PROCESSO DE FABRICAO

Professor: Norimar de Melo Verticchio

FERRAMENTAS DE CORTE

Requisitos desejados em uma ferramentas de corte

NENHUM MATERIAL POSSUI TODAS ESSAS

CARACTERSTICAS

Resistncia compresso Dureza Resistncia flexo e tenacidade Resistncia do gume Resistncia interna de ligao Resistncia a quente Resistncia oxidao Pequena tendncia fuso e caldeamento Resistncia abraso Propriedades trmicas

Evoluo dos materiais de ferramenta

Ao ferramenta (1868)

Ao rpido (1900)

Stellite (1910)

Metal duro (1926)

Cermicas (1938)

Nitreto de boro cbico

(dcada de 50)

Diamante mono e

policristalino (dcada de 70)

Evoluo dos materiais de ferramenta

Evoluo dos materiais de ferramenta Evoluo dos materiais de ferramenta

Evoluo dos materiais de ferramenta Evoluo dos materiais de ferramenta

Ao ferramenta

Caractersticas

Aos carbono (0,8 a 1,5 % de C); Sem ou com mnimos teores de

elementos de liga; Principal material utilizado ate 1900; Baixo custo; Facilidade de afiao obteno de

gumes vivos; Tratamento trmico relativamente

simples; Resistem a temperatura de at

aproximadamente 250C.

reas de aplicao

Materiais de baixa velocidade decorte

Usinagem de aos doces comVc < 25 m/min

Brocas para uso domstico hobby Ferramentas para carpintaria

Ao rpido

Desenvolvido por Taylor e apresentado publicamente em 1900 na ExposioMundial de Paris.

Principais elementos constituintes (W, Mo, Co, V), elementos que conferemalta tenacidade s ferramentas.

Composio

temperatura limite de 520 a 600C; Dureza de 60 a 67 HRC maior resistncia abraso em relao ao ao-ferramenta; tratamento trmico complexo.

Caractersticas

Ao rpido

Aumento no teor de elementos de liga:

Maior produtividade

destes materiais;

Aumento na resistncia ao desgaste;

Aumento na vida das

ferramenta;

Porm torna-se mais difcil a

fabricao deste material;

Maiores custos de produo

Ao rpido

Ao Rpido com Cobalto

O ao rpido ao cobalto, denominado de ao super-rpido, apareceram pela primeira vez em 1921.

Caracterstica maior dureza a quente;

maior resistncia ao desgaste;

menor tenacidade.

Ao Rpido com Revestimento de nitreto de titnio TiN

O revestimento de TiN aplicado pelo processo PVD (deposio fsica a vapor) conferindo uma aparncia dourada a ferramenta.

Caracterstica Reduo do desgaste na face e no flanco da ferramenta;

Proteo do metal de base contra altas temperaturaspelo baixo coeficiente de transmisso de calor do TiN.

Baixo atrito;

No h formao de aresta postia.

Ao rpido

Ferramentas para todas as operaes de usinagem

Ferramentas para desbaste e acabamento

Machos e cossinetes de

roscas

Brocas helicoidais

Alargadores Fresas de todos os tiposFerramentas de

plainar Escareadores

Ferramentas para trabalho a

frio

Ferramentas para trabalho em madeira

reas de aplicao dos aos-rpidos

Ligas fundidas

Dureza mantm-se constante at 700-800C

Velocidades de corte superiores s utilizadascom os aos rpidos

Maior tenacidade, menor dureza a quente eresistncia ao desgaste do que os carbonetossintetizados.

Stellite Tantung Rexalloy

Chromalloy

Nomes comerciais reas de aplicao das Ligas Fundidas

Raro em ferramentas para usinagem de geometria definida

Material para abrasivos

Isoladores trmicos, isoladores eltricos

Fundio de materiais cermicos

Metal duro - Widia

OMetal Duro (Carbonetos Sinterizados) surgiram em1927 com o nome de widia (wie diamant - comodiamante), com uma composio de 81% de tungstnio,6% de carbono e 13% de cobalto.

Composio O metal duro composto decarbonetos e cobalto responsveispela dureza e tenacidade,respectivamente

Metal duro - Widia

Caractersticas Elevada dureza;

Elevada resistncia compresso;

Elevada resistncia ao desgaste;

Possibilidade de obter propriedades distintasnos metais duros pela mudana especfica doscarbonetos e das propores do ligante.

Controle sobre a distribuio da estrutura.

Metal duro - Widia

Fatores que afetam as propriedades dos carbonetos

sintetizados: tipo e tamanho das partculas tipo e propriedades dos ligantes quantidade de elementos de liga

Carbonetos:

fornecem dureza a quente e resistncia ao desgaste (WC, TiC, TaC, NbC, ...)

Ligante metlico:

Atua na ligao dos carbonetos frgeis (Co ou Ni);

Metal duro - Widia

Solvel em Co - alta resistncia de ligao interna e de gume Boa resistncia ao desgaste abrasivo (melhor que TiC e TaC) Limitaes de vcs devido tendncia difuso em temperaturas elevadas

Carboneto de tungstnio (WC)

Baixa tendncia difuso Boa resistncia quente Pequena resistncia de ligao interna - baixa reistncia de gume Os metais duros com alto teor de TiC so frgeis

Carboneto de Titnio (TiC)

Em pequenas quantidades - refino do gro - proporciona um aumento de tenacidade e de resistncia do gume

A resistncia interna do metal duro cai menos do que quando utilizado TiC

Carboneto de Nibio (NbC)

Metal duro - Widia

Em pequenas quantidades - refino do gro - proporciona um aumento de tenacidade e de resistncia do gume A resistncia interna do metal duro cai menos do que quando utilizado TiC

Carboneto de Tntalo (TaC)

Componente de maior influncia nas propriedades dos Cermets Menor solubilidade no ao Maior resistncia difuso que o TiC Alta resistncia ao desgaste Estrutura de gros finos

Nitreto de titnio (TiN)

Melhor metal de ligao para metais duros com base em WC Boa solubilidade do WC Bom ancoramento dos cristais de WC

Cobalto (Co)

Metal duro - Widia

Metal duro - Widia

Divididos em trs grupos (P,K e M) e classificados de acordocom tenacidade e resistncia ao desgaste, de acordo com umanumerao (p. ex. P01, P10,..., K10, ...)

Classificao dos Metais Duros

Metal duro - Widia

Principais fatores que afetam a escolha da pastilha: Material da pea: Ao, ao inox, ferro fundido Operao: Acabamento, usinagem mdia, desbaste Condies de usinagem: Boas, mdias, difceis

Metal duro - Widia Metal duro revestidos - Widia

Consequncias do processo sobre a ferramenta Funes dos revestimentos

Proteo do material de base daferramenta

Reduo de atrito na interfacecavaco/ferramenta

Aumento da dureza na interfacecavaco/ferramenta

Conduo rpida de calor para longe daregio de corte

Isolamento trmico do material de base daferrmenta

Metal duro revestidos - Widia

Substrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(C,N), Al2O3, ...), combinando-se assim uma alta resistncia a choques com alta resistncia a desgaste (maior vida de ferramenta).

freqente a deposio de vrias camadas

Exigncias aos revestimentos Espessura regular da camada sobre a face e flancos Composio qumica definida Possibilidade de fabricao em grandes lotes

Metal duro revestidos - Widia

Principais revestimentos

Carboneto de Titnio (TiC)

Nitreto de titnio (TiN)

Carbonitreto de titnio (Ti(C,N))

Nitreto de alumnio-titnio ((Ti, Al)N)

xido de Alumnio (Al2O3)

Camadas de diamante

Metal duro revestidos - Widia

Carboneto de titnio (TiC)

alta dureza

proteo contra o desgaste na supercie de sada

tendncia difuso relativamente baixa

Nitreto de titnio (TiN)

estabilidade termodinmica

baixa tendncia difuso

Nitreto de Alumnio-titnio ((Ti, Al)N)

boa resistncia oxidao

boa dureza quente

xido de alumnio (Al2O3)

boa resistncia abraso

boa resistncia oxidao

Metal duro revestidos - Widia

Cermet

Adio de TIC aumenta a resistncia ao desgaste

Escassez de Tungstnio

Fatores que contriburam para o surgimento dos CERMET: Composio:

TiC TiN N (ligante)

Aplicaes:

Acabamento de aos (alta vc e baixo f)

Cermicas

As cermicas so compostas de elementos metlicos e no metlicos, geralmente,na forma de xidos, carbonetos ou nitretos. A maioria tem estrutura cristalina, masem contraste com os metais, as ligaes entre os elementos so Inicas oucovalentes

CermicasCERMICAS A BASE DE AL2O3

Propriedades: Alta dureza Alta resistncia ao desgaste Excelente estabilidade qumica

Baixa tenacidade

Aplicaes: Acabamento de materiais fundidos

Aos tratados superficialmente

Aos temperados

Observao: Exige mquinas com alta rigidez e sem vibrao

CermicasCERMICAS MISTAS

Base de Al2O3 + adio de TiC ou ZrO2 ou TiNComposio:

Maior tenacidade Melhores propriedades trmicas

Propriedades melhoradas:

Torneamento em geral e mandrilamento de ferro fundido cinzento. Torneamento de materiais endurecidos (abaixo de HRC65).

Aplicaes:

CermicasCERMICAS MISTAS (WHISKERS)

Base de Al2O3 reforada com SiCComposio

Propriedades:

Grande aumento da tenacidade

Aumento da resistncia ao desgaste

Aplicaes:

Usinagem de aos duros, aos inoxidveis, superligas de nquel

CermicasCERMICAS A BASE DE Si3N4

Torneamento e fresamentode ferro fundido

Aplicaes:

Composio: Cristais de Si3N4, com faseintegranular de SiO2

Composio: Si, Al, O e N

Torneamento e Fresamento de ao e superligas de nquel

Aplicaes:

Alta afinidade qumicacom o ferro a altatemperatura

Baixa afinidade qumicacom o ferro a altatemperatura

Materiais ultraduros para ferramentas

Materiais com dureza superior a 3000 HV so denominados ultraduros

Diamantes naturais mono e policristalinos

Diamantes sintticos

monocristalinos

Diamantes sintticos

policristalinos (PCD)

Nitreto cubico de boro

monocristalino(cBN)

Nitreto cubico de boro

policristalino(PcBN)

Diamantes mono e policristalinos

Caractersiticas Material de maior dureza encontrado na natureza

Pode ser natural ou sinttico

Monocristalino (anisotrpico) ou policristalino (isotrpico)

Diamante policristalino

Primeira sntese em 1954 (GE)

Sntese sob 60 a 70 kbar, 1400 a 2000 graus C

Cobalto usado como ligante

Substitui metal-duro e diamante monocristalino, em alguns casos

Campo de aplicao

Usinagem de metais no ferrosos,plsticos, madeira, pedra, borracha, etc. Usinagem de preciso e ultrapreciso. Pequenas ap e f, tolerncias estreitas(baixa resistncia a flexo dasferramentas)

Nitreto de Boro cbico

Segundo material de maior dureza conhecido Obtido sinteticamente (primeira sntese em 1957), com transformao de estrutura hexagonal para cbica (presso + temperatura)

Quimicamente mais estvel que o diamante (at 2000 graus)

Caractersiticas

Aplicaes:

Torneamento de ao

endurecido (HRC60) e ferro fundido cinzento.

Acabamento em fresamento

de ferro fundido cinzento

Ligas duras (Ni, Co, ...);

Emprego em operaes

severas (corte interrompido), tanto quanto

em

operaes de desbaste e acabamento.

Seleo de ferramentas

Seleo de ferramentas

1 - Caracteristicas da peca: Analise as dimenses e as exigncias de qualidade do canal da pea a ser usinada: Tipo de operao (interna ou externa, p.ex. corte, usinagem de canal geral, torneamento,canais , canais frontais, perfilamento e sadas para retfica) que afeta a escolha daferramenta.

Profundidade de corte Largura de corte Raios do canto Exigncia quanto qualidade (tolerncia, acabamento superficial)

Seleo de ferramentas

1 - Aps analisar a caracterstica, o momento de observar a pea: O material fcil quanto quebra de cavacos? A fixao da pea boa? Escoamento de cavacos