la capa de (Ti, Al)CN tiene la acción de
aumentar la dureza, la capa de (Ti, Al)CN tiene una dureza
relativamente elevada en comparación con la capa de (Ti,
Al)N. Cuando la cantidad del componente C es inferior a
0,01, esto es, el valor de Y sobrepasa 0,99, no puede obtenerse un
efecto de mejora predeterminado. Por otra parte, cuando la cantidad
del componente C sobrepasa 0,5, esto es, el valor de Y es inferior a
0,5, la fortaleza disminuye rápidamente. Por lo tanto, el valor de Y
se estableció en un intervalo desde 0,5 hasta 0,99, y
preferiblemente desde 0,55 hasta 0,9.
Cuando el espesor promedio es inferior 0,5
\mum, la excelente resistencia al desgaste deseada no puede
garantizarse. Por otra parte, cuando el espesor sobrepasa 15 \mum,
puede que se dé el desbarbado en el filo cortante. Por tanto, el
espesor promedio se estableció en un intervalo desde 0,5 hasta 15
\mum.
La capa de Al_{2}O_{3} y la capa mixta de
Al_{2}O_{3}-ZrO_{2}, que constituyen la capa
dura superior, tienen una excelente dureza a temperatura elevada y
una resistencia térmica y también tienen la acción de mejorar
perceptiblemente la capa de recubrimiento resistente al desgaste en
coexistencia con la capa de recubrimiento inferior descrita
anteriormente. Cuando el espesor promedio es inferior a 0,5 \mum,
la excelente resistencia al desgaste deseada no puede garantizarse.
Por otra parte, cuando el espesor promedio sobrepasa 10 \mum,
puede que se dé el desbarbado en la capa de recubrimiento
resistente al desgaste. Por tanto, la profundidad promedio se
estableció en un intervalo desde 0,5 hasta 10 \mum.
La herramienta de carburo cementado recubierto de
esta realización se describirá en detalle.
Se produjeron sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado, teniendo cada uno una
forma de inserto definida en ISO SNGA120412, mediante la preparación
de polvo de WC, polvo de TiC, polvo de ZrC, polvo de VC, polvo de
TaC, polvo de NbC, polvo de Cr_{3}C_{2}, polvo de TiN, polvo de
TaN y polvo de Co, teniendo cada uno un tamaño de grano promedio
predeterminado de 1 a 3 \mum, la combinación de estos polvos sin
procesar según cada formulación en la tabla 5-1, el
mezclado húmedo en un molino de bolas durante 72 horas, el secado de
la mezcla, la compactación de la mezcla seca a una presión de 100
MPa para formar comprimidos crudos, la sinterización a vacío de
estos comprimidos crudos en las condiciones de un grado de vacío de
6 Pa, una temperatura de 1.400ºC durante una hora, y sometimiento a
bruñido de la parte del filo cortante (R: 0,05).
Estos sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco convencional mostrado
en la figura 1 y la superficie de cada uno de estos sustratos
A5-1 a A5-10 de carburo cementado se
sometió a un pretratamiento en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato (temperatura del sustrato de carburo cementado): 400ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: (no se usa)
- Corriente de descarga de arco: (Corriente del arco - OFF),
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -900 V, y
- Tiempo de tratamiento: 3 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
y se sometió entonces a un
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en el aparato: 500ºC,
- Gas atmosférico: Ar,
- Presión atmosférica: 3 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 150 A y,
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -1000 V,
\vskip1.000000\baselineskip
para formar así una capa amorfa en
la superficie de sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado. La profundidad de la
capa amorfa formada desde la superficie de la misma se estableció
mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas
anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, la profundidad promedio (promedio
de profundidades medidas en cinco puntos) desde la superficie se
muestra en la tabla 5-3 y en la tabla
5-5, respectivamente.
- (A)
- Mediante el uso del mismo aparato de recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla 5-3 y en la tabla 5-5 en cada superficie de los sustratos A5-1 a A5-10 de carburo cementado con la capa amorfa formada en la superficie de la misma en las condiciones siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en horno: 500ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno,
- Presión atmosférica: 6 Pa,
- Electrodo del cátodo: Ti metálico
- Corriente de descarga de arco: 70 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -50 V, y entonces,
\vskip1.000000\baselineskip
- (B)
- se depositó, una capa monocapa o multicapa de cualquiera o ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti, Al)CN, que tiene una composición seleccionada como objetivo y un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla 5-3 y en la tabla 5-5, en la superficie de la capa de TiN en las condiciones siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
- Temperatura atmosférica en horno: 500ºC,
- Gas atmosférico: gas nitrógeno, gas metano, o gas mixto de gas nitrógeno y gas metano en una proporción determinada,
- Presión atmosférica: 6 Pa,
- Electrodo del cátodo: aleación Ti-Al con varias composiciones,
- Corriente de descarga de arco: 70 A, y
- Presión de polarización aplicada al sustrato de carburo cementado: -90 V, y además,
\vskip1.000000\baselineskip
- (C)
- se depositó una capa de Al_{2}O_{3} de estructura cristalina tipo \alpha o \kappa que tiene una estructura seleccionada como objetivo que se muestra en la tabla 5-4 y en la tabla 5-6 o una capa mixta de Al_{2}O_{3-}ZrO_{2}, como la capa dura superior, en la superficie de la capa dura inferior en las mismas condiciones que se muestran en la tabla 5-2, mediante el uso de un aparato de sedimentación química convencional, para producir así insertos 5-1 a 5-20 desechables hechos de carburo cementado recubierto (denominados en lo sucesivo en el presente documento como insertos de carburo cementado recubierto de la presente invención) que tienen una forma que se muestra en una vista en perspectiva esquemática de la figura 2A y en una vista de corte longitudinal esquemática de la figura 2B de la presente invención.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
5-7 a la tabla 5-10, se produjeron
respectivamente insertos desechables 5-1 a
5-20 hechos de un carburo cementado recubierto
convencional (denominados en lo sucesivo en el presente documento
como insertos de carburo cementado recubierto convencionales) en las
mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que
no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores a la superficie de los sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no se formó la capa
amorfa en la superficie de los sustratos A5-1 a
A5-10 de carburo cementado y tampoco se formó la
capa de TiN como capa fuerte
primaria.
primaria.
Después, los insertos 5-1 a
5-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención y los insertos 5-1 a 5-20
de carburo cementado recubierto convencionales se sometieron a un
ensayo de corte interrumpido de profundidad de corte gruesa de tipo
seco de un acero de aleación en las siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS SNCM439 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 130 m/min.,
- Profundidad de corte: 5 mm,
- Alimentación: 0,19 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
un ensayo de corte interrumpido de
alta alimentación de tipo seco de un acero para troquel en las
siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS SKD61 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 35 m/min.,
- Profundidad de corte: 1,6 mm,
- Alimentación: 0,45 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
y un ensayo de corte interrumpido
de profundidad gruesa de corte de tipo seco de un hierro fundido
dúctil en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: barra redonda JIS FCD500 con cuatro surcos longitudinales espaciados igualmente,
- Velocidad de corte: 160 m/min.,
- Profundidad de corte: 7 mm,
- Alimentación: 0,15 mm/rev., y
- Tiempo de corte: 5 min.,
\vskip1.000000\baselineskip
en el estado de ser atornillado en
la parte de la punta de un fragmento de acero para herramientas
usando una plantilla para taladrar fija. En todos los ensayos de
corte, se midió la anchura de desgaste del costado del filo
cortante. Los resultados de la medición se muestran en la tabla
5-4, tabla 5-6, tabla
5-8 y tabla
5-10.
Se produjeron sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado para fresas radiales,
teniendo cada una un tamaño de 6 mm x 13 mm, 10 mm x 22 mm, y 20 mm
x 45 mm en diámetro y longitud de la parte del filo cortante, según
la combinación mostrada en la tabla 5-11 mediante la
preparación de polvo de WC de granos de grosor medio que tiene un
tamaño de grano promedio de 5,5 \mum, polvo de WC de granos finos
que tiene un tamaño de grano promedio de 0,8 \mum, polvo de TaC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,3 \mum, polvo de NbC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de ZrC
que tiene un tamaño de grano promedio de 1,2 \mum, polvo de
Cr_{3}C_{2} que tiene un tamaño de grano promedio de 2,3 \mum,
polvo de VC que tiene un tamaño de grano promedio de 1,5 \mum,
polvo de (Ti, W)C que tiene un tamaño de grano promedio de
1,0 \mum y polvo de Co que tiene un tamaño de grano promedio de
1,8 \mum, la combinación de estos polvos sin procesar según cada
formulación en la tabla 5-8, la adición de una cera,
el mezclado de los mismos en acetona en un molino de bolas durante
24 horas, el secado de la mezcla a presión reducida, la compactación
de la mezcla seca a una presión de 100 MPa para formar comprimidos
crudos, la sinterización de estos comprimidos crudos en condiciones
de calentamiento a una temperatura predeterminada dentro del
intervalo de desde 1.370 hasta 1.470ºC a una velocidad de
calentamiento de 7ºC/min en un atmósfera de vacío de 6 Pa, el
mantenimiento a esta temperatura durante una hora y el enfriamiento
del horno, formándose de ese modo tres tipos de barras redondas
sinterizadas para formar sustratos de carburo cementado, teniendo
cada una un diámetro de 8 mm, 13 mm, y 26 mm, y el corte de tres
tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado se sometieron a limpieza
por ultrasonidos en acetona, se secaron y entonces se cargaron en el
mismo aparato de recubrimiento iónico por arco mostrado en la figura
1 y la superficie de cada uno de estos sustratos de carburo
cementado se sometió al pretratamiento y al tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las mismas
condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa en la
superficie de los sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, la profundidad promedio (promedio
en las profundidades medidas en cinco puntos) desde la superficie se
muestra en la tabla 5-12 y en la tabla
5-14, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como
capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo
que se muestra en la tabla 5-12 y en la tabla
5-14 en la superficie de estos sustratos de carburo
cementado en las mismas condiciones que en el ejemplo 1, y entonces
se formó una capa dura inferior monocapa o multicapa de cualquiera o
ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti,
Al)CN, que tiene una composición seleccionada como objetivo y
un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla
5-12 y en la tabla 5-14, en la
superficie de la misma y, además, se depositó una capa de
Al_{2}O_{3} de estructura cristalina tipo \alpha y o \kappa
que tiene una estructura seleccionada como objetivo que se muestra
en la tabla 5-13 y en la tabla 5-15
o una capa mixta de Al_{2}O_{3-}ZrO_{2}, como la capa dura
superior, en la superficie de la capa dura inferior en las mismas
condiciones que se muestran en la tabla 5-2,
mediante el uso de un aparato de sedimentación química convencional,
para producir así fresas radiales 5-1' a
5-16' hechas de una aleación de carburo recubierto
en superficie de la presente invención (denominadas en lo sucesivo
en el presente documento como fresas radiales de carburo cementado
recubierto de la presente invención) como la herramienta de carburo
cementado recubierto de la presente invención, que tiene una forma
que se muestra en una vista frontal esquemática de la figura 3A y en
una vista de corte transversal esquemática de la figura 3B de la
parte del filo cortante.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
5-16 y en la tabla 5-19, se
produjeron respectivamente fresas radiales 5-1' a
5-16' hechas de un carburo cementado recubierto
convencional (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como fresas radiales de carburo cementado recubierto convencionales)
como la herramienta de carburo cementado recubierto convencional en
las mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en
que no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores en la superficie de los sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no existió capa
amorfa en la superficie de los sustratos B5-1 a
B5-8 de carburo cementado y tampoco se formó la capa
de TiN como capa fuerte primaria.
Después, las fresas radiales 5-1'
a 5-3' y 5-9' a
5-11' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las fresas radiales 5-1' a
5-3' y 5-9' a 5-11'
de carburo cementado recubierto convencionales, entre las fresas
radiales 5-1' a 5-16' de carburo
cementado recubierto de la presente invención y las fresas radiales
5-1' a 5-16' de carburo cementado
recubierto convencionales, se sometieron a un ensayo de corte
lateral de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un hierro
fundido en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC300 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 5.300 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 12 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,6 mm, y
- Alimentación: 585 mm/min.
Las fresas radiales 5-4' a
5-6' y 5-12' a 5-14'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 5-4' a 5-6' y
5-12' a 5-14' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un acero de
aleación en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS SNCM439 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 2.100 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 20 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 2,6 mm, y
- Alimentación: 250 mm/min.
Las fresas radiales 5-7',
5-8', 5-15' y 5-16'
de carburo cementado recubierto de la presente invención y las
fresas radiales 5-7', 5-8',
5-15' y 5-16' de carburo cementado
recubierto convencionales se sometieron a un ensayo de corte lateral
de profundidad de corte gruesa de tipo húmedo de un acero templado
en las siguientes condiciones:
- Pieza de trabajo: Placa JIS SKD61 (dureza: HRC52) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de rotación: 650 min^{-1},
- Profundidad de corte en la dirección axial: 26 mm,
- Profundidad de corte en la dirección radial: 1,4 mm, y
- Alimentación: 68 mm/min.
En todos los ensayos de corte lateral (en todos
los ensayos se usó un lubricante para cuchillas soluble en agua), se
midió la longitud de corte hasta que la cantidad de desgaste del
costado del filo periférico alcanza 0,1 mm como criterio de vida
útil. Los resultados de la medición se muestran respectivamente en
la tabla 5-13, tabla 5-15, tabla
5-17 y tabla 5-19.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Mediante el uso de tres tipos de barras redondas
sinterizadas, teniendo cada una un diámetro de 8 mm (para formar
sustratos B5-1 a B5-3 de carburo
cementado), un diámetro de 13 mm (para formar sustratos
B5-4 a B5-6 de carburo cementado), y
26 mm (para formar sustratos B5-7 a
B5-8 de carburo cementado), producidas en el ejemplo
5-2, se produjeron sustratos C5-1 a
C5-8 de carburo cementado para brocas, teniendo cada
uno un tamaño de 4 mm x 13 mm (sustratos C5-1 a
C5-3 de carburo cementado), 8 mm x 22 mm (sustratos
C5-4 a C5-6 de carburo cementado), y
16 mm x 45 mm (sustratos C5-7 a C5-8
de carburo cementado) en diámetro y longitud de estría, a partir de
estos tres tipos de barras redondas sinterizadas.
Estos sustratos C5-1 a
C5-8 de carburo cementado se sometieron a una
limpieza por ultrasonidos en acetona, se secaron, y se cargaron
entonces en el mismo aparato de recubrimiento iónico por arco
mostrado en la figura 1 y la superficie de cada uno de estos
sustratos de carburo cementado se sometió al pretratamiento y al
tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en las
mismas condiciones que en el ejemplo 1 para formar una capa amorfa
en la superficie de los sustratos C5-1 a
C5-8 de carburo cementado. También se estableció la
profundidad de la capa amorfa formada desde la superficie de la
misma mediante el control del tiempo de tratado del tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
descritas anteriormente.
Se observó la estructura de la capa amorfa
formada en la superficie de los sustratos C5-1 a
C5-8 de carburo cementado mediante el uso de un
microscopio electrónico de transmisión (aumentos: 500.000) y el
cálculo y la medida se llevaron a cabo basándose en la observación
de los resultados. Como resultado, la profundidad promedio (promedio
en profundidades medidas en cinco puntos) desde la superficie se
muestra en la tabla 5-20 y en la tabla
5-22, respectivamente.
Mediante el uso del mismo aparato de
recubrimiento iónico por arco, se depositó una capa de TiN, como
capa fuerte primaria, teniendo un espesor seleccionado como objetivo
que se muestra en la tabla 5-13 y en la tabla
5-14 en la superficie de estos sustratos de carburo
cementado en las mismas condiciones que en el ejemplo 1, y entonces
se formó una capa dura inferior monocapa o multicapa de cualquiera o
ambas de una capa de (Ti, Al)N y una capa de (Ti,
Al)CN, que tiene una composición seleccionada como objetivo y
un espesor seleccionado como objetivo que se muestra en la tabla
5-20 y en la tabla 5-22, en la
superficie de la misma y, además, se depositó una capa de
Al_{2}O_{3} de estructura cristalina tipo \alpha o \kappa
que tiene una estructura seleccionada como objetivo que se muestra
en la tabla 5-21 y en la tabla 5-23
o una capa mixta de Al_{2}O_{3-}ZrO_{2}, como la capa dura
superior, en la superficie de la capa dura inferior en las mismas
condiciones que se muestran en la tabla 5-2,
mediante el uso de un aparato de sedimentación química convencional,
para producir así brocas 5-1'' a
5-16'' hechas de una aleación de carburo recubierto
en superficie de la presente invención (denominadas en lo sucesivo
en el presente documento como brocas de carburo cementado recubierto
de la presente invención) como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención, que tiene una forma que se
muestra en una vista frontal esquemática de la figura 4A y en una
vista de corte transversal esquemática de la figura 4B de la
estría.
Para comparación, tal como se muestra en la tabla
5-24 a la tabla 5-27, se produjeron
respectivamente brocas 5-1'' a
5-16'' hechas de un carburo cementado recubierto
convencional (denominadas en lo sucesivo en el presente documento
como brocas de carburo cementado recubierto convencionales) como la
herramienta de carburo cementado recubierto convencional en las
mismas condiciones que las descritas anteriormente, excepto en que
no se llevaron a cabo el pretratamiento y el tratamiento de
superficie de recubrimiento iónico por arco en las condiciones
anteriores a la superficie de los sustratos C5-1 a
C5-8 de carburo cementado en el aparato de
recubrimiento iónico por arco, y por lo tanto, no existió capa
amorfa en la superficie de los sustratos C1-1 a
C1-8 de carburo cementado y tampoco se formó la capa
de TiN como la capa fuerte primaria.
Después, las brocas 5-1'' a
5-3'' y 5-9'' a
5-11'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 5-1'' a
5-3'' y 5-9'' a
5-11'' de carburo cementado recubierto
convencionales, entre las brocas 5-1'' a
5-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 5-1'' a
5-16'' de carburo cementado recubierto de manera
convencional, se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un hierro fundido en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS FC300 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 48 m/min., y
- Alimentación: 0,40 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 5-4'' a
5-6'' y 5-12'' a
5-14'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 5-4'' a
5-6'' y 5-12'' a
5-14'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero de aleación en las
siguientes condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SNCM439 que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 50 m/min., y
- Alimentación: 0,38 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
Las brocas 5-7'',
5-8'', 5-15'' y
5-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención y las brocas 5-7'',
5-8'', 5-15'' y
5-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales se sometieron a un ensayo de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo de un acero templado en las siguientes
condiciones:
\vskip1.000000\baselineskip
- Pieza de trabajo: Placa JIS SKD61 (dureza: HRC53) que tiene un tamaño de plano de 100 mm x 250 mm y un espesor de 50 mm,
- Velocidad de corte: 30 m/min., y
- Alimentación: 0,34 mm/div.
\vskip1.000000\baselineskip
En todos los ensayos de perforación de alta
alimentación de tipo húmedo (en todos los ensayos se usó un
lubricante para cuchillas soluble en agua), se midió el número de
perforaciones hasta que la anchura de desgaste del costado de la
cara del filo con punta alcanza 0,3 mm. Los resultados de la
medición se muestran respectivamente en la tabla
5-21, tabla 5-23, tabla
5-25 y tabla 5-27.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Se midieron, la composición y el espesor de la
capa de recubrimiento dura de los insertos 5-1 a
5-20 de carburo cementado recubierto de la presente
invención, las fresas radiales 5-1' a
5-16' de carburo cementado recubierto de la presente
invención y las brocas 5-1'' a
5-16'' de carburo cementado recubierto de la
presente invención como la herramienta de carburo cementado
recubierto de la presente invención así como los insertos
5-1 a 5-20 de carburo cementado
recubierto convencionales, las fresas radiales 5-1'
a 5-16' de carburo cementado recubierto
convencionales y las brocas 5-1'' a
5-16'' de carburo cementado recubierto
convencionales como la herramienta de carburo cementado recubierto
convencional mediante el uso de un aparato de medida de rayos X por
dispersión de energía, un espectrómetro Auger y un microscopio
electrónico de barrido. Como resultado, mostraron la composición y
el espesor promedio (comparado con un valor promedio de espesores
medidos en cinco puntos), que son sustancialmente los mismos que la
composición seleccionada como objetivo y el espesor promedio
seleccionado como objetivo de la tabla 5-3 a la
tabla 5-10 y de la tabla 5-12 a la
tabla 5-27.
Claims (5)
1. Herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie, teniendo una capa de
recubrimiento resistente al desgaste una excelente adhesión, que
comprende:
- un sustrato de aleación de carburo basado en carburo de tungsteno que tiene una capa amorfa formada por un tratamiento de superficie de recubrimiento iónico por arco en una profundidad promedio de 1 a 50 nm como capa más exterior de la superficie del sustrato;
- y una capa de recubrimiento resistente al desgaste depositada químicamente y/o físicamente en la superficie del sustrato de aleación de carburo basado en carburo de tungsteno,
en la que la capa de recubrimiento resistente al
desgaste comprende una capa o una pluralidad de dos o más capas,
seleccionadas del grupo que consiste en una capa de carburo de Ti,
una capa de nitruro de Ti, una capa de carbonitruro de Ti, una capa
de carbóxido de Ti y una capa de carbonitróxido de Ti, y
en la que dicha capa de recubrimiento resistente
al desgaste tiene un espesor de 1 a 15 \mum.
2. Herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie según la reivindicación 1,
modificada porque la capa de recubrimiento resistente al desgaste
definida en la reivindicación 1 se sustituye por:
- una capa de recubrimiento dura multicapa o monocapa depositada físicamente en la superficie del sustrato de aleación de carburo basado en carburo de tungsteno,
en la que la capa de recubrimiento dura multicapa
o monocapa comprende cualquiera o ambas de una capa de material
compuesto de nitruro de Ti y Al y una capa de material compuesto de
carbonitruro de Ti y Al, que satisfacen respectivamente la fórmula
de composición: (Ti_{1-x}Al_{x})N y la
fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y dicha capa de recubrimiento dura
multicapa o monocapa tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum.
3. Herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie según la reivindicación 1,
en la que la capa de recubrimiento resistente al
desgaste se deposita físicamente en la superficie del sustrato de
aleación de carburo basado en carburo de tungsteno, y comprende:
- una capa fuerte primaria que se obtiene de una capa de nitruro de titanio y se modifica porque el espesor promedio de la capa de recubrimiento resistente al desgaste es de 0,1 a 5 \mum.
en la que la herramienta para cortar comprende
además
una capa de recubrimiento dura multicapa o
monocapa que está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de
material compuesto de nitruro de Ti y Al y una capa de material
compuesto de carbonitruro de Ti y Al, que satisfacen respectivamente
la fórmula de composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})N y la fórmula de
composición:
(Ti_{1-x}Al_{x})C_{1-y}N_{y}
(en las que X representa 0,15 a 0,65 e Y representa 0,5 a 0,99 en
términos de radio atómico), y dicha capa de recubrimiento dura
multicapa o monocapa tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum.
4. Herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie según la reivindicación 1,
modificada porque el espesor promedio de la capa
de recubrimiento resistente al desgaste es de 0,5 a 15 \mum,
comprendiendo además la herramienta para
cortar:
una capa de recubrimiento superior que está hecha
de cualquiera o de ambas de una capa de óxido de aluminio y una capa
mixta de óxido de aluminio-óxido de zirconio hecha de una matriz de
óxido de aluminio y una fase de óxido de zirconio dispersada y
distribuida en ella, y en la que dicha capa de recubrimiento dura
multicapa o monocapa tiene un espesor promedio de 0,5 a 15
\mum.
5. Herramienta para cortar hecha de una aleación
de carburo recubierto en superficie según la reivindicación 3, que
además comprende,
una capa dura superior multicapa o monocapa que
está hecha de cualquiera o de ambas de una capa de óxido de aluminio
y una capa mixta de óxido de aluminio-óxido de zirconio hecha de una
matriz de óxido de aluminio y una fase de óxido de zirconio
dispersada y distribuida en ella,
en la que dicha capa dura superior multicapa o
monocapa tiene un espesor promedio de 0,5 a 10 \mum.
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