Resistencia mecánica
La probabilidad de que se produzca un defecto de gran tamaño es mayor en volúmenes elevados.
Todos los materiales contienen ciertos defectos, como poros, inclusiones y microfisuras. Estos defectos reducen la resistencia del material. En el caso de un material dúctil (cobre, aceros de bajo contenido en carbono, etc.), la frecuencia de los defectos y su tamaño medio son factores determinantes; en cambio, en el caso de un material frágil (por ejemplo, aceros templados y carburo), la frecuencia por encima de un determinado tamaño limita la resistencia. En consecuencia, este último fenómeno hace que la resistencia mecánica dependa del volumen, ya que la probabilidad de encontrar un defecto de gran tamaño aumenta con el volumen del material.
Resistencia a la rotura transversal
La resistencia a la rotura transversal (Rbm) se determina como la tensión de fractura en la zona superficial Rbm=3FLk/2bh2, donde F=carga máxima de fractura y k=factor de corrección del chaflán (normalmente 1,00-1,02)
El ensayo de resistencia a la rotura transversal (TRS) o de resistencia a la flexión es el método más sencillo y habitual para determinar la resistencia mecánica del metal duro empleado en componentes y herramientas de carburo, como los rodillos de carburo. Según el método normalizado EN 23 327 (ISO 3327), una probeta de longitud especificada con sección transversal rectangular y chaflán se apoya sobre dos soportes y se carga en el centro hasta que se produce la fractura. La TRS se toma como la mediana de varios valores observados. La TRS alcanza un máximo con un contenido de cobalto de aproximadamente el 15% (en peso) y un tamaño de grano de WC medio a grueso.
El sector de fabricación de herramientas rotativas de carburo (es decir, rodillos de carburo o fresas rotativas de carburo) ha adoptado un método de ensayo de TRS modificado, más adecuado a la geometría de las herramientas de carburo sólido y que permite un procedimiento de ensayo rápido. En este ensayo se utiliza una probeta modificada respecto a la probeta normalizada según EN 23 327 (ISO 3327), consistente en una probeta cilíndrica de Ø 3,25 x 38 mm. Este ensayo modificado ha sido adoptado como estándar del sector y se propone actualmente su inclusión en la norma ISO. Al utilizar esta probeta cilíndrica (es decir, rodillos de carburo o fresas rotativas de carburo), se evita el efecto de borde de la probeta rectangular estándar.
En consecuencia, los datos obtenidos en este ensayo muestran valores de TRS superiores a los de la probeta rectangular. Por lo general, los valores de TRS obtenidos con probetas cilíndricas superan en torno a un 20% los valores obtenidos con probetas cuadradas. Por tanto, es necesario actuar con cautela al comparar datos.
La resistencia a la rotura transversal disminuye al aumentar la temperatura. Bajo cargas prolongadas y a temperaturas elevadas, los metales duros presentan comportamiento a fluencia.
Resistencia mecánica para rodillo de carburo.
Resistencia a la compresión
Una de las propiedades más importantes del metal duro es su extraordinariamente elevada resistencia a la compresión bajo cargas uniaxiales.
La norma EN 24 506 (ISO 4506) define un método adecuado para la determinación de la resistencia a la compresión. Para obtener valores precisos con metal duro, es necesario utilizar una geometría de probeta modificada que permita superar los efectos de borde y de contacto asociados a una probeta cilíndrica simple.
Al aplicar la carga, se produce en primer lugar una deformación elástica; sin embargo, antes de la fractura también se produce cierta deformación plástica.
La resistencia a la compresión aumenta al disminuir el contenido de aglomerante y el tamaño de grano. Un grado de carburo con un tamaño de grano de WC pequeño y un bajo contenido de aglomerante presenta una resistencia a la compresión típica próxima a 7000 N/mm2.
La resistencia a la compresión disminuye al aumentar la temperatura. La proporción de deformación plástica aumenta de forma considerable con la temperatura, lo que da lugar a una probeta con forma de barril antes de la fractura, haciendo que los resultados sean imprecisos.
Resistencia a la fatiga
Curvas de Wöhler obtenidas en ensayos de fatiga a compresión de distintos carburos. El límite de carga inferior es de 250 N/mm2
La resistencia a la fatiga del metal duro bajo carga de compresión pulsante es normalmente del 65 al 85% de la resistencia a la compresión estática a 2×106 ciclos. No se ha encontrado un límite de resistencia a la fatiga definido que corresponda a una vida infinita, a diferencia de lo que ocurre con el acero y otros metales. La resistencia a la fatiga aumenta al disminuir el tamaño de grano de WC y el contenido de aglomerante.
