Explicación de los recubrimientos de herramientas de corte: TiN, TiAlN, DLC, CVD Diamante y cómo elegir el adecuado

Recubrimientos para herramientas de corte: Propiedades clave y cómo elegir el adecuado

Para mejorar la vida útil de las herramientas, reducir el desgaste y maximizar el rendimiento del mecanizado, seleccionar el recubrimiento adecuado para la herramienta de corte es tan crucial como elegir el material de la herramienta. En esta guía, analizamos recubrimientos comunes como TiN, TiCN, TiAlN, CrN, DLC y diamante CVD, y compartimos factores prácticos para ayudarle a tomar la mejor decisión [1].

Tipos comunes de recubrimientos y sus propiedades

🟡 TiN (nitruro de titanio)

• Color : Oro

• Dureza : ~2500 HV

• Fricción : Baja

• Ideal para : mecanizado de uso general, aceros dulces, aceros de alta velocidad.

• Ventajas : Económico, mejora la resistencia al desgaste y la lubricidad.

• Limitaciones : No es ideal para condiciones abrasivas o de alta temperatura.

🔵 TiCN (carbonitruro de titanio)

• Color : Azul grisáceo

• Dureza : ~3000 HV

• Ideal para : acero endurecido, hierro fundido, acero inoxidable.

• Ventajas : Más duro que el TiN; mejor resistencia al desgaste.

• Limitaciones : Menos resistente al calor que el TiAlN

🟣 TiAlN / AlTiN (nitruro de titanio y aluminio)

• Color : Violeta o gris oscuro

• Dureza : ~3500 HV

• Ideal para : mecanizado de alta velocidad, corte en seco, aleaciones aeroespaciales

• Ventajas : Excelente resistencia al calor gracias a la capa de óxido de aluminio.

• Nota : AlTiN tiene un mayor contenido de Al, mejor para aleaciones de alta temperatura.

⚪ CrN (nitruro de cromo)

• Color : Plata

• Fricción : Muy baja

• Ideal para : aplicaciones que requieren resistencia a la corrosión (por ejemplo, médicas, alimentarias).

• Ventajas : Excelente revestimiento antiadherente y de baja fricción.

• Limitaciones : Menor dureza que TiAlN

🖤 ​​DLC (Carbono tipo diamante)

• Color : Negro

• Ideal para : aluminio, cobre, plásticos, CFRP

• Ventajas : Fricción extremadamente baja, ideal para materiales no ferrosos.

• Limitaciones : Mala resistencia térmica; no apto para metales ferrosos.

• Ejemplo: https://ky-tools.com/products/square-end-mill-long-neck-carbide-dlc-coated

Diamante CVD

• DColor : Blanco plateado

• Ideal para : grafito, cerámica, compuestos.

• Ventajas : El recubrimiento más duro conocido, excelente resistencia al desgaste.

• Limitaciones : Frágil y costoso, no se puede utilizar en acero.

• Ejemplo: fresas para grafito

¿Cómo elegir el recubrimiento adecuado?

Elegir el recubrimiento adecuado no es una solución universal. Estos son los seis factores más importantes:

1️⃣ Material de la pieza de trabajo

Este es el factor más crucial. Los distintos recubrimientos reaccionan de forma distinta con:

• Acero / Acero endurecido

• Hierro fundido

• Acero inoxidable

• Aleaciones de aluminio

• Titanio / Inconel / Superaleaciones

• Compuestos / Grafito / Plásticos

📌 Ejemplo: TiAlN funciona bien en acero inoxidable y superaleaciones, mientras que DLC es ideal para aluminio.

2️⃣ Tipo de mecanizado

• Torneado, fresado, taladrado, roscado

• Corte continuo vs. corte interrumpido

• Nivel de carga de impacto

El desbaste en hierro fundido puede requerir recubrimientos más resistentes como TiCN, mientras que el acabado en aluminio se adapta al DLC.

3️⃣ Parámetros de corte

• Velocidad , avance y profundidad de corte
  Las velocidades más altas generan más calor. Los recubrimientos como el AlTiN ofrecen protección contra la oxidación a más de 800 °C.

4️⃣ Refrigerante y lubricación

• Mecanizado húmedo , MQL (lubricación por cantidad mínima) , mecanizado en seco

El TiAlN y el AlTiN son excelentes para el mecanizado en seco. El CrN y el DLC ofrecen un mejor rendimiento con lubricantes.

5️⃣ Sustrato para herramientas

El recubrimiento debe adherirse bien al material de la herramienta base:

• Carburo , HSS , cerámica , PCBN , etc.

Los recubrimientos CVD no son adecuados para acero de alta velocidad. El DLC requiere un sustrato liso y duro.

6️⃣ Costo vs. Rendimiento

Los recubrimientos de alto rendimiento son más costosos, pero pueden aumentar drásticamente la vida útil de la herramienta y reducir el tiempo de inactividad. Considere lo siguiente:

• Costo de la herramienta

• Tiempo de cambio de herramienta

• Precisión de la pieza y acabado de la superficie

• Reducción de residuos

Reflexiones finales

El recubrimiento adecuado de la herramienta puede marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso en el mecanizado de alto rendimiento. Comprender el material, el método de mecanizado y las condiciones térmicas de su aplicación le ayudará a encontrar la solución ideal.

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Fuentes de referencia: [1] Recubrimientos de herramientas de corte y su contribución a la mejora de las propiedades mecánicas: una breve revisión