Del diseño al rendimiento: La fabricación de brocas de metal duro

La fabricación de brocas de metal duro: Del diseño al rendimiento

Las brocas de metal duro combinan precisión, potencia y resistencia como ninguna otra. Ya sea en aeroespacial las brocas de metal duro se consideran la mejor opción para taladrar materiales duros como acero inoxidable, titanio y aleaciones endurecidas.

¿Cómo se convierten de polvo en bruto en herramientas de corte de alto rendimiento, cambiando el juego de las brocas helicoidales y las brocas escalonadas?

Echemos un vistazo al asombroso proceso paso a paso de cómo se fabrican, desde su concepción y diseño hasta su rendimiento.

Por qué las brocas de metal duro son tan excepcionales

La máxima resistencia y precisión de trabajo de las brocas de metal duro se deriva de su composición especial.

• El material base es el carburo de tungsteno (WC) que es un compuesto de tungsteno y carbono.

• Habrá un aglutinante de cobalto o níquel para mejorar la tenacidad y reducir la rotura frágil.

Cuando se combinan, se obtiene un compuesto de las brocas que es más duro que el acero y casi tan duro como el diamante. Esta es la razón por la cual las brocas de carburo son excelentes para aplicaciones que generalmente tendrían un alto desgaste de la broca espiral o broca escalonada; circunstancias similares.

Algunas ventajas clave son las siguientes

• Dureza excepcional y larga vida útil

• Resistencia extrema al calor y al desgaste

• Precisión bajo velocidades de corte extremadamente altas

• Larga vida útil de la herramienta con poco mantenimiento

El proceso de fabricación de las brocas de metal duro

Convertir el carburo de tungsteno en polvo en una broca de alto rendimiento implica un proceso preciso y bien diseñado. Cada paso es importante para garantizar que las brocas de metal duro proporcionen una resistencia y durabilidad inigualables.

1. Del plano a la broca: la fase de diseño

Cada broca de metal duro comienza como un concepto deliberadamente diseñado. Los ingenieros utilizan software CAD y CAM para modelar el diseño y, a continuación, diseñan las características y verifican las optimizaciones hasta alcanzar los niveles más altos de rendimiento.

Los ingenieros tienen en cuenta aspectos como

• Geometría del diseño del filo que afecta al arranque de viruta

• Control del ángulo de hélice de la presión de corte

• Ángulo de la punta y separación del estilo de la punta para la precisión en el punto de entrada

• Canales de refrigerante para el control del calor

Estos diseños garantizan un mejor rendimiento de las brocas de metal duro que las brocas helicoidales y escalonadas estándar. brocas escalonadas en precisión y mayor duración.

2. Mezcla de materias primas

Una vez establecido el diseño, el paso inicial en la producción es la preparación de las materias primas. El objetivo del proceso de preparación es conseguir una mezcla uniforme, lo cual es muy importante para que la broca de metal duro final mantenga su resistencia y uniformidad.

El proceso de preparación consta de 3 fases:

• Mezcla: Para conseguir una mezcla uniforme, los polvos se muelen juntos.

• Añadir cera o parafina: Se añade un aglutinante (cera o parafina) para facilitar el moldeado.

• Granulación: Los materiales combinados se procesan como gránulos mediante un proceso de secado por pulverización.

3. Prensado y moldeado de la pieza bruta de perforación

El siguiente paso en el proceso es moldear la mezcla de materiales en polvo en una forma sólida, aunque frágil, conocida en nuestra industria como "compacto verde".

Dependiendo de la complejidad de la broca, se utilizarán las 2 opciones siguientes:

• El prensado uniaxial se utiliza para formas cilíndricas simples, no muy complejas o geometrías con características pequeñas y planas.

• La extrusión o el moldeo por inyección crearán formas mucho más complicadas, como la geometría de las brocas escalonadas o las brocas con orificios internos para el refrigerante.

4. Sinterización: Convertir el polvo en potencia sólida

La sinterización es una operación que transforma un compacto débil en un cuerpo de carburo muy fuerte y denso. El compacto se ventila en un horno de vacío o de hidrógeno y se calienta a unos 1.400-1.600°C durante el proceso de sinterización, que es un entorno extremo:

• El aglutinante de cobalto se funde y mezcla con las partículas de carburo de wolframio.

• La broca se contrae aproximadamente un 20%, volviéndose totalmente densa.

• La estructura se vuelve extremadamente dura y duradera.

5. Rectificado de precisión y acabado

Esta etapa define el rendimiento de la herramienta.
Los técnicos utilizan muelas de diamante para dar forma y pulir la broca con precisión:

• El rectificado de estrías crea las ranuras en espiral que arrastran las virutas.

• El rectificado de punta rectifica la forma del filo de corte.

• El rectificado de mango rectifica la forma y el ajuste del mango para el portaherramientas.

• El pulido permite evacuar mejor la viruta y reducir la fricción.

6. Control de calidad: Pruebas de perfección

Antes de que cualquier broca de metal duro llegue al cliente, ha sido sometida a una serie de rigurosos controles de calidad que le dan el permiso para salir de nuestra fábrica.
Las actividades de control de calidad consisten en:

• La dureza junto con las mediciones de densidad son los indicadores de la calidad del material.

• Las pruebas de excentricidad proporcionan la base para garantizar la precisión de rotación.

• Pruebas de rendimiento de corte según las condiciones reales de mecanizado.

7. 7. Toques de acabado: Marcado y embalaje

Una vez finalizadas todas las inspecciones de control de calidad, las brocas se limpian y se marcan con láser indicando el tamaño, el revestimiento y el fabricante. A continuación, se embalan.

El embalaje protege las brocas de la oxidación, la rotura física y los elementos, de modo que estén listas para su uso a su llegada a los maquinistas y fabricantes.

El futuro de la fabricación de brocas de metal duro

Las brocas de metal duro se mejoran continuamente y van un poco por delante de los problemas mediante el uso de la tecnología más avanzada, y esto ocurre en todos los aspectos de la tecnología, como en el mundo de las brocas. En la actualidad, los fabricantes están haciendo uso de:

• software de diseño asistido por IA para modificar las formas

• Impresión 3D para producir formas intrincadas de carburo

• nanorecubrimientos para una mayor resistencia al desgaste

• Automatización y robótica para rectificar e inspeccionar el producto

Conclusión: Precisión para rendir

Empezando como un material en polvo y terminando en una herramienta de precisión, las brocas de metal duro son la combinación ideal de ingeniería, ciencia de los materiales y técnica de fabricación. Las brocas de metal duro, en comparación con las brocas helicoidales normales o incluso las brocas escalonadas, soportan cantidades extremas de presión, RPM y calor que permiten que estas brocas funcionen con precisión.

La próxima vez que vea una broca de metal duro perforando limpiamente acero endurecido, recuerde que es "más que una herramienta": es ingenio, precisión y décadas de perfección en la fabricación.

Póngase en contacto con nosotros hoy mismo y descubra cómo las brocas pueden mejorar su productividad y precisión.