Diseño, procesamiento y caracterización de laminados de tipo CERMET/WC-CO y WC-CO/WC-CO para aplicaciones de herramientas

Abstract

Las herramientas para mecanizado de alta velocidad están sometidas a condiciones de servicio extremas y variables, requiriéndose el desarrollo de materiales con composiciones y microestructuras que varíen localmente (función gradiente) según la aplicación. En este trabajo, se presenta un novedoso diseño multicapa con forma de prisma basado en la disposición alternada de capas de cermet y metal duro. Las capas externas de cermet confieren resistencia a la oxidación y al desgaste, mientras que las de WC-Co aportan una mejora de la tenacidad de fractura y de la resistencia a la propagación de grietas. El material laminado debe combinar las capas a distinto estado tensional (tracción o compresión). Se han estimado dos distribuciones de tensiones posibles en el laminado (σR (WC-Co) = -742 MPa y σR (Cermet) = 82,5 MPa) y (σR (WC-Co) = -666 MPa y σR (Cermet) = 166 MPa). Las tensiones de compresión de las capas tenaces y la fuerte intercara actúan como barrera contra la propagación de los defectos presentes o generados en la capa externa.

Cutting tools used for high-speed machining are subjected to extreme and variable operating conditions, which requires the development of materials with compositions and microstructures that change locally depending on the application (gradient function). In this work, we propose a novel multilayer design in the shape of prism, based on the alternate arrangement of cermets and hard metals layers. The cermet outer layers provide oxidation and wear resistance, while WC-Co layers improve fracture toughness and crack propagation resistance. The laminate must combine the layers at different stress state (tensile or compressive stress). We calculated two possible stress distributions (σR (WC-Co) = -742 MPa y σR (Cermet) = 82,5 MPa) and (σR (WC-Co)= -666 MPa y σR (Cermet)= 166 MPa). The compression stress acts as a barrier to the propagation of the existing or created defects on the external cermet layers.