Materiais para ferramenta de corte

Materiais para Ferramenta de Corte -Processos de usinagem

Por certo, os processos de usinagem convencional em geral baseiam-se no corte de uma peça através de uma ferramenta de corte. Este corte só é possível porque a ferramenta possui uma dureza mais elevada que a peça. Assim, o desenvolvimento de novos materiais resultou em um aumento significativo da produtividade dos processos de usinagem (SANTOS; S. C. e SALES, 2007).

O maior desafio no desenvolvimento de ferramentas de corte está exatamente no balanço entre a dureza e a tenacidade, visto que são duas propriedades de extrema importância para o desempenho da ferramenta de corte e que não são facilmente encontradas em um mesmo material (AMORIM, H. J., 2002).

1.1 Materiais para Ferramenta de Corte

Maior dureza e resistência ao desgaste são requisitos iniciais para que um material seja utilizado na fabricação de ferramentas de corte. Em suma, a definição do material a ser empregado em uma ferramenta envolve uma série de fatores: material a ser usinado, sua dureza, tipo de cavaco, forma e dimensão da ferramenta de usinagem.

Qual o processo de usinagem, ou seja, corte interrompido, corte contínuo, acabamento ou desbaste, condições da máquina em termos de rigidez e, por fim, sistema de refrigeração das ferramentas também são fatores a serem considerados (Sá, 2010).

Portanto, a vida de uma ferramenta é uma das mais importantes considerações econômicas na usinagem dos metais. Condições de corte onde ocorrem quebras, desgaste excessivo e avarias fazem com que a ferramenta de corte não produza mais e assim elevam o custo na produção.

1.1.1 Metal Duro

Afinal, o metal duro é o material para ferramentas mais utilizado na indústria devido à combinação de dureza a temperatura ambiente, dureza a quente, resistência ao desgaste e a tenacidade, obtida através de uma variação da composição química. Todavia, tem como constituição básica carbonetos de tungstênio e de cobalto (WC-Co), onde 13 o WC é a parte com elevada dureza e o Co é o ligante (DINIZ et al; 2014) e (ESPANHOL, 2008).

Aliás a grande aplicação dos metais duros, fabricados no processo de metalurgia do pó, deve-se ao fato deles possuírem a combinação de resistência ao desgaste, resistência mecânica e tenacidade em altos níveis. O grande sucesso do metal duro se dá na indústria, pois permite maiores velocidades de avanço e de corte no processo de usinagem, ganhando em produção (Sá, 2010).

A Tabela 1 classifica os metais duros em grupos, designados pelas letras P, M, K.

Tabela 1: Classificação dos metais duros

Classificação dos metais duros

Fonte: ISO 513, 2013

1.1.2 Aço HSS (High Speed Steel)

Sobretudo os aços-rápidos são classificados em dois tipos: séries M (molibdênio) e T (tungstênio). Assim a primeira contém teores acima de 19% de molibdênio, além de elementos de liga como o tungstênio, cromo, vanádio e cobalto. Os da série T possuem entre 12 e 18% de tungstênio, além de cromo, vanádio e cobalto. De modo geral, o da classe M apresenta maior resistência à abrasão e sofre distorção após tratamento térmico (SANTOS; S. C. e SALES, 2007).

De fato, a combinação dos principais elementos de liga que formam essa classe de ferramentas passou por diversas mudanças, melhorando suas propriedades, chegando à perfeita combinação dos elementos de liga e o domínio do processo de tratamento térmico. Assim, além do carbono como elemento formador de carbonetos complexos, aumentando a dureza e a resistência ao desgaste, os principais elementos constituintes são o tungstênio (W), molibdênio (Mo), cobalto (Co) e o vanádio (V), possuindo dureza entre 60 e 67 HRC. Os aços rápidos possuem resistência à temperatura na faixa de 520 a 600 ºC (MACHADO et al, 2011).

Além da composição química dos aços rápidos, a forma com que são fabricados influenciam diretamente no desempenho das ferramentas de corte (SANTOS; S. C. e SALES, 2007).

1.1.3 Materiais de Ferramenta de Corte Ultraduros PCD e CBN

Segundo SANTOS; S. C. e SALES (2007), são denominados ultraduros, ou superduros, os materiais com dureza acima de 3000 HV. Nesta categoria estão enquadrados o PCBN e o PCD.

PCBN e CBN – O nitreto cúbico de boro é o material mais duro depois do diamante. O CBN é o monocristal, enquanto o PCBN é fabricado com inúmeros grãos e, consequentemente, produz policristais. Sem dúvida, algumas das propriedades vantajosas do CBN são: Dureza, tenacidade, estabilidade termoquímica. Podem ser aplicados em usinagem em desbaste e acabamento.

PCD – O diamante é o material mais duro que existe na natureza segundo MACHADO et. al. (2011). Sendo assim,é uma forma cristalina de carbono que por muitos séculos, e até hoje, é apreciado como a mais perfeita das pedras preciosas. No entanto, como ferramentas de corte temos os diamantes: Naturais, sintéticos monocristalinos, sintéticos policristalinos. Suas propriedades vantajosas têm-se: Condutividade, dureza altíssima, resistência ao desgaste por abrasão.

REFERÊNCIAS

AMORIM, H. J. “Estudo da relação entre velocidade de corte, desgaste de ferramenta, rugosidade e forças de usinagem em torneamento com ferramenta de metal duro. ” Porto alegre, 2002.

DINIZ, A. E; MARCONDES, F. C.; COPPINI. N. L. “Tecnologia da Usinagem dos Metais”. 9ª ed. São Paulo: Editora Artliber, 2014.

ESPANHOL, V. “Análise dos esforços de corte e acabamento superficial no torneamento de aço com ferramentas de superfície lisa e com quebra-cavaco”. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2008.

MACHADO, A. R.; ABRÃO, A. M.; DA SILVA, M. B.; “Teoria da Usinagem dos Materiais”. 2. ed. – São Paulo: Blucher, 2011.

Sá, Vinícius Maia de. “Avaliação do Desgaste da Ferramenta de Metal Duro Revestida com TiN no Fresamento do Aço ABNT4140 Temperado e Revenido, Utilizando Duas Fresas de Diâmetros Diferentes”, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, MG, 2010.

SANTOS; S. C. e SALES, W. F., “Aspectos Tribológicos da Usinagem dos Materiais”, São Paulo: Editora Artliber, 2007.

TÚLIO MARTINS

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