Desempeño de insertos de WC recubiertos con nanomulticapas de [TiN/TiAlN]n en el mecanizado del acero endurecido AISI 4340

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se muestran los resultados de la resistencia al desgaste de insertos de carburo de tungsteno (WC) sin recubrir y recubiertos con multinanocapas de [TiN/TiAlN]n con un espesor total promedio del recubrimiento de 4 μm, así como de insertos recubiertos con monocapas comerciales de TiCN-Al2O3-TiN (TINAL). Se realizaron ensayos de vida útil, análisis de temperatura en la zona de corte, mediciones de rugosidad superfi cial sobre la pieza y sobre los insertos en la superfi cie de ataque, análisis de huella de contacto entre viruta-insertos y análisis de composición química (EDS). Los ensayos se realizaron sobre piezas de acero AISI 4340 utilizando régimen de corte de acabado y aplicando altas velocidades de corte (HSC). Los resultados de mecanizado de acero, para un recorrido de 8.000 metros con diferentes insertos de carburo de tungsteno (WC), sin recubrimiento y recubiertos presentaron valores de desgaste de 0,117 mm y 0,138 mm; en relación a los insertos recubiertos con 300 y 200 bicapas de TiN/TiAlN, respectivamente. De igual manera, los insertos recubiertos con TINAL exhibieron valores de desgaste de 0,174 mm. Además, los valores de temperatura en la zona de corte y para una velocidad de corte de 176,6 m/mim fueron de 522,6 o C para los recubrimientos con 300 bicapas, de 721,4 o C para aquellos con 200 bicapas, y de 1.327,6 o C para los insertos recubiertos con TINAL. La disminución de la temperatura en la zona de corte, relacionada con un menor coefi ciente de fricción y una menor fuerza de corte, contribuyeron al alargamiento de la vida útil de los insertos.

ABSTRACT: In the present work wear resistance of 4 μm uncoated tungsten carbide inserts (WC) and coated with [TiN/TiAlN]n multinanolayered or with commercial TiCN-Al2O3-TiN monolayers (TINAL) are examined. Life tests, cutting area temperature analysis, surface roughness measurements on work pieces, roughness measurements on the attacked surface, contact track analysis between chip-insert and chemical composition analysis (EDS) were carried out. Mechanical tests were conducted on AISI 4340 steel parts using cutting regime and applying high speed cutting (HSC). Machining results showed that for a distance of 8,000 m the inserts coated with 300 bilayers exhibited wear values of 0.117 mm, inserts coated with 200 bilayers showed values of 0.138 mm and those coated with TINAL presented wear values of 0.174 mm. Moreover, the temperature values for cutting speed at 176.6 m/mim for 300 bilayers was 522.6 o C, for 200 bilayers was 721.4 o C and 1,327.6 o C for inserts coated with TINAL. Lower temperatures, caused by a lower friction coeffi cient and cutting force, contribute to life-time increasing at WC inserts.