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

Autores/as

  • Luis Henry Moreno Grupo GIDEM
  • Julio Cesar Caicedo Universidad del Valle
  • Gilberto Bejarano Gaitan Universidad de Antioquia
  • Federico Martínez Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"
  • Pedro Prieto Pulido Universidad del Valle

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.14602

Palabras clave:

resistencia al desgaste, rugosidad superficial, pulverización catódica, multinanocapas

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 superficial sobre la pieza y sobre los insertos en la superficie 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 oC para los recubrimientos con 300 bicapas, de 721,4 oC para aquellos con 200 bicapas, y de 1.327,6 oC para los insertos recubiertos con TINAL. La disminución de la temperatura en la zona de corte, relacionada con un menor coeficiente de fricción y una menor fuerza de corte, contribuyeron al alargamiento de la vida útil de los insertos.
|Resumen
= 155 veces | PDF
= 36 veces|

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Julio Cesar Caicedo, Universidad del Valle

Grupo de Películas Delgadas, Departamento de Física.

Gilberto Bejarano Gaitan, Universidad de Antioquia

Grupo de Corrosión y Protección.

Federico Martínez, Universidad Tecnológica de La Habana "José Antonio Echeverría"

Grupo de Materiales Facultad de Ingeniería Mecánica.

Pedro Prieto Pulido, Universidad del Valle

Centro de Excelencia en Nuevos Materiales.

Citas

L. Yate, J. C. Caicedo, A. Hurtado Macías, F. J. Espinoza-Beltrán, G. Zambrano, J. Muñoz Saldaña, P. Prieto. “Composition and mechanical properties of AlC, AlN and AlCN thin fi lms obtained by R. F. magnetron sputtering”. Surf. Coat. Technol. Vol. 203. 2009. pp. 1904-1907. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2009.01.023

C. Amaya, W. Aperador, J. C. Caicedo, F. J. Espinoza Beltrán, J. Muñoz-Saldaña, G. Zambrano, P. Prieto. “Corrosion study of Alumina/Yttria-Stabilized Zirconia (Al2O3/YSZ) nanostructured Thermal Barrier Coatings (TBC) exposed to high temperature treatment”. Corrosion Science. Vol. 51. 2009. pp. 2994-2999. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.028

J. E. Sánchez, O. M. Sánchez, L. Ipaz, W. Aperador, J. C. Caicedo, C. Amaya, M. A. Hernández Landaverde, F. Espinoza Beltrán, J. Muñoz-Saldaña, G. Zambrano. “Mechanical, tribological, and electrochemical behavior of Cr1_xAlxN coatings deposited by R. F. reactive magnetron co-sputtering method”. Appl. Surf. Sci. Vol 256. 2010. pp. 2380-2387. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.10.071

J. C. Caicedo, C. Amaya, L. Yate, W. Aperador, G. Zambrano, M. E. Gómez, J. Alvarado Rivera, J. Muñoz Saldaña, P. Prieto. “Effect of applied bias voltage on corrosion-resistance for TiC1_xNx and Ti1_xNbxC1_yNy coatings”. Appl. Surf. Sci. Vol. 256. 2010. pp. 2876-2883. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.11.042

W. Grzesik, P. Nieslony. “Prediction of friction and heat fl ow in machining incorporating thermophysical properties of the coating-chip interface”. Wear. Vol. 256. 2004. pp. 108-117. DOI: https://doi.org/10.1016/S0043-1648(03)00390-9

T. Reginaldo Coelho, Eu-Gene Ng, M. A. Elbestawi. “Tool wear when turning hardened AISI 4340 with coated PCBN tools using fi nishing cutting conditions”. International Journal of Machine Tools & Manufacture. Vol. 47. 2006. pp. 263-272. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.03.020

T. Cselle, M. Morstein, L. Geisser, P. Holubar. “Nanostructured coatings for high performance tolos”. Werkzeug Technik. Vol. 77. 2003. pp. 1-8.

J. C. Caicedo C. Amaya, L. Yate, O. Nos, M. E. Gómez, P. Prieto. “Hard coating performance enhancement by using [Ti/TiN]n, [Zr/ZrN]n and [TiN/ZrN]n multilayer system”. Materials Science and Engineering: B. Vol. 171. 2010. pp. 56-61. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2010.03.069

J. C. Caicedo, C. Amaya, L. Yate, G. Zambrano, M. E. Gómez, J. Alvarado Rivera, J. Muñoz Saldaña, P. Prieto. “TiCN/TiNbCN multilayer coatings with enhanced mechanical properties”. Appl. Surf. Sci. Vol. 256. 2010. pp. 5898-5904. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.03.071

E. Uhlmann, J. A. Oyanedel, M. Keunecke. “Machining of high performance work piece materials with cBN coated cutting tolos”. Thin Solid Films. Vol. 518. 2009. pp. 1451-1454. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.09.095

J. Rech. “Infl uence of cutting tool coatings on the tribological phenomena at the tool–chip interface in orthogonal dry turning. Surface & Coatings Technology. Vol. 200. 2006. pp. 5132-5139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.05.032

G. Bejarano, J. M. Caicedo, E. Baca, P. Prieto, A. G. Balogh, S. Enders. “Deposition of B4C/BCN/c-BN multilayered thin fi lms by r. f. magnetron sputtering”. Thin Solid Films. Vol. 494. 2006. pp. 53-57. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.08.192

G. Bejarano, J. C. Caicedo, A. G. Balogh, S. Gottschalk. “Cutting tools performance enhancement by using a TiN/TiAlN multilayer coating system” Phys. Stat. Sol. Vol. 4. 2007. pp. 4260-4266. DOI: https://doi.org/10.1002/pssc.200675910

G. Bejarano, J. M. Caicedo, J. M. Saldaña. “Mechanical and tribological properties enhancement of heat treated AISI 4340 steel by using a TiN/TiAlN multilayer coating system. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia. Vol. 44. 2008. pp. 36-42.

J. C. Caicedo, F. Martinez, L. H. Moreno, T. S. Battaille, M. E. Gomez, P. Prieto. Proceedings of Wear evaluation of WC inserts coated with TiN/TiAlN multinanolayers. 35th International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films. San Diego- California. 2008. pp. 45-49.

D. A. Stephenson. “Tool-Work Thermocouple Temperature Measurement-Theory and Implementation”. Journal of Engineering for Industry. Transaction of the ASME. Vol. 115. 1993. pp. 432-437. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2901786

F. Martínez, M. Vidal, T. Sánchez. “Estudio de los fenómenos de desgaste en el proceso de corte con placas recubiertas mediante la tecnología de multicapas nanotecnológicas al elaborar aceros endurecidos”. Proceedings IV Congreso de Ingeniería Mecánica. La Habana. Cuba. M-3. 2006. pp. 77-81.

S. Y. Luo, Y. S. Liao , Y. Y. Tsai. “Wear characteristics in turning high hardness alloy steel by ceramic and CBN tools”. Journal of Materials Processing Technology. Vol. 88. 1999. pp. 114-121. DOI: https://doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00376-8

M. K. Jackson, G. M. Robinson, J. S. Morrell. “machining M42 tool steel using nanostructured coated cutting tolos”. Journal of achievements in materials and manufacturing engineering. Vol. 23. 2007. pp. 83-86.

T. B. Watmon, A. C. Ijeh. “Coating cutting tools with hard substances lowers friction coeffi cient and improves tool life”. Proceedings of the international multiconference of engineers and computer scientists. Vol. 3. 2010. pp. 978-988.

Descargas

Publicado

2013-02-27

Cómo citar

Moreno, L. H., Caicedo, J. C., Bejarano Gaitan, G., Martínez, F., & Prieto Pulido, P. (2013). Desempeño de insertos de WC recubiertos con nanomulticapas de [TiN/TiAlN]n en el mecanizado del acero endurecido AISI 4340. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (58), 85–94. https://doi.org/10.17533/udea.redin.14602