Materiales de herramienta: metal duro, cermet, cerámica y CBN

Los materiales de herramienta se clasifican según su equilibrio entre dureza y tenacidad. Mientras que el metal duro es el estándar versátil, los materiales denominados "ultraduros" como el CBN permiten mecanizar materiales que antes solo podían tratarse mediante rectificado.

• Metal duro (carburo cementado): Es un material compuesto por partículas duras de carburo de tungsteno (WC) unidas por un aglomerante metálico, generalmente cobalto. Es el caballo de batalla del sector debido a su excelente equilibrio entre dureza y tenacidad.
• Cermet: Su nombre proviene de ceramic y metal. Se trata de un compuesto de partículas de carbonitruro de titanio (TiCN) o carburo de titanio (TiC) con aglomerantes metálicos. Ofrece una resistencia al desgaste superior al metal duro y una menor tendencia al filo recrecido.
• Cerámica: Fabricada principalmente a base de alúmina (Al2O3) o nitruro de silicio (Si3N4). Destaca por su estabilidad química y dureza a altas temperaturas, permitiendo velocidades de corte muy elevadas.
• CBN: Es el segundo material más duro después del diamante. Se utiliza en forma de plaquitas para mecanizar aceros templados con durezas superiores a 45 HRC.

Tabla comparativa de materiales de herramienta

La elección del material debe alinearse con la norma ISO 513:2004, que clasifica las aplicaciones de mecanizado en grupos según el material de la pieza (P, M, K, N, S, H). Por ejemplo, para el grupo H (materiales endurecidos), el CBN es la opción preferente, mientras que para el grupo P (aceros), el metal duro recubierto es el estándar.

La precisión del mecanizado final está estrechamente ligada a la estabilidad de la herramienta. Según la norma ISO 2768, las tolerancias generales definen la calidad geométrica, y el uso de materiales como el cermet permite mantener tolerancias más estrechas debido a su menor desgaste en operaciones de acabado. Además, la norma ISO 13399 estandariza la información técnica de estas herramientas, facilitando la integración en sistemas de diseño y fabricación asistida por ordenador (CAD/CAM).

Factores de selección para el mecanizado

Al mecanizar piezas de alta exigencia, es necesario considerar:

1. Dureza de la pieza: Para aceros > 45 HRC, el CBN supera a la cerámica.
2. Continuidad del corte: La cerámica es frágil frente a cortes interrumpidos; el metal duro es más tolerante.
3. Acabado superficial: El cermet reduce la necesidad de procesos secundarios gracias a su baja fricción.
4. Estabilidad térmica: La cerámica mantiene su integridad hasta los 1200 °C, ideal para cortes a alta velocidad.

El uso de estos materiales es fundamental en sectores como la automoción, la aeronáutica y la fabricación de maquinaria industrial. Empresas especializadas, como Izadi Mecanizados^[1], emplean estas tecnologías para garantizar que componentes críticos cumplan con las especificaciones técnicas más exigentes, desde el desbaste pesado hasta el acabado de alta precisión.

El mecanizado de piezas endurecidas con CBN permite alcanzar rugosidades superficiales muy bajas, eliminando en muchos casos la necesidad de rectificado posterior. Por su parte, el uso de cermet es recurrente en la fabricación de piezas de precisión donde se requiere una larga vida útil de la herramienta y un control dimensional riguroso.

Consideraciones sobre sostenibilidad y normativa

Es importante mencionar que la gestión de herramientas usadas y el uso de refrigerantes están regulados por la normativa ambiental vigente, como la Ley 7/2022 de residuos y suelos contaminados para una economía circular. Las empresas deben asegurar una correcta gestión de los residuos metálicos y de los lodos de mecanizado para cumplir con los estándares de calidad y sostenibilidad exigidos por la Unión Europea.

• Normas ISO sobre herramientas de corte^[2]
• UNE - Asociación Española de Normalización^[3]
• Sandvik Coromant - Guía de materiales de herramientas^[4]
• Mecanizados de alta precisión^[1]