Como Fabricar Pastilhas de Metal Duro

CURSO DE ENGENHARIA MECNICA PROCESSOS DE FABRICAO II - CCE0692 UNIDADE 4-MATERIAIS USADOS NAS FERRAMENTAS

Prof. Gustavo Simo Rodrigues

COMO FABRICAR PASTILHAS DE METAL DURO

Fabricao do P

Os principais passos na preparao do p de metal duro pronto para prensagem so:

Pesagem do diferentes tipos de matria-prima Mistura e moagem em propores e tamanhos de gros adequados -

Secagem por spray para o p acabado Identificao e estoque antes da prensagem

Os diferentes tipos de matria-prima so entregues fabrica. Dependendo da classe, so usados diferentes misturas e compostos. As principais matrias-primas normalmente so:

Carboneto de Tungstnio (WC) Carboneto de Titnio e carboneto de Tungstnio (Ti,W)C Cobalto Carboneto de Tntalo e carboneto de Nibio (Ta, Nb)C Polietilenoglicol (fase aglomeraste, cera)

O p, nas propores adequadas para a classe final, transportado para a moagem. O p misturado com etanol e modo por horas at que o tamanho de gro especfico seja obtido. A mistura movida em um recipiente de coleta especial. A mistura do lote ento transportada para a secagem por spray.

Aps a moagem, o lquido de moagem (etanol) deve ser separado do p. Isso feito bombeando-se a polpa para um funil para secagem por spray. O lcool evaporado e se formam pequenos aglomerados que caem para o fundo. O p misturado passado atravs de um resfriado e coletado em containers.

CURSO DE ENGENHARIA MECNICA PROCESSOS DE FABRICAO III - CCE0693 UNIDADE 4-MATERIAIS USADOS NAS FERRAMENTAS


O p de metal duro acabado e pronto para prensagem colocado em baldes, identificado e estocado. Aproximadamente 30 diferentes misturas de p de metal duro so estocados, dependendo das propores da classe com relao resistncia ao desgaste e tenacidade.

Prensagem

O mtodo para manufaturar as ferramentas de prensagem um complicado processo integrado aos sistemas CAD, onde as pastilhas so desenhadas para ferramentas de prensagem. Essas ferramentas consistem de uma matriz para prensagem, uma puno superior a outra inferior e um pino central para pastilhas com furo central.

A matriz preenchida com p de meta duro j misturado. O p prensado junto entre as punes superior e inferior. Com vrias toneladas de presso, as pastilhas so compactadas para respectiva geometria. Antes da sinterizao, as pastilhas prensadas so muito sensveis e macias com giz.

Antes da sinterizao, as pastilhas prensadas possuem o dobro do tamanho de seu respectivo tamanho final. As pastilhas contraem 50% em volume e 20% em peso no processo de sinterizao. As pastilhas prensadas so medidas em peso e altura. As trincas superficiais tambm so verificadas.



Sinterizao

Os passos principais no processo de sinterizao:

As pastilhas prensadas so colocadas em pratos de grafite O processo de sinterizao leva por volta de 12 horas com uma

temperatura de aproximadamente 1500C Processamento de dados, controle ocular e medio

As pastilhas so colocadas em pratos de grafite. Dependendo da classe e do tamanho das pastilhas, os pratos so preparados para o seu respectivo processo de sinterizao. A sinterizao um processo de tratamento trmico no qual fecham-se os poros, ocorrendo a cementao entre o aglomerante e os carbonetos(partculas duras), aumentando tambm a resistncia.

Dependendo da classe, diferentes processos so desenvolvidos. Se a temperatura estiver desviando, diferentes tipos de passos de sintetizao so usados, bem como fornecimento de diferentes gases e presses, alm de mtodos de refrigerao. As pastilhas agora conseguiram grande tenacidade e resistncia ao desgaste. As pastilhas contraram-se para o seu respectivo tamanho final, ou seja aproximadamente 50% em volume.

O processo estritamente controlado por um moderno sistema computadorizado. O menor desvio no processo dar um alarme aos operadores. feito um controle ocular das pastilhas aps o processo de sinterizao. feita tambm a medio de certos parmetros antes das pastilhas deixarem o departamento de sinterizao.



Retfica

Muitas pastilhas so retificadas ou lapidadas (desbastadas) em qualquer formato. As principais operaes de retifica so:

Lapidao na superfcie superior e/ou inferior Retifica na periferia Retifica de chanfros e fases negativas Retifica de perfis (pastilhas para rosqueamento) Retifica de perfis/formatos especiais

Retfica completa das laterais, raios e chanfros so feitos em modernas mquinas de 5 eixos. Cada pastilha fixada automaticamente e passa pela retifica o nmero de vezes igual ao nmero de chanfros a ser retificado. As dimenses so controladas por instrumentos especiais.

Modernos robs manuseiam o fornecimento e carregamento de mquinas com pastilhas sem retfica acabadas para a fbrica. Aps as operaes de retfica, as pastilhas so transportadas para a prxima fase de produo: tratamento de aresta.

Tratamento da Aresta

O tratamento de aresta realizado em quase todas as pastilhas. Atravs dessa operao, a aresta de corte arredondada e reforada. A vida til da ferramenta depende fortemente do formato da aresta. Diferentes mtodos vem sendo usados. O tamanho da parte arredondada da aresta de aproximadamente 0.02 - 0.08 mm (0.007 - 0.003 polegadas).



Um mtodo comum para o tratamento da aresta o escovamento. Outros mtodos so o jateamento seco e mido da mesma. Dependendo do tipo, geometria, classe, raio de canto e tamanho da pastilha, o arredondamento da aresta e ajustado de acordo. As pastilhas para acabamento possuem um tratamento de aresta menor, comparado as pastilhas para desbaste.

Cobertura

As pastilhas de metal duro com cobertura so fabricadas colocando-se camadas sobre as mesmas, principalmente atravs do mtodo de Deposio Qumica de Vapores (CVD - Chemical Vapour Deposition). Basicamente, a cobertura pelo processo CVD e feita atravs de reaes qumicas de diferentes gases. Outro mtodo e a Deposio Fsica de Vapores (PVD - Physical Vapour Deposition) que feita com uma temperatura de aproximadamente metade (500 C) daquela usada no CVD (1000 C).

Tanto a cobertura nica quanto a multicamada so feitas atravs de processo qumico com uma temperatura de aproximadamente 1000 C. Para ambos os tipos de cobertura vrias substncias, que reagem quimicamente umas com as outras para formar outros componentes, so injetadas dentro de um forno. As pastilhas a receberem a cobertura so colocadas dentro desse forno. Durante todo o ciclo de cobertura h uma subpresso no forno.

O processo leva aproximadamente de oito a dezesseis horas dependendo da classe. A espessura das coberturas em pastilhas intercambiveis varia entre 2 a 12 microns (a mdia de um fio de cabelo tem um dimetro de 58 microns). O carbonitreto de titnio e normalmente usado como primeira camada, Ti(CN). A cobertura de xido de alumnio, AI2O3, tambm e geralmente usada. Uma camada fina de nitreto de titnio, TiN, na superfcie da pastilha proporciona a cor dourada.



O processo de cobertura rigorosamente controlado por um moderno sistema computadorizado. Durante o processo de cobertura, a quantidade de gs, a temperatura e a presso, para controle da qualidade de extrema importncia. A combinao do substrato otimizado e o processo CVD/PVD desenvolvido resulta na atual gerao de pastilhas de metal duro com cobertura para torneamento, fresamento e furao.

Gravao, Etiquetagem, Embalagem

Hoje, o controle ocular, gravao, etiquetagem e embalagem das pastilhas so feitos em maquinas completamente automatizadas. Robs manuseiam as pastilhas, do carregamento nas maquinas at as prateleiras. O controle ocular do tamanho da pastilha, geometria e raio de canto tambm feito por um sistema computadorizado, Cdigos de barra so usados desde o inicio da fabricao das pastilhas at o estoque.

A classe e marcada a laser ao invs de marcao a tinta. As embalagens de pastilhas so etiquetadas e lacradas por robs. A etiqueta com dados de corte CoroKey e adicionada por, ltimo, na superfcie das embalagens. Uma inspeo estatstica final das pastilhas, atravs de microscpio e feita para avaliar dureza, trincas, tamanho do gro, dimenses, acabamento superficial e avarias.

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