7 Revestimentos Essenciais para Usinagem CNC Superior

Se você precisa impulsionar sua operação de usinagem CNC, vale a pena entender como a tecnologia de revestimentos de ferramentas pode fazer a diferença. Aqui estão 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 frequentemente crítico. Neste artigo, entrevistamos o Dr. Jon W. Paggett, diretor de desenvolvimento de revestimentos na Kyocera Hardcoating Technologies, para discutir desenvolvimentos recentes em revestimentos de ferramentas de corte — e como eles ajudam as oficinas a aumentar a produtividade e reduzir custos de ferramentas.

Os Principais Revestimentos para Fresas de Topo, Brocas e Fresas de Roteador

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

• 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)

Existem mais, mas é o segundo — AlTiN, junto com seus parentes contendo silício (AlTiN/Si₃N₄) — que Paggett diz ter substituído amplamente o TiN como o revestimento preferido para uma ampla gama de aplicações.

"É talvez o revestimento mais comum e geralmente aplicável 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 — melhora a estabilidade térmica para várias aplicações de alta temperatura."

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Como os Revestimentos Certos Previnem Trincas, Deslaminação e Falha da Ferramenta

Há muito mais em 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. "Assumindo que a espessura dessas camadas ultrafinas possa ser controlada dentro de uma faixa determinada, elas servem para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do revestimento, com apenas um sacrifício mínimo na tenacidade. Essas estruturas multicamadas e multifásicas também ajudam na deflexão de trincas que, de outra forma, se propagariam na ferramenta."

Revestimentos de nitreto estão tipicamente na faixa de 2 a 4 mícrons, diz Paggett, observando que as tensões entre revestimento e substrato aumentam com a espessura do revestimento. Vá muito grosso e o resultado pode ser deslaminação seguida de falha da ferramenta.

E como qualquer um que já usou uma ferramenta revestida com TiC ou outro CVD legado pode atestar, revestimentos mais grossos 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 para ferramentas e superligas, uma aresta afiada e ferramenta com ângulo de ataque positivo são geralmente a primeira escolha.

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A Evolução dos Revestimentos de Ferramentas de Corte

Claro, a tecnologia de revestimento mudou muito desde os primeiros dias do TiC e outros revestimentos CVD. As ferramentas revestidas com TiC mais grossas de hoje são muito mais afiadas do que já foram.

"Avanços na aplicação de revestimentos PVD incluíram designs de cátodo que tentam combinar as vantagens do arco catódico e da pulverização catódica por magnetron", diz Paggett. "Configuração de magnetron e arco pulsado reduzem macropartículas e tornam o revestimento mais suave em sistemas de arco catódico, enquanto HiPIMS (pulverização catódica por magnetron de impulso de alta potência) aumenta a taxa de ionização e deposição de sistemas de pulverização. Avanços também estão sendo feitos em configurações de gravação a plasma, que aumentam a adesão do revestimento."

Toda essa conversa sobre magnetrons e sistemas de pulverização pode ser informação complexa. Para um operador, o que importa é a vida útil da ferramenta e a velocidade de remoção de metal. Se esse metal é alumínio, observa Paggett, dê uma olhada séria em outro recém-chegado ao revestimento: diboreto de titânio.

TiB₂ é um excelente revestimento para ligas de alumínio e outras aplicações não ferrosas. Sua alta dureza proporciona boa resistência ao desgaste em ligas de alumínio abrasivas contendo silício e reduz a aresta de acúmulo que, em última análise, leva à falha da ferramenta.

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

"Quando vistas ao microscópio, as arestas de ferramentas retificadas são bastante rugosas", diz Paggett. "Pontos altos atuam como concentradores de tensão que podem levar a fratura prematura e deterioração da aresta de corte. Mas a preparação da aresta suaviza essa rugosidade, além de introduzir um arredondamento que fortalece ainda mais a aresta."

O Impacto na Produtividade dos Revestimentos de Ferramentas

Qualquer um que tenha comprado uma ferramenta de corte recentemente quase certamente notou o preço mais alto que vem com esses revestimentos avançados — a 2 a 3 vezes o preço de revestimentos "padrão", vale realmente a pena? Paggett acha que sim.

Os potenciais aumentos de desempenho dependem de uma ampla gama de variáveis, incluindo o material da peça, geometria da ferramenta, trajetórias da ferramenta e a máquina-ferramenta, mas aumentos de 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 total", ele acrescenta.

Admitidamente, uma máquina-ferramenta mais antiga ou subpotente não conseguirá aproveitar totalmente esses ganhos de produtividade, mas a vida útil estendida da ferramenta ainda seria benéfica.

"Com isso em mente, existem aplicações específicas nos setores médico e aeroespacial onde podem ser relutantes em usar revestimentos devido a preocupações com biocompatibilidade ou transferência de material", diz Paggett. "No entanto, para a maioria das aplicações, cabe às oficinas avaliar e testar novos revestimentos à medida que se tornam disponíveis."

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