En el ámbito de las herramientas de corte y perforación, existen tres materiales principales que se destacan por sus características y diversas aplicaciones industriales: el acero rápido (HSS), el acero rápido con contenido de cobalto (HSS-E) y el carburo. A continuación, se presenta una comparación detallada de estos tres tipos de materiales utilizados en el mecanizado.
1. Definiciones
Acero rápido (HSS)
El HSS es una aleación de acero que contiene principalmente cromo, tungsteno, vanadio y carbono. Este material se caracteriza por su capacidad para mantener su dureza y filo a altas temperaturas, lo que lo hace ideal para operaciones de corte a alta velocidad y para trabajos que requieren gran precisión.
Acero rápido con contenido de cobalto (HSS-E)
El HSS-E es una variante avanzada del HSS que incluye cobalto en su composición. Esta adición mejora significativamente las propiedades del material, especialmente en términos de resistencia al calor y rendimiento en condiciones de corte exigentes, permitiendo su uso en aplicaciones industriales más difíciles.
Herramientas de carburo
Las herramientas de carburo están fabricadas con carburo de tungsteno, un material compuesto por partículas de carburo de tungsteno en una matriz metálica, generalmente cobalto. Se caracterizan por su extrema dureza y excelente resistencia al desgaste, lo que las convierte en la elección preferida para operaciones de mecanizado a alta velocidad y en materiales muy duros y abrasivos.
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2. Comparaciones
Dureza y resistencia al desgaste
● HSS: Ofrece una buena dureza y resistencia al desgaste, adecuadas para aplicaciones de velocidad y temperatura moderadas.
● HSS-E: Proporciona una dureza y resistencia al desgaste superiores al HSS estándar, especialmente a altas temperaturas.
● Carburo: Presenta la mayor dureza y resistencia al desgaste de los tres, lo que permite trabajar a velocidades de corte más altas y con materiales más duros.
Resistencia al calor
La resistencia al calor es crucial para el rendimiento y la vida útil de las herramientas de corte. En operaciones de alta velocidad y con materiales duros, herramientas como el HSS-E y el carburo mantienen su filo y dureza, soportando temperaturas extremas. Esto reduce el desgaste y la frecuencia de reemplazo, aumentando la eficiencia y productividad. Por otro lado, en condiciones de corte o perforación prolongadas o interrumpidas, una alta resistencia al calor previene fracturas y mantiene la consistencia del corte, esencial para procesos industriales continuos y exigentes.
● HSS: Mantiene su dureza hasta temperaturas de alrededor de 600°C.
● HSS-E: Ofrece una mejor resistencia al calor que el HSS estándar, permitiendo un mecanizado continuo sin comprometer el filo.
● Carburo: Conserva su dureza hasta aproximadamente 900-1000°C, lo que le permite funcionar eficazmente a temperaturas significativamente más altas.
Tenacidad
● HSS: Presenta la mayor tenacidad, siendo menos propenso a roturas en condiciones de corte interrumpido.
● HSS-E: Mantiene una buena tenacidad, aunque ligeramente inferior al HSS estándar.
● Carburo: Es el más frágil de los tres, siendo más propenso a fracturas bajo cargas de impacto o condiciones de corte no continuo.
Costo
● HSS: Generalmente es el más económico de los tres.
● HSS-E: Tiene un costo intermedio, superior al HSS estándar pero inferior al carburo.
● Carburo: Es el más costoso debido a su complejo proceso de fabricación y al costo de las materias primas.
3. Aplicaciones
HSS
● Ideal para operaciones de mecanizado general y de precisión en aceros de baja aleación, aceros al carbono y metales no ferrosos como el aluminio, cobre y latón.
● Comúnmente utilizado en la fabricación de brocas, fresas, machos de roscar, escariadores, hojas de sierra y herramientas de torneado.
● Adecuado para trabajos en máquinas herramienta convencionales o de baja potencia donde las velocidades de corte no son extremadamente altas.
HSS-E
● Diseñado para el mecanizado de materiales de alta resistencia y difíciles de mecanizar, donde se generan altas temperaturas de corte, como aceros inoxidables (austeníticos, martensíticos y ferríticos), aceros templados, titanio, aleaciones de níquel (Inconel, Hastelloy) y fundición nodular.
● Gracias a su mayor resistencia al calor y al desgaste, es ideal para operaciones de corte continuo, mecanizado en condiciones exigentes y donde se requiere una mayor precisión dimensional y un mejor acabado superficial.
Carburo
● Óptimo para el mecanizado de materiales altamente abrasivos y duros, como aceros templados y bonificados, fundición gris, hierro fundido, materiales compuestos (plásticos reforzados con fibra de vidrio, fibra de carbono), cerámicos y aleaciones no ferrosas duras.
● Excelente para operaciones de corte a alta velocidad y alto avance, producción en serie y mecanizado en centros de mecanizado CNC.
● Ampliamente utilizado en industrias como la aeroespacial, automotriz, moldes y matrices, y la exploración de petróleo y minería.
Elegir HSS vs. HSS-E vs. carburo en las herramientas para mecanizado
En conclusión, la elección entre HSS, HSS-E y carburo dependerá de factores como el material a trabajar, la velocidad de producción requerida, el presupuesto disponible y las características específicas de la operación de mecanizado. Cada material tiene sus fortalezas y es importante seleccionar el más adecuado para cada aplicación específica.
Fuentes:
· threadingtoolsguide.com – HSS vs. HSS-E.
· cromova.es – Aceros rápidos HSS.
· ruko.es – Acero de alta velocidad. ¿De qué están hechas las brocas?
· zzbetter.com – La aplicación del carburo de tungsteno.
