¿Qué son los PCBN inserts y cuándo conviene utilizarlos?
Los PCBN inserts, también conocidos como insertos de PCBN, se utilizan en procesos de mecanizado donde la dureza del material, la temperatura y el desgaste representan un reto.
En este artículo explicamos qué son, sus ventajas de uso y en qué aplicaciones conviene utilizarlos.
¿Qué son los PCBN inserts o insertos de PCBN?
PCBN significa Polycrystalline Cubic Boron Nitride, que en español se traduce como nitruro de boro cúbico policristalino.
Se trata de un material superduro formado por partículas de nitruro de boro cúbico unidas mediante un proceso de sinterizado. Los fabricantes pueden producirlo como una punta colocada sobre un cuerpo de carburo o como un inserto sólido con varios filos de corte.
El PCBN se encuentra entre los materiales de herramienta más duros disponibles y destaca por su resistencia a la abrasión, estabilidad térmica y capacidad para mecanizar materiales ferrosos endurecidos.
A diferencia del diamante policristalino, que se recomienda principalmente para materiales no ferrosos, los insertos PCBN presentan baja reactividad química frente al hierro y se utilizan sobre todo en aceros y fundiciones.
¿En qué materiales se utilizan los insertos de PCBN?
La selección debe partir del material de la pieza y de su dureza. En términos generales, los PCBN inserts se emplean en los siguientes grupos.
Aceros endurecidos
El torneado de acero endurecido es una de las aplicaciones más comunes del PCBN.
Puede utilizarse en piezas con tratamiento térmico, acero para herramientas, acero para rodamientos, acero carburizado y componentes nitrurados.
Diversos grados comerciales están diseñados para trabajar materiales por encima de 45 o 48 HRC, tanto en cortes continuos como ligeramente interrumpidos.
Entre las piezas que pueden mecanizarse se encuentran:
- Engranes.
- Flechas.
- Pistas de rodamientos.
- Componentes de transmisión.
- Moldes y dados.
- Rodillos.
- Piezas carburizadas o nitruradas.
En ciertas aplicaciones, el torneado duro con PCBN puede sustituir o reducir operaciones posteriores de rectificado.
Hierro fundido
Los insertos de nitruro de boro cúbico policristalino también se utilizan en fundición gris, fundición perlítica, hierro enfriado y aleaciones de hierro con alto contenido de cromo.
Estos materiales generan desgaste abrasivo. Un grado PCBN ayuda a conservar la geometría del filo en operaciones de desbaste, semiacabado y acabado.
Algunas aplicaciones incluyen:
- Discos y tambores de freno.
- Carcasas.
- Volantes.
- Componentes para motores.
- Rodillos de fundición.
- Piezas de la industria automotriz.
Metales sinterizados y pulvimetalurgia
Los materiales sinterizados pueden presentar zonas con distinta densidad, partículas abrasivas y superficies difíciles de mecanizar.
Existen grados PCBN para aceros pulvimetalúrgicos, asientos de válvula y componentes sinterizados. La resistencia al desgaste permite mantener dimensiones y evitar cambios de herramienta.
Aleaciones ferrosas especiales
Algunos grados también se utilizan en aceros de alta aleación y determinados materiales resistentes al calor.
La recomendación varía según composición, dureza, interrupciones y tipo de mecanizado.
¿Cuándo conviene utilizar PCBN inserts?
Los PCBN inserts convienen cuando el proceso reúne varias de estas condiciones:
- El material es ferroso y presenta alta dureza.
- La abrasión desgasta rápidamente la herramienta actual.
- La operación genera temperaturas elevadas.
- Se necesitan velocidades de corte altas.
- La máquina y la sujeción ofrecen buena rigidez.
- Se busca mantener tolerancias durante lotes largos.
- El costo de los cambios de herramienta afecta la productividad.
- La operación corresponde a torneado duro, semiacabado o acabado.
El PCBN debe seleccionarse por su dureza, preparación del filo, el contenido de CBN, el aglutinante, el recubrimiento y la geometría.
Principales ventajas de los insertos PCBN
Los PCBN inserts ofrecen diversos beneficios en los procesos industriales en los que se utilizan.
- Alta resistencia al desgaste: La dureza y estabilidad del PCBN ayudan a disminuir el desgaste provocado por materiales abrasivos.
- Estabilidad a temperaturas elevadas: El PCBN está diseñado para mantener su desempeño en condiciones térmicas exigentes. Esta característica permite utilizar velocidades de corte elevadas sin que el filo pierda rápidamente sus propiedades.
- Mayor productividad: Una herramienta capaz de trabajar a mayor velocidad puede disminuir el tiempo de ciclo y aumentar la cantidad de piezas terminadas.
- Buen acabado superficial: Los grados destinados a acabado permiten obtener superficies uniformes y conservar tolerancias ajustadas en materiales endurecidos.
- Posibilidad de mecanizar piezas endurecidas: El PCBN permite trabajar componentes después del tratamiento térmico.
¿Qué tipo de operación puede realizarse con los PCBN inserts?
Los insertos de PCBN se utilizan en diferentes operaciones.
- Torneado duro
Es la aplicación más representativa. Se utiliza para mecanizar diámetros exteriores e interiores, caras, perfiles y superficies de componentes endurecidos.
- Mandrinado
Los insertos PCBN con geometrías positivas pueden emplearse en mandrinado de precisión, especialmente cuando se requiere estabilidad dentro de diámetros interiores.
- Ranurado
Existen herramientas PCBN para ranurado y torneado combinado en materiales endurecidos. La geometría debe soportar la carga lateral y controlar correctamente la viruta.
- Fresado
Los grados de alto contenido de CBN pueden utilizarse en el fresado de determinadas fundiciones y materiales duros. Debido a la entrada y salida constante del filo, la selección requiere mayor atención a la tenacidad y a la resistencia al astillamiento.
¿Cuándo no conviene utilizar insertos PCBN?
Aunque son herramientas de alto rendimiento, no siempre representan la mejor alternativa. Puede ser preferible evaluar otra opción cuando:
- El acero se encuentra en condición blanda.
- El material es aluminio, cobre u otro metal no ferroso.
- La máquina presenta vibración u holguras.
- La pieza tiene una sujeción inestable.
- El corte incluye impactos severos.
- El volumen de producción no justifica el costo.
- No es posible alcanzar los parámetros recomendados.
Algunos fabricantes indican expresamente que ciertos grados PCBN para acero endurecido no deben utilizarse en acero blando.
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