Como o CBN sem aglutinante e o PCD da Sumitomo estão estabelecendo novos padrões para ferramentas de corte

Com trabalhos de usinagem desafiadores que às vezes exigem várias trocas de ferramentas, uma ferramenta durável que prolonga a vida útil da ferramenta é altamente desejável. Veja como as ferramentas CBN sem aglutinante e PCD sem aglutinante da Sumitomo estão oferecendo opções duradouras e de corte duro para trabalhar com materiais difíceis de cortar.

A Sumitomo sempre se comprometeu a modernizar suas linhas de produtos.

O produto mais recente de seus esforços de pesquisa e desenvolvimento é um conjunto de ferramentas de corte que proporcionam ao usuário final maior versatilidade na usinagem de materiais difíceis de cortar, como ligas de titânio.

Os engenheiros da Sumitomo conseguiram criar ferramentas de CBN (nitreto de boro cúbico) sem aglutinante e PCD (diamante policristalino) sem aglutinante.

Esses produtos ligam diretamente partículas de nível nanométrico ou submicrônico sem usar materiais ligantes metálicos. Essa tecnologia “sem aglutinante” é mais dura e tem melhor condutividade térmica do que o CBN/PCD convencional, permitindo maior eficiência e oferecendo um grande benefício para os maquinistas que valorizam a produtividade, a vida útil da ferramenta e a versatilidade.





“O cliente está sempre pedindo uma ferramenta que dure mais, tenha um acabamento melhor e custe menos”, diz George Schendel, engenheiro de aplicações da Sumitomo Electric Carbide.

“Portanto, sempre foi um objetivo dos desenvolvedores produzir um produto sem aglutinante porque sentiram que haveria benefícios”, acrescenta. “O aglutinante é um elo fraco no material da ferramenta de corte, mas ninguém jamais conseguiu fazer isso até que nossos cientistas apresentassem a solução atual.”

A ciência do CBN e PCD sem fichário

Sob um processo recém-desenvolvido, os engenheiros da Sumitomo desenvolveram pequenos grãos de cristal de carbono que podem ser dispostos de forma compacta e são 100 vezes menores do que os tamanhos de grãos anteriores. Esses grãos são ligados uns aos outros diretamente, sem nenhum material ligante entre eles, oferecendo um grau de dureza muito alto.

“O método tradicional de usar um material ligante metálico introduz uma impureza na aresta de corte. Então, quando o produto é feito sem aglutinante, você tem um fio de corte muito puro e dura mais, e pode ser muito econômico para o usuário”, diz Schendel.

Quando sinterizamos o material, as redes cúbicas entre esses minúsculos grãos se entrelaçam e o tamanho do grão realmente cresce; eles crescem em grãos maiores que ainda são muito menores do que os que fornecemos em nossos outros produtos convencionais, mas esses grãos se unem e o entrelaçamento da treliça cúbica se torna muito forte”, diz Schendel.

Ele explica que o objetivo final desse tipo de ferramenta de corte é que ela seja dura. Assim, quando um aglutinante é usado em ferramentas convencionais para sintetizar material, ele enfraquece a ligação entre os grãos do material, o que significa que há um local onde a pastilha da ferramenta pode falhar e a aresta de corte pode perder sua forma, o que também significa que não pode funcionar não mais.

“Ao não usar um aglutinante, tornamos a ligação entre os grãos mais forte do que o próprio grão, melhorando as propriedades do material de corte”, diz Schendel.

Aplicações de materiais sem aglutinantes

Os dois produtos sem aglutinantes da Sumitomo são:

CBN sem fichário (NCB100):

• Ideal para acabamento de alta eficiência de ligas de titânio, ligas de cromo-cobalto, metal duro e outros materiais difíceis de cortar.
• A ferramenta também oferece precisão dimensional insuperável e rugosidade de superfície reduzida, além de uma vida útil da ferramenta drasticamente melhorada que resulta em ótima eficiência de custo.

PCD sem fichário (NPD10/DA90):

• Mais adequado para usinagem de acabamento de metal duro e material duro e frágil, principalmente metal duro de tungstênio e metal duro.
• Mantém excelente precisão dimensional por longos períodos.
• Alcança a usinagem de alta precisão de metal duro com diamante nanopolicristalino, que possui excelente resistência ao desgaste.
• Reduz bastante o número de vezes que a ferramenta deve ser indexada em comparação com as ferramentas diamantadas anteriores, melhorando a eficiência do trabalho e reduzindo o custo total.

Como dito acima, o CBN é altamente útil para titânio e ligas de titânio, enquanto o PCD é usado para materiais frágeis e duros, como carboneto de tungstênio e carboneto cimentado, que a maioria das pessoas agora tritura.

“Você poderia cortar uma fresa de topo de metal duro com a aresta de corte PCD sem ligante NPD10, e alguns fabricantes de fundição a usam para punções de metal duro, enquanto as empresas que fazem cavidades de lentes ou moldes de lentes usam para cortar a cavidade real para a lente”, Schendel diz. “Normalmente, você teria que usar moagem para fabricar esse bloco, mas agora podemos fazer cortes diretos.”

Como a nova tecnologia sem aglutinante permite uma vida útil da ferramenta muito melhor, ela aumenta o rendimento para o usuário final, o que é significativo, explica Schendel.

“Ao encurtar o tempo de ciclo, um fabricante pode executar operações mais rapidamente e produzir mais peças por dia, o que aumenta o lucro”, diz ele. “Ou uma oficina pode terminar uma série menor de unidades mais rapidamente para que a máquina fique disponível para o próximo trabalho, para que recebam mais peças todos os anos, o que é sempre uma grande vantagem.”

E quando as oficinas são mais produtivas, elas não precisam de tantos operadores de máquinas, ele acrescenta:“Então, se eles estão tendo problemas para encontrar trabalhadores agora, essa ferramenta ajuda, possibilitando que eles produzam mais com menos pessoas”.

Benefícios para as indústrias aeroespacial e médica

As ferramentas CBN e PCD sem aglutinantes têm uso em indústrias específicas.

Por exemplo, ferramentas CBN sem aglutinante são predominantemente usadas nas indústrias aeroespacial e médica. Aeroespacial usa muito titânio e ligas de titânio. As indústrias médicas também usam titânio e cromo cobalto para itens como articulações de joelho e quadril.

Como a produção de peças para essas indústrias pode ser cara, reduzir o custo por peça por meio do desempenho da ferramenta pode ajudar esses clientes com a economia geral de custos.

O corte de teste no torneamento de ligas de titânio com o CBN sem ligante NCB100 da Sumitomo retornou os resultados abaixo:

• Controle de cavacos consistente e uma aresta de longa duração, tornando as ferramentas ótimas candidatas para substituir os atuais processos de acabamento estáveis ​​usando metal duro
• 3x mais longo no corte
• 9X a quantidade de material removido
• Tempo de inatividade minimizado
• Redução da entrada do operador
• Eliminou a necessidade de ferramentas redundantes
• Operação autônoma ativada

Custos reduzidos são outro benefício, diz Schendel.

“Embora esses itens tenham um preço mais alto, o retorno mostrou ao cliente um grande valor”, diz ele.

Em muitos casos, nosso PCD tradicional (DA90) pode desbastar e finalizar uma peça de maneira econômica, acrescenta Schendel. “Desbaste com o DA90 e termine com o NPD10 sem fichário, e essa é a maneira econômica de fazer isso.”

“E se os usuários estão procurando um acabamento espelhado em metal duro, ou eles têm que manter uma tolerância muito apertada em metal duro, eles podem controlar o tamanho da peça de trabalho e obter uma consistência muito melhor, peça após peça, com a opção sem aglutinante em vez de PCD tradicional”, acrescenta.

“Nosso objetivo é sempre aumentar o resultado final para o usuário final, para tornar seus processos tão rentáveis ​​e eficientes quanto possível”, diz Schendel. “Sempre analisamos o custo por peça do usuário em comparação com a forma como eles estão processando uma peça agora, porque nosso objetivo é aumentar sua produtividade.”



Quais ferramentas ajudaram você a tornar sua loja mais produtiva? O que você está usando para usinar materiais difíceis de cortar? Compartilhe seus pensamentos nos comentários abaixo.