ES2803398T3

ES2803398T3 - Herramienta de arranque de viruta

Info

Publication number: ES2803398T3
Application number: ES17718799T
Authority: ES
Inventors: Christine Toufar; Uwe Schleinkofer
Original assignee: Ceratizit Austria GmbH
Current assignee: Ceratizit Austria GmbH
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: AT15139U1; US20190024221A1; CN109072362A; PL3426814T3; JP2019512602A; EP3426814A1; WO2017152197A1; EP3426814B1; JP6811252B2

Abstract

Herramienta de arranque de viruta (1; 100), con un material base de metal duro (4) que presenta partículas de materia dura (6) incrustadas en un aglutinante metálico dúctil (5), mientras el aglutinante metálico (5) es una aleación de Co-Ru, en la que las partículas de materia dura (6) están conformadas al menos de manera preponderante por carburo de tungsteno con un tamaño medio de granos del carburo de tungsteno de 0,1-1,2 μm medido como longitud de intercepción lineal" de acuerdo con el estándar internacional ISO 4499-2:2008(E), con un contenido de Mo en el intervalo de 0,1-3,0% en peso del metal duro, un contenido de Ti, Ta y/o Nb de < 0,2% en peso del metal duro cada uno, y un contenido de V de < 0,3% en peso del metal duro, preferiblemente < 0,2% en peso, caracterizada por que presenta una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal y un contenido (Co + Ru) de 5-17% en peso del metal duro, así como un contenido de Ru de 6-16% en peso del contenido (Co + Ru).

Description

DESCRIPCIÓN

Herramienta de arranque de viruta

La invención presente se refiere a una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal y el uso de un metal duro para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal.

Las herramientas de arranque de virutas de metal duro suelen utilizarse para mecanizar materiales que contienen metales, como, en particular, metales y compuestos que contienen metales. El metal duro es un material compuesto en el que las partículas duras, que pueden estar formadas en particular por carburos metálicos y carbonitruros, están incrustadas en un aglutinante metálico dúctil. El metal duro más usado es aquel en el que las partículas duras están formadas al menos predominantemente por carburo de tungsteno (WC) y el aglutinante es una aleación a base de cobalto o níquel, en particular una aleación a base de cobalto. La aleación base de un metal significa aquí que este metal forma el componente principal de la aleación.

Se utilizan como herramientas de arranque de virutas tanto las herramientas de metal duro sólido, en las que el área de corte se forma en una sola pieza con el vástago de la herramienta de metal duro, como también las herramientas con insertos de corte de metal duro reemplazables unidos al cuerpo de la herramienta. En el caso de las herramientas de metal duro sólido, también se pueden formar diferentes áreas sobre la base de diferentes tipos de metal duro. Además, las herramientas de arranque de virutas suelen estar provistas de un revestimiento de materia dura, que se deposita sobre el metal duro, por ejemplo, mediante un proceso PVD (physical vapor deposition) o un proceso CVD (chemical vapor deposition).

En el área de las herramientas de arranque de virutas con insertos de corte intercambiables, el metal duro ya se utiliza en algunos casos para los insertos de corte, en los que el aglutinante metálico está formado por una aleación de cobalto y rutenio (aleación de Co-Ru). Además del cobalto y el rutenio, la aleación de Co-Ru también puede contener otros elementos. Sin embargo, se ha demostrado que estos metales duros conocidos no tienen todavía la combinación deseada de resistencia a altas temperaturas, tamaño de grano fino de los granos de carburo de tungsteno y la elevada resistencia al desgarro para muchas aplicaciones de mecanizado.

En el documento WO 00/52217 A1 se describe una herramienta de arranque de viruta para trabajar la madera según el término genérico de la reivindicación 1 y un uso de un carburo según el término genérico de la reivindicación 12.

La tarea de la presente invención consiste en proporcionar una herramienta de arranque de viruta mejorada para herramientas que contengan metal y un uso correspondientemente mejorado de un metal duro para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contengan metal, con lo que se logran, en particular, una combinación mejorada de alta resistencia al calor, tamaño de grano fino y elevada resistencia al desgarro.

La tarea se resuelve por medio de una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal de acuerdo con la reivindicación 1. En las reivindicaciones relacionadas se indican desarrollos ulteriores ventajosos.

El contenido de (Co Ru) en el presente caso significa el contenido total (en % en peso) de cobalto y rutenio en el metal duro cementado obtenido mediante la adición del contenido de Co (cobalto) en % en peso y el contenido de Ru (rutenio) en % en peso. Con el contenido de Ru en el intervalo especificado, se puede lograr, en particular, una elevada resistencia a la temperatura. Con un contenido de Ru inferior a aprox. 6% en peso del contenido total de aglutinante (es decir, el contenido de (Co Ru)), no se logra una mejora suficiente de la resistencia a altas temperaturas, mientras que un contenido de Ru demasiado alto por encima de aprox. 16% en peso del contenido de (Co Ru) tiene un efecto negativo en las propiedades microestructurales. Se ha demostrado que la adición selectiva de molibdeno tiene un efecto particularmente beneficioso en las propiedades del metal duro, en particular, al permitir una combinación especialmente ventajosa del fino tamaño de grano del WC y la alta resistencia al agrietamiento. El molibdeno puede adicionarse, en particular, en forma de MO2C (carburo de molibdeno), pero a modo de ejemplo también puede adicionarse como molibdeno metálico. La adición de molibdeno en las cantidades indicadas ha demostrado ser particularmente ventajosa. Cuando se adiciona molibdeno en cantidades mayores de más del 3,0% en peso, por lo general no se observa ninguna mejora en las propiedades del metal duro. Para lograr una alta dureza, puede ser ventajoso adicionar vanadio en pequeñas cantidades, especialmente en forma de VC (carburo de vanadio), aunque el contenido de V no debe exceder de aprox. 0,3% en peso del metal duro para evitar la fragilidad y, por lo tanto, una menor resistencia al desgarre. Preferiblemente el contenido de V debe ser menos del 0,2% en peso del metal duro. Dependiendo de las propiedades deseadas del metal duro resultante, puede ser ventajoso adicionar pequeñas cantidades de Ti, Ta y/o Nb, por lo que la adición puede hacerse en particular en forma de TiC, TaC, NbC o en forma de carburos mezclados. Sin embargo, para no poner en peligro las mejoras de las propiedades logradas a través del contenido especificado de Ru y Mo, es importante mantener el contenido de Ti, el contenido de Ta y el contenido de Nb respectivamente en menos de 0,2% en peso del metal duro, preferiblemente menos de 0,15% en peso del metal duro. La herramienta de arranque de virutas para materiales que contienen metal puede haberse conformado, por ejemplo, como lo que se denomina herramienta de metal duro sólido, en la que el área del filo diseñada para el arranque de viruta se conforma en una sola pieza con un vástago de metal duro. Sin embargo, también se pueden utilizar áreas con diferente metal duro, por ejemplo, el área del borde de corte tiene un tipo de carburo diferente al área del vástago. Pero, la herramienta de arranque de viruta también puede haberse conformado, por ejemplo, como un inserto de corte intercambiable diseñado para ser fijado a un portaherramientas correspondiente. Además, el material de base de metal duro de la herramienta de arranque de viruta para los materiales que contienen metal puede, si es necesario, también estar provisto de un revestimiento de material duro de una manera en sí conocida, que puede haberse formarse en particular, por ejemplo, mediante un proceso CVD (chemical vapor deposition) o un proceso PVD (physical vapor deposition). La herramienta de arranque de viruta de acuerdo con la invención para los materiales que contienen metal proporciona una combinación particularmente ventajosa de resistencia a altas temperaturas, tamaño de grano fino y elevada resistencia al desgarro, lo que es particularmente adecuado para el mecanizado con arranque de virutas de materiales difíciles de mecanizar como, en particular, aceros de alta aleación, aleaciones de titanio y superaleaciones. La composición del material de base puede determinarse en particular mediante el análisis de elementos utilizando el XRF (análisis de fluorescencia de rayos X).

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el metal duro tiene un contenido de Mo en el intervalo de 0,15-2,5% en peso del metal duro. A partir de un contenido de Mo de aprox. 0,15% en peso del metal duro, los efectos positivos del Mo son particularmente evidentes. Una adición de más del 2,5% en peso de metal duro también es desventajosa desde el punto de vista de los costos.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el tamaño promedio del grano de carburo de tungsteno es de 0,15 pm - 0,9 pm. Se ha demostrado que especialmente con esos tamaños de grano, junto con la composición especificada del metal duro, se obtiene una combinación ventajosa de dureza, resistencia al desgarro y resistencia a altas temperaturas, que, además de utilizarse en insertos de corte reemplazables, también permite su uso como herramienta de metal duro sólido.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el metal duro también presenta un contenido de Cr en el intervalo de 0-7,5% en peso del contenido (Co Ru), preferiblemente de 2-7,5% en peso.

Para suprimir de manera confiable el crecimiento no deseado de los granos de WC durante la sinterización y obtener así un tamaño de grano pequeño y uniforme deseado de los granos de carburo de tungsteno, es ventajoso añadir Cr como inhibidor del crecimiento de los granos en una cantidad de al menos el 2% en peso del contenido (Co Ru). Como el Cr hasta un cierto porcentaje es soluble en el aglutinante, el contenido de Cr razonablemente está relacionado con el contenido de aglutinante del metal duro, es decir, con el contenido de (Co Ru). Por otra parte, el contenido de Cr debe mantenerse lo suficientemente bajo por debajo del 7,5% en peso del contenido de (Co Ru) para no afectar negativamente la humectación de los granos de carburo de tungsteno por el cobalto.

Preferiblemente, el contenido de Cr es más bajo que el de Ru. En particular, el contenido de Cr preferiblemente es de menos de la mitad del contenido de Ru. En este caso se logra de manera confiable que, por una parte, se produzca el aumento deseado de la resistencia a altas temperaturas y se logre un tamaño medio relativamente pequeño de los granos de carburo de tungsteno, pero, por otra parte, la humectación de los granos de carburo de tungsteno por el aglutinante no se ve afectada negativamente de manera innecesaria, evitándose las precipitaciones de carburo de cromo.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el contenido de Ru es de 8-14% en peso del contenido de (Co Ru). En este caso, el contenido relativamente alto de Ru logra de manera confiable un aumento significativo de la resistencia a las altas temperaturas y, por otra parte, también impide de manera segura un contenido excesivamente alto de Ru que tendría un efecto negativo en las propiedades estructurales.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el contenido de Ti, Ta y/o Nb es de 0-0,15% en peso cada uno. Dicho de otro modo, por ejemplo, ninguno de Ti, Ta y Nb puede estar contenido en el metal duro, pero es posible que sólo uno de Ti, Ta y Nb, dos de Ti, Ta y Nb o los tres estén contenidos en el metal duro en una cantidad de hasta 0,15% en peso cada uno. De esta manera, por un lado, se puede también modificar las propiedades del metal duro mediante la adición dirigida de los elementos, y, por otro lado, este contenido de Ti, Ta y/o Nb también permite el uso de materiales de partida que ya contienen pequeñas cantidades de Ti, Ta y/o Nb, por ejemplo, el polvo de metal duro recuperado por un proceso de reciclaje.

Preferiblemente el contenido total de (Ti Ta Nb) está entre 0 y 0,2% en peso del metal duro, más preferiblemente entre 0 y 0,15% en peso. En este caso, las cantidades totales adicionales de Ti, Ta y Nb se mantienen lo suficientemente bajas como para evitar una influencia negativa en los efectos positivos logrados a través del contenido de Ru y el contenido de Mo y, en su caso, el contenido de Cr.

Según una conformación preferible, el carburo tiene un contenido de WC en el rango de 80-95% en peso.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el material base de la herramienta de arranque de viruta también puede ser provisto de un revestimiento de material duro CVD o PVD. En este caso, las propiedades de la herramienta de arranque de viruta pueden adaptarse aún mejor a las condiciones de mecanizado del material que contiene el metal. Sin embargo, cabe señalar que, según el material que se vaya a mecanizar, también puede ser ventajoso mecanizar sin revestimiento adicional de material duro.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, la herramienta de arranque de viruta está diseñada como una herramienta de carburo sólido con un área de corte que se forma en una sola pieza con un mango. La combinación de alta resistencia al calor, alta dureza y al mismo tiempo una resistencia a la rotura relativamente alta, que puede lograrse mediante la composición especificada, ha demostrado ser particularmente ventajosa para tales herramientas de arranque de viruta

La tarea también se resuelve mediante el uso de un metal duro como herramienta de arranque de viruta para los materiales que contienen metal según la reivindicación 12. En las reivindicaciones relacionadas se indicaron desarrollos ulteriores ventajosos.

Con este uso del metal duro se logra una combinación especialmente ventajosa de resistencia a altas temperaturas, tamaño de grano fino y elevada resistencia al desgarro, lo que resulta especialmente adecuado para el mecanizado de materiales con arranque de viruta que sean difíciles de mecanizar como aceros de alta aleación, aleaciones de titanio y superaleaciones especialmente.

De acuerdo con un desarrollo ulterior, el metal duro tiene un contenido de Cr de 2-7,5% en peso del contenido de (Co Ru). El polvo de C3C2 en particular puede ser usado como el polvo de partida para ajustar el contenido de Cr. Sin embargo, también puede adicionarse como polvo de nitruro de cromo, polvo de carbonitruro de cromo o de otras maneras en cantidades apropiadas. La adición de cromo en las cantidades especificadas ha demostrado ser particularmente ventajosa.

Otras ventajas y utilidades de la invención surgen de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas.

Las figuras muestran:

Figuras 1a) y b) representaciones esquemáticas de una herramienta de arranque de virutas para materiales que contienen metal según una primera realización;

Figura 2 una representación esquemática de una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal de acuerdo con una segunda realización con un cuerpo base de herramienta que la aloja;

Figura 3 una imagen de microscopio electrónico con 10.000 veces de aumento de un material base de metal duro para una herramienta de arranque de viruta de materiales que contienen metal de acuerdo con un primer ejemplo de una forma de realización; y

Figura 4 una imagen de microscopio electrónico con 10.000 aumentos de un material base de metal duro para una herramienta de arranque de viruta de materiales que contienen metal de acuerdo con un segundo ejemplo de una forma de realización.

Formas de realización

Primera realización

Una primera realización de una herramienta de arranque de viruta 1 para materiales que contienen metal se representó esquemáticamente en la Figura 1 a) y Figura 1 b), mientras que la Figura 1 a) es una vista frontal esquemática a lo largo de un eje longitudinal de la herramienta de arranque de viruta 1 y la Figura 1 b) una vista lateral esquemática en una dirección vertical al eje longitudinal.

Tal como pueden en las Figura 1 a) y Figura 1 b), la herramienta de arranque de viruta 1 para materiales que contienen metal de acuerdo con la primera realización se conformó como una herramienta de metal duro sólido con un área de filos 3 conformada en una sola pieza con un vástago 2. Aunque la herramienta de arranque de viruta 1 para materiales que contienen metal en las Figura 1 a) y Figura 1 b) está conformada como fresadora, también es posible, p. ej., conformar la herramienta de metal duro macizo para otros procesos de arranque de viruta, como p. ej., como taladro, escariador, desbarbador, etc.

La herramienta de arranque de viruta 1 presenta un material base de material duro 4 que presenta partículas de materia dura 6 incrustadas en un aglutinante metálico dúctil 5. El aglutinante metálico 5 es una aleación de Co-Ru, pero la que además de cobalto y rutenio también presenta otros elementos de aleación, como se explica más adelante. Las partículas de materia dura 6 están conformadas al menos de manera preponderante por carburo de tungsteno, mientras los granos de WC presentan un tamaño medio de granos en el intervalo de 0,1 gpm a 1,2 gm. Además de los granos de WC, también pueden estar presentes en poca cantidad otras partículas de materia dura, como p. ej., TiC, TaC, NbC, etc. El metal duro presenta un contenido completo de cobalto y rutenio (contenido (Co Ru)) de 5-17% en peso del metal duro, mientras el contenido de Ru oscila entre 6 y 16% en peso del contenido (Co Ru). El metal duro además presenta un contenido de molibdeno en el intervalo de 0,1-3,0% en peso del metal duro. Un contenido de Ti, Ta y Nb en cada caso es de menos de 0,2% en peso del metal duro y un contenido de vanadio también es de menos de 0,3% en peso, preferiblemente menos de 0,2% en peso. Preferiblemente el metal duro además puede presentar también cromo, estando el contenido de cromo preferiblemente en el intervalo de 2 a 7,5% en peso del contenido (Co Ru). La fabricación de la herramienta de arranque de viruta 1 se realiza en un proceso de producción de la pulvimetalurgia, como se describe posteriormente con referencia a ejemplos concretos. Aunque la realización es una conformación de una sola pieza de un solo metal duro, es p. ej., también es posible conformar diferentes áreas de la herramienta de arranque de viruta 1 de diferentes tipos de metal duro.

Segunda realización

En la Figura 2 se representó en forma esquemática una segunda realización de una herramienta de arranque de viruta 100 para materiales que contienen metal. La herramienta de arranque de viruta 100 de acuerdo con la segunda realización se conformó como inserto de corte reemplazable que se conformó para ser fijado a un cuerpo base de herramienta 101.

Aunque la Figura 2 muestra esquemáticamente como herramienta de arranque de viruta 100 un inserto de corte para una operación de torneado, el inserto de corte también puede haberse conformado para otro tipo de mecanizado, p. ej., para fresar, taladrar, etc. Aunque el inserto de corte que se muestra se conformó para ser sujetado por medio de un tornillo de fijación, también es posible una conformación para otro tipo de fijación, p. ej., para una sujeción por medio de una abrazadera, una cuña de sujeción, etc.

También la herramienta de arranque de viruta 100 de acuerdo con la segunda realización presenta un material base de material duro 4, tal como se ha descrito en relación con la primera realización.

Ejemplos

La producción de los metales duros como material base para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal según los siguientes ejemplos se llevó a cabo en cada caso en un proceso de producción por pulvimetalurgia, en el que en un primer paso en cada caso se mezclaron los polvos de partida entre sí, es decir, polvo de WC, polvo de Co, polvo de Ru, polvo de Mo2C y, en caso necesario, polvo de C3C2 y/o polvo de VC. En los ejemplos comparativos que no contiene ningún rutenio, de manera correspondiente tampoco se usó polvo de Ru.

Como polvo de Co se utilizó un polvo con un tamaño de partícula promedio en el intervalo entre 0,6 y 1,8 gm, en particular con un tamaño de partícula promedio de aprox. 0,8 gm (FSSS 1 gm). Como polvo de Ru se utilizó un polvo con un tamaño medio de partícula relativamente grande de aprox. 38,5 gm, que estaba disponible, pero también puede usarse sin inconvenientes otros polvos de Ru con tamaños de partícula entre < 1 gm y 95 gm. Además, se usó polvo de C3C2 con un tamaño medio de partícula en el intervalo de aprox. 1-2 gm. El polvo de WC utilizado tenía un tamaño medio de partículas en el intervalo de 0,3-2,5 gm, en el caso especial, de aprox. 0,8 gm. El polvo de Mo2C utilizado tenía un tamaño medio de partículas de aproximadamente 2 gm. Se utilizó un polvo de VC con un tamaño medio de partículas de aprox. 1 gm.

En los ensayos, la mezcla de polvos se molió durante unas 3 horas en un molino de atracción con la adición de un medio de molienda que contenía éter dietílico y medios de prensado convencionales (p. ej., cera de parafina). La suspensión así obtenida se secó luego por aspersión en una torre de aspersión de una manera en sí conocida.

Posteriormente, se produjeron cuerpos en bruto en forma de varilla mediante el prensado en bolsas secas durante los ensayos. Los cuerpos en bruto de las partes en bruto de herramientas producidos de esta manera fueron luego compactados a 1430 °C en un proceso de sinterización HIP (HIP = prensado isostático en caliente).

A partir de una parte de las piezas en bruto de las herramientas producidas de esta manera, se fabricaron fresadores de metal duro sólido mediante el rectificado de una forma conocida como herramienta de arranque de viruta 1 para materiales que contienen metal, con la cual se realizaron pruebas de arranque de viruta.

Además, en algunos de los ejemplos la suspensión producida durante la molienda también se secó por pulverización y el granulado producido de esta manera se compactó en una prensa de troquelado para formar piezas en bruto para insertos de corte intercambiables. También estas piezas en bruto para insertos de corte intercambiables fueron sinterizadas de manera correspondiente para producir insertos de corte intercambiables como herramientas de arranque de viruta 100 para materiales que contienen metal.

Aunque anteriormente se describió una fabricación con una molienda con adición de un disolvente orgánico y posterior secado por pulverización, también es posible, p. ej., utilizar agua como medio de molienda en lugar del disolvente orgánico, como se conoce en el campo técnico de la fabricación por pulvimetalurgia de metales duros. Además de las prensas de bolsas secas descritas anteriormente, también pueden utilizarse los demás procesos de conformación que se utilizan comúnmente en este campo, como especialmente las prensas de extrusión o las prensas de troquelado. Para ajustar el balance de carbono de la herramienta en bruto, se pueden adicionar, tal como se conoce en general, pequeñas cantidades de negro de carbón o tungsteno. En lugar del polvo de C3C2 utilizado en los ensayos, también se puede utilizar p. ej., polvo de cromonitrilo o polvo de cromocarbonitrilo en cantidades apropiadas. Además, puede usarse el polvo metálico de Mo en lugar del polvo de Mo2C usado en los ensayos. En lugar de secar la suspensión obtenida tras el proceso de molienda mediante secado por pulverización en una torre de pulverización, también se utilizó en algunos ejemplos el secado en un evaporador rotativo y el posterior tamizado con un tamiz de malla de 250 gm.

Debe tenerse en cuenta que, en la descripción anterior, el contenido de los componentes del metal duro se refiere en parte a la totalidad del metal duro y en parte solo al contenido de (Co Ru). Además, en la descripción que antecede frecuentemente se hace referencia al contenido de los metales Cr, Mo, etc., respectivos. En la descripción de ejemplos de fabricación (y también en la Tabla 1) enunciada a continuación en los que la composición resultante se determinó por medio de las proporciones de los materiales de partida respectivos, en cambio las proporciones en general se expresaron en partes en peso de metal duro. Los porcentajes en peso que faltan para completar el 100% en cada caso corresponden a carburo de tungsteno.

Ejemplo 1

Se produjo un metal duro como material base para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal con la siguiente composición.

El metal duro de acuerdo con el Ejemplo 1 presenta un contenido de Co de 10% en peso del metal duro, un contenido de Ru de 1,5% en peso y un contenido de Mo ajustado por medio de la adición de 0,6% en peso de polvo de Mo2C, el resto es carburo de tungsteno (WC). La fabricación del metal duro se realizó en un proceso de pulvimetalurgia. Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 11,5% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 0,56% en peso del metal duro.

La dureza de la muestra se determinó mediante una medición de la dureza Vickers (HV30) y se determinó la resistencia al desgarro Kic (Shetty). Para comprobar el balance de carbono y el tamaño de los granos resultantes, se determinó de manera conocida la coercitividad magnética Hc y la magnetización de saturación 47ia. El tamaño de los granos también se midió como "longitud de intercepción lineal", según la norma internacional ISO 4499-2:2008(E). Las imágenes de EBSD de los especímenes pulidos se utilizaron como base. El método de medición de tales imágenes se ha descrito, p. ej., en: K.P. Mingard y otros, "Comparison of EBSD and conventional methods of grain size measurement of hard metals", Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials 27 (2009) 213-223". Los valores determinados se resumen en la Tabla 2 más abajo. En la Figura 3 se muestra una imagen de microscopio electrónico de una sección de la muestra, como puede verse en el Ejemplo 1, con un aumento de 10.000x.

Ejemplo 2

De manera análoga a la producción del metal duro descrita en el Ejemplo 1, en un segundo ejemplo se produjo un metal duro con un contenido de Co de 10% en peso, un contenido de Ru de 1,5% en peso, un contenido de Cr ajustado mediante la adición de 0,6% en peso de polvo de Cr3C2 y adicionalmente un contenido de Mo ajustado mediante la adición de 0,6% en peso de Mo2C, el resto carburo de tungsteno (WC). Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 11,5% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru), un contenido de Cr de aprox. 4,5% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 0,56% en peso del metal duro.

Nuevamente se determinaron las magnitudes medidas resumidas en la Tabla 2. En la Figura 4 se representó una imagen de microscopio electrónico de la muestra, de acuerdo con el Ejemplo 2, con un aumento de 10.000x. De una comparación con el Ejemplo 1, se deduce que el contenido adicional de Cr tuvo un efecto positivo en la dureza con una resistencia al desgarro que se mantiene constante.

Ejemplo comparativo 1

Como Ejemplo comparativo 1 se produjo de manera análoga un metal duro con un contenido de Co de 11,5% en peso, un contenido de Mo ajustado mediante la adición de 0,6% en peso de Mo2C, el resto carburo de tungsteno (WC).

También para este Ejemplo comparativo 1 se determinaron las magnitudes medidas resumidas en la Tabla 2.

Una comparación con los resultados resumidos en la Tabla 2 muestra que solo se logró una dureza considerablemente menor.

Ejemplo 3

Análogamente a los procedimientos de fabricación antes descritos, se produjo además otro metal duro con un contenido de Mo más elevado, tal como se detalla: 10% en peso de Co, 1,5% en peso de Ru, 1,2% en peso de Mo2C. Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 11,5% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 1,1% en peso del metal duro.

Las magnitudes medidas determinadas se indican en la Tabla 2.

Ejemplo comparativo 2

De forma análoga se produjo como Ejemplo comparativo 2 un metal duro como se indica a continuación: 10% en peso de Co, 1,5% en peso de Ru, resto WC.

Como puede verse de la Tabla 2, en este caso solo se alcanzó una resistencia al desgarro notoriamente menor.

Ejemplo 4

Como Ejemplo 4 se usó un metal duro como material base para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal con los siguientes materiales de partida: 8,7% en peso de Co, 1,3% en peso de Ru, 0,6% en peso de C3C2, 0,3% en peso de Mo2C. Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 10% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru), un contenido de Cr de aprox. 5,2% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 0,28% en peso del metal duro.

Como puede verse de los valores determinados de la Tabla 2, de acuerdo con lo esperado, se logra una dureza significativamente mayor con el menor contenido total de aglutinante (Co Ru), pero de manera sorprendente es relativamente reducida la correspondiente reducción de la resistencia al desgarro.

Ejemplo comparativo 3

Como Ejemplo comparativo 3 se analizó además un metal duro libre de rutenio que presenta un contenido de Co de 10% en peso y una cantidad de Mo y Cr comparable con el Ejemplo 4.

Tal como puede verse en la Tabla 4, en el Ejemplo 4 se alcanzó una dureza HV30 notoriamente más elevada que en este Ejemplo comparativo 3.

Ejemplo 5

Como Ejemplo 5 se produjo con un procedimiento de fabricación correspondiente un metal duro como material base para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal con los siguientes materiales de partida: 5,5% en peso de Co, 0,8% en peso de Ru, 0,4% en peso de Cr3C2, 0,2% en peso de Mo2C. Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 6,3% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru), un contenido de Cr de aprox. 5,5% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 0,19% en peso del metal duro.

Tal como puede verse en la Tabla 2, del contenido total de aglutinante (Co Ru) claramente menor resulta un significativo incremento de la dureza, mientras de manera sorprendente se observa una baja comparativamente reducida de la resistencia al desgarro.

Ejemplo 6

Se fabricó un metal duro como material base para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal como Ejemplo 6 de los siguientes materiales de partida: 13% en peso de Co, 1,9% en peso de Ru, 1,2% en peso de Cr3C2, 0,8% en peso de Mo2C. Por lo tanto, resulta: un contenido (Co Ru) de 14,9% en peso del metal duro, un contenido de Ru de aprox. 13% en peso del contenido (Co Ru), un contenido de Cr de aprox. 7% en peso del contenido (Co Ru) y un contenido de Mo de aprox. 0,75% en peso del metal duro.

Tabla 1

Tabla 2

En la Tabla 1 se resumieron las composiciones de los ejemplos y los ejemplos comparativos respectivos en porcentajes en peso del metal duro, estando en cada caso conformado por WC la proporción faltante para completar el 100%. En la Tabla 2 se resumieron las magnitudes medidas determinadas para los ejemplos y los ejemplos comparativos respectivos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Herramienta de arranque de viruta (1; 100),

con un material base de metal duro (4) que presenta partículas de materia dura (6) incrustadas en un aglutinante metálico dúctil (5), mientras el aglutinante metálico (5) es una aleación de Co-Ru,

en la que las partículas de materia dura (6) están conformadas al menos de manera preponderante por carburo de tungsteno con un tamaño medio de granos del carburo de tungsteno de 0,1 -1,2 |um medido como longitud de intercepción lineal“ de acuerdo con el estándar internacional ISO 4499-2:2008(E),

con un contenido de Mo en el intervalo de 0,1-3,0% en peso del metal duro, un contenido de Ti, Ta y/o Nb de < 0,2% en peso del metal duro cada uno, y

un contenido de V de < 0,3% en peso del metal duro, preferiblemente < 0,2% en peso,

caracterizada por que presenta una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal y un contenido (Co Ru) de 5-17% en peso del metal duro, así como un contenido de Ru de 6-16% en peso del contenido (Co Ru).

2. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con la reivindicación 1 en la que el metal duro (4) presenta un contenido de Mo en el intervalo de 0,15-2,5% en peso de metal duro.

3. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el tamaño medio de grano del carburo de tungsteno es de 0,15 qm-0,9 |um.

4. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el metal duro (4) además un contenido de Cr en el intervalo de 0-7,5% en peso del contenido (Co Ru), preferiblemente de 2-7,5% en peso.

5. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con la reivindicación 4 en la que el contenido de Cr es menor que el contenido de Ru, preferiblemente menos de la mitad del contenido de Ru.

6. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el contenido de Ru es de 8-14% en peso del contenido (Co Ru).

7. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el contenido de Ti, Ta y/o Nb en cada caso es de 0-0,15% en peso.

8. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el contenido total de (Ti Ta Nb) es de 0-0,2% en peso del metal duro, preferiblemente es de 0-0,15% en peso.

9. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el metal duro (4) presenta un contenido de WC en el intervalo de 80-95% en peso.

10. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones en la que el material base está provisto además de un recubrimiento de materia dura de CVD o PVD.

11. Herramienta de arranque de viruta de acuerdo con una de las reivindicaciones conformada como una herramienta de metal duro sólido con un área de filos (3) conformada en una sola pieza con un vástago (2).

12. Uso de un metal duro (4) para una herramienta de arranque de viruta (1; 100)

en la que el metal duro (4) presenta partículas de materia dura (6) incrustadas en un aglutinante metálico dúctil (5), en la que

el aglutinante metálico (5) es una aleación de Co-Ru, las partículas de materia dura (6) están conformadas al menos de manera preponderante por carburo de tungsteno, con un tamaño medio de granos del carburo de tungsteno de 0,1 1,2 |um medido como “longitud de intercepción lineal” de acuerdo con el estándar internacional de ISO 4499-2:2008(E), con un contenido de Mo en el intervalo de 0,1-3,0% en peso del metal duro, un contenido de Ti, Ta y/o de Nb que en cada caso es < 0,2% en peso del metal duro, preferiblemente cada uno es < 0,15% en peso, y

caracterizado por un uso para una herramienta de arranque de viruta para materiales que contienen metal, un contenido (Co Ru) de 5-17% en peso del metal duro y un contenido de Ru de 6-16% en peso del contenido (Co Ru).

13. Uso de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el metal duro (4) presenta un contenido de Cr de 2-7,5% en peso del contenido (Co Ru).