El objetivo era ambicioso: un aumento de la vida útil de al menos un 30 por ciento en diversas aplicaciones de perforación. "Nuestro enfoque central fue no comenzar conscientemente con el desarrollo del recubrimiento", explica el Dr.-Ing. Ivan Iovkov, quien influyó significativamente en el desarrollo de BALINIT OPTURA en investigación y desarrollo de Oerlikon Balzers. En su lugar, se elaboró durante más de un año una metodología de prueba sólida para procesos de perforación en un proyecto previo. El objetivo era una alta comparabilidad de los resultados y una clara separación de los factores influyentes, para obtener una base de datos confiable para el desarrollo posterior.
Todas las herramientas, sustratos, geometrías de corte y microgeometrías fueron caracterizadas sistemáticamente. Las pruebas se diseñaron tanto para aplicaciones de alto rendimiento como para valores de corte moderados. Otros enfoques se centraron en el tratamiento térmico específico y el análisis detallado de materiales. Cada placa de prueba fue caracterizada mediante mediciones de dureza y fuerza en posiciones definidas, para capturar variaciones de lote e inhomogeneidades del material. Para compensar su influencia, se aleatorizó el orden de las perforaciones.
Tecnología de medición avanzada y sensores modernos ayudaron a registrar las fuerzas de avance y los momentos de perforación a lo largo de series de pruebas completas. Los datos proporcionaron valiosas indicaciones sobre el desarrollo del desgaste y los mecanismos subyacentes en el proceso. Gracias al uso de la tecnología de sujeción de herramientas por hidroexpansión más moderna, se pudieron reducir las influencias debidas a vibraciones. La microscopía del desarrollo del desgaste se realizó en parte de forma automatizada, la evaluación fue basada en datos y en parte asistida por IA.
El diseño del recubrimiento se basa en mecanismos de desgaste
Sobre la base de los resultados de esta metodología de prueba sistemática, el nuevo recubrimiento se orientó específicamente a los mecanismos de desgaste reales. En lugar de maximizar propiedades individuales, se centró en la interacción óptima en el proceso. Mientras que al perforar aceros ferríticos predominan las cargas adhesivas y térmicas, en aceros endurecidos y fundición gris dominan las cargas abrasivas y de impacto. Por lo tanto, el sistema de recubrimiento multicapa basado en TiAlN combina una alta dureza al calor con suficiente tenacidad y ductilidad controlada.
Un paso importante en el desarrollo fue la reducción específica de las tensiones internas. Esto permite mayores grosores de recubrimiento sin un riesgo aumentado de desprendimiento, una ventaja especialmente para aplicaciones de perforación exigentes y herramientas reacondicionadas. El diseño multicapa también estabiliza el filo de corte y apoya un desgaste uniforme así como una alta seguridad del proceso.
Validación en la industria
En su propio laboratorio de mecanizado, se probaron más de 40 variantes de recubrimiento con más de 400,000 perforaciones. Los socios industriales acompañaron el desarrollo con pruebas y experiencias prácticas. Los resultados mostraron consistentemente una estabilidad de proceso significativamente mejorada y un promedio de más del 50 por ciento de vida útil más alta en comparación con soluciones existentes.
La capacidad de rendimiento de BALINIT OPTURA se demuestra no solo en aplicaciones clásicas como 42CrMo4+QT. En acero C35 más blando, el número de perforaciones aumentó en aproximadamente un 57 por ciento en comparación con una solución basada en AlTiN.
En acero de alta resistencia, la vida útil mejoró en comparación con una broca de VHM reacondicionada con doble recubrimiento en aproximadamente un 89 por ciento. Al perforar en profundidad en fundición gris, la cantidad de vida útil aumentó en más del 80 por ciento en comparación con una solución estándar basada en AlTiN.
Como resultado, el recubrimiento apoya una mayor vida útil, menos cambios de herramienta y un reacondicionamiento más eficiente. "El desarrollo integral de BALINIT OPTURA demuestra que la interacción específica de la metodología de prueba, la comprensión del proceso, el análisis de materiales, el diseño del recubrimiento y la validación industrial conduce a soluciones convincentes que pueden establecer nuevos estándares", resume el Dr.-Ing. Ivan Iovkov.
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