ES2293199T3 - Acero para herramientas de arranque de virutas. - Google Patents
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Abstract
Acero para herramientas de arranque de virutas compuesto por los elementos que a continuación se refieren en los porcentajes en peso indicados igualmente a continuación: C = 0, 88 a 1, 12 Si = 0, 15 a 0, 42 Mn = 0, 15 a 0, 44 P = MÁX. 0, 03 S = 0, 001 a 0, 3 Cr = 3, 4 a 4, 5 Mo = 2, 5 a 3, 0 V = 0, 7 a 1, 0 Al = 0, 04 a 0, 1 N = 0, 02 a 0, 12 Siendo el resto Fe e impurezas.
Description
Acero para herramientas de arranque de
virutas.
La invención se refiere a un acero para
herramientas de arranque de virutas.
En las herramientas de arranque de virutas, las
áreas cortantes se ven sometidas a un fuerte desgaste térmico y
abrasivo en condiciones que exigen gran dureza y resistencia estando
sometido el material de la herramienta a estas cargas
simultáneamente. A fin de garantizar la máxima vida útil de las
herramientas sometidas a distintos tipos de desgaste, la
composición de distintas aleaciones que se ajustan a las exigencias
del correspondiente perfil de desgaste pertenecen en su mayoría al
estado de la técnica.
Por lo general, es posible dotar a las
herramientas de una elevada resistencia cortante mediante el empleo
de aceros rápidos que, no obstante, presentan un alto contenido de
los caros elementos de aleación molibdeno y/o volframio en un
porcentaje de hasta el 20% en peso. Entre estos elementos de
aleación figura también el vanadio, que suele añadirse a las
aleaciones de aceros rápidos de pulvimetalurgia en un porcentaje del
1,2 al 10,0% en peso.
En JP-A-9003 604
se expone de manera ilustrativa un acero rápido para herramientas
coladas que presenta un contenido en volframio más 2x molibdeno del
14,0 al 30% en peso y al que, por lo general, se añade vanadio como
elemento de aleación adicional en un porcentaje superior al 2,0% en
peso.
Como se ha expuesto anteriormente, pueden
seleccionarse aceros rápidos adecuados a los distintos perfiles de
desgaste de las herramientas desde el punto de vista de su
composición. No obstante, estos aceros presentan la desventaja del
elevado coste de las aleaciones y, por ende, de los materiales.
Ahora bien, en el supuesto de que, por motivos de rentabilidad, se
disminuya la concentración de los principales elementos de aleación,
la aptitud para el tratamiento térmico, la dureza y, en general,
las propiedades de uso del acero empeoran esporádicamente.
La invención tiene por objeto llenar una laguna
en el estado de la técnica con la creación de un acero que, debido
a las características técnicas de la aleación empleada, sea
especialmente apto para herramientas de arranque de virutas,
presentando a un tiempo una elevada rentabilidad.
Este planteamiento se concreta en un acero
compuesto por los elementos que a continuación se refieren en los
porcentajes en peso indicados igualmente a continuación:
Las ventajas que aporta la invención consisten
fundamentalmente en que la combinación de los elementos molibdeno y
vanadio en una concentración significativamente menor de la habitual
en el acero rápido y, por otro lado, la adición de proporciones
relativamente elevadas -en comparación con el estado de la técnica-
de aluminio y nitrógeno, permiten obtener una adecuada dureza
térmica y, especialmente, una mayor resistencia al desgaste del
acero sometido a tratamiento térmico, manteniendo un grado
suficiente de dureza y resistencia a la presión. Las herramientas
de arranque de virutas confeccionadas con la aleación objeto de la
invención aquí descrita pueden fabricarse de forma rentable debido
al bajo contenido en elementos de aleación de precio elevado; no
obstante, presentan una alta resistencia a los tipos de desgaste
propios del uso al que se destinan.
Se ha constatado que, tanto en la superficie de
desprendimiento como en el área posterior al filo de una herramienta
fabricada con acero conforme a la presente invención, la salida de
las virutas desprendidas se ve favorecida y la presencia de
erosiones es considerablemente menor. Por el momento, no se dispone
de justificación científica de este comportamiento, pero podría
estar causado, como se supone, por un efecto de sinergia de los
elementos aluminio, nitrógeno, carbono y vanadio. La gran afinidad
del vanadio con el carbono y el nitrógeno aporta, por un lado, una
elevada dureza térmica debido a la formación de carburos y
carbonitruros, de elevada estabilidad y distribuidos de forma
homogénea, durante el tratamiento térmico. Por otro lado, permite la
presencia en la matriz de suficiente cantidad de aluminio de amplia
reactividad que, al someterse el filo de la herramienta a
temperaturas elevadas, forma por oxidación una capa superficial de
óxido de aluminio que favorece la salida de las virutas
desprendidas. Se ha constatado que la presencia de aluminio en la
matriz aporta también una mayor dureza térmica y resistencia al
revenido del material descrito en la invención.
Como elemento de aleación, el vanadio puede
sustituirse parcialmente por niobio hasta un porcentaje de 0,45% en
peso, no obstante en este caso el contenido en carbono deberá
situarse en la horquilla inferior del límite de concentración.
Conforme a la ejecución preferida de la
invención, se prevé el uso en herramientas de arranque de virutas
de un acero compuesto por uno o varios de los elementos citados a
continuación en un porcentaje en peso situado entre los valores
límite indicados:
Una reducción de los valores de concentración
previstos para los elementos de aleación permite aumentar aún más
los aspectos más relevantes del perfil de propiedades de la
herramienta.
Si la relación aluminio - nitrógeno se sitúa
entre 0,5 y 1,9 (Al/N = 0,5 a 1,9) la herramienta producida con
arreglo a la invención presenta tras el tratamiento térmico, el
temple y, al menos, un proceso de revenido a temperaturas situadas
entre 450ºC y 500ºC una elevada dureza y resistencia, mientras que
el desgaste de la herramienta es significativamente menor.
El acero producido con arreglo a la invención
puede aplicarse de forma especialmente rentable y garantizando una
larga vida útil incluso en condiciones difíciles a la producción de
sierras circulares de dureza 63 HRC o superior, preferiblemente 64
HRC o superior.
A continuación se describe con fines meramente
ilustrativos un ejemplo de implementación de la invención que
refleja solamente una composición posible del acero en comparación
con el material DIN. nº 1.3343 empleado habitualmente:
En un mismo eje se fijaron hojas de sierra de
400 mm de diámetro cuyos dientes se habían sometido a endurecimiento
térmico. Con éste, se cortan en el seccionador barras de acero
resistentes.
Entre las hojas de sierra producidas con una
aleación que se ha demostrado adecuada en relación con la vida útil
de la hoja de sierra (datos reflejados en la Tabla 1 bajo la
denominación de Tipo A 1), se fijó una hoja de sierra producida con
una aleación conforme a la invención (datos reflejados bajo la
denominación Vers. L3).
Durante el tiempo transcurrido hasta la
sustitución del eje por desgaste, se realizaron controles
comparativos cuyos resultados se muestran en la Tabla 2. Se ha
asignado a los resultados del Tipo A 1 un valor de 100%. Los
resultados muestran que el uso de un material cuya composición se
ajuste a la invención permite obtener un elevado rendimiento de
corte en herramientas de arranque de virutas, particularmente en las
sierras circulares.
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (4)
1. Acero para herramientas de arranque de
virutas compuesto por los elementos que a continuación se refieren
en los porcentajes en peso indicados igualmente a continuación:
2. El acero según la reivindicación 1, que
contiene uno o varios de los elementos citados a continuación en un
porcentaje en peso situado entre los valores límite indicados
igualmente a continuación:
3. El acero según las reivindicaciones 1 o 2 y
en el que la relación aluminio - nitrógeno se sitúa entre 0,5 y 1,9
(Al/N = 0,5 a 1,9).
4. Sierras circulares con una dureza, al menos
en el área superior de los dientes de sierra, superior de 63 HRC
confeccionadas con un acero cuya composición se ajuste a las
reivindicaciones 1 a 3.
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