Proceso de unión de insertos de carburo tungsteno en la fabricación de herramientas de corte individualizadas

Abstract

En la fabricación de herramientas de corte para mecanizar materiales en condiciones adversas de corte se requiere que el sistema de sujeción del inserto de carburo de tungsteno mantenga la integridad y robustez durante el corte. El proceso de unión por soldadura fuerte (brazing) permite la unión de insertos de carburo de tungsteno con portaherramientas del acero al medio carbono debido a que estos no compartan las mismas propiedades físico-químicas; esta unión de materiales cerámicos con metales es una combinación de propiedades que se complementan entre sí para superar el desempeño y las capacidades técnicas de una herramienta de corte conformada de un solo material. Se plantea un diseño experimental factorial 23 * 2 y los factores relevantes se determinan según el nivel de control que ejerzan en el proceso de soldadura y con un diagrama de Pareto (intervalo de confianza 95% con α=0.05). El proceso de soldadura fuerte se realiza con acero al medio carbono AISI/SAE 4140, con aleación de plata al 50% de concentración (baja temperatura de fusión) con gases combustibles (oxígeno+propano), aplicando fundente y enfriamiento al aire atmosférico. Se realiza composición química por espectrometría de emisión óptica, XRF y TEM, mediciones de dureza y rugosidad superficial 3D (Microscopio Confocal) para conocer las condiciones superficiales del acero y metalografías para analizar adherencia entre las superficies de aleación de Plata y el acero al medio carbono. Los resultados de los ensayos brindan una tendencia del proceso de soldadura fuerte hacia la baja rugosidad superficial y la baja concentración de humedad en el fundente al realizar el ensamble de la unión epitaxial; obteniendo alto esfuerzo de adherencia y alto esfuerzo último por reducción de defectos en la unión originados por burbujas de gases cautivos durante la solidificación del charco metálico.

Abstract. In the manufacture of cutting tools for machining materials in adverse conditions is required to cut the holding system tungsten carbide insert maintain the integrity and robustness during cutting. The brazing process junction allows attachment of tungsten carbide inserts with medium carbon steel tool because they do not share the same physical and chemical properties, this union of ceramics with metals is a combination of properties that complement each other to overcome the performance and technical capabilities of a cutting tool made of a single material. It proposes a factorial design of experimental 23 * 2 and the relevant factors are determined by the level control exercised over the welding process and a Pareto diagram (95% confidence interval with α = 0.05). The brazing process is carried out with medium carbon steel AISI/SAE 4140, with an alloy of silver with concentration 50% (low melting temperature) with the combustible gases (oxygen + propane) and applying flux to ambient air cooling. Chemical composition is performed element optical emission spectrometry, XRF and TEM, hardness measurements and 3D surface roughness (Confocal Microscopy) for steel surface conditions and metallography to analyze adhesion between the surfaces of silver alloy and medium carbon steel. The test results provide a trend brazing process to the low surface roughness and low dampness concentration in the flux when performing epitaxial junction assembly; effort to obtain high adhesion and high ultimate stress by reduction defects in the joint caused by captive gas bubbles during solidification of metal puddle.