¿Diamante natural o MCD? Cómo elegir el diamante monocristalino para herramientas de corte

Por qué el diamante monocristalino corta un acabado espejo

Un diamante monocristalino es una única red cristalina continua, sin límites de grano ni aglutinante. Por eso su filo puede pulirse mucho más afilado y liso que el de cualquier herramienta hecha de granos. El filo se copia en la pieza, así que un filo perfecto deja una superficie espejo directamente de la máquina, sin paso de pulido.

El diamante es además el material más duro que se conoce y disipa el calor más rápido que cualquier metal. El filo se mantiene afilado y frío a altas velocidades de corte, incluso en metales blandos y pastosos que se desgarran con herramientas corrientes. Por eso las herramientas monocristalinas son el estándar para el acabado de alto brillo de aluminio, latón, cobre, metales preciosos y plásticos ópticos.

Diamante natural y MCD

El diamante natural y el MCD son ambos monocristales, así que ambos pueden cortar un acabado espejo. Se diferencian en cómo se obtienen, en su regularidad y en su coste.

Diamante natural (ND)

El diamante natural se formó en las profundidades de la Tierra. Para herramientas de corte, las piedras en bruto se seleccionan una a una por pureza, tensiones internas y forma, y después se orientan y pulen hasta convertirse en la punta de la herramienta. La mayoría de los diamantes naturales contiene nitrógeno agrupado (tipo Ia), y no hay dos piedras iguales.

• Puntos fuertes: una piedra bien seleccionada da un filo extremadamente fino y duradero. Es la opción tradicional para los acabados ópticos y decorativos más finos.
• Límites: precio más alto, tamaños de piedra limitados y variación natural de una piedra a otra, por lo que la selección es clave.
• Usos típicos: óptica de ultraprecisión, lentes de contacto, acabado en relojería y joyería, herramientas de radio pequeño y en V.

MCD: monocristal sintético HPHT

El MCD (diamante monocristalino) se cultiva en una prensa que recrea las condiciones del interior de la Tierra. El carbono se disuelve en hierro, níquel o cobalto fundidos a 1.300–1.600 °C y unos 6 GPa (unas 60.000 veces la presión atmosférica), y cristaliza sobre una semilla de diamante durante días o semanas. El nitrógeno repartido por el cristal como átomos aislados da al MCD su color amarillo (tipo Ib).

• Puntos fuertes: calidad constante de una placa a otra, vida útil previsible y formas regulares que hacen repetible la geometría de la herramienta. Suele costar menos que las piedras naturales seleccionadas.
• Límites: como todo monocristal, puede astillarse por impactos o vibraciones.
• Usos típicos: torneado y fresado de alto brillo de aluminio, latón y cobre; fresas de chaflán y herramientas de grabado; cantos de metacrilato y policarbonato; la mayor parte del acabado en producción.

Diamante CVD, bajo pedido

El diamante CVD se cultiva a partir de un gas en una cámara de vacío. El CVD monocristalino puede cortar un acabado espejo de forma muy parecida al MCD, y suministramos herramientas de CVD bajo pedido.

Monocristalino o policristalino (PCD)

El PCD (diamante policristalino) está hecho de muchos granos pequeños de diamante sinterizados con un aglutinante metálico, normalmente cobalto, sobre una base de metal duro. Los granos apuntan en direcciones aleatorias, así que el PCD es tenaz y resiste el astillado. Por eso es la opción correcta para el desbaste y para materiales abrasivos como el aluminio con alto contenido en silicio y los composites de fibra. Pero un filo hecho de granos no puede pulirse tan afilado como un monocristal, así que el PCD no puede cortar un acabado espejo óptico.

A menudo trabajan en equipo: el PCD retira la mayor parte del material y después una herramienta monocristalina hace el corte espejo final. Las esferas de latón para válvulas lo muestran bien: plaquitas de PCD desbastan la esfera y después una herramienta de acabado de diamante le da el brillo final. Bulunmaz Tools se centra en el acabado con monocristal.

Comparación rápida

Qué diamante para qué trabajo

Son puntos de partida; la elección final depende de la pieza, la máquina y el volumen.

Qué decide la calidad del filo

Dos herramientas con la misma forma pueden rendir de manera muy distinta. Cuatro cosas marcan la diferencia:

• Orientación del cristal. El diamante es más duro en unas direcciones cristalinas que en otras. El fabricante orienta cada piedra para que el filo trabaje en su dirección más resistente al desgaste, un factor principal de la vida útil.
• Radio de punta y ángulo incluido. El radio (por ejemplo R0,5 mm) o el ángulo de la V (por ejemplo 60°) fija la forma que la herramienta deja en la pieza. Radios más pequeños y ángulos más agudos alcanzan detalles más finos pero soportan menos carga.
• Ángulos de desprendimiento y de incidencia. Un desprendimiento positivo corta con más facilidad pero debilita el filo; uno negativo es más robusto y conviene a aleaciones más tenaces. La incidencia bajo el filo puede ser cónica, más afilada, o cilíndrica, más rígida y que conserva mejor el radio tras el relapeado.
• Ondulación del filo. Es cuánto se aparta un filo de radio de un círculo perfecto. En óptica y lentes la forma del filo se imprime directamente en la superficie, así que estas herramientas se fabrican con una ondulación controlada, normalmente de 1 µm hasta 50 nm.

Qué puede y qué no puede cortar el diamante monocristalino

Materiales adecuados:

• Aluminio y aleaciones de aluminio
• Cobre, latón, bronce y cobre al berilio
• Aleaciones de oro, plata, platino y paladio
• Niquelado químico (níquel-fósforo) en moldes
• Metacrilato (PMMA), policarbonato, nailon y otros plásticos
• Germanio, silicio y otros cristales infrarrojos

No adecuados:

• Acero, fundición y otros metales férricos. A temperatura de corte, el carbono del diamante reacciona con el hierro y el filo se embota tras un corte corto.
• Materiales muy abrasivos como el aluminio con alto contenido en silicio o los composites de fibra. Desgastan rápido un filo monocristalino; ahí el PCD es mejor opción.
• Cortes muy interrumpidos o impactos, que pueden astillar cualquier filo monocristalino.