Materiais para fabricação de ferramentas Conseqüência …ivandro/ivandro/Usinagem...
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Materiais para fabricação de ferramentas
Conseqüência dos esforços sobre a Ferramenta
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Materiais para fabricação de ferramentas
Requisitos desejados em uma ferramentas de corte
Pequena tendência à fusão e caldeamento
Resistência do gume
Resistência à abrasão
Resistência à oxidação
Resistência à flexão e tenacidade
Resistência a quente
Resistência à compressão
Dureza
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Critérios para seleção de ferramentas de corte
Relação Custo/benefício da ferramenta
Forma e dimensões da ferramenta
Condição da máquina
Material da peça
Processos de usinagem
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Evolução dos materiais de ferramenta
● Aço ferramenta (1868)
● Aço rápido (1900)
● Metal duro (1926)
● Cerâmicas (1938)
● Nitreto de boro cúbico (anos 50)
● Diamante mono e policristalino (anos
70)
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Classificação dos materiais de ferramentas
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Materiais para Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida
Materiais Metálicos Materiais de Ligação Materiais Cerâmicos
Aço-ferramentaAço-rápido
Metal-duro (WC)Cermets (TiC/TiN)
Cerâmica Óxida Cerâmica Não-Óxida
Cerâmica de Corte Materiais de Altíssima Dureza
Diamante CBN
Óxida Mista Reforço c/Wiskers
C/Si2N4
Al2O3
Al2O3+ ZrO2
Al2O3
Al2O3+ ZrO2+ TiC
Al2O3+ SiC-wiskers
Si2N4 + demais
Monocristalino
Policristalino
CBN
CBN + TiC
CBN + BNhexagonal
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Propriedades dos materiais de ferramentas
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e
Tenacidade, resistência à flexão
Vc dureza resist.flexão
Diamante
CBN
Cerâmicas
CERMETS
Metal durorevestido
Metal duroAço-rápidorevestido
Aço-rápido
Materia
l
ideal
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Aços ferramenta
-Baixo custo;-Facilidade de afiação – obtenção de gumes vivos;-Tratamento térmico relativamente simples;-Elevada dureza e resistência ao desgaste;-Resistem a temperatura de até aproximadamente 250°C
AÇOS PARA TRABALHOS A
QUENTE operações de
punçonamento, cisalhamento e
forjamento condições de pressão e abrasão
AÇO PARA DEFORMAÇÃO A
FRIOtemperatura de trabalho 205º a 260º C, utilizados em matrizes e punções
para corte de chapas para estampagem, rebarbação, trefilação, flangeamento e
forjamento
AÇOS RESISTENTES AO CHOQUE
talhadeiras, formões, contra-rebites, punções
AÇOS TEMPERÁVEIS EM ÁGUA
corte de metais duros (machos e alargadores), cutelaria
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Aços rápidos
- Aço ferramenta com alta liga de tungstênio, molibdênio, cromo, vanádio, cobalto e nióbio.
-Desenvolvido para aplicação de usinagem em elevadas velocidades
-Resistem a temperatura de até aproximadamente 520 a 600°C
-Tratamento térmico complexo (banho de sais)
– Designação: HS + % W - Mo - V - Co (ex.: HS 10-4-3-10).
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Aços rápidos com cobertura
Revestimentos que incrementam resistência ao desgaste
TiC
TiN
- Alta dureza (~2300 HV)- Elevada ductilidade.- Redução do caldeamento a frio (aresta postiça)- Baixo coeficiente de atrito.-Quimicamente inerte.
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Metal Duro – WIDIA
Produto da metalurgia do pó Sinterização de partículas duras
Carboneto de titânio + Ferro
NíquelCobalto + Tântalo
TungstênioNióbio
- Material de ferramenta mais utilizado na indústria- Indústria automobilística consome cerca de 70% das ferramentas de metal duro produzidas no mundo- Resistem a temperatura de até aproximadamente 1000°C- Aumento na vida útil das ferramentas na ordem de 200 a 400%
Composição típica: 81% W, 6% C e 13% Co
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Classificação conforme ISO em classes P, M e K.
Usinagem de materiais
frágeis que fazem pouco atrito com a ferramenta
(fofo, latão)
Usinagem de aços que produzem cavacos
contínuos
Alto teor de Carbonetos de
W
Classe Intermediária
Alto Teor de TiC e TaC
KMPCLASSE
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Metais Duros com Cobertura
Substrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(CN), Al2O3, ...),
combinando-se assim uma alta resistência a choques com alta resistência a desgaste (maior
vida de ferramenta).
Processos de revestimentoCVD (chemical vapour deposition)PVD (physical vapour deposition)
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Metais Duros Revestidos
➔ Principais revestimentos:
– Carboneto de Titânio (TiC)
– Nitreto de titânio (TiN)
– Carbonitreto de titânio (Ti(C,N))
– Nitreto de alumínio-titânio ((Ti, Al)N)
– Óxido de Alumínio (Al2O3)
– Camadas de diamante
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Cerâmicas de Corte
- Empregada na usinagem de aços e ferros fundidos;
- Altas velocidades de corte, altas potências de acionamento;
- Exigem máquinas rígidas e proteção ao operador.
Propriedades e características de cerâmicas
- Resistentes à corrosão e às altas temperaturas
- Elevada estabilidade química (boa resistência ao desgaste)
- Resistência à compressão
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Nitrero de Boro - CBN
- 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)
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Diamante
● Material de maior dureza encontrado na natureza● Pode ser natural ou sintético● Monocristalino (anisotrópico) ou policristalino (isotrópico)
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Diamante
● Usinagem de ferro e aço não é possível (afinidade Fe-C);
● Usinagem de metais não ferrosos, plásticos, madeira, pedra, borracha.
● Usinagem de precisão e ultraprecisão
● Pequenas ap e f, tolerâncias estreitas (baixa resistência a flexão das
ferramentas)
● Emprego de altas velocidades de corte;
● Tempos de vida de até 80 vezes maior que os das ferramentas de metal
duro;
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Revestimento de Ferramentas
- 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