7 revestimentos de ferramentas obrigatórios para usinagem de alto desempenho

Se você precisa melhorar sua operação de usinagem CNC, vale a pena entender como a tecnologia de revestimentos de ferramentas pode fazer a diferença. Aqui estão alguns bons motivos para avaliar um revestimento de ferramenta de corte de alto desempenho para seu próximo trabalho problemático.

Um bom metal duro é importante, mas um bom revestimento aplicado à superfície desse metal duro é muitas vezes crítico. Neste artigo, entrevistamos o Dr. Jon W. Paggett, diretor de desenvolvimento de revestimentos da Kyocera Hardcoating Technologies, para discutir os desenvolvimentos recentes em revestimentos de ferramentas de corte – e como eles ajudam as oficinas a aumentar a produtividade e reduzir os custos de ferramentas.

Os principais revestimentos de ferramentas para fresas de topo, furadeiras e fresas

A Kyocera SGS Precision Tools é um fabricante líder de fresas de topo, brocas e fresas e oferece muitos revestimentos de ferramentas diferentes. Embora os nomes sejam proprietários, existem os antigos substitutos, como TiN e TiCN, com os quais qualquer maquinista está familiarizado, bem como alguns recém-chegados ao bloco de revestimento. Aqui estão os sete primeiros:

• Ti-NAMITE (nitreto de titânio)
• Ti-NAMITE-A (nitreto de alumínio e titânio)
• Ti-NAMITE-B (diboreto de titânio)
• Ti-NAMITE-C (carbonitreto de titânio)
• Ti-NAMITE-X (nanocompósito proprietário)
• Di-NAMITE (diamante cristalino)
• Ti-NAMITE-M (nanocompósito proprietário)

Há mais, mas é o segundo - AlTiN, junto com seu silício (AlTiN/Si₃ N₄ ) - que Paggett diz ter suplantado amplamente o TiN como o revestimento principal para uma ampla gama de aplicações.

“Talvez seja o revestimento mais comum e de aplicação geral disponível e é uma boa escolha de alto desempenho para aços inoxidáveis ​​e algumas superligas”, explica ele. “Além disso, a adição de cromo a vários revestimentos – AlTiCrN e AlCrN, por exemplo – aumenta a estabilidade térmica para várias aplicações de temperatura mais alta.”

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Como os revestimentos de ferramenta certos evitam rachaduras, delaminação e falhas de ferramenta

Há muito mais nos revestimentos de ferramentas de corte do que um monte de compostos químicos esotéricos. O método usado para aplicar os revestimentos é igualmente importante, assim como a preparação da aresta da ferramenta, a espessura do revestimento e o tamanho do grão do substrato de metal duro.

“Muitos revestimentos avançados hoje incluem nanoestruturas como nanocamadas ou nanocompósitos”, diz Paggett. “Supondo que a espessura dessas camadas ultrafinas possa ser controlada dentro de uma determinada faixa, elas servem para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do revestimento, com um sacrifício mínimo de tenacidade. Essas estruturas multifásicas em camadas também ajudam na deflexão de rachaduras que, de outra forma, se propagariam na ferramenta.”

Revestimentos de nitreto estão normalmente na faixa de 2 a 4 mm, diz Paggett, observando que as tensões entre o revestimento e o substrato aumentam com a espessura do revestimento. Se for muito grosso, o resultado pode ser delaminação seguida de falha da ferramenta.

E como qualquer um que tenha usado uma ferramenta com revestimento de TiC ou outro legado com revestimento CVD pode atestar, revestimentos mais espessos também “embotam” a ferramenta ao aumentar o raio da aresta de corte. Isso é vantajoso em algumas aplicações – aço carbono e ferro fundido, por exemplo – mas para aço inoxidável, alumínio, aços-ferramenta e superligas, uma aresta viva e ferramenta de inclinação positiva são geralmente a primeira escolha.

Você está pensando em usinagem de alto desempenho? Aprenda como. Leia “ É hora de adotar a usinagem de alto desempenho? ”

A evolução dos revestimentos de ferramentas de corte

É claro que a tecnologia de revestimento mudou muito desde os primeiros dias do TiC e outros revestimentos CVD. As ferramentas revestidas de TiC mais grossas de hoje são muito mais afiadas do que eram antes.

“Os avanços na aplicação de revestimentos PVD incluíram projetos de cátodos que tentam combinar as vantagens do arco catódico e da pulverização catódica”, diz Paggett. “A configuração do ímã e o arco pulsado reduzem as macropartículas e tornam o revestimento mais suave dos sistemas de arco catódico, enquanto o HiPIMS (sputtering magnetron de impulso de alta potência) aumenta a taxa de ionização e a taxa de deposição dos sistemas de sputtering. Avanços também estão sendo feitos nas configurações de gravação a plasma, o que aumenta a adesão do revestimento.”

Toda essa conversa de magnetrons e sistemas de pulverização catódica pode ser uma informação inebriante. Para um maquinista, tudo o que importa é a vida útil da ferramenta e a rapidez com que o metal pode ser removido. Se esse metal for o alumínio, observa Paggett, dê uma olhada em outro revestimento recém-chegado, o diboreto de titânio.

TiB₂ é um excelente revestimento para ligas de alumínio e outras aplicações não ferrosas. Sua alta dureza oferece boa resistência ao desgaste em ligas de alumínio abrasivas contendo silício e reduz a aresta postiça que acaba levando à falha da ferramenta.

E que efeito a preparação da aresta tem no desempenho da ferramenta de corte?

“Quando vistas sob um microscópio, as bordas das ferramentas como retificadas são bastante ásperas”, diz Paggett. “Os pontos altos atuam como concentradores de tensão que podem levar à fratura prematura e à deterioração da aresta de corte. Mas a preparação da aresta suaviza essa rugosidade, além de introduzir um afiado que fortalece ainda mais a aresta.”

O impacto na produtividade dos revestimentos de ferramentas

Qualquer um que tenha comprado uma ferramenta de corte ultimamente quase certamente notou o preço mais alto que vem com esses revestimentos avançados - de 2 a 3 vezes o preço dos revestimentos de ferramentas "padrão", realmente vale a pena? Pagett pensa assim.

Os potenciais aumentos de desempenho dependem de uma ampla gama de variáveis, incluindo o material da peça, a geometria da ferramenta, os caminhos da ferramenta e a máquina-ferramenta, mas aumentos na taxa de remoção de material de 10 vezes ou mais são possíveis em certas aplicações

“A maior produtividade e vida útil da ferramenta quase certamente resultarão em uma redução líquida no custo geral”, acrescenta.

É verdade que uma máquina-ferramenta mais antiga ou com pouca potência não poderá aproveitar ao máximo esses ganhos de produtividade, mas a vida útil prolongada da ferramenta ainda seria benéfica.

“Com isso em mente, existem aplicações específicas nos setores médico e aeroespacial onde eles podem relutar em usar revestimentos devido a questões de biocompatibilidade ou transferência de material”, diz Paggett. “No entanto, para a maioria das aplicações, cabe às oficinas avaliar e testar novos revestimentos assim que estiverem disponíveis.”

Quais são seus revestimentos de ferramentas favoritos para materiais difíceis de cortar? Converse com seus colegas no fórum metalúrgico . [registro obrigatório]