Application of ceramic coating to improve abrasive wear resistance of die inserts used to press-mould stampings of refractories

Aplicación de un revestimiento cerámico para mejorar la resistencia al desgaste abrasivo de los insertos de matrices utilizados para estampar a presión piezas refractarias

En este artículo se presentan los resultados de un estudio sobre la resistencia al desgaste abrasivo de los insertos de matrices para moldes compuestos utilizados en el moldeo a presión de piezas estampadas de materiales refractarios, determinada a partir de la susceptibilidad al rayado con un penetrador de diamante. Para el estudio se prepararon dos insertos de fundición de alto contenido en cromo, de los cuales uno estaba provisto de un recubrimiento cerámico (60 % Al₂O₃ + 40 % TiO₂) con una capa intermedia metálica (NiAlCrSi). Ambas capas se depositaron mediante el método de Atmospheric Plasma Spraying (APS). Los resultados obtenidos en el ensayo de rayado indican que con el uso de la misma fuerza de carga (20 N), las matrices con recubrimiento cerámico se caracterizan por una menor profundidad de penetración del penetrador, lo que debería traducirse en una mayor resistencia al desgaste abrasivo.

INTRODUCCIÓN

En muchos casos, la resistencia al desgaste abrasivo es uno de los criterios más importantes que se adoptan a la hora de seleccionar materiales para piezas de máquinas y herramientas, tanto en el proceso de diseño como en las condiciones de funcionamiento. Los insertos reemplazables de las matrices metálicas utilizadas para el moldeo a presión de piezas estampadas de materiales refractarios son un ejemplo de este tipo de piezas sensibles. El principal factor causante de la degradación de los insertos y, por tanto, de la reducción de su vida útil, es el proceso de desgaste abrasivo de la superficie del inserto como resultado del rayado por granos de la masa bruta de la que se moldean a presión los semiproductos refractarios. La masa contiene a menudo partículas muy duras, como por ejemplo alúmina fundida (1842 HV0,5).

En la mayoría de los casos, las plaquitas se fabrican a partir de aceros para herramientas de trabajo en frío, por ejemplo NC6, NC11. A pesar de la aplicación de métodos adicionales de tratamiento térmico (por ejemplo, temple y revenido hasta una dureza de 60 - 61 HRC), la vida útil de estas plaquitas sigue siendo insatisfactoria. Esto anima a buscar nuevos procesos tecnológicos que garanticen una mejora significativa de la resistencia del material al desgaste abrasivo.

Los métodos no convencionales para mejorar la resistencia al desgaste abrasivo incluyen la aplicación de recubrimientos con el uso de métodos de pulverización de plasma. Entre los más utilizados se encuentran los recubrimientos cerámicos a base de óxido de aluminio con adición de óxido de titanio que, además de una alta resistencia al desgaste abrasivo, se caracterizan por una alta resistencia a la carga térmica y a la corrosión [1 - 3].