Requisitos desejados em uma ferramentas de corte PROCESSO DE FABRICAÇÃO                                                   ...
Evolução dos materiais de ferramenta   Evolução dos materiais de ferramentaEvolução dos materiais de ferramenta   Evolução...
Aço ferramenta                                                                                           Aço rápido       ...
Aço rápido                                                                  Ligas fundidasÁreas de aplicação dos aços-rápi...
Metal duro - Widia                                                                      Metal duro - Widia   Fatores que a...
Metal duro - Widia                                                          Metal duro - WidiaClassificação dos Metais Dur...
Metal duro revestidos - Widia                                                                Metal duro revestidos - Widia...
Cermet                                                                               Cerâmicas    Fatores que contribuíram...
Cerâmicas                                                                                                  CerâmicasCERÂMI...
Seleção de ferramentas                                                                   Nitreto de Boro cúbico    Caracte...
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Aula 5 usinagem - material para ferramenta de corte

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    1. 1. Requisitos desejados em uma ferramentas de corte PROCESSO DE FABRICAÇÃO • Resistência à compressão • Dureza • Resistência à flexão e tenacidade • Resistência do gume NENHUM MATERIAL • Resistência interna de ligação POSSUI TODAS ESSAS CARACTERÍSTICAS • Resistência a quente • Resistência à oxidação • Pequena tendência à fusão e caldeamento • Resistência à abrasão • Propriedades térmicas FERRAMENTAS DE CORTEProfessor: Norimar de Melo Verticchio Evolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramenta Diamante Aço mono e ferramenta Stellite Cerâmicas policristalino (1868) (1910) (1938) (década de 70) Aço rápido Metal Nitreto de (1900) duro boro cúbico (1926) (década de 50)
    2. 2. Evolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramentaEvolução dos materiais de ferramenta Evolução dos materiais de ferramenta
    3. 3. Aço ferramenta Aço rápido Características Áreas de aplicação Desenvolvido por Taylor e apresentado publicamente em 1900 na Exposição Mundial de Paris.• Aços carbono (0,8 a 1,5 % de C); • Materiais de baixa velocidade de• Sem ou com mínimos teores de corte elementos de liga; • Usinagem de aços doces com• Principal material utilizado ate 1900; Vc < 25 m/min Composição• Baixo custo; • Brocas para uso doméstico – hobby • Principais elementos constituintes (W, Mo, Co, V), elementos que conferem• Facilidade de afiação – obtenção de • Ferramentas para carpintaria alta tenacidade às ferramentas. gumes vivos;• Tratamento térmico relativamente Características simples;• Resistem a temperatura de até • temperatura limite de 520 a 600°C; aproximadamente 250°C. • Dureza de 60 a 67 HRC • maior resistência à abrasão em relação ao aço-ferramenta; • tratamento térmico complexo. Aço rápido Aço rápido Aço Rápido O aço rápido ao cobalto, denominado de aço super-rápido, Aumento no teor de elementos de liga: com Cobalto apareceram pela primeira vez em 1921. Maior Porém torna-se Aumento na Aumento na produtividade mais difícil a Maiores custos Característica maior dureza a quente; resistência ao vida das destes fabricação deste de produção desgaste; ferramenta; materiais; material; maior resistência ao desgaste; menor tenacidade. Aço Rápido O revestimento de TiN é aplicado pelo processo PVD (deposição com física a vapor) conferindo uma aparência dourada a ferramenta. Revestimento de nitreto de Redução do desgaste na face e no flanco da ferramenta; Característica titânio – TiN Proteção do metal de base contra altas temperaturas pelo baixo coeficiente de transmissão de calor do TiN. Baixo atrito; Não há formação de aresta postiça.
    4. 4. Aço rápido Ligas fundidasÁreas de aplicação dos aços-rápidos Dureza mantém-se constante até 700-800°C Ferramentas Velocidades de corte superiores às utilizadas para todas as Ferramentas Machos e Brocas com os aços rápidos operações de para desbaste e cossinetes de helicoidais usinagem acabamento roscas Maior tenacidade, menor dureza a quente e resistência ao desgaste do que os carbonetos sintetizados. Alargadores Fresas de todos Ferramentas de Escareadores os tipos plainar Nomes comerciais Áreas de aplicação das Ligas Fundidas Ferramentas Ferramentas • Stellite Raro em Isoladores para trabalho a para trabalho • Tantung ferramentas Material para térmicos, Fundição de para usinagem materiais frio em madeira • Rexalloy de geometria abrasivos isoladores cerâmicos definida elétricos • Chromalloy Metal duro - Widia Metal duro - Widia O Metal Duro (Carbonetos Sinterizados) surgiram em Características Elevada dureza; 1927 com o nome de widia (wie diamant - como diamante), com uma composição de 81% de tungstênio, 6% de carbono e 13% de cobalto. Elevada resistência à compressão; Composição Elevada resistência ao desgaste; • O metal duro é composto de carbonetos e cobalto responsáveis Possibilidade de obter propriedades distintas pela dureza e tenacidade, respectivamente nos metais duros pela mudança específica dos carbonetos e das proporções do ligante. Controle sobre a distribuição da estrutura.
    5. 5. Metal duro - Widia Metal duro - Widia Fatores que afetam as Carboneto de tungstênio (WC) Carbonetos: Ligante metálico:propriedades dos carbonetos sintetizados: • Solúvel em Co - alta resistência de ligação interna e de gume • fornecem dureza a • Atua na ligação dos • Boa resistência ao desgaste abrasivo (melhor que TiC e TaC)• tipo e tamanho das partículas quente e resistência carbonetos frágeis • Limitações de vc’s devido à tendência à difusão em temperaturas elevadas• tipo e propriedades dos ligantes ao desgaste (WC, (Co ou Ni);• quantidade de elementos de liga TiC, TaC, NbC, ...) Carboneto de Titânio (TiC) • Baixa tendência à difusão • Boa resistência à quente • Pequena resistência de ligação interna - baixa reistência de gume • Os metais duros com alto teor de TiC são frágeis Carboneto de Nióbio (NbC) • Em pequenas quantidades - refino do grão - proporciona um aumento de tenacidade e de resistência do gume • A resistência interna do metal duro cai menos do que quando é utilizado TiC Metal duro - Widia Metal duro - Widia Carboneto de Tântalo (TaC) • Em pequenas quantidades - refino do grão - proporciona um aumento de tenacidade e de resistência do gume • A resistência interna do metal duro cai menos do que quando é utilizado TiC Nitreto de titânio (TiN) • Componente de maior influência nas propriedades dos Cermets • Menor solubilidade no aço • Maior resistência à difusão que o TiC • Alta resistência ao desgaste • Estrutura de grãos finos Cobalto (Co) • Melhor metal de ligação para metais duros com base em WC • Boa solubilidade do WC • Bom ancoramento dos cristais de WC
    6. 6. Metal duro - Widia Metal duro - WidiaClassificação dos Metais Duros Principais fatores que afetam a escolha da pastilha:• Divididos em três grupos (P,K e M) e classificados de acordo • Material da peça: Aço, aço inox, ferro com à tenacidade e resistência ao desgaste, de acordo com uma fundido numeração (p. ex. P01, P10,..., K10, ...) • Operação: Acabamento, usinagem média, desbaste • Condições de usinagem: Boas, médias, difíceis Metal duro - Widia Metal duro revestidos - Widia Consequências do processo sobre a ferramenta Funções dos revestimentos • Proteção do material de base da ferramenta • Redução de atrito na interface cavaco/ferramenta • Aumento da dureza na interface cavaco/ferramenta • Condução rápida de calor para longe da região de corte • Isolamento térmico do material de base da ferrmenta
    7. 7. Metal duro revestidos - Widia Metal duro revestidos - WidiaSubstrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(C,N), Al2O3, ...), combinando- Principais Carboneto de Titânio (TiC) revestimentosse assim uma alta resistência a choques com alta resistência a desgaste (maior vida Nitreto de titânio (TiN)de ferramenta). Carbonitreto de titânio (Ti(C,N)) Nitreto de alumínio-titânio ((Ti, Al)N) Óxido de Alumínio (Al2O3) É freqüente a deposição de várias camadas Camadas de diamante Exigências aos revestimentos • Espessura regular da camada sobre a face e flancos • Composição química definida • Possibilidade de fabricação em grandes lotes Metal duro revestidos - Widia Metal duro revestidos - WidiaCarboneto alta durezade titânio proteção contra o desgaste na superície de saída(TiC) tendência à difusão relativamente baixaNitreto de estabilidade termodinâmicatitânio(TiN) baixa tendência à difusãoNitreto de boa resistência à oxidaçãoAlumínio-titânio boa dureza à quente((Ti, Al)N)Óxido de boa resistência à abrasãoalumínio(Al2O3) boa resistência à oxidação
    8. 8. Cermet Cerâmicas Fatores que contribuíram para o As cerâmicas são compostas de elementos metálicos e não metálicos, geralmente, surgimento dos CERMET: Composição: Aplicações: na forma de óxidos, carbonetos ou nitretos. A maioria tem estrutura cristalina, mas • Adição de TIC aumenta a resistência ao • TiC • Acabamento em contraste com os metais, as ligações entre os elementos são Iônicas ou desgaste • TiN de aços (alta vc e baixo f) covalentes • Escassez de Tungstênio • N (ligante) Cerâmicas CerâmicasCERÂMICAS A BASE DE AL2O3 CERÂMICAS MISTAS Composição: Base de Al2O3 + adição de TiC ou ZrO2 ou TiN Propriedades: Aplicações: Observação: • Alta dureza • Acabamento de materiais • Exige máquinas com alta • Alta resistência ao desgaste fundidos rigidez e sem vibração • Excelente estabilidade • Aços tratados superficialmente Propriedades melhoradas: química • Baixa tenacidade • Aços temperados • Maior tenacidade • Melhores propriedades térmicas Aplicações: • Torneamento em geral e mandrilamento de ferro fundido cinzento. • Torneamento de materiais endurecidos (abaixo de HRC65).
    9. 9. Cerâmicas CerâmicasCERÂMICAS MISTAS (WHISKERS) CERÂMICAS A BASE DE Si3N4 Composição Base de Al2O3 reforçada com SiC Composição: Composição: • Cristais de Si3N4, com fase Propriedades: Aplicações: integranular de SiO2 • Si, Al, O e N Grande aumento da tenacidade Usinagem de aços duros, aços Aplicações: Aumento da resistência ao desgaste inoxidáveis, superligas de níquel Aplicações: Torneamento Torneamento e fresamento e Fresamento de ferro de aço e fundido superligas de níquel Alta afinidade química Baixa afinidade química com o ferro a alta com o ferro a alta temperatura temperatura Materiais ultraduros para ferramentas Diamantes mono e policristalinos Caracterísiticas Material de maior dureza encontrado na natureza Materiais com dureza superior a 3000 HV são denominados ultraduros Pode ser natural ou sintético Monocristalino (anisotrópico) ou policristalino (isotrópico) Diamantes Diamante Primeira síntese em 1954 (GE) Diamantes Diamantes policristalino sintéticos Síntese sob 60 a 70 kbar, 1400 a 2000 graus C naturais mono e sintéticos policristalinos Cobalto é usado como ligante policristalinos monocristalinos (PCD) Substitui metal-duro e diamante monocristalino, em alguns casos Nitreto cubico Nitreto cubico Campo de aplicação de boro de boro • Usinagem de metais não ferrosos, monocristalino policristalino plásticos, madeira, pedra, borracha, etc. (cBN) (PcBN) • Usinagem de precisão e ultraprecisão. • Pequenas ap e f, tolerâncias estreitas (baixa resistência a flexão das ferramentas)
    10. 10. Seleção de ferramentas Nitreto de Boro cúbico Caracterísiticas • Segundo material de maior dureza conhecido • Obtido sinteticamente (primeira síntese em 1957), com transformação de estrutura hexagonal para cúbica (pressão + temperatura) • Quimicamente mais estável que o diamante (até 2000 graus) Aplicações: Emprego em Torneamento operações de aço Acabamento severas (corte endurecido em fresamento interrompido), Ligas duras tanto quanto (HRC60) e de ferro (Ni, Co, ...); ferro fundido fundido em cinzento. cinzento operações de desbaste e acabamento.Seleção de ferramentas Seleção de ferramentas1 - Caracteristicas da peca: Analise as dimensões e as exigências de 1 - Após analisar a característica, é o momento de observar a peça:qualidade do canal da peça a ser usinada: • O material é fácil quanto à quebra de cavacos? • Tipo de operação (interna ou externa, p.ex. corte, usinagem de canal geral, torneamento, canais , canais frontais, perfilamento e saídas para retífica) que afeta a escolha da • A fixação da peça é boa? ferramenta. • Escoamento de cavacos • Profundidade de corte • Largura de corte • Raios do canto • Exigência quanto à qualidade (tolerância, acabamento superficial)

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