El corte metalográfico suele ser el primer paso del proceso de preparación de la muestra metalográfica. En la mayoría de los casos es necesario, porque la pieza o el cuerpo sólido es demasiado grande para realizar los siguientes pasos de lijado y pulido metalográfico que se llevan a cabo en los laboratorios.
Se utilizan diferentes técnicas de corte metalográfico y consumibles en función de la geometría de la pieza, la dureza del material y las técnicas analíticas empleadas.
QATM es un fabricante y proveedor líder de consumibles de alta calidad, así como de una gama de máquinas de corte metalográfico innovadoras con opciones de ejes manuales o automáticos. Los expertos en aplicaciones de QATM acumulan décadas de experiencia con miles de muestras materialográficas procesadas y estarán encantados de ayudarle con la aplicación que necesite.
QATM dispone de máquinas de corte metalográfico para cualquier requisito
Muestreo para análisis metalográfico
Los métodos habituales para tomar muestras de materiales destinadas al análisis microscópico son:
- Microtomía (frecuente en polímeros y metales muy blandos, solo se puede aplicar en cortes finos)
- Serrado con sierras de cinta (método de bajo coste con calidades superficiales bajas)
- Corte abrasivo húmedo
En el sector y en el ámbito académico suele preferirse el corte abrasivo húmedo, un proceso mecanizado, debido a su bajísimo impacto en la estructura del material en comparación con otros métodos. En el ámbito del muestreo metalográfico, esto significa generalmente la segmentación mecánica de los componentes a examinar.
Para esta finalidad se utilizan discos de diferentes espesores, estructuras y aglomerantes en la cortadora adecuada. Normalmente se componen de una resina fenólica o de un aglomerante de caucho con cierta dureza y porosidad, sobre el que se incrustan granos de óxido de aluminio o carburo de silicio de un tamaño concreto.
Se deben seguir estas pautas en el proceso de corte metalográfico:
- Corte con una cortadora abrasiva húmedo, con la refrigeración adecuada y la velocidad de rotación correcta del disco para la aplicación en cuestión. De lo contrario, la deformación de la superficie es tan alta que la pieza no se puede rectificar sin pasar largos pasos de lijado.
- La refrigeración óptima es indispensable para realizar la evaluación. Una superficie demasiado caliente da lugar a errores: los artefactos recrean un resultado irregular.
- Se debe añadir al refrigerante un agente protector anticorrosivo adecuado, de lo contrario, la superficie se oxida. Esto también es importante para proteger el interior de la máquina.
- El tamaño y el diseño de la cortadora depende del tamaño de la muestra; el criterio principal a seguir es lo que se denomina capacidad de corte.
Máquinas de corte metalográfico
Al preparar las muestras metalográficas, sobre todo se utilizan máquinas de corte abrasivo para cortar las piezas de trabajo. La refrigeración óptima es tan importante como el movimiento preciso para conseguir el resultado de corte. Los medios de refrigeración habituales consisten en una mezcla de agua y un agente protector anticorrosivo sin bórico ni aminoácidos. El concentrado adecuado se diluye en agua en una proporción de 1:30, por ejemplo; se deben seguir atentamente las instrucciones del fabricante. Se debe garantizar la limpieza (en general, la máxima prioridad al preparar muestras metalográficas) del sistema de drenaje y del interior de la cámara, ya que afecta a la precisión y a la vida útil de la máquina.
Distintas técnicas de corte metalográfico
Corte transversal
Hay dos versiones posibles en este caso:
- La mesa de muestra con la pieza de trabajo fijada previamente se desplaza hacia el disco fijo de corte metalográfico de manera manual o automática.
- El disco de corte metalográfico se mueve de forma correspondiente.
Corte vertical
La pieza de trabajo está fijada firmemente a la mesa. A continuación, el disco metalográfico se guía de forma manual o automática de arriba a abajo hacia la pieza de trabajo fija.
Corte escalonado en X
La pieza de trabajo no se corta en un solo paso, sino en capas (paso a paso). Este tipo de corte está especialmente indicado para piezas de trabajo grandes y gruesas de material sólido.
Corte escalonado en Y
La pieza de trabajo no se corta en un solo paso, sino en capas (paso a paso). Este tipo de corte es especialmente adecuado para piezas de trabajo grandes y gruesas de material sólido que deben sujetarse por el canto (placas, ángulos, etc.).
Corte diagonal
En un corte diagonal, la mesa se mueve hacia atrás (eje X) mientras que el disco de corte metalográfico se mueve hacia abajo (eje Y). Este tipo de corte está especialmente indicado en piezas de trabajo asimétricas o para compensar el desgaste del disco, así se consigue una profundidad de corte constante.
Corte zigzag
La pieza de trabajo no se corta en un solo paso, sino en capas (paso a paso). El corte zigzag se realiza en medio del componente.
Corte de precisión
En el funcionamiento manual, la mesa de sujeción (eje X) se mueve hacia adelante y hacia atrás hasta finalizar el corte. Comienza con el movimiento de adelante a atrás. Este tipo de corte es especialmente adecuado para piezas de trabajo en las que se requiere un canto limpio y un procesamiento respetuoso con el material (temperatura, deformación) dada la mínima superficie de contacto.
Corte de precisión
Este proceso se utiliza con mayor frecuencia en las cortadoras de precisión. También se puede aplicar en piezas de trabajo grandes con los portamuestras giratorios correspondientes. La muestra gira hacia la derecha o hacia la izquierda en dirección al disco de corte, aunque cabe la opción de hacer un cuarto de rotación o media rotación. Para una pieza de trabajo redonda con un diámetro de 50 mm solo se requiere una distancia de corte de 25 mm.
El espacio entre la pieza de trabajo cortada y el disco debe ser lo más pequeño posible.
Superficie de contacto amplia
Superficie de contacto pequeña
Cómo seleccionar el disco de corte metalográfico adecuado
Por norma general, los siguientes principios sirven para elegir el material adecuado:
- Para materiales duros se recomienda un aglomerante blando
- Para materiales semiduros es más adecuado un aglomerante semiduro
- Para materiales blandos se debe utilizar un aglomerante duro
Cuando son materiales muy dúctiles, como el titanio o los plásticos, generalmente se utilizan discos con un grano abrasivo de carburo de silicio (también aglomerado con resina).
El diamante se utiliza para cortar materiales muy duros (cerámica, plásticos reforzados con fibra de vidrio, minerales, vidrio, etc.). En este caso, existen dos tipos principales de aglomerante: el aglomerante metálico , en el que los diamantes suelen estar incrustados en un aglomerante de bronce, o el aglomerante de resina sintética. Este último es especialmente adecuado para materiales muy frágiles.
Los discos de corte, en comparación con las hojas de sierra, generan superficies más lisas, menos deformadas y también menos roturas en los puntos de inicio y fin del corte. Esto reduce considerablemente el espesor de la capa de deformación, que debe eliminarse con el lijado metalográfico.
Materiales para discos de corte metalográficos
El desgaste (es decir, la resistencia a la abrasión), la vida útil y el rendimiento del corte son factores de calidad importantes. Los abrasivos (óxido de aluminio, carburo de silicio, diamante, nitruro de boro cúbico o CBN, etc.) y el aglomerante (metal, resina sintética o caucho) son composiciones características. A la hora de elegir el material adecuado para una aplicación concreta se pueden tener en cuenta las siguientes tendencias:
- Óxido de aluminio (Al2O3) con aglomerante de resina sintética para todo tipo de acero. Según la dureza, se utilizan aglutinantes optimizados.
- Carburo de silicio (SiC) para metales no ferrosos blandos y semiduros, así como para materiales no metálicos duros (vidrio, piedra).
- Diamante (C) para materiales cerámicos duros, compuestos cerámicos y materiales geológicos (rocas).
- Nitruro de boro (nitruro de boro cúbico o CBN) para aleaciones duras y resistentes a base de Co y Ni, metales duros, materiales compuestos duros y aceros al carbono de duros a muy duros.
Tamaño de grano de los abrasivos en los discos de corte
El tamaño de grano del abrasivo en el disco de corte es un aspecto que no debe descuidarse en la preparación de muestras metalográficas. Debe tener entre 45 y 180 µm y resultará en una superficie que permite una preparación metalográfica posterior sin lijado plano orientado a la remoción, si todos los parámetros están bien configurados. Se recomienda un tamaño de grano muy fino al utilizar discos finos. Un tamaño de grano fino también es importante si se requiere un corte sin rebabas. El grado de dureza del propio disco no afecta a la dureza del grano abrasivo, sino más bien a la dureza del aglomerante; es decir, la resistencia de cada grano abrasivo a romper el material aglomerante.
- Se debe utilizar un aglomerante más blando para puntos de contacto en superficies amplias. Esto garantiza que se rompan los granos abrasivos desgastados y este tipo también es adecuado para materiales sensibles al calor.
- En el caso de superficies de contacto más pequeñas, conviene utilizar un disco más duro y más estable . También sirve para cortar tubos y perfiles. La ventaja es que el contacto con la pieza es menor, ya que el espesor de la pared suele ser reducido.
Errores habituales en el corte metalográfico
Las herramientas y configuraciones seleccionadas correctamente darán como resultado cantos como estos:
En el caso de materiales sólidos, los cantos redondeados son el resultado deseado.
Los cantos afilados son signo de un disco seleccionado correctamente para el material sólido o perfilado, así como para tubos con un espesor de pared medio.
Los cantos cóncavos son el resultado previsto al cortar tubos y secciones transversales finas.
Las herramientas o configuraciones seleccionadas de manera incorrecta generan las siguientes formas de canto:
Si los cantos son afilados, es que se ha utilizado un disco demasiado duro. El efecto cónico puede provocar roturas y marcas de quemaduras.
Los cantos biselados indican una refrigeración incorrecta o insuficiente. Esto puede hacer que el disco se desgaste en un lateral y se reduzca su vida útil.
Los cantos romos se crean si el grano abrasivo no se rompe y se atasca el disco. Además de haber seleccionado el material incorrectamente, también pueden ser la causa de una velocidad demasiado lenta o una velocidad de rotación insuficiente.
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