noticias de la compañía sobre ¿Qué es el carburo cementado?

Si trabaja en la fabricación, la minería o el mecanizado, es probable que haya oído el término "carburo cementado", pero ¿qué es exactamente? ¿Es lo mismo que el carburo de tungsteno? ¿Y por qué se utiliza tanto en trabajos industriales duros?El carburo cementado (a menudo llamado "metal duro") es un material compuesto hecho al unir partículas cerámicas duras (como el carburo de tungsteno) con un aglutinante metálico blando (como el cobalto o el níquel) mediante calor y presión elevados.. Combina la extrema dureza de las partículas cerámicas con la tenacidad del aglutinante metálico, lo que lo convierte en uno de los materiales más duraderos para aplicaciones resistentes al desgaste y de corte. En este artículo, desglosaremos su composición, cómo se fabrica, sus propiedades clave, los tipos comunes y los usos en el mundo real. Todo el contenido se simplifica para mayor claridad, con ejemplos prácticos con los que los profesionales de la industria pueden relacionarse.

El rendimiento del carburo cementado proviene de sus dos componentes principales: partículas de "fase dura" y un metal de "fase aglutinante". Estos trabajan juntos para equilibrar la dureza y la tenacidad, algo que ningún material único (como el metal puro o la cerámica) puede hacer por sí solo.

Nota: El carburo de tungsteno (WC) es la fase dura más popular: más del 90% de los productos industriales de carburo cementado utilizan WC como el componente duro principal. Por eso, el "carburo cementado" se llama coloquialmente "carburo de tungsteno" (aunque técnicamente, el carburo de tungsteno es solo una parte del compuesto).

El carburo cementado no se funde ni se forja como el metal, sino que se fabrica mediante metalurgia de polvos, un proceso que convierte polvos finos en un material denso y sólido. Los pasos son sencillos y están estrictamente controlados para garantizar la calidad:

1. Preparación del polvo:

   • La fase dura (por ejemplo, WC) y el aglutinante (por ejemplo, Co) se muelen hasta obtener polvos ultrafinos (tamaño de partícula: 0,5–10 micrómetros, aproximadamente 1/20 del ancho de un cabello humano).
   • Los polvos se secan para eliminar la humedad (la humedad causa poros en el producto final) y se tamizan para eliminar los grumos.

2. Mezcla de polvos:

   • Los polvos se mezclan en proporciones precisas (por ejemplo, 94% WC + 6% Co) utilizando molinos de bolas. Se agrega un líquido (como alcohol) o lubricante (como cera) para asegurar una distribución uniforme del aglutinante alrededor de las partículas duras.
   • La mezcla dura de 4 a 24 horas; la uniformidad aquí es fundamental: una distribución desigual del aglutinante conduce a puntos débiles en el producto final.

3. Compactación:

   • El polvo mezclado se prensa en un "compacto verde" (forma aproximada del producto final) utilizando prensas hidráulicas. La presión oscila entre 150 y 600 MPa (1500 a 6000 veces la presión atmosférica) para empaquetar el polvo firmemente.
   • El compacto verde es frágil (como un castillo de arena seco) pero mantiene su forma; ahora está listo para la sinterización.

4. Sinterización (el paso de "endurecimiento"):

   • El compacto verde se coloca en un horno y se calienta a 1300–1600 °C (2372–2912 °F) en una atmósfera protectora (argón o nitrógeno, para evitar la oxidación).
   • A altas temperaturas, el metal aglutinante se derrite y fluye alrededor de las partículas de la fase dura, "pegándolas" entre sí. El compacto se encoge entre un 5 y un 20% a medida que se cierran los huecos entre los polvos.
   • El horno se enfría lentamente (2–5 °C por minuto) para evitar grietas; este paso convierte el compacto frágil en una pieza densa y dura de carburo cementado.

5. Post-procesamiento (opcional):

   • Para piezas de precisión (por ejemplo, herramientas de corte, anillos de sellado), la pieza sinterizada se rectifica con muelas de diamante (ya que el carburo cementado es más duro que el acero) para refinar el tamaño y la forma.
   • Algunas piezas se pulen o recubren (por ejemplo, nitruro de titanio, TiN) para aumentar la resistencia al desgaste o reducir la fricción.

La popularidad del carburo cementado proviene de cuatro propiedades inmejorables que lo hacen ideal para condiciones industriales duras:

• Dureza: 8,5–9 en la escala de dureza de Mohs (solo el diamante, el nitruro de boro cúbico y algunos otros son más duros).
• Resistencia al desgaste: Dura de 5 a 10 veces más que el acero con alto contenido de carbono en trabajos de desgaste intensivo. Por ejemplo, un revestimiento de minería de carburo cementado puede manejar mineral arenoso durante 6 a 24 meses, mientras que un revestimiento de acero dura solo de 1 a 3 meses.

• A diferencia de la cerámica pura (que se rompe al impactar), el aglutinante metálico hace que el carburo cementado sea lo suficientemente resistente como para soportar golpes. Una broca de carburo cementado puede golpear una roca dura sin romperse, mientras que una broca de cerámica se agrietaría inmediatamente.

• Conserva la dureza a altas temperaturas (hasta 500–800 °C, 932–1472 °F, según el aglutinante). Esto lo hace perfecto para herramientas de corte: al mecanizar metal, la punta de la herramienta se calienta, pero el carburo cementado no se ablanda ni pierde su filo.

• Resiste el óxido, la corrosión y el ataque químico (especialmente el carburo cementado unido con níquel). Funciona en agua de mar (por ejemplo, sellos de bomba) o plantas químicas (por ejemplo, piezas de válvulas) sin degradarse.

No todo el carburo cementado es igual: la proporción de fase dura a aglutinante, y el tipo de fase dura, se ajustan para trabajos específicos. Estos son los tipos más comunes utilizados en la industria:

El carburo cementado está en todas partes en la industria pesada: si una pieza necesita ser dura, resistente o resistente al desgaste, es probable que esté hecha de carburo cementado. Estos son los usos más comunes:

• La aplicación más importante: Brocas, herramientas de torno, plaquitas de fresado y hojas de sierra para mecanizar metal, madera o concreto. Una plaquita de corte de carburo cementado puede mecanizar miles de piezas metálicas antes de necesitar reemplazo.

• Piezas de desgaste como dientes de trituradora, raspadores de cintas transportadoras y brocas de minería. Estas piezas manejan mineral y rocas abrasivas: la resistencia al desgaste del carburo cementado reduce los costos de reemplazo.

• Anillos de sellado para bombas (evitan fugas y resisten el desgaste), casquillos de cojinetes (reducen la fricción en maquinaria pesada) y matrices de extrusión (dan forma al metal o plástico sin desgastarse).

• Piezas pequeñas y de alta precisión como boquillas (para impresión 3D o inyección de combustible), engranajes de reloj (duros y resistentes a los arañazos) y herramientas médicas (por ejemplo, taladros dentales, que deben ser duros y estériles).

1. Mito: "El carburo cementado es lo mismo que el carburo de tungsteno."
   Realidad: El carburo de tungsteno (WC) es solo la fase dura en la mayoría de los carburos cementados. El carburo cementado es un compuesto: necesita un aglutinante (como el cobalto) para mantener unidas las partículas de WC. Piense en ello como una galleta: el WC son las chispas de chocolate y el cobalto es la masa.

2. Mito: "El carburo cementado es demasiado caro para usarlo."
   Realidad: Si bien cuesta más por adelantado que el acero, dura de 5 a 10 veces más. Por ejemplo, una broca de carburo cementado de $50 dura 10 veces más que una broca de acero de $10: con el tiempo, es más barata porque la reemplaza con menos frecuencia.

La combinación única de dureza, tenacidad y resistencia al calor del carburo cementado lo hace insustituible en trabajos industriales duros. Ya sea que esté mecanizando metal, extrayendo mineral o construyendo bombas, es el material que mantiene el equipo funcionando por más tiempo y de manera más confiable.

La clave para aprovechar al máximo el carburo cementado es elegir el tipo correcto para su aplicación: WC-Co para versatilidad, WC-Ni para resistencia a la corrosión y WC-TiTaC-Co para mecanizado a alta velocidad.

Si no está seguro de qué tipo de carburo cementado es el mejor para su proyecto (por ejemplo, una nueva herramienta de corte o pieza de desgaste), no dude en comunicarse. Podemos ayudar a que el material se adapte a sus necesidades y presupuesto.