Horiba

Introducción

Las brocas son herramientas de corte que se utilizan para eliminar material y crear agujeros, casi siempre de sección circular. Este tipo de herramientas de corte, utilizadas en general en madera o carpintería metálica, suelen estar fabricadas en acero de medio a alto carbono (acero fundido) que se endurece y revenido durante la fabricación de las herramientas. Si bien el propósito del endurecimiento es permitir que la herramienta resista el desgaste y la endurezca lo suficiente como para cortar otros materiales; el revenido se lleva a cabo como un segundo paso, para reducir la fragilidad que resulta del endurecimiento del acero. En realidad, dependiendo de la aplicación requerida, se utilizan muchos materiales diferentes para las brocas, como por ejemplo el carburo de tungsteno. Sin embargo, este material es mucho más frágil que el acero y por esta razón se pueden utilizar revestimientos adicionales para endurecer la herramienta. De hecho, los recubrimientos de superficie como TiN, TiAlN o carbono tipo diamante permiten mayores avances y velocidades cuando operan a temperaturas más altas, aumentando la vida útil de la herramienta y, por lo tanto, la productividad, a veces en 4 o 5 veces.

Instrumentación y preparación de muestras

El GD Profiler 2 Espectrómetro de emisión óptica de amplio de rango.(Figura 1) acopla una fuente GD avanzada de radiofrecuencia (RF) de alta resolución.

Esta técnica se basa en la pulverización catódica precisa y rápida (normalmente μm / min) de un área representativa de la muestra investigada. Todos los elementos de interés se miden simultáneamente, en función del tiempo de pulverización catódica, utilizando un espectrómetro.

Gracias al uso de la RF como fuente de excitación, con el GD Profiler 2 es posible analizar materiales conductores, aislantes e híbridos.
En GD-OES, la muestra se monta directamente contra el ánodo y la fuente de RF se aplica en la parte posterior. Por lo tanto, el punto clave para un análisis GD-OES eficiente es tener una superficie plana frente al ánodo.
Las brocas vienen en muchos tamaños y formas (Figura 2). La mejor geometría a utilizar depende de las propiedades del material que se perfora.

Los fabricantes de brocas podrían utilizar fácilmente GDOES para optimizar / controlar su proceso de producción depositando los diferentes recubrimientos en algunas piezas planas. Sin embargo, los análisis competitivos requieren que se realicen mediciones en los productos finales.

Las principales características de estas herramientas de corte son la espiral, que controla la velocidad de arranque de viruta, el ángulo de la punta, que está determinado por el material a perforar, y el ángulo del labio, que determina la "agresividad" con que la broca corta el material. Además, en algunos casos, los recubrimientos no se depositan uniformemente en toda la herramienta, sino solo en la espiral.

Por esta razon, la dificultad de encontrar una superficie plana hace que las brocas sean un desafío para el análisis por GD-OES.
Una solución eficaz proviene de la combinación del «kit Indium» (Figura 3) y una sierra de diamante, fundamental para cortar la broca y obtener las piezas pequeñas a analizar.

El kit de Indio permite el análisis fácil y eficaz de muestras muy pequeñas. La idea es incrustar la muestra dentro de indio sólido (Figura 4) y colocar la superficie de la muestra frente al ánodo mediante un sistema de posicionamiento móvil.
Gracias a esta herramienta, se evitarán todas las fugas de aire dentro del ánodo ya que el o´ring descansará sobre la superficie del indio (el círculo rojo en la Figura 4).

Resultados

Para analizar las brocas, el punto clave es acoplar el kit de indio y el ánodo de 1 mm ya que la parte helicoidal de la broca es muy pequeña. Para ello, se cortó la broca con una sierra de diamante y las piezas se incrustaron dentro de indio sólido. La muestra resultante se presenta en la Figura 5, donde también son visibles los cráteres de 1 mm.

Gracias al kit de indio se pudo realizar un análisis GDOES eficiente, ya que se obtuvo una buena estanqueidad al aire. Además, gracias al ánodo de 1 mm, se pudieron realizar dos análisis diferentes en la misma pieza. Los resultados se presentan en la Figura 6.

La muestra es una broca de carburo de tungsteno, recubierta con varias capas para mejorar el endurecimiento y reducir el desgaste de la herramienta de corte.

Conclusiones

Los aspectos clave del GD-OES RF pulsado son las herramientas dedicadas para manipular formas peculiares, como el «kit de indio», y la flexibilidad del tamaño del punto (varios diámetros, que van desde 1 mm a 7 mm). La combinación de estas características se puede implementar fácilmente para encontrar formas alternativas de un análisis eficiente de muestras de formas complicadas, como son las brocas. Este tipo de muestras, con un recubrimiento homogéneo o varias capas más complicadas, se beneficiarían de una técnica de perfilado como GD-OES Horiba.

Bibliografía

Fuente: Sofia Gaiaschi, HORIBA Scientific, 16 rue du Canal, 91160 Longjumeau, France