Nova estapa do Projeto Usinagem sem segredos

Olá Amigos, O nosso blog onde você já obtinha as valiosas informações sobre o maravilhoso universo da Usinagem está de volta, e com muitas novidades, aguardem que muito em breve entraremos em uma nova etapa da desse projeto.

Nessa nova etapa traremos muito mais informações, trocas de sinergias e serviços, tudo muito mais ágil e dinâmico, vamos revelar os segredos da usinagem e ajudar você meu caro leitor a solucionar as suas dificuldades relacionadas a Usinagem e suas vertentes.

Processo de Fabricação - Por quê fabricar ?

Olá amigos leitores,

Neste texto iremos abordar a necessidade da fabricação dos produtos, está é uma outra visão sobre os processos de produção (e também na usinagem). Quais são os reais motivos para a produção / desenvolvimento de um produto, quais são os pontos a serem analisados antes de desenvolver/fabricar um produto.

O que é fabricação e qual a sua importância?

Fabricar é transformar matéria prima em produto acabado, por vários processos, seguindo planos bem organizados em todos os aspectos.

Todo objeto é feito

de um ou mais materiais e é transformado em produto acabado por uma larga variedade de processos (usinagem, conformação, forjamento, fundição, soldagem entre outros)

A fabricação é utilizada desde o início da civilização, com a produção de vários artigos de madeira, pedra, cerâmica, barro e metal.

Abaixo temos os principais pontos a serem definidos pelas equipes de

marketing, engenharia de projetos e produção entre outros departamentos envolvidos.

1. Necessidade do produto
2. Conceito original
3. Projeto do conceito
4. Análise do projeto
5. Modelos físicos e analíticos
6. Teste dos protótipos
7. Avaliação
8. Revisão do projeto
9. Avaliação final
10. Desenho (especificação do material, processo de produção, equipamentos necessários)
11. Fabricação

Dentro da fabricação (item 11), outros pontos devem ser analisados conforme abaixo:

• Tipo do material e suas propriedades.
• Propriedades finais desejadas.
• Tamanho, forma e complexidade do componente.
• Tolerâncias e acabamento superficial requeridos.
• Processo subsequente envolvido.
• Projeto e custo de ferramental; efeito do material na vida da ferramenta ou matriz.
• Sucata gerada e seu valor.
• Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais
• “Lead time” necessário para iniciar produção.
• Número de partes requeridas e taxa de produção desejada.
• Custo total de processamento.

O custo total de processamento é um dos pontos mais importantes (e que tem influência direta na usinagem...ferramentas e redução de custo de máquina/setup) pois ninguém desenvolve um produto para ter prejuízo ou deixá-lo no estoque.

Antes de terminar este texto, vou estimular você leitor a um pensamento crítico / engenharia de produto e produção.

Quais são as necessidades/exigências do produto Clips (metálico) e seu processo de fabricação ???

Participe !!!

Estimule seu pensamento crítico de produto/produção, deixe seu processo e exigências no comentário deste texto !!!!

Grande abraço e até a próxima !!!

Msc. Sander Gabaldo

Metal duro ou Cerâmica ? qual a melhor opção ?

Olá Amigos,

Nos últimos artigos, falamos de metal duro e cerâmica e suas características, mas e no dia-dia, qual utilizar?Qual material de corte nos dá o melhor custo&benefício? Existe uma regra clássica para a escolha ?

Infelizmente não tenho esta resposta, tudo depende !!!!!

Existe uma série de critérios para serem analisados antes desta definição, como por exemplo:

- Qual é o tipo de máquina ?

- Tem rigidez e estabilidade ?

- A máquina tem potência e torque no motor?

- Conheço o fundido ? É de boa qualidade ?

- Fundido tem excesso de dureza e impurezas ?

- Minha fixação é rígida e estável ?

- Perfil da minha peça? Paredes finas?

- Corte interrompido? Corte contínuo ?

- Qual é o sobre-metal para a operação, é confiável e uniforme ?

- Sobre-metal as vezes com 3 mm, as vezes 6 mm ?

- Acessibilidade da peça - ferramenta ?

- Tendência a vibração ?

- Montagens longas ou curtas ?

- Tempo de ciclo da máquina ?

- Máquina é gargalo ?

- Com ou sem refrigeração ?

Estas são algumas das perguntas mais comuns que os engenheiros, técnicos e operadores devem fazem antes da definição pelo ferramental

Na minha vida profissional, já verifiquei por diversas vezes ferramentas de cerâmica em

processos de usinagem conf. abaixo:

Operação: Fresamento em desbaste de faces

Fresa 90°, Dc 100 mm Z10

Vc: 800 m/min

N: 2546 RMP

Fz: 0,15 mm/dente

Vf: 3820 mm

Ap: 1,5 mm x 2 passes

Vida: X peças

Pc: 12 kW (estimado para usinagem de GG25)

Desenvolvendo processo para ferramenta de metal duro teríamos:

Vc: 240 m/min

N: 764 RPM

Fz: 0,25

Vf: 1910 mm

Ap: 3,0 mm (passe único)

Vida: = ou > que X peças.....depende muito das respostas das questões que abordamos no início desta matéria.

Pc: 11 kW (estimado para usinagem de GG25)

Baseado no exemplo acima, podemos falar que o metal duro é

(ou sempre será) melhor que a cerâmica ??

A resposta é simples...NÃO...tudo depende !!!

Existem processo bem otimizados trabalhando com cerâmica conforme exemplo abaixo:

- pequeno sobre metal, usinagem realizada em passe único

- qualidade superficial desejada não possibilita aumentos dos avanços por faca

- alta velocidade de corte

- gráfico de potência/torque da máquina (a máquina necessita alta rotação para ter torque e potência, assim máquina trabalhando com metal duro em baixa rotação não é possível (geralmente em rotações abaixo de 1600 RPM, mas depende da máquina/modelo/fabricante).

Assim, as características do processo, não possibilita a utilização de ferramentas de metal duro, sendo as cerâmicas imbatíveis.

Entretanto, hoje as pastilhas com cobertura de Al2O3 possibilitam elevadas velocidades de corte, talvez um teste seja interessante !!!

Após toda esta análise e desenvolvimento, entramos na parte económica e assim verificamos qual é o melhor custo&benefício para o processo.....teoricamente, pastilhas de cerâmica são mais caras que as de metal duro, mas na pratica, nem sempre isso é uma verdade!

Assim chegamos ao final deste artigo com uma certeza, a que na usinagem tudo depende e que nada melhora tudo, tudo depende da necessidade atual do processo e cabe a nós utilizarmos a metodologia técnica para a definição do ferramental mais adequado.

Dúvidas, comentários, sugestões.....deixe sua experiência !

Grande abraço e até a próxima.

Msc. Sander Gabaldo

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Material Cerâmico

O material cerâmico é considerado ferramenta de usinagem desde a década de 50, quando as primeiras ferramentas foram utilizadas, mas só passou a ser um material com uma porcentagem não desprezível do mercado de ferramentas de corte na década de 80, depois dos desenvolvimentos conseguidos no campo das propriedades de cerâmica (DINIZ et al., 2008).

As ferramentas de óxidos metálicos ou de cerâmica, como são também designadas, possibilitam altas velocidade de corte. Sendo assim as máquinas ferramentas necessitam altas potências de corte e rigidez mecânica. Segundo Trent (2000), a cerâmica utilizada como ferramenta de corte consiste de grão finos com alta densidade, contendo menos de 2% porosidade. Diferentes métodos têm sido utilizados para fazer os blanks, como por exemplo, a prensagem e sinterização dos blanks por um processo similar ao utilizado para pastilhas de metal duro. A sinterização é realizada a ar, e, neste caso, os blanks são brancos para a cerâmica de Al₂O₃. Um outro método é por pressão a quente de largos cilindros de alumina em moldes de grafite. Os blanks são cortados com ferramentas de diamante. Neste caso, os blanks das ferramentas são cinza escuro (TRENT, 2000).

A estabilidade química é muito importante quando se usina em altas velocidades e temperaturas. Algumas propriedades desses materiais fazem com que sua utilização na usinagem não seja tão fácil, quais sejam: baixa condutividade térmica, o que, logicamente dificulta a transferência de calor e faz com que a região próxima do contato cavaco-ferramenta e peça-ferramenta atinjam temperaturas muito altas e, principalmente, baixa tenacidade, o que facilita a formação de trincas e a quebra da ferramenta (MACHADO et al., 2009).

Essa baixa tenacidade foi a principal razão que fez com que o material cerâmico não fizesse parte do mercado de ferramentas de corte há mais tempo. Nos últimos anos, grande esforço tem sido feito no sentido de aumentar a tenacidade desse material e bons resultados têm sido obtidos.

Em geral, as cerâmicas possuem as seguintes propriedades:

• Capacidade de suportar altas temperaturas (materiais refratários);
• Alta resistência ao desgaste abrasivo;
• Alta dureza;
• Alta fragilidade;
• Baixa condutividade térmica;
• Alta estabilidade química e térmica;
• Boa resistência à fluência;
• Alta resistência à compressão e baixa resistência à tração.

É lógico que, dependendo da classe de cerâmica, ela pode ter mais intensamente algumas destas propriedades e menos intensamente outras delas. Quando comparado com o aço, a cerâmica apresenta um terço da densidade do aço, maior tensão de compressão e baixa elasticidade (duas vezes menor que no aço) (MODERN METAL CUTTING, 1994).

As cerâmicas se classificam em:

a) Base de óxido de alumínio (Al₂O₃)

Dividem-se em cerâmicas puras, cerâmicas mistas e alumina reforçada com “whiskers”. As cerâmicas puras são aquelas constituídas somente de óxidos. Podem ser alumina pura, constituída basicamente de finos grãos de Al₂O₃ sinterizados, podendo ter também algum teor de MgO para inibir o crescimento de grão e óxido de cromo, titânio e níquel para aumentar a resistência mecânica, ou alumina com baixos percentuais de zircônio (ZrO₂) que aumenta a tenacidade do material (Diniz et al., 2008). As cerâmicas mistas contêm além de alumina, ou o carboneto de titânio (TiC) ou o nitreto de titânio (TiN). A alumina reforçada com “whiskers” é constituída por inclusões de monocristais de SiC chamadas “ whiskers” em uma matriz cerâmica (Al₂O₃).

b) Cerâmica a base de nitreto de silício (Si₃N₄)

São cristais de Si₃N₄ com uma fase intergranular de SiO2 que são sinterizados na presença da alumina e o óxido de ítrio (Y₂O₃) e manganês (MgO). Este tipo de cerâmica também é chamado de Sialon. Tem excelentes propriedades como alta dureza, melhor tenacidade quando comparado com a Alumina e baixo coeficiente de expansão térmica, resultando em boa resistência a choques térmicos. Os insertos de sialon são fabricados pelo processo similar ao processo do metal duro sinterizado (TRENT, 2000).

A tabela abaixo mostra algumas propriedades relativas dos diversos tipos de materiais cerâmicos comparados com o metal duro.

Tabela: Propriedades relativas dos cerâmicos comparadas com as do metal duro (DINIZ et al., 2008).

Material de Corte	Tenacidade	Dureza a Quente	Resistência ao Choque Térmico	Estabilidade Química (Fe)	Estabilidade Térmica
Cerâmica Pura	2	2	1	5	5
Cerâmica Mista	1	3	2	4	4
Cerâmica com Whisker	4	3	3	2	3
Sialon	3	5	4	1	2
Metal Duro	5	1	5	3	1

A tabela mostra que a cerâmica pura é ótima com relação à estabilidade química, mas é sofrível com relação à tenacidade e dureza a quente e é péssima com relação à resistência ao choque térmico. Por isso, ela é utilizada somente em operações de acabamento (em que não se precisa de muita tenacidade) de peças endurecidas ou em ferro fundido, em que as temperaturas atingidas são altas e também quando a tendência ao desgaste por difusão é grande (necessita-se de estabilidade química).

Já a cerâmica mista apresenta um compromisso um pouco melhor entre dureza a quente e estabilidade química que a cerâmica pura (estabilidade química um pouco pior e dureza a quente um pouco melhor). Porém a tenacidade é péssima. Assim, ferramentas com esse material são a primeira recomendação para o torneamento em acabamento de aços endurecidos, em que se necessita tanto dureza a quente quanto estabilidade química e, como este tipo de operação é geralmente um acabamento fino, a tenacidade não é tão importante.

Os Sialons são ótimos em termos de dureza a quente e resistência ao choque térmico e são bons com relação à tenacidade, porém são péssimos com relação à estabilidade química. Devido a isso, são principalmente utilizados na usinagem de ferro fundido (em que o cavaco curto formado não tende a causar difusão na superfície de saída da ferramenta - não é necessário que a ferramenta tenha estabilidade química), principalmente em desbaste, onde dureza a quente, resistência ao choque térmico e tenacidade são fundamentais, ou em fresamento (em que se deseja resistência ao choque térmico e tenacidade). Outra razão para este material se adequar ao uso no fresamento é que, devido ao corte interrompido, a ferramenta não atinge temperaturas muito altas e, assim, a tendência à difusão é menor.

As cerâmicas reforçadas com whiskers têm todas as suas propriedades em um nível intermediário. Uma de suas aplicações é o torneamento de aço endurecido com superfícies interrompidas. Neste tipo de operação, a estabilidade química não é tão importante devido à menor temperatura da ferramenta causada pelo corte interrompido. Por outro lado, dureza (devido à dureza do material usinado) e tenacidade (devido à interrupção do corte) são propriedades que devem existir na ferramenta.

Devido à sua fragilidade, a utilização do material cerâmico no processo de usinagem deve vir acompanhada de alguns cuidados para evitar quebra ou lascamento da aresta de corte. Assim, as pastilhas cerâmicas possuem um chanfro na região da aresta de corte cuja dimensão varia de 0,05 a 0,3 mm, com ângulos entre 20º e 30º. É importante que o ângulo do chanfro não seja muito grande, pois ele tende a aumentar os esforços de corte. Outro cuidado a ser tomado é a usinagem de um chanfro na peça antes da operação com a ferramenta cerâmica, a fim de que o primeiro contato ferramenta-peça se de em condições mais suaves. Além disso, em operações de desbaste, as pastilhas cerâmicas costumam ser mais espessas que as pastilhas de metal duro, exceto as de Si3N4 que, por serem mais dúcteis, não necessitam de uma maior área para resistir aos esforços de corte e aos choques (DINIZ et al., 2008). Outros cuidados são: o corte deve ser feito sem fluido de corte e o sistema máquina-ferramenta-dispositivo de fixação-peça tem que ser bem rígido (SANDVIK COROMANT, 2003).

Dúvidas, comentários, sugestões?

Abraço e até a próxima

Msc. Sander Gabaldo

Metal duro com cobertura

O metal duro com cobertura tem a cada dia mais conquistado um maior espaço na usinagem moderna. As primeiras pastilhas de metal duro com cobertura foram desenvolvidas no final década de 60 (MODERN METAL CUTTING, 1994). Atualmente elas são muito aplicadas devido à extrema tenacidade aplicada aos substratos do metal duro, aliado à extrema dureza da cobertura. Isto tem possibilitado o aumento dos parâmetros de corte, assim como um processo de corte estável, isentos de quebras ou lascas.
O metal duro coberto é a primeira escolha para usinagens de varias ligas metálicas, nas operações de fresamento, torneamento e furação. As espessuras das coberturas geralmente variam entre 2 e 22 µm, sendo que o núcleo da pastilha permanece com a tenacidade original da classe de metal duro.

As principais características das coberturas

A seguir tem-se uma descrição dos principais materiais utilizados como coberturas de ferramentas de usinagem.

a) Carboneto de titânio (TiC) ou carbonitreto de titânio (TiCN) - possui excelente resistência ao desgaste por abrasão, além de funcionar como elemento que promove a adesão das camadas de cobertura com o metal duro do núcleo. A presença desta camada é importante, pois o óxido de alumínio (camada que normalmente está por cima do TiC) não possui alta afinidade física – química com o metal duro a fim de conseguir uma forte adesão com o núcleo. Na verdade, se outra camada que não seja o TiC (ou TiCN) for colocada sobre o metal duro utilizando-se o processo CVD, que exige altas temperaturas, a diferença na dilatação e contração térmica das camadas com o substrato de metal duro pode causar trincas na interface (BALSERS, 2009). Em geral, uma dessas camadas (TiC ou TiCN) é a única camada de cobertura ou é a camada de cobertura que está por debaixo das outras camadas (DINIZ et al., 2008, WERTHEIM et al., 2000).

b) Óxido de alumínio - garante a estabilidade térmica necessária em temperaturas elevadas devido ao fato de ser um material cerâmico refratário e por possuir alta resistência ao desgaste pó abrasão, além de alta resistência a ataques químicos e à oxidação. É o principal responsável pela baixa tendência de formação de desgaste de cratera das ferramentas de metal duro recoberto, devido à sua alta estabilidade química. Por outro lado, apresenta pequena resistência a choques térmicos e mecânicos (DINIZ et al., 2008).

c) Nitreto de titânio - reduz o coeficiente de atrito entre a pastilha e o cavaco. É quimicamente mais estável que o TiC, ou seja, tem menor tendência à difusão com aços. A espessura de camada está entre 5 a 7 µm (DINIZ et al., 2008).

d) Nitreto de háfnio - a vantagem do nitreto de háfnio quando comparado com o TiN é que ele proporciona à cobertura um maior coeficiente de expansão na base do metal, melhor dureza a quente e melhor resistência à abrasão. Esta cobertura é principalmente indicada para a usinagem de aços inoxidáveis e também para a usinagem de ligas termo resistente (DROBNIEWSKI, 2007).

A figura 1 faz comparação das características mecânicas e químicas de diversas camadas de cobertura.

Figura 1 - Coberturas para ferramentas de corte e suas características
(DROBNIEWSKI, 2003).

A figura 2 faz comparação das diferentes camadas de cobertura e suas respectivas durezas.

Figura 2 - Dureza e coloração das coberturas (WERTHEIM et al., 2000).


Deixe seu comentário, suas dúvidas e sugestões.

Grande abraço, feliz 2011 e até apróxima.

Att

Msc. Sander Gabaldo

Metal duro

O metal duro é o mais importante material para ferramentas de corte utilizado na indústria moderna, devido a sua combinação de dureza a temperatura ambiente, dureza a quente, resistência ao desgaste e tenacidade, combinação essa possível de obter-se pela variação da sua composição . É um produto da metalurgia do pó feito de partículas duras finamente divididas de carbonetos de metais refratários, sinterizados com um ou mais metais do grupo do ferro (ferro, níquel ou cobalto – o mais usual é o cobalto) formando um corpo de alta dureza e resistência à compressão. As partículas duras são carbonetos de tungstênio, usualmente em combinação com outros carbonetos, como carbonetos de titânio, tântalo e nióbio. O tamanho destas partículas varia geralmente entre 1 a 10 µm e ocupam de 60 a 95% do volume do material (SANDVIK COROMANT, 2003).
Dureza em altas temperaturas e tenacidade (ou capacidade de resistência ao choque) são propriedades que se exigem de qualquer material utilizado em ferramentas de usinagem e que encontram um compromisso bastante bom no metal duro. Podem se ter metais duros de elevada tenacidade, como também metais duros com alta resistência ao desgaste ou dureza a quente. Outras características que são normalmente controladas, pois afetam a capacidade de corte do metal duro, são a porosidade e a microestrutura.

A tabela 1.0 apresenta a composição química e algumas características correspondentes a diversas classes de metal duro. Pode-se ver nesta tabela que à medida que a quantidade de carbonetos sobe, a densidade cai e a dureza aumenta. Quando se introduz TaC (com ou sem nióbio), melhora-se tenacidade em relação às composições isentas deste carboneto. A substituição de TiC pelo TaC aparentemente não traz vantagens apreciáveis sob o ponto de vista de melhora da capacidade de corte. Entretanto, é certo que o aumento simultâneo dos dois carbonetos produz melhores resultados na usinagem, provavelmente devido à dureza a quente dessas composições. Vê-se também nesta tabela que à medida que o volume de cobalto cresce (e, com isso, diminui o volume de carbonetos) a tenacidade (medida pela resistência à ruptura transversal) aumenta.

Tabela 1.0 - Composição química do Metal Duro (SANDVIK COROMANT, 2003)

Atualmente, já são produzidos metais duros com partículas com cerca de 0,1 µm, o que melhora várias das características desejáveis a um material para ferramenta. Estes metais duros com micro grãos micrométricos ou sub-micrométricos podem ser classificados de acordo com o tamanho do grão de sua estrutura com: fino (0,8 a 1,3 µm), sub-micrométrico (0,5 a 0,8 µm), ultrafino (0,2 a 0,5 µm) e nanométrico (menor de 0,2 µm). Devido ao maior fator de empacotamento que grãos muito pequenos propiciam, à medida que se diminui o tamanho de grão do metal duro aumenta-se a dureza, resistência ao desgaste e tenacidade do material (DINIZ et al., 2008). Como exemplo, pode-se citar que um metal duro com grão fino e teor de cobalto de 6% tem dureza Vickers da ordem de 1600 HV30, enquanto os metais duros submicrométrico e ultrafino com o mesmo teor de cobalto têm dureza da ordem de 1800 e 2050 HV30, respectivamente. Exemplo similar pode ser dado com relação à tenacidade. Um metal duro com grão fino e 6% de cobalto têm resistência à ruptura transversal (propriedade que estima a tenacidade de um material) na casa de 2150 N/mm², enquanto que os metais duros submicrométrico e ultrafino tem esta propriedade na casa de 2950 e 3450 N/mm², respectivamente. Também a condutividade térmica do metal duro diminui quando se diminui seu tamanho de grão, o que faz com que uma menor porcentagem do calor gerado no processo flua pela ferramenta, o que torna adequada à utilização em processos com altas velocidades de corte (DINIZ et al., 2008).
O metal duro do grupo K (usinagem de ferro fundido) foi o primeiro tipo de metal duro a ser desenvolvido. O metal duro desta classe é composto de carbonetos de tungstênio aglomerados pelo cobalto. Este tipo de metal duro não é resistente ao mecanismo que gera o desgaste de cratera e, assim, os metais duros desta classe são indicados para a usinagem de materiais frágeis, que formam cavacos curtos (ferros fundidos e latões), e que não atritam muito com a superfície de saída da ferramenta, pois ao sofrerem uma pequena deformação, já se rompem e pulam fora da região de corte (DINIZ et al., 2008).

Referência bibliográfica

DINIZ, A.E.; MARCONDES, F.C.; COPPINI,N.L. Tecnologia da Usinagem dos
Materiais, 6° edição São Paulo: Artiliber Editora, 2008. 262p.

Abraço e até a próxima.

Mcs. Sander Gabaldo

Ferramentas de Corte

O processo de usinagem, que utiliza como ferramenta um material mais duro que o da peça, é a operação mais comum entre os processos de fabricação existentes. Baseado no princípio da dureza relativa, o surgimento de novos materiais e ligas estruturais com excelentes propriedades de resistência mecânica e elevada dureza contribui para o aparecimento de novos materiais de ferramentas mais resistentes para as operações de usinagem .

Por outro lado, a usinagem de materiais frágeis e/ou operações de cortes interrompidos (como o caso do fresamento, por exemplo) requerem materiais de ferramentas com suficiente tenacidade para suportarem os choques e os impactos inerentes a tais processos.

Como dureza e tenacidade são duas propriedades frequentemente opostas (normalmente alta dureza significa baixa tenacidade e vice-versa), o balanço destas propriedades nos materiais de ferramenta de corte se tornou um desafio para os fabricantes. Mais uma vez a dedicação em estudos e investimentos na pesquisa mostra-se eficientes, pois hoje se pode encontrar no mercado grande número de ferramentas com invejáveis características simultâneas de tenacidade e dureza. A conciliação dessas propriedades foi conseguida com a produção de ferramentas com diferentes composições químicas, tamanho de grãos finos e total controle dos processos de fabricação e tratamento térmico, o que lhes confere um grau de pureza e qualidade excepcionais.

A ferramenta de corte ideal deve ter as seguintes características (MODERN METAL CUTTING, 1994):

• Ter alta dureza, resistência ao desgaste de flanco e deformações plásticas.
• Ter alta tenacidade para resistir a choques e quebras
• Ser quimicamente inerte com o material a ser usinado e resistir em altas temperaturas ao desgaste por oxidação e difusão (craterização).
• Ter boa resistência a choques térmicos.

A característica da ferramenta escolhida influenciará diretamente em sua vida útil, na escolha da máquina, tempos de fabricação, custo do operador, entre outros fatores (HEISEL, 2007).

Os materiais para ferramentas mais utilizados nas operações de usinagem não apresentam uma classificação geral (FERRARESI, 1990). Entretanto, com base nas suas características químicas, elas podem ser agrupadas da seguinte maneira (DINIZ et al, 2008).

• Aços-rápidos
• Metal duro
• Cerâmica de corte
• Nitreto de boro cúbico
• Diamante
  

A figura 1 mostra a relação entre tenacidade e dureza dos principais materiais de corte disponíveis no mercado. O aço rápido apresenta grande tenacidade e consequentemente uma baixa dureza, o que impede sua utilização em velocidades de acima de 60 m/min quando comparado da usinagem de aço ou ferro fundido. Os materiais de corte nobres, como por exemplo, a cerâmica, o CBN e o PCD, possuem elevada dureza e baixa tenacidade. Portanto, necessitam de condições de corte de alta estabilidade, como por exemplo, alta rigidez da fixação da peça e da ferramenta de corte, assim como cortes contínuo ou pouco interrompido e máquinas com altas rotações, pois trabalham com altas velocidades de corte (acima de 500 m/min).

Neste contexto, o metal duro é o material que possui a melhor relação entre tenacidade e dureza. O metal duro é o material de corte mais utilizado para a usinagem em nível mundial. Cerca de 45% de tudo que é usinado é feito com ferramentas de metal duro. A tendência para os próximos anos é aumentar ainda mais a utilização do metal duro devido ao seu contínuo desenvolvimento.


Figura 1- Desenvolvimento das ferramentas de corte

Sabe-se que todos os materiais de engenharia apresentam uma queda de resistência com o aumento da temperatura. A Figura 2 mostra o comportamento da dureza dos principais grupos de ferramentas de corte com a temperatura de trabalho. Nota-se que até mesmo o metal duro e as cerâmicas têm sua dureza reduzida, com o aumento da temperatura de corte, mas numa taxa bem menor que aquelas apresentadas pelos aços-rápidos. Isto garante a aplicação destas ferramentas em condições de corte bem mais desfavoráveis que aquelas a que podem se submeter os aços-rápidos.

Figura 2- Variação da dureza de alguns materiais de ferramentas de corte com a temperatura

No próximo post, será feita uma descrição detalhada dos materiais de ferramentas mais utilizados no corte do ferro fundido, o metal duro e a cerâmica.

Referências:

DINIZ, A.E.; MARCONDES, F.C.; COPPINI,N.L. Tecnologia da Usinagem dos Materiais, 6° edição São Paulo: Artiliber Editora, 2008. 262p

FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais, vol. 1, São Paulo: Editora
Edgard Blücher LTDA, 1970. 754p.

MODERN METAL CUTTING: A pratical handbook. SANDVIK Coromant, 1996

Grande abraço e até lá !

Msc. Sander Gabaldo