Procedimiento para la elevación de la tenacidad a la rotura de la capa marginal de un corte de metal duro de una broca.

Procedimiento para la elevación de la tenacidad a rotura de la capa marginal de un corte de metal duro de una broca para la mecanización de perforación por percusión de materiales duros,

con preferencia de piedra u hormigón, caracterizado por la combinación de las siguientes etapas del procedimiento:

- reparación de una broca, que dispone de un corte de metal duro perfilado acabado,

- tratamiento de al menos una zona parcial del corte de metal duro perfilado acabado por medio de una entrada de energía mecánica superficial, de tal manera que se utiliza una pluralidad de herramientas sin aristas vivas, respectivamente, con un diámetro de la herramienta de hasta 6mm, que se dirige con un impulso propio ajustado dosificado sobre al menos una zona parcial del corte de metal duro ejecutando trabajo de deformación en la capa marginal de la zona parcial, de manera que se introducen exclusivamente deformaciones plásticas locales en la capa marginal evitando formaciones de grietas dentro de la capa marginal de la zona parcial tratada del corte de metal duro.

Procedimiento para la elevación de la tenacidad a la rotura de la capa marginal de un corte de metal duro de una broca.

Campo técnico

La invención se refiere a un procedimiento para la elevación de la tenacidad a la rotura de la capa marginal de un corte de metal duro de una broca para la mecanización de materiales duros, con preferencia de piedra u hormigón, así como a una broca a este respecto.

Estado de la técnica

Las brocas para la mecanización de materiales duros, como por ejemplo acero endurecido, fundición dura, materiales compuestos reforzados con fibras, piedra, hormigón, etc. están constituidas normalmente por una caña de acero, que está provista por medio de unión, con preferencia por medio de estañado o soldadura con un corte o una corona completa de perforación de metal duro. Este corte o corona es adecuado, debido a su alta dureza y a la alta resistencia del desgaste del metal duro para demoler materiales duros y, en parte, también para mecanizarlos por arranque de virutas, para conseguir de esta manera, en general, una erosión del material. La capacidad de potencia de la broca está determinada sobre todo por las propiedades del material del metal duro. Los métodos para la elevación de la capacidad de potencia del corte de metal duro se limitan hasta ahora a la configuración geométrica del corte, al diseño de la textura del metal duro, en el sentido de la composición del material y el tamaño del grano, etc. así como al mantenimiento de parámetros ventajosos de la perforación.

Los cortes de metal duro están sometidos durante la perforación a una solicitación compleja de los requerimientos parcialmente contradictorios para la optimización del material: así, por ejemplo, la carga del corte marcada fuertemente por la solicitación repentina, por ejemplo en el transcurso de la perforación por percusión requiere una tenacidad suficiente del material para la prevención de rotura frágil en el corte. La capacidad para poder resistir la carga fuertemente abrasiva durante la erosión de materiales duros, en cambio, requiere una alta dureza del metal duro. Existen límites claros a la pretensión de optimizar adicionalmente ambas propiedades del material al mismo tiempo a través de medios clásicos el desarrollo de materiales. Aquí no se esperan ya grandes avances, puesto que los materiales se consideran en gran medida desarrollados.

A partir del documento DE 199 5 735 se deduce un procedimiento para la fabricación de una herramienta de mecanización por arranque de virutas, en el que se aplica recubrir la punta de la herramienta de perforación con una capa de material duro. El objetivo es mejorar la adhesión entre la herramienta de perforación y la capa de material duro. A tal fin se propone micro irradiar la herramienta de perforación y en particular la punta de perforación antes del proceso del recubrimiento. Como medio de radiación sirven a tal fin partículas de arista viva de óxido de aluminio con un tamaño del grano entre 5 p,m y 6 p,m. A través de la micro radiación se eleva la rugosidad superficial, que es necesaria de nuevo para una adhesión mejorada de una capa de material duro que debe aplicarse a continuación sobre la superficie rugosa, que se fabrica con preferencia en el transcurso de un procedimiento PVD. Tales medidas son conocidas. Aveces en la herramienta descrita en esta publicación se trata de una herramienta de mecanización por arranque de virutas, que conduce en el transcurso de un proceso de deslizamiento sobre una superficie de la pieza de trabajo a mecanizar a una erosión imprevista del material. Tales herramientas están sometidas, en principio, a una solicitación mecánica mucho más reducida y de otro tipo que en el caso de las herramientas de perforación.

El documento DE 196 52 872 C2 describe un procedimiento para la elevación de la resistencia de la capa marginal en superficies de materiales duros frágiles, tal como especialmente piezas de trabajo que están constituidas de materiales cerámicos.

A partir del documento DE 11 23 554 A1 se deduce un procedimiento de mecanización para la fabricación de herramientas de corte para la mecanización por arranque de virutas. En este caso se trata de herramientas, que están sometidas a una capacidad de carga mecánica mucho más reducida y de otro tipo y, por lo tanto, a un desgaste más reducido que las herramientas de perforación. Además, la herramienta de mecanización por arranque de virutas conocida, que está constituida, por ejemplo, de metal duro, prevé una capa adicional de material duro.

Se conoce a partir del documento US 3 573 23 A un procedimiento para el endurecimiento de materiales cerámicos, óxidos de magnesio, óxidos de aluminio, vidrios, silicio, germanio y metales duros, que se basa en un tratamiento con chorro de bolas. De esta manera se pueden endurecer insertos para cabeza perforadoras de piedra.

El documento US 4.674.365 publica un procedimiento para la solidificación de la superficie de herramientas de corte perfiladas acabadas de acero por medio de chorreado de bolas.

Representación de la invención

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de indicar medidas, con las que es posible proveer brocas para la mecanización de perforación por percusión de materiales duros, con preferencia brocas compuestas con un corte de metal duro, que presenta una tenacidad significativamente elevada con una dureza que se mantiene al menos igual.

La solución del cometido en el que se basa la invención se indica en la reivindicación 1. Las características que desarrollan de manera ventajosa la idea de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes así como se pueden deducir de la descripción restante.

De acuerdo con la solución, se fabrica una broca compuesta con una superficie funcional cargada con tensión propia de presión de metal duro a través de la combinación de las siguientes etapas del procedimiento:

Preparación de una broca, que dispone de un corte de metal duro perfilado acabado así como tratamiento de al menos una zona parcial del corte de metal duro perfilado acabado por medio de una entrada de energía mecánica superficial, de tal manera que se utiliza una pluralidad de herramientas sin aristas vivas, respectivamente, con un diámetro de la herramienta de ,15 mm a 6mm, con preferencia de ,3 mm a 4 mm, que se dirige con un impulso propio ajustado dosificado sobre al menos una zona parcial del corte de metal duro ejecutando trabajo de deformación en la capa marginal de la zona parcial, de manera que se introducen exclusivamente deformaciones plásticas locales en la capa marginal evitando formaciones de grietas dentro de la capa marginal de la zona parcial tratada del corte de metal duro.

De manera ventajosa, en primer lugar se conecta de manera conocida en sí una caña de acero con un corte perfilado acabado o bien con una corona de metal duro a través de adhesión. Perfilado acabado significa en este contexto que no se realizan otras etapa de tratamiento de afilado del corte o etapas de recubrimiento para proveer el corte con capa adicionales. A continuación se realiza un tratamiento superficial de acuerdo con la solución de la superficie funcional del corte de metal duro o bien de la corona de metal duro a través de una entrada de energía mecánica dirigida sobre la superficie funcional con parámetros de tratamiento adaptados a la naturaleza de la superficie funcional, con respecto al material y a la geometría, de tal manera que se introducen exclusivamente deformaciones plásticas locales en la capa marginal.

Este tratamiento eleva la tenacidad a rotura y en una medida algo reducida también la dureza de la capa marginal del metal duro. Para realizar el ajuste de los parámetros de tratamiento necesarios para el éxito del procedimiento, se aplica con preferencia realizar tres ensayos previos:

Por ejemplo, en una placa del material utilizado para la superficie funcional se calcula la dependencia del límite de flujo y del límite de rotura frágil del material de la geometría del material de aquellas herramientas con las que se deforma localmente la superficie funcional, a partir de lo cual se determinan una geometría necesaria de la herramienta, la fuerza necesaria y admisible máxima sobre la herramienta así como la dureza de la zona de la herramienta que entra en contacto con la superficie funcional.

En una segunda etapa, en el marco de un ensayo múltiple de presión de bolas se calcula qué número de impresiones de bolas repetidas por superficie de contacto es admisible, sin dañar en este caso la integridad de la capa marginal de la superficie funcional, pero al mismo tiempo deformar plásticamente la capa marginal. De esta manera se establece el grado de... [Seguir leyendo]

I.- Procedimiento para la elevación de la tenacidad a rotura de la capa marginal de un corte de metal duro de una broca para la mecanización de perforación por percusión de materiales duros, con preferencia de piedra u hormigón, caracterizado por la combinación de las siguientes etapas del procedimiento:

- reparación de una broca, que dispone de un corte de metal duro perfilado acabado,

- tratamiento de al menos una zona parcial del corte de metal duro perfilado acabado por medio de una entrada de energía mecánica superficial, de tal manera que se utiliza una pluralidad de herramientas sin aristas vivas, respectivamente, con un diámetro de la herramienta de hasta 6mm, que se dirige con un impulso propio ajustado dosificado sobre al menos una zona parcial del corte de metal duro ejecutando trabajo de deformación en la capa marginal de la zona parcial, de manera que se introducen exclusivamente deformaciones plásticas locales en la capa marginal evitando formaciones de grietas dentro de la capa marginal de la zona parcial tratada del corte de metal duro.

2 - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las herramientas sin aristas vivas se fabrican de forma redonda y de un material, que presenta una dureza comparable o más elevada que el material del corte de metal duro.

3 - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pluralidad de herramienta sin aristas vivas se dirige por medio de procedimientos de chorros de bolas sobre al meno una zona parcial del corte de metal duro.

4 - Procedimiento de acuerdo con una de las herramientas 1 a 3, caracterizado porque como herramientas sin aristas vivas se utilizan bolas.

- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque como herramientas sin aristas vivas se utilizan martillos, clavos o rodillos.

6 - Procedimiento de acuerdo con una de las herramientas 1 a 5, caracterizado porque para una entrada de energía mecánica superficial se determinan los siguientes parámetros en función de la forma y el material el corte de metal duro a tratar: material y forma de las herramientas sin aristas vivas así como el impulso propio de las herramientas dirigidas sobre al menos una zona parcial del corte de metal duro.

7.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque para la determinación de los parámetros de tratamiento decisivos se realizan las siguientes etapas del procedimiento:

- en una pieza el metal duro a tratar se calcula la dependencia del límite de flujo de presión y el límite de rotura frágil de la forma, el material así como el impulso propio de las herramientas, con el que las herramientas inciden sobre la pieza y por medio de un ensayo de presión de las bolas se calcula una pluralidad de impresiones de bolas admisibles por superficie de contacto en la pieza del metal duro a tratar, a través de las cuales se establece un grado de cobertura admisible de deformaciones superficiales plásticas locales.

8 - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque los parámetros de tratamiento decisivos se verifican en al menos una muestra con porciones de la geometría del tipo de canto adaptadas al corte de metal duro a tratar, con la finalidad de evitar formaciones de grietas dentro de la capa marginal de la muestra.

9 - Procedimiento de acuerdo con una de las herramientas 1 a 8, caracterizado porque como broca se utiliza una broca compuesta, que presenta una caña, en la que se une el corte de metal duro antes de que el corte de metal duro sea tratado en la superficie.

- Procedimiento de acuerdo con una de las herramientas 1 a 9, caracterizado porque el corte de metal duro está configurado como corona de metal duro.

II.- Procedimiento de acuerdo con una de las herramientas 1 a 1, caracterizado porque se utilizan herramientas sin aristas vivas, respectivamente, con un diámetro de la herramienta de ,15 mm a 6 mm, con preferencia de ,3 mm a 4 mm.