Escolhendo Materiais de Ferramentas de Corte para Desempenho Ótimo em Usinagem

Hoje discutiremos os materiais de ferramentas de corte mais comuns usados nas indústrias mecânicas. A ferramenta desempenha papel muito importante na usinagem. A forma da peça, seu acabamento superficial e outras propriedades dependem diretamente do material da ferramenta e seu projeto. Uma ferramenta bem projetada com material apropriado proporciona melhor acabamento superficial e alta precisão. Características mais importantes da ferramenta são:

• Deve ter alta dureza a quente.
• Alta resistência ao desgaste.
• Ferramenta deve ter alta tenacidade e dureza.
• Deve ter alta condutividade térmica.
• Ferramenta trabalha a alta temperatura durante corte, então deve ter baixo coeficiente de expansão térmica.
• Ferramenta deve ter alta resistência.
• Deve ter baixo coeficiente de atrito e ser quimicamente estável.

Materiais de Ferramentas de Corte:

Materiais de engenharia mais comuns usados na fabricação de ferramentas:

Aço Carbono:

O aço carbono é amplamente usado para usinar materiais moles como magnésio, alumínio, madeira etc. Contém carbono, silício e magnésio como constituintes. Usado para fazer brocas manuais de lâmina estreita, machos, matrizes, formões etc. Sua velocidade de corte é cerca de 10 mm e temperatura máxima de trabalho é 200-250°C.

Aço Rápido (HSS - High Speed Steel):

O aço rápido é material de ferramenta muito comum, liga de aço, tungstênio, cromo e vanádio. Contém 18% tungstênio, 4% cromo e 1% vanádio. Este material é de têmpera profunda e pode ser temperado em óleo, ar ou sal. Tem a maior tenacidade. Sua velocidade de corte é cerca de 30-50 m/min. Pode trabalhar até 650°C.

Segundo a composição, pode ser dividido em dois tipos principais:

1. Aços tipo tungstênio onde tungstênio é principal elemento de liga.
2. Aços tipo molibdênio onde tungstênio é parcial ou completamente substituído por molibdênio. É mais barato que tipo tungstênio e tem maior tenacidade no mesmo nível de dureza.

Stellite:

Stellite é liga não ferrosa com cobalto, cromo, tungstênio, molibdênio e boro. Cobalto cerca de 38-53%, cromo 30-33%, tungstênio 10-20%, carbono 1-3%. Este material tem propriedades intermediárias entre HSS e carboneto cementado. Velocidade de corte cerca de 50-80 m/min. Temperatura máxima de trabalho cerca de 900°C.

Este material é usado principalmente para desbaste em velocidade e avanço relativamente altos e pode usinar materiais mais difíceis como aços de alta resistência, aços inoxidáveis e aços tratados termicamente resistentes.

Ferramenta de Carboneto Cementado:

Feito por técnica de metalurgia do pó. Neste material, cobalto atua como material ligante. Podem ser divididos em três tipos:

1. Carboneto de tungstênio reto com cobalto como ligante.
2. Carboneto de tungstênio com cobalto como ligante e grandes percentagens de carbonetos de titânio, tântalo, nióbio e colúmbio etc.
3. Carboneto de titânio com níquel ou molibdênio como material ligante.

Velocidade máxima cerca de 60-200 m/min e limite de temperatura de trabalho até 1000-1200°C.

Todos os carbonetos quando acabados são extremamente frágeis e fracos em resistência a impacto e choque. Por isso vibrações são muito prejudiciais para ferramentas de carboneto.

Cerâmicas:

Esta ferramenta é combinação de carboneto de silício e óxido de alumínio. Também feita por metalurgia do pó. Não pode trabalhar em baixa velocidade. Este material tem resistência à abrasão muito alta e é mais duro que ferramenta de carboneto cementado. É particularmente usada para usinar ferro fundido e aço de alta resistência à tração com velocidade de corte maior que carboneto cementado. Temperatura máxima de trabalho cerca de 1400°C. Velocidade de corte cerca de 300-600 m/min.

Cermets:

Combinação de cerâmica com metal é conhecida como cermets. Este material tem alta refratariedade das cerâmicas e alta tenacidade e resistência a choque térmico do metal. Combinação usual é óxido de alumínio com metal (W, Mo, Boro, Ti etc.) em quantidade de 10%.

Diamante:

Diamante é o material de ferramenta mais duro conhecido na Terra. Tem boa condutividade térmica, baixa expansão térmica e baixo coeficiente de atrito. Velocidade de corte cerca de 1500-2000 m/min. Usado para usinar materiais duros como carbonetos duros, nitretos etc. Principalmente usado para usinar materiais não ferrosos.

Nitreto Cúbico de Boro (CBN):

É o segundo material mais duro após diamante. Não é material natural. Consiste em átomos de nitrogênio e boro. Tem alta dureza e alta condutividade térmica. CBN é quimicamente inerte e usado como substituto do diamante para usinar aço. Principalmente usado como abrasivo em rebolos. Velocidade de corte máxima cerca de 600-800 m/min.

UCON:

É novo material de corte. Constituintes: colúmbio 50%, titânio 30%, tungstênio 20%. Tem alta dureza, alta tenacidade e excelente resistência a choque. Principalmente usado para corte de aço e não adequado para ferro fundido, aço inoxidável e superligas com base Ni, Co, Ti. UCON dá 60% aumento na velocidade de corte comparado com carboneto de tungstênio.

Coronite:

É novo material de corte cujas propriedades ficam entre HSS e carboneto cementado. Consiste em grãos finos de TiCN dispersos uniformemente em matriz de aço tratável termicamente. Usado para produzir brocas e fresas de pequeno e médio porte. Também usado para tecnologia de revestimento e compostos. Principalmente usado como material de núcleo para HSS ou aço mola.

Este é tudo sobre materiais de ferramentas de corte mais comuns nas indústrias mecânicas. Se tiver dúvidas, comente. Se gostou, compartilhe nas redes sociais. Assine nosso site para mais artigos informativos. Obrigado pela leitura.