¿De qué está hecha una broca? Cuerpos de acero, cobalto y carburo explicados

Coloque una broca helicoidal de 3/16 de pulgada en un trozo de placa de acero inoxidable 304 y observe lo que sucede. La punta se vuelve azul, el humo se eleva y al cabo de un minuto el filo roza en lugar de cortar. No había nada malo con el taladro excepto esto: más allá de aproximadamente 540ºC, los carburos dentro del cuerpo de acero dejan de mantener su dureza. entender de qué está hecha una broca es realmente entender qué material base se interpone entre tú y ese momento.

Una broca se construye a partir de cuatro materiales base.

Toda broca consta de dos partes: el filo y el cuerpo que lo porta. La vanguardia proviene de sólo cuatro familias de materiales. Se trata de acero rápido, acero rápido con cobalto, carburo de tungsteno en forma sólida o soldada y abrasivo de diamante. El acero al carbono es una quinta opción, en su mayor parte histórica, que ahora sobrevive principalmente en piezas baratas para trabajar la madera.

Esta definición es la razón por la que la selección del material sigue la pieza de trabajo y no al revés. La madera se carboniza cerca de los 200 C. El agregado de concreto se ubica alrededor de 7 en la escala de Mohs. El acero inoxidable empuja el borde más allá de los 600ºC. Cada condición apunta a un material base diferente, razón por la cual ninguna broca perfora todo bien.

El acero de alta velocidad es de lo que están hechas la mayoría de las brocas.

Aproximadamente ocho de cada diez brocas vendidas en todo el mundo están hechas de acero de alta velocidad, y M2 es el grado que realiza la mayor parte de ese trabajo. M2 no es una marca. Es una clasificación de acero para herramientas AISI, escrita como DIN 1.3343 en los catálogos europeos.

Una masa fundida típica de M2, medida en peso, contiene:

• Carbono entre 0,80 y 0,88 por ciento, que forma los carburos duros.
• Cromo entre 3,8 y 4,5 por ciento, para templabilidad y resistencia a la corrosión.
• Molibdeno entre 4,7 y 5,2 por ciento y tungsteno entre 5,9 y 6,7 por ciento, los dos elementos que tienen dureza en caliente.
• Vanadio entre 1,7 y 2,0 por ciento, lo que limita el crecimiento del grano durante el tratamiento térmico.
• Hierro que constituye el resto de la masa fundida.

Después del endurecimiento y doble revenido, M2 alcanza entre 62 y 65 HRC. Eso es lo suficientemente duro para acero dulce, aluminio, latón, plásticos y la mayoría de la madera, y lo suficientemente resistente como para que la broca se doble antes de romperse cuando el taladro se agarra.

El acabado superficial no cambia nada de esto. Una broca de óxido negro lleva una capa de óxido de hierro de menos de diez micras de espesor. Retiene el líquido de corte y evita que las virutas se suelden al borde. Muele el revestimiento y el acero de debajo será idéntico.

El acero rápido obtiene su dureza gracias al tratamiento térmico, no a la química. Lleve la punta a aproximadamente 600 C y se convertirá en acero ordinario. El cambio de color es la única advertencia que recibe.

La geometría de punto dividido es la forma más común que comprará. Los dos filos de corte principales se muelen en cuatro facetas que se encuentran a 135 grados. En placas de menos de 10 mm, evita que la punta se desvíe y necesita menos presión de alimentación que una punta de 118 grados porque el borde del cincel es más corto.

Broca de metal con punta dividida para mandriles de vástago rápido de 1/4 de pulgada Una broca de perforación para metal con geometría de punto dividido, disponible en dimensiones L50, L70, DIN338 y DIN340; útil al revisar opciones de puntos de 135 grados y grados HSS de cobalto. Ver producto →

El cobalto es un aditivo, no un material para brocas.

El cobalto no se utiliza para construir el cuerpo de una broca. Es un elemento de aleación fundido en el acero rápido, entre un cinco y un ocho por ciento en peso. M35 tiene alrededor del 5 por ciento y M42 tiene alrededor del 8 por ciento, y esos son los dos nombres que verá impresos en el empaque.

Lo que hace el cobalto es retardar el engrosamiento de los carburos a temperatura. Las partículas de carburo de tungsteno en una matriz de acero quieren agruparse y crecer, y una vez que crecen, el borde se ablanda. El cobalto retarda este proceso y eleva la temperatura del borde utilizable. La ganancia medida en dureza en caliente se parece más o menos a esto.

No se puede distinguir un bit de cobalto de uno que no lo es mirándolo. La misma fábrica puede terminar M2, M35 y M42 con óxido negro idéntico, del mismo contenedor. A falta de una calidad de acero impresa en el empaque, la única señal que queda es el precio y cuánto tiempo sobrevive el borde sin acero.

El carburo de tungsteno se sinteriza, no se funde.

El carburo de tungsteno no es acero en absoluto. Es pulvimetalurgia. Los granos de carburo de tungsteno submicrónicos se unen con cobalto o níquel y se sinterizan a cerca de 1400 C en una pieza sólida. Un grado típico de WC-Co contiene entre un 6 y un 12 por ciento de aglutinante de cobalto en peso.

La dureza oscila entre 1400 y 1600 HV, que es aproximadamente 90 en la escala HRA y supera con creces cualquier cosa que una lima pueda tocar. Esa dureza es lo que le permite cortar agregados de concreto que simplemente pulirían un borde HSS hasta dejarlo plano.

Llega en dos formas. El carburo sólido significa que toda la broca está sinterizada, lo que es estándar para microagujeros de 0,3 mm en placas de circuito impreso y en centros de mecanizado CNC. Con punta de carburo significa que se suelda un pequeño inserto sinterizado a un vástago de acero, que es la construcción que se utiliza para mampostería y trabajos con martillo.

Casi todas las brocas para martillo SDS-plus y SDS-max están soldadas. Se suelda una punta de carburo de tres cortadores a un vástago de acero ranurado y los tres filos cortantes dividen la energía del martillo en tres puntos de contacto en lugar de dos, lo que mantiene el orificio redondo y reduce la adherencia en el hormigón armado.

Broca de martillo con punta de carburo SDS-3-Cutter para perforación de mampostería Una broca de martillo para mampostería con punta de carburo de tres cortadores y eliminación de polvo de tres canales, con un tamaño de 3,45 a 18 mm; útil al comparar brocas SDS soldadas para ladrillo, hormigón y piedra. Ver producto →

La soldadura fuerte es el punto débil de toda broca con punta de carburo. Las aleaciones de plata y latón para soldadura fuerte se funden entre 600 C y 700 C. Una broca de mampostería brilla en rojo y la punta se cae, dejando un vástago de acero en perfecto estado sin nada en el extremo.

Los recubrimientos cambian la superficie, no el sustrato.

Los recubrimientos PVD de las brocas son películas delgadas, generalmente de 1 a 4 micras, que desaparecen después de aproximadamente 30 agujeros en acero a velocidades de avance normales. El nitruro de titanio y el nitruro de titanio y aluminio son los dos que se encuentran con más frecuencia y funcionan reduciendo la fricción y reduciendo la acumulación de bordes en lugar de endurecer el acero que se encuentra debajo.

Una broca M2 recubierta de titanio y una broca M2 simple tienen la misma dureza. El recubrimiento cambia la forma en que se desliza el chip, no la dureza del borde.

El color es una mala prueba aquí, que es la trampa en la que caen la mayoría de los compradores. Un borde ámbar u dorado suele ser TiN, pero un borde gris azulado oscuro puede ser simplemente óxido de vapor, y una broca de acero de cobalto genuino puede no tener ningún color después de un acabado brillante. Lea la calidad del acero impresa en lugar del tono.

Las brocas para carpintería son de acero al carbono o HSS, no de carburo.

La madera se carboniza a alrededor de 200 C, lo que no está ni cerca del punto en el que se recocería un cuerpo de acero, por lo que una broca para trabajar la madera no necesita cobalto ni carburo de tungsteno. Está hecho de acero al carbono o M2 simple y, en cambio, la geometría transmite el rendimiento.

Una broca para madera con punta de clavo tiene tres características de trabajo que son importantes:

• Las espuelas exteriores, que marcan limpiamente las fibras de la madera y evitan que la superficie se desgarre en el borde.
• El punto central, que ubica la broca antes de que las estrías toquen la pieza de trabajo.
• Las dos flautas principales, que sacan los desechos del agujero en lugar de empaquetarlos.

Retire las espuelas y las lágrimas del agujero. Es por eso que las brocas para trabajar la madera se juzgan por su afilado, no por su contenido de aleación.

Broca estándar para madera con punta Brad y vástago redondo Broca de acero al carbono con punta central de precisión y vástago redondo, en diámetros de 3 a 30 mm; Adecuado para taladrar madera donde es importante arrancar. Ver producto →

Las brocas para carpintería rara vez utilizan un filo de carburo porque el carburo es quebradizo. La madera es blanda, pero un clavo incrustado es suficiente para volver inútil una punta sinterizada.

Cómo identificar de qué está hecha una broca

El color reduce el campo, pero un archivo resuelve la cuestión. Una lima de 60 HRC muerde cualquier grado de acero de alta velocidad, ya sea M2, M35 o M42, y patina sobre carburo de tungsteno sin dejar marcas.

La prueba de la lima es bastante fiable porque no se puede engañar mediante la aleación. M35 y M42 están lo suficientemente cerca de M2 ​​como para que una lima no los separe, por lo que en una pregunta sobre cobalto, solo el grado de acero impreso le da una respuesta.

Si una broca viene sin grado de acero impreso, suponga M2. El acero al cobalto cuesta dinero real y ninguna fábrica lo coloca discretamente en una pieza sin etiquetar.

Preguntas frecuentes sobre materiales de brocas

¿Las brocas están hechas de acero puro?

No. Una broca HSS es acero, pero el acero de alta velocidad es una aleación de acero para herramientas en la que aproximadamente entre el 15 y el 18 por ciento del peso es tungsteno, molibdeno, cromo y vanadio. Una broca de carburo de tungsteno no contiene ningún acero en su estructura de corte; Se trata de granos de carburo de tungsteno sinterizados unidos por un aglutinante de cobalto.

¿Las brocas de cobalto realmente contienen cobalto?

Sí, pero menos de lo que sugiere el nombre. M35 contiene aproximadamente un 5 por ciento de cobalto y M42 aproximadamente un 8 por ciento, y el resto es hierro y carburos. El cobalto no forma una capa separada. Se disuelve en la matriz y retarda el engrosamiento del carburo a medida que el borde se calienta.

¿Puede una broca de carburo de tungsteno cortar metal?

Una broca de carburo sólido puede ser la opción estándar para trabajos de producción de hierro fundido, acero endurecido por encima de 45 HRC y aluminio. Una punta de carburo soldada no puede hacerlo. Esa punta es frágil, se astilla fácilmente en cortes interrumpidos y su unión soldada falla cerca de 650 C, que está por debajo de la temperatura del borde que genera un corte de acero.

¿La capa de oro de una broca es siempre de titanio?

No. Un tinte ámbar también puede provenir del tratamiento con óxido de vapor, y una broca de acero de cobalto puede no mostrar ningún color. Las películas de TiN tienen un espesor de 1 a 4 micrones y solo son visibles como un cambio de color, no como una capa distinta. Verifique el grado de acero impreso en lugar del tono.