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2023 marca el centenario de la invención del metal duro. Este tipo de aleación, famoso por su resistencia a las altas temperaturas y su rápido mecanizado, es de hecho la base de muchas máquinas-herramienta modernas. En este artículo, el jefe de departamento Rickard Sundström, aborda la historia del metal duro y su importancia para Sandvik Coromant, además de profundizar en las perspectivas de los próximos 100 años.

Son muchas las etapas de la historia que se caracterizan por el material de la época: la Edad de Piedra, la Edad de Hierro, y así sucesivamente. Etiquetar estos periodos en función de los materiales de las herramientas utilizadas demuestra lo importantes que eran para la sociedad, además de la tendencia humana a progresar y mejorar los métodos de cada época. Las aplicaciones y la sofisticación de las herramientas han experimentado importantes cambios a lo largo de los siglos, pero su papel en el mundo actual sigue siendo indispensable.

Érase una vez…

El desarrollo de la primera aleación de acero comercial suele atribuirse a Robert Forester Mushet, la persona que, en 1868, descubrió que añadir tungsteno al acero incrementaba su dureza incluso tras enfriarlo al aire. Este hallazgo sentó las bases para el desarrollo de las aleaciones, lo que resultó en el uso de aceros para herramientas. A principios de 1900, formar y mecanizar metales era una habilidad; los artesanos más cualificados empleaban acero para herramientas como material de corte.

Pero, con el auge de la producción en serie, especialmente en sectores como el de la automoción, que comenzaban a despegar, quedó claro que el acero para herramientas no estaría a la altura de las circunstancias. Su resistencia térmica limitada resultaba en el ablandamiento a temperaturas más altas, en especial, en el punto de contacto entre la herramienta y la pieza, lo que suponía un impedimento para el mecanizado a alta velocidad.

Como resultado, se desarrolló el acero de alta velocidad, con más cobalto que acero para herramientas. El cobalto adicional proporcionó al acero rápido una dureza en caliente añadida que abrió las puertas a la aplicación de mayores velocidades de corte. El aumento del ritmo de mecanizado, impulsó la productividad, lo que redujo el coste general del producto y, en última instancia, se convirtió en uno de los factores que contribuyeron al aumento de la accesibilidad y el abaratamiento de los vehículos.

Aparición del metal duro

El éxito del acero rápido llevó a la industria a seguir desarrollando nuevos materiales, lo que resultó en el metal duro. El 30 de marzo de 1923, Karl Schröter, en aquel entonces jefe de I+D de Osram, registró la primera patente «Gesinterte harte Metallegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung» (DE420689). La finalidad inicial del material era crear matrices de diseño para la fabricación de bombillas, pero, al cabo de un tiempo, el metal duro se desarrolló y probó para la creación de herramientas de corte. Y así fue como se presentó en una feria en Leipzig en 1927. Las partículas finas de carburo se cementan en un composite con un aglomerante metálico para producir el metal duro. Los carburos más habituales incluyen carburo de tungsteno (WC), carburo de titanio (TiC) y carburo de tántalo (TaC), donde el cobalto y el níquel suelen usarse como aglomerantes.

Igual que la introducción del acero rápido revolucionó el mercado de la fabricación, la invención del metal duro permitió mecanizar más rápido. De repente, la industria fue testigo de velocidades de corte de hasta 150 metros por minuto, casi el cuádruple que con el acero rápido.

Fue entonces cuando Sandvik empezó a crear herramientas de metal duro. El nombre de la marca Sandvik Coromant ve la luz en 1942, con el único objetivo de proporcionar herramientas de corte modernas, fabricadas a base de metal duro. Las primeras herramientas de metal duro de Sandvik Coromant se fabricaron el año siguiente y, en paralelo al despertar de la industrialización de los cincuenta y sesenta, la demanda no hizo más que crecer.

En 1969, Sandvik Coromant fue la primera empresa del mundo en ofrecer plaquitas de metal duro con recubrimiento de cerámica. El recubrimiento gama de cerámica mejoró considerablemente tanto la resistencia al desgaste como la resistencia al calor de las herramientas, incrementando el rendimiento de corte hasta un 50 %. Sandvik Coromant continuó ampliando su oferta de metal duro, desarrollando nuevas calidades y brocas para una variedad de industrias, siendo su calidad de metal duro GC 4225 la calidad más vendida en 2005.

Materiales finitos

¿Cuál es el futuro de los metales duros? La producción de metal duro gira en torno a metales como el tungsteno y el cobalto, cuya disponibilidad es limitada. El cobalto, por ejemplo, es un componente habitual en las baterías de iones de litio, muy útil para extender la vida de la batería. Pero su creciente demanda, junto con los retos mineros que entraña, pueden provocar su desabastecimiento en tan solo 5 años, para 2028.

Para proteger estos recursos finitos, es imperativo que los fabricantes y proveedores cumplan con el lado sostenible de su trabajo. Esto puede hacerse a través de la reparación y renovación de herramientas viejas para darles una segunda o incluso tercera vida. Las herramientas completamente inutilizables pueden venderse a través de programas de re-compra, reciclando el material desechado en un nuevo material. En Sandvik Coromant ofrecemos ambos servicios. Nuestra última gama de calidades de torneado de acero contiene un mínimo de 40 % de material reciclado. Plantearse cuestiones como el suministro y la sostenibilidad desde el diseño de la herramienta también ayuda a evitar el desperdicio de material.

El futuro

La disponibilidad de las materias primas será un factor clave en el futuro del metal duro. En Sandvik Coromant, seguir mejorando y sacar el máximo partido a los esquemas de sostenibilidad será nuestra prioridad. El método de separación de nuestro proceso de reciclaje será, probablemente, una área clave de desarrollo, dado que sus requisitos energéticos siguen suponiendo un gran reto.

A pesar de las innovaciones, los materiales de herramienta más antiguos como el acero rápido aún juegan un papel importante en el mercado general. Sin duda, a sus 100 años, el metal duro aún es un material de herramienta de corte imprescindible para múltiples industrias. Pero todo es susceptible de ser mejorado, y la transformación y la aparición de nuevas aplicaciones nos empujarán a encontrar soluciones cada vez más innovadoras y optimizadas.

www.sandvik.coromant.com