ES2928742T3 - Cuerpo de material duro - Google Patents

Abstract

Cuerpo de material duro sinterizado (1) con al menos una marca (2) en una superficie (3) del cuerpo de material duro (1), siendo la marca (2) una disposición de una pluralidad de elementos de información discretos (4) en el forma de depresiones (6) en la superficie (3) del cuerpo de material duro (1),- donde al menos algunos de los elementos de información (4) tienen una dimensión mayor (D) de menos de 500 μm, preferiblemente menos de 250 μm, más preferentemente menos de 130 μm en una vista desde arriba, y - los elementos de información (4) están al menos parcialmente cubiertos por una superficie sinterizada (8). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cuerpo de material duro

La presente invención se refiere a un cuerpo de material duro con las características del preámbulo de la reivindicación 1 y a un procedimiento, con las características del preámbulo de la reivindicación 9, para fabricar un cuerpo de material duro.

Se conocen a partir del estado de la técnica cuerpos de material duro con una marca, y diversos procedimientos para dotar de una marca a cuerpos de material duro:

es común, por ejemplo, aplicar por presión marcas como ayuda en la alineación del cuerpo de material duro durante el uso posterior. Típicamente, la generación de estas marcas se realiza de manera conjunta con un proceso de prensado del cuerpo de material duro antes de una sinterización. Por ejemplo, en las figuras 5 y 6 del documento WO2014161658 (A1) se puede ver una marca generada de este modo en una plaquita de corte intercambiable. Con este procedimiento se pueden inscribir solamente pequeñas cantidades de información. Además, el contenido de la información es el mismo para cada proceso de prensado, por lo que no se puede variar. No es posible individualizar la información, por ejemplo con vistas a la trazabilidad.

También es conocido rotular con tinta o láser herramientas acabadas. Así, por ejemplo, el documento JP2006167828 (A) muestra una rotulación con láser en la cara frontal de un vástago de microbroca.

Aunque con una rotulación se pueden mostrar grandes cantidades de información, la marca con tinta no es permanente, especialmente en condiciones de funcionamiento adversas.

Por su parte, en el caso del grabado con láser, la generación local de calor provoca microfisuras en la superficie del cuerpo de material duro, con lo que sufre daños mecánicos.

El documento WO2009/061109 (A1) muestra un inserto para una herramienta de excavación, inserto que comprende un cuerpo de soporte y una capa superdura conformada sobre el mismo. Se puede generar una marca en el cuerpo de soporte.

La generación de la marca se realiza, por ejemplo, por transferencia de un estampado de un sello de prensado y posterior sinterización del cuerpo de soporte.

El documento US2017/213 116 (A1) muestra la generación de marcas en un cuerpo durante la impresión 3D. La identificación está formada por una codificación estructural dentro de la pieza de trabajo.

El documento EP3566799 (A1) -un estado de la técnica según A. 54(3) EPÜ- muestra un procedimiento para marcar cuerpos verdes que comprenden material duro, fase aglutinante metálica y un sistema aglutinante orgánico, y posterior sinterización. En el marcado mediante láser se elimina de forma selectiva el aglutinante orgánico, con lo que la superficie se modifica de manera que se forma un contraste.

El documento US9678501 (B2) muestra un sistema y procedimiento para rastrear componentes en celdas de combustible. La marca de los componentes de celdas de combustible se realiza en particular mediante tintas resistentes a la temperatura.

Es misión de la presente invención proporcionar un cuerpo mejorado de material duro y un procedimiento mejorado para fabricar un cuerpo de material duro.

La misión se logra gracias a un cuerpo de material duro según la reivindicación 1 o un procedimiento, según la reivindicación 9, para fabricar un cuerpo de material duro.

El cuerpo de material duro de acuerdo con la invención tiene:

al menos una marca en una superficie del cuerpo de material duro, donde la marca está conformada como disposición de una pluralidad de elementos discretos de información en forma de depresiones en la superficie del cuerpo de material duro,

- donde al menos algunos de los elementos de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima inferior a 500 pm, preferiblemente inferior a 250 pm, más preferiblemente inferior de 130 pm, y donde los elementos de información forman al menos una parte de un código matricial o de un código de barras y donde los elementos de información han sido generados mediante un haz de energía antes de un paso de sinterización y están al menos parcialmente cubiertos por una superficie de sinterización y donde las depresiones tienen una profundidad de huella de entre 5 a 100 pm.

Por estar implementada la marca mediante una pluralidad de elementos de información discretos, la información transmitida por la marca se puede determinar a partir de la disposición y número de los elementos de información. Esto permite una variación particularmente fácil de la información codificada por la marca.

En el caso de un elemento de información cuadrado, se entiende por dimensión de un elemento de información la longitud del borde, en el caso de un elemento de información rectangular la longitud del borde más largo, y en el caso de un elemento de información circular el diámetro.

Como está previsto que al menos algunos elementos de información tengan una dimensión máxima inferior a 500 gm, preferiblemente inferior a 250 gm, más preferiblemente inferior a 130 gm, se puede lograr una densidad de información en la marca particularmente elevada. Aquí se debe entender "algunos" con el significado de "al menos uno".

Los elementos de información pueden tener distintos tamaños y/o formas.

No obstante, es esencial que al menos algunos de los elementos de información tengan, en una vista superior, una dimensión máxima inferior a 500 gm, preferiblemente inferior a 250 gm, más preferiblemente inferior a 130 gm.

Esto permite implementar una densidad de información particularmente elevada en la marca.

La omisión de la característica según la cual al menos algunos de los elementos de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima inferior a 500 gm, preferiblemente inferior a 250 gm, más preferiblemente inferior a 130 gm, supondría una limitación sustancial de la información que puede ser codificada por la marca en una superficie dada.

A la hora de identificar un producto con vistas a su trazabilidad, una marca que lleve la identificación del producto debe portar una gran cantidad de información.

Si el cuerpo de material duro es una plaquita de corte intercambiable o una herramienta giratoria, por ejemplo una broca o una fresa, solo hay disponibles zonas muy pequeñas para generar una marca. La razón de esto es que los cuerpos de material duro en cuestión (por ejemplo, plaquitas de corte intercambiables) pueden tener dimensiones de componentes muy pequeñas, y/o que la elección de superficies adecuadas en el cuerpo de material duro está limitada por que ciertas superficies están expuestas a desgaste cuando se usa el cuerpo de material duro.

Estas condiciones llevan a la necesidad de una marca con elevada densidad de información.

En el marco de la presente solicitud, el cuerpo de material duro es un cuerpo fabricado mediante pulvimetalurgia, que comprende granos de material duro y al menos una fase aglutinante metálica. Durante la fabricación del cuerpo de material duro, primeramente se consolida al menos un material de partida en forma de polvo, para formar una pieza en verde, y luego se sinteriza. La consolidación puede efectuarse, por ejemplo, mediante prensado o extrusión. Durante la sinterización, la difusión y eventualmente la aparición de fases fundidas conducen a una densificación adicional del cuerpo.

Se debe distinguir entre un aglutinante orgánico (también denominado adyuvante orgánico), por ejemplo un adyuvante de prensado, que se agrega para hacer que el polvo sea manejable y se evapora durante la sinterización, y el aglutinante metálico, que forma la matriz en la estructura del cuerpo de material duro sinterizado.

Se entiende por superficie de sinterización una zona superficial debida a un proceso de sinterización, que difiere en sus propiedades del núcleo del cuerpo de material duro. En la zona de la superficie de sinterización se puede observar una acumulación de fase aglutinante y, por regla general, las posibles transiciones y bordes quedan redondeadas por influencia del proceso de sinterización. La superficie de sinterización a menudo también difiere químicamente del núcleo del cuerpo de material duro, ya que durante el proceso de sinterización pueden expulsarse del entorno de sinterización sustancias "extrañas".

Por lo tanto, el experto en la materia puede reconocer una superficie de sinterización utilizando métodos metalográficos y/o químicos simples.

El experto en la materia también puede determinar si una superficie ha sido mecanizada después de un paso de sinterización, en cuyo caso la superficie de sinterización resulta eliminada al menos parcialmente.

La característica de que los elementos de información estén cubiertos al menos parcialmente por una superficie de sinterización o por una película de sinterización expresa el hecho de que la marca ha experimentado una sinterización después de haber sido generada. Es decir, la marca se encuentra en un estado sinterizado -después de haber sido generada-. La marca ha sido generada antes de la sinterización. Este estado puede determinarse por la presencia de una superficie de sinterización, en particular una película de sinterización.

Si el cuerpo de material duro queda cubierto por una capa rica en aglutinante después de la sinterización, se habla de una película de sinterización como forma especial de una superficie de sinterización. Se observa particularmente una película de sinterización en el caso de cuerpos de material duro con contenidos de aglutinante por encima de 2-3 % en peso. Con contenidos de aglomerante muy bajos no se observa película de sinterización.

Se entiende por contenido de aglutinante la proporción (en % en peso) de aglutinante metálico en el cuerpo de material duro.

En particular, la película de sinterización puede estar conformada de manera que ningún grano de material duro, o solamente unos pocos, sobresalgan de la película de sinterización en la superficie. En particular, la película de sinterización puede estar constituida enteramente por fase aglutinante. El grosor de la película de sinterización se sitúa por regla general entre menos de 1 gm y 10 gm.

Con la característica según la cual los elementos de información están cubiertos al menos parcialmente por una superficie de sinterización, en particular una película de sinterización, está asociada la ventaja particular de que la marca esté presente de manera duradera y sin daños mecánicos en el cuerpo de material duro.

Debido al redondeo mencionado más arriba de transiciones anteriormente agudas, con el proceso de sinterización se reduce el efecto de entalla de transiciones o aristas anteriormente agudas.

Sin embargo, si se genera posteriormente (es decir, después del paso de sinterización) una marca en un cuerpo de material duro sinterizado, se presentan transiciones o grietas localmente agudas.

Desde luego, puede suceder que la película de sinterización esté dañada, o ya no esté presente, en algunos de los elementos de información, por ejemplo a causa de acciones mecánicas y/o químicas o a pasos de tratamiento posterior.

Así, por ejemplo, se puede haber eliminado al menos parcialmente una superficie de sinterización o una película de sinterización mediante un posterior pulido, granallado o cepillado. Esto no resta valor al efecto favorable de la sinterización posterior en lo que respecta a las propiedades mecánicas.

Así, al estar los elementos de información cubiertos al menos parcialmente por una superficie de sinterización, los elementos de información poseen una superficie esencialmente lisa sin transiciones de borde bruscas ni microfisuras.

A este respecto, la marca de acuerdo con la invención se distingue significativamente de las marcas que se generan, por ejemplo, mediante rotulación con láser en cuerpos de material duro ya sinterizados: en este caso se dan concretamente microfisuras y/u otros defectos provocados por la generación local de calor por medio de un haz láser, lo que conduce a un debilitamiento mecánico del cuerpo de material duro.

En consecuencia, las características de acuerdo con la invención permiten, mediante su acción conjunta, una alta densidad de información en la marca, mientras que al mismo tiempo se aseguran propiedades mecánicas favorables del cuerpo de material duro.

Los elementos de información se generan preferiblemente antes de un paso de sinterización con formación de fases líquidas. En un paso de sinterización con formación de fases líquidas, una parte de los componentes de un cuerpo así sinterizado, en particular las fases aglutinantes, se vuelve líquida durante la sinterización.

Los elementos de información que han sido generados antes de un paso de sinterización con formación de fases líquidas difieren de los que han sido generados después de un paso de sinterización con formación de fases líquidas. Para el experto en la materia, los elementos de información que han sido generados antes de un paso de sinterización con formación de fases líquidas se pueden distinguir fácilmente de los que han sido generados después de un paso de sinterización con formación de fases líquidas. La aparición de fases líquidas origina, entre otras cosas, la formación de una pronunciada película de sinterización sobre los elementos de información y, a nivel microscópico, conduce a un redondeo y alisado de las depresiones que forman los elementos de información. De este modo, la imagen superficial de las estructuras producidas de esta manera difiere de las que han sido generadas después de un paso de sinterización con formación de fases líquidas.

Según la invención, los elementos de información se generan mediante un haz de energía, por ejemplo, un haz láser o un haz de electrones.

Según la invención, los elementos de información forman una marca legible por máquina, en particular al menos una parte de un código matricial o de un código de barras.

Esto describe una ejecución particularmente ventajosa de la marca: en el caso del código de barras, la marca se implementa en forma de una disposición de elementos de información en forma de barras esencialmente rectangulares. El contenido de la información se deduce de la anchura de las barras, de las distancias entre las barras y de la secuencia de las barras. La altura de las barras no contiene ninguna información. Se habla, por lo tanto, de un código unidimensional.

No obstante, se pueden lograr densidades de información mucho más altas con códigos bidimensionales, en particular con códigos matriciales. Son códigos matriciales conocidos el código QR, el código DataMatrix, el MaxiCode y el código Aztec. En el caso de códigos matriciales, la marca consiste en una disposición de elementos de información a lo largo de dos direcciones espaciales dentro de un rectángulo, en particular dentro de un cuadrado. La información está codificada por la disposición de las denominadas celdas. Una celda forma la unidad mínima de información del código matricial. El código está constituido por un patrón de celdas.

En el uso de la presente invención, puede haber elementos de información que correspondan exactamente a una celda y también elementos de información que contengan varias celdas.

Aunque los códigos matriciales contienen patrones de celdas interconectadas, tiene sentido prever también celdas independientes para aprovechar al máximo la densidad de información y la variedad de información. "Independiente" significa aquí que la celda en cuestión no tiene ninguna conexión con las celdas vecinas, o tiene solamente un contacto puntual con las mismas. Preferiblemente, las celdas independientes tienen el mismo tamaño y forma. Por lo tanto, cuando se generan los elementos de información individuales se pueden utilizar los mismos parámetros. Además, se facilita la legibilidad mediante máquina.

De manera particularmente preferible, en los códigos matriciales las celdas tienen una forma esencialmente rectangular. Sin embargo, también pueden estar implementadas con forma redonda o al menos redondeada. De manera particularmente preferible, las celdas tienen una forma sustancialmente cuadrada vistas desde arriba.

En la tabla siguiente se reproduce el contenido de información de algunos códigos DataMatrix:

Tabla 1: Contenido de información de códigos DataMatrix con diverso número de celdas

Se discutirá, sobre un ejemplo numérico, la densidad de información de una marca implementada como código matricial:

una celda, como unidad discreta más pequeña, es cuadrada y tiene una longitud de borde de 100 gm.

Por lo tanto, se puede conformar una marca con un número de celdas de 12 x 26 celdas en una superficie de 1,2 mm x 2,6 mm = 3,12 mm2. La densidad de información que se puede conseguir con ello ronda los 4,5 bytes/mm2 (14 bytes/3,12 mm2).

Dicho de otro modo, con la longitud de borde del presente ejemplo se pueden codificar 32 dígitos en un área de 3,12 mm2.

Un código matricial con un número de celdas de 12 x 26 ha demostrado ser particularmente útil para aplicaciones típicas en cuerpos de material duro:

dicho código ofrece suficiente contenido de información para aplicaciones tales como plaquitas de corte intercambiables o herramientas giratorias. Al mismo tiempo, con dimensiones suficientemente pequeñas de las celdas que la forman, la marca requiere solamente un área pequeña y, por lo tanto, es particularmente adecuada para una la identificación de productos de cuerpos de material duro a menudo muy pequeños (de unos pocos a varios mm de tamaño), tales como plaquitas de corte intercambiables o herramientas giratorias.

Preferiblemente, está previsto que las depresiones por medio de las cuales se implementan los elementos de información tengan una profundidad de huella de entre 5 a 100 gm, preferiblemente entre 10 y 50 gm, más preferiblemente entre 15 y 45 gm.

Por profundidad de huella se entiende la distancia vertical al punto más profundo de una depresión desde una superficie adyacente. Por ejemplo, la profundidad de huella se puede determinar a partir de una sección transversal, o de manera no destructiva utilizando métodos ópticos de medición.

La elección de la profundidad de huella también depende de si se somete o no la superficie respectiva a un paso de elaboración adicional.

Si la marca está conformada en una superficie sujeta a poco desgaste, se puede seleccionar una profundidad de huella especialmente pequeña.

Se prefiere especialmente una reducida profundidad de huella baja para dimensiones pequeñas de componentes, ya que se elimina solamente una pequeña cantidad de material y, en consecuencia, se debilita poco la sección transversal.

La marca codifica preferiblemente al menos una información acerca de un lote y/o dimensión y/o composición del cuerpo de material duro. De manera particularmente preferible, la marca codifica una información de producto inequívoca para el cuerpo de material duro, que permite rastrearlo. Por ejemplo, la etiqueta puede codificar una cadena de números o caracteres (tales como un número de identificación GS1, número de pedido, número secuencial, etc.). La correspondiente información de producto del cuerpo de material duro se puede almacenar en una base de datos, por ejemplo. También es concebible generar en el cuerpo de material duro información de producto que se pueda leer directamente.

El cuerpo de material duro está constituido por un material compuesto hecho de granos de material duro, que están rodeados por un aglutinante. Por regla general, el aglutinante es un metal o una aleación.

Preferiblemente, el cuerpo de material duro es un cuerpo de metal duro. Se entiende por metal duro un material compuesto formado por carburos como fase de material duro y metales tenaces del grupo del hierro (Fe, Co, Ni) como fase aglutinante. En particular, los granos de material duro están formados por carburo de wolframio (WC). En el caso del metal duro, el aglutinante suele ser cobalto (Co). No obstante, también se pueden emplear como aglutinantes otros metales o aleaciones. En inglés, al metal duro también se le denomina frecuentemente “cemented carbide”. Típicamente, el contenido de aglutinante de aglutinante metálico se sitúa entre 2 % en peso y 20 % en peso.

El cuerpo de material duro está conformado preferiblemente como herramienta, por ejemplo como plaquita de corte intercambiable, como herramienta de fresado frontal o como broca. La alta densidad de información de la marca de acuerdo con la invención es aquí especialmente útil, ya que a menudo las herramientas tienen pequeñas dimensiones y/o sólo están disponibles en la herramienta pequeñas zonas que puedan aprovecharse para una marca.

También se solicita protección respecto de un procedimiento para fabricar un cuerpo de material duro.

El procedimiento comprende los pasos de:

- preparar un cuerpo verde que comprende material duro, aglutinante y adyuvante orgánico,

- mediante la acción de un haz de energía, generar sobre el cuerpo verde una pluralidad de depresiones, que forman elementos de información, para conformar una marca como disposición de la pluralidad de elementos de información,

- sinterizar el cuerpo verde para formar el cuerpo de material duro, con formación de una superficie de sinterización que cubre al menos parcialmente los elementos de información.

Se trata, por lo tanto, de un procedimiento de fabricación pulvimetalúrgico para fabricar un cuerpo de material duro.

Primeramente se prepara un cuerpo verde. Para ello se somete a un paso de conformado, junto con un adyuvante orgánico, una mezcla de polvos que comprende material duro, por ejemplo carburo de wolframio (WC), y aglutinante, por ejemplo cobalto (Co). El cuerpo verde se puede preparar, por ejemplo, mediante prensado o extrusión.

Como adyuvantes orgánicos se incluyen aquí adyuvantes de prensado, plastificantes, ceras y similares, que favorecen la conformación en verde y prestan solidez al cuerpo verde.

Mediante la acción de un haz de energía, por ejemplo un haz láser o un haz de electrones, se calienta localmente el cuerpo verde, cerca de su superficie. El uso de un láser es económico, y por lo tanto preferido. Investigaciones realizadas por el solicitante han demostrado que a causa del aporte de calor los adyuvantes orgánicos a pequeña escala son vaporizados, y los granos de material duro expulsados del cuerpo verde por la presión del vapor resultante. De este modo se pueden generar depresiones bien definidas en la superficie del cuerpo verde.

Con una selección adecuada de los parámetros del haz, se produce un arranque de material sin daño térmico al cuerpo verde.

Los parámetros del haz se pueden determinar mediante ensayos. Los parámetros esenciales son la potencia del haz y el tiempo de exposición. Las depresiones generadas pueden ser caracterizadas, por ejemplo, bajo un microscopio óptico o un microscopio electrónico de barrido (MEB).

En el caso de piezas de polvo prensado exentas de coadyuvantes orgánicos, o con proporciones muy pequeñas de los mismos, no ha podido observarse el efecto, o bien ha sido muy débil. Un contenido en coadyuvantes orgánicos adecuado para el procedimiento asciende, por ejemplo, a 0,5 - 5 % en peso.

Las depresiones forman los elementos de información que, en su disposición como marca, codifican una información.

La subsiguiente sinterización tiene lugar con formación de una superficie de sinterización que cubre al menos parcialmente los elementos de información. Mediante el paso de sinterización se suavizan o redondean eventuales transiciones escarpadas dentro de las depresiones generadas en el cuerpo verde. Los elementos de información conformados de esta manera en el cuerpo de material duro sinterizado no representan por lo tanto zonas de daño mecánico. En particular apenas hay microfisuras, o ninguna en absoluto, que eventualmente pudieran iniciar una fractura del cuerpo de material duro.

Esto resulta particularmente ventajoso en comparación con un procedimiento en el que se genera posteriormente (es decir, después del paso de sinterización) una marca en un cuerpo de material duro sinterizado.

Además de las ventajas mecánicas, el procedimiento es interesante también desde un punto de vista económico, ya que se puede prescindir de un procesamiento posterior sobre una marca realizada sobre un cuerpo de material duro sinterizado terminado, con el fin de redondearla.

El contraste óptico entre las depresiones y las superficies adyacentes no afectadas por el haz de energía se reduce por la sinterización.

La invención sigue así el enfoque, contrario a la intuición, de reducir el contraste favorable para la legibilidad.

Se obtiene a cambio, sin embargo, una marca que no provoca ningún debilitamiento mecánico del cuerpo de material duro.

Para una mejor comprensión conviene repetir de nuevo que las depresiones que forman elementos de información son originadas en estado verde. A continuación, se sinteriza el cuerpo verde. El cuerpo verde sufre una contracción significativa durante la sinterización. Una contracción lineal típica del metal duro en la sinterización alcanza 20 %, es decir, después de la sinterización el cuerpo de metal duro será más pequeño en todas las direcciones que el cuerpo verde en esta cantidad. Eso también significa que un elemento de información generado en el cuerpo verde se reduce en esta cantidad. Por lo tanto, al generar los elementos de información es necesario tener en cuenta qué dimensiones debe poseer al menos un elemento de información en el estado sinterizado para poder ser reconocido por un dispositivo lector, por ejemplo.

Constituye una ventaja particular del procedimiento según la invención el hecho de que ya en el cuerpo verde se realiza la identificación del producto y, por lo tanto, es posible la trazabilidad desde el cuerpo de material duro terminado, a través del paso de sinterización, hasta el cuerpo verde.

No se conocía hasta la fecha en el estado de la técnica ninguna posibilidad de transmitir una marca permanente, portadora de información inequívoca sobre el componente, desde un cuerpo verde a un cuerpo de material duro sinterizado. Los cuerpos verdes son extremadamente frágiles y no permiten ningún proceso de marcado mecánico, tal como una punción. Por otro lado, durante la sinterización se pierden inscripciones tales como las de un marcado por inyección de tinta.

A menudo se hace uso de un rotulado en los dispositivos de carga durante la sinterización, de la transmisión de un número de lote a través de etiquetas en las cajas de transporte y del posterior marcado del cuerpo de material duro terminado. Sin embargo, gracias a la invención se puede garantizar la trazabilidad de cuerpos de material duro fabricados mediante pulvimetalurgia tales como, por ejemplo, plaquitas de corte intercambiables, herramientas giratorias y similares, desde el componente sinterizado hasta el cuerpo verde. Se logra así la posibilidad de mantener una trazabilidad en todos los pasos del proceso.

Preferiblemente, la sinterización se efectúa como una sinterización con fase líquida.

Las depresiones o los elementos de información se generan preferiblemente mediante haces láser. Son dispositivos láser adecuados, por ejemplo, láseres para rotulado o también láseres para procesamiento de materiales, tales como los disponibles comercialmente para estructurar herramientas para moldeo por inyección. Una potencia de haz de 50 vatios, por ejemplo, ha demostrado ser más que suficiente.

En la práctica, se puede producir una marca tanto mediante una actuación más prolongada del haz de energía con una baja potencia de haz como mediante una actuación más breve del haz de energía con una potencia de haz superior.

Los parámetros adecuados dependen en gran medida de factores tales como el contenido de adyuvantes orgánicos, la composición de los adyuvantes orgánicos, el tamaño de grano del material duro, el contenido de aglutinante del aglutinante metálico, etc.

Un experto en la materia que esté familiarizado con los dispositivos láser mencionados más arriba encontrará sin gran esfuerzo los parámetros adecuados para producir una marca con las características especificadas.

De la descripción que sigue de ejemplos de realización, haciendo referencia a las figuras adjuntas, se desprenden otras ventajas y conveniencias de la invención

Las figuras muestran:

la figura 1: un cuerpo de material duro con una marca según el estado de la técnica

las figuras 2a-2b: un cuerpo de material duro según un primer ejemplo de realización

las figuras 3a-3b: cuerpos de material duro en otros ejemplos de realización

la figura 4: una marca según un ejemplo de realización

las figuras 5a-d: detalles de elementos de información

las figuras 6a-6c: marcas según un ejemplo de realización

las figuras 7a-7b: marcas según otro ejemplo de realización

la figura 8: un corte transversal esquemático a través de un cuerpo de material duro con una marca

la figura 9: una sección transversal a través de un cuerpo de material duro con una marca

la figura 10: una sección transversal a través de un cuerpo de material duro en detalle

la figura 11: esquema del procedimiento para fabricar un cuerpo de material duro.

La figura 1 muestra un cuerpo 1 de material duro con una marca 2 según el estado de la técnica. En el presente ejemplo, el cuerpo 1 de material duro está implementado como plaquita de corte intercambiable. La marca 2 tiene forma de letras impresas, que sirven para identificar una posición de instalación de la plaquita de corte intercambiable. La marca se genera típicamente en la herramienta de prensado.

El contenido de información de dicha marca es bajo. Tampoco se puede individualizar la información, sino que al menos todos los cuerpos de material duro de un lote tienen la misma marca.

La figura 2 muestra un cuerpo 1 de material duro según un primer ejemplo de realización. El cuerpo 1 de material duro está implementado aquí como herramienta de perforación hecha enteramente de metal duro. En una variante según la figura 2a, la herramienta de perforación lleva una marca 2 en un sector de sujeción. Como alternativa, o adicionalmente, se puede aplicar una marca, por ejemplo, a un extremo frontal del sector de sujeción, tal como se muestra en la figura 2b.

En este ejemplo de realización, la marca 2 está implementada como código DataMatrix.

Las figuras 3a y 3b muestran cuerpos 1 de material duro según otros ejemplos de realización. El cuerpo 1 de material duro está implementado aquí como plaquita de corte intercambiable. En una variante según la figura 3a, la plaquita de corte intercambiable lleva una marca 2 en una zona libre. Como alternativa, o adicionalmente, también se puede aplicar una marca 2 a una cara de arranque de virutas, como se muestra en la variante según la figura 3b. En este ejemplo de realización, la marca 2 está implementada como código QR.

La figura 4 muestra esquemáticamente un ejemplo de una marca 2, que está implementada como código DataMatrix. Los códigos matriciales, entre ellos los códigos DataMatrix, constan de una secuencia de lo que se denominan celdas 5 (también llamadas "módulos" cuando se trata de códigos matriciales) a lo largo de dos direcciones, generalmente en forma de rectángulo o cuadrado. Una celda 5 forma la unidad mínima de información del código matricial. El código consta de una cuadrícula de (n x m) celdas 5, en el presente ejemplo son n = 26 y m = 12, es decir, hay 26 x 12 = 312 celdas. En este caso, las celdas 5 son cuadradas.

La marca 2 se implementa físicamente al crear contraste entre las celdas. Si se imprime un código matricial con tinta - lo que no es conforme a la invención- se imprimen determinadas celdas de la cuadrícula de (n x m) celdas, mientras que otras celdas permanecen sin imprimir. La misma información también se puede transmitir a través del negativo, es decir, invirtiendo lo impreso y lo no impreso.

En el marco de la presente invención, el contraste entre las celdas 5 se produce a través de elementos 4 de información en forma de depresiones en una superficie de un cuerpo de material duro.

Los elementos 4 de información pueden estar formados por una única celda 5, o bien pueden comprender varias celdas 5.

Las figuras 5a-d ilustran las dimensiones de los elementos 4 de información. En las figuras 5a-d, los elementos 4 de información corresponden a una celda 5 explicada más arriba, es decir, la unidad mínima de información de un código matricial. Se entiende como dimensión D de un elemento 4 de información una extensión longitudinal en una vista superior: en el caso de un elemento 4 de información cuadrado es la longitud del borde, véase la figura 5a.

Un elemento 4 de información puede apartarse de la forma cuadrada ideal, tal como se muestra en la figura 5b. Aquí se utiliza como medida D la longitud del borde más largo. Los elementos 4 de información también pueden ser circulares, como se muestra en la figura 5c. Aquí se utiliza como dimensión D el diámetro. Si existe una desviación de la forma circular ideal, se recurre al diámetro mayor del óvalo como dimensión D, tal como se muestra en la figura 5d. Los elementos 4 de información pueden tener distintos tamaños y/o formas. Sin embargo, es esencial que al menos algunos de los elementos 4 de información tengan, en una vista superior, una dimensión máxima D inferior a 500 gm, preferiblemente inferior a 250 gm, más preferiblemente inferior a 130 gm.

La figura 6a muestra una fotografía de un cuerpo verde hecho de metal duro con varias marcas 2. En este ejemplo, las marcas 2 están implementadas como códigos matriciales y cada una consta de una pluralidad de elementos 4 de información, que codifican en su disposición la información de la marca 2.

Las marcas 2 han sido generadas en la superficie del cuerpo verde de metal duro por la acción de un haz láser. El haz láser origina un arranque de material y crea con ello depresiones 6 que forman elementos 4 de información. La superficie se ennegrece claramente por el efecto del haz láser. Bajo el microscopio, la superficie aparece dentada y áspera. La forma geométrica de la depresión 6, junto con las propiedades ópticas de la superficie modificadas por la acción del haz láser, provoca un claro contraste entre las zonas tratadas con láser y las no tratadas, dentro de una marca 2.

Los elementos 4 de información pueden estar formados por una sola celda 5 o bien pueden comprender varias celdas 5. En la figura 6a se destaca con una flecha un caso en el que un elemento 4 de información corresponde exactamente a una celda 5.

Una celda 5 forma la unidad mínima de información del código matricial. Un código matricial se compone de un patrón de celdas. El tamaño de celda de las marcas 2 está indicado en cada uno de los ejemplos de la figura 6a: la longitud del borde de las celdas cuadradas 5 de la marca 2 en la parte superior izquierda de la figura mide 0,2 mm, la longitud del borde de las celdas cuadradas 5 de la marca 2 en la parte superior derecha mide 0,25 mm, la longitud del borde de las celdas cuadradas 5 de la marca 2 en la parte inferior izquierda mide 0,15 mm, la longitud del borde de las celdas cuadradas 5 de la marca 2 en la parte inferior derecha mide 0,35 mm. La barra de magnitudes mide 1000 gm.

En la figura 6a se trata de marcas 2 con 26 x 12 celdas. Combinado con el tamaño explicado más arriba de las celdas individuales 5, resultan las dimensiones respectivas de las marcas 2: la marca 2 de la parte superior izquierda mide (26 x 0,2 mm) x (12 x 0,2 mm) = 5,2 mm x 2,4 mm = 12,48 mm2, etc.

Con este ejemplo queda claro que para lograr altas densidades de información se debe buscar el tamaño de celda más pequeño posible. La figura 6b muestra una fotografía del cuerpo de material duro que se ha obtenido sinterizando el cuerpo verde que se muestra en la figura 6a. En comparación con el estado previo a la sinterización, el cuerpo de material duro ha experimentado una contracción lineal de aproximadamente 20 %. Una distancia que medía 100 gm en el cuerpo verde de la figura 6a tiene una longitud de solamente 80 gm en el cuerpo de la figura 6b. Se puede ver que las depresiones 6 generadas en el cuerpo verde, y por lo tanto los elementos 4 de información, han sido trasladadas al cuerpo de metal duro sinterizado. Por lo tanto, la densidad de información aumenta aún más con el paso de sinterización, ya que ahora, debido a la contracción, la misma información está disponible en una superficie más pequeña.

El contraste entre las depresiones 6 y la superficie no afectada por el haz láser es significativamente más débil que en el estado verde de acuerdo con la figura 6a. Los elementos 4 de información en el cuerpo 2 de metal duro sinterizado de la figura 6b están esencialmente cubiertos en su totalidad por una superficie de sinterización. La formación de una superficie de sinterización, en este ejemplo una película de sinterización pronunciada, a causa de la sinterización origina un empeoramiento del contraste en comparación con el estado sin sinterizar de la figura 6a, ya que las zonas tratadas con láser y no tratadas con láser están ahora cubiertas igualmente por una superficie de sinterización, en este caso película de sinterización, y por lo tanto son idénticas, o al menos similares, en cuanto a sus propiedades ópticas. Sin embargo, el deterioro mecánico de la superficie originado por las marcas 2 ha sido atenuado en comparación con el estado sin sinterizar, ya que la sinterización provoca un redondeamiento de las depresiones 6. El efecto de contraste se debe ahora principalmente a la morfología, es decir, al perfil de altura de la marca. La figura 6c muestra en detalle un corte de una marca 2 de la figura 6b.

La marca 2 se puede leer con un dispositivo lector adecuado, por ejemplo un escáner de mano o un teléfono inteligente.

Ha resultado ser un límite inferior razonable para las dimensiones de celdas individuales 5, por ejemplo, una longitud de borde de una celda 5 de aproximadamente 80 gm en el estado sinterizado. Aunque los dispositivos mencionados, por ejemplo, los láseres de marcado, permiten conformar celdas con dimensiones aún menores, debido a la pérdida de contraste durante la sinterización ya no es posible una lectura fiable por debajo del límite mencionado.

Las figuras 7a a 7b muestran imágenes análogas a la figura 6 con parámetros de haz variados. Se ha seleccionado una profundidad de huella menor que en el ejemplo de las figuras 6a-c. En consecuencia, el contraste está menos marcado. La figura 7b está ampliada para una mejor legibilidad. En realidad, la marca 2 se ha empequeñecido en comparación con la figura 7a por la contracción de sinterización explicada más arriba.

La figura 8 muestra esquemáticamente un corte transversal de un cuerpo 1 de material duro con depresiones 6 que forman elementos 4 de información. Una depresión 6 o un elemento 4 de información tiene una dimensión D. Una profundidad t de huella describe la dimensión máxima de profundidad de la depresión 6 en dirección normal a una superficie 3 del cuerpo 1 de material duro. Está previsto preferiblemente que las depresiones 6, mediante las cuales están implementados los elementos 4 de información, tengan una profundidad t de huella entre 5 y 100 pm, preferiblemente entre 10 y 50 pm, más preferiblemente entre 15 y 45 pm. Una depresión 6 tiene una sección transversal trapezoidal, que aquí se muestra exagerada. Esto significa que la profundidad t de huella se muestra aquí incrementada en comparación con la dimensión D. En el caso de marcas 2 reales, las depresiones 6 son más planas. La profundidad t de huella se puede determinar, por ejemplo, a partir de una sección transversal o, de manera no destructiva, utilizando métodos de medición ópticos.

La figura 9 muestra una sección transversal real de un cuerpo 1 de material duro sinterizado, a través de un elemento 4 de información o una depresión 6. La sección metalográfica ha sido realizada sobre la muestra de la figura 6. La figura 10 muestra, con mayor aumento, una sección transversal real de un cuerpo 1 de material duro sinterizado, a través de un elemento 4 de información o una depresión 6. En este ejemplo, el cuerpo 1 de material duro es un metal duro que comprende carburo de wolframio como material duro y cobalto como fase aglomerante metálica. La fase clara es el aglutinante metálico (en este caso: cobalto) y la fase gris oscuro son los granos de carburo de wolframio (WC). El contenido de aglutinante de cobalto asciende a 10 % en peso en este ejemplo. La superficie 8 de sinterización está formada aquí como película de sinterización. La película de sinterización es una zona rica en aglutinante en la superficie 3 y se puede ver como un ribete de color claro. La sección metalográfica se ha realizado sobre la muestra de la figura 6.

La figura 11 muestra esquemáticamente, en un ejemplo de realización, el procedimiento según la invención para fabricar un cuerpo 1 de material duro con una marca 2.

En un primer paso (I), a partir de una mezcla de polvo se prepara -en el presente ejemplo de realización mediante prensado- un cuerpo verde 7. El cuerpo verde 7 comprende material duro, aglomerante y adyuvante orgánico. Como alternativa al prensado, el conformado puede efectuarse mediante extrusión, por ejemplo.

En un paso posterior (II) se crea una marca 2 mediante la acción de un haz de energía (en este caso: láser) sobre el cuerpo verde 7. Con ello se generan en el cuerpo verde 7, por la acción del haz de energía, una pluralidad de depresiones 6 que forman elementos 4 de información. La marca 2 está configurada como disposición de una pluralidad de elementos 4 de información. En esta fase, el cuerpo verde 7 está aún sin sinterizar.

En el paso (III) siguiente se sinteriza el cuerpo verde 7. La sinterización del cuerpo verde 7 para formar el cuerpo 1 de material duro conlleva la formación de una superficie 8 de sinterización que cubre al menos parcialmente los elementos 4 de información. Las líneas auxiliares discontinuas pretenden dejar claro que el cuerpo verde 7 se contrae durante la sinterización y, por lo tanto, el cuerpo 1 de material duro es más pequeño que el cuerpo verde 7.

En el siguiente paso (IV) se obtiene un cuerpo de material duro 1 con una marca 2. La marca 2 está conformada como disposición de una pluralidad de elementos discretos 4 de información, en forma de depresiones 6 en la superficie 3 del cuerpo 1 de material duro. Los elementos 4 de información están cubiertos al menos parcialmente por una superficie 8 de sinterización.

Listado de referencias numéricas:

1 cuerpo de material duro

2 marca

3 superficie

4 elemento de información

5 celda

6 depresión

7 cuerpo verde

8 superficie de sinterización, película de sinterización

t profundidad de huella

D diámetro

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Cuerpo (1) de material duro sinterizado con al menos una marca (2) en una superficie (3) del cuerpo (1) de material duro, donde la marca (2) está conformada como disposición de una pluralidad de elementos discretos (4) de información en forma de depresiones (6) en la superficie (3) del cuerpo (1) de material duro,

- donde al menos algunos de los elementos (4) de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima (D) inferior a 500 pm y donde los elementos (4) de información forman al menos una parte de un código matricial o de un código de barras y donde

- los elementos (4) de información han sido generados mediante un haz de energía antes de un paso de sinterización y están al menos parcialmente cubiertos por una superficie (8) de sinterización y donde

- las depresiones (6) tienen una profundidad (t) de huella de entre 5 a 100 pm.

2. Cuerpo (1) de material duro sinterizado según la reivindicación 1, donde al menos algunos de los elementos (4) de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima (D) inferior a 250 pm.

3. Cuerpo (1) de material duro sinterizado según la reivindicación 1 o 2, donde al menos algunos de los elementos (4) de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima (D) inferior a 130 pm.

4. Cuerpo (1) de material duro según una de las reivindicaciones precedentes, donde las depresiones (6) tienen una profundidad (t) de huella entre 10 y 50 pm, más preferiblemente entre 15 y 45 pm.

5. Cuerpo (1) de material duro según una de las reivindicaciones precedentes, donde la marca (2) codifica al menos una información acerca de un lote y/o dimensión y/o composición del cuerpo (1) de material duro.

6. Cuerpo (1) de material duro según una de las reivindicaciones precedentes, donde el material duro está formado por metal duro.

7. Cuerpo (1) de material duro según la reivindicación 6, donde una proporción de aglutinante metálico se sitúa entre 2 % en peso y 20 % en peso.

8. Cuerpo (1) de material duro según una de las reivindicaciones precedentes, donde el cuerpo (1) de material duro está conformado como herramienta.

9. Procedimiento para fabricar un cuerpo (1) de material duro según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende los pasos de:

- preparar un cuerpo verde (7) que comprende material duro, aglutinante y adyuvante orgánico,

- mediante la acción de un haz de energía, generar sobre el cuerpo verde (7) una pluralidad de depresiones (6) que forman elementos (4) de información, para conformar una marca (2) como disposición de una pluralidad de elementos (4) de información, donde los elementos (4) de información forman al menos una parte de un código matricial o de un código de barras y al menos algunos de los elementos (4) de información tienen, en una vista superior, una dimensión máxima (D) inferior a 500 pm,

- sinterizar el cuerpo verde (7) para formar el cuerpo (1) de material duro, con formación de una superficie (8) de sinterización que cubre al menos parcialmente los elementos (4) de información.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, donde la sinterización del cuerpo verde (7) se efectúa como sinterización con fase líquida.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10, donde el haz de energía es un haz láser.