Ferramentas e Porta-Ferramentas de Metal Duro: Vantagens, Aplicações e Desempenho Superior

Metal duro é aço usado para lâminas, brocas e outras ferramentas de corte de metais e outros materiais. O material, também conhecido como carboneto de tungstênio, tem composição meio tungstênio e meio carbono, sendo três vezes mais rígido que aço comum, tornando-o adequado para ferramentas e porta-ferramentas de metal duro. Ferramentas de corte de metal duro sinterizado e seus porta-ferramentas têm vantagens distintas sobre ferramentas padrão. Vamos analisar!

Principais Vantagens das Ferramentas e Porta-Ferramentas de Metal Duro

Metal duro é aço industrial para lâminas, brocas, porta-ferramentas e outros dispositivos de corte de metais e materiais. Metal duro, às vezes chamado carboneto de tungstênio, tem composição metade tungstênio, metade carbono, sendo três vezes mais durável que aço típico em dispositivos de corte. Ferramentas de corte com ponta de carboneto de tungstênio fornecem vantagem distinta sobre equipamentos comuns.

• Afiação

O metal duro mantém-se mais afiado que aço comum, tornando a ferramenta de corte mais eficiente. Permite corte mais rápido sem emperrar, reduzindo carga em máquinas de marcenaria. Ferramentas de aço doce embotam rápido. Quando lâminas embotam, queimam a madeira, causam lascas, quebram a fibra e explodem a fibra. Ferramentas com ponta de metal duro são muito mais eficazes, cortam mais rápido e exigem menos afiação que lâminas de aço comum.

• Limpeza do Corte

Ferramentas de metal duro fazem os cortes mais limpos e simples de qualquer ferramenta de metalurgia, causando pouco ou nenhum dano à fibra. Quando cortes são limpos e retos, juntas se encaixam melhor e juntas coladas são mais fortes. Corte limpo da ferramenta de metal duro diminui recuo e é fonte significativa de acidentes em oficina.

• Tenacidade

Lâminas de metal duro e porta-ferramentas são robustas o suficiente para remover detritos sem danificar lâmina ou cabo.

• Longevidade

Se desgastam ou quebram, as pontas de metal duro podem ser substituídas e a maioria das lojas de afiação adiciona novas pontas à ferramenta. O custo inicial de ferramentas com ponta de metal duro é maior, mas as pontas são intercambiáveis, tornando o dispositivo mais acessível a longo prazo. Dispositivos com ponta de metal duro duram quase indefinidamente se o corpo da lâmina ou haste do cortador estiver em boas condições. Para ferramentas de corte de metal duro, não é incomum durar pelo menos 20 anos se bem cuidadas e periodicamente atualizadas.

Aço Rápido versus Porta-Ferramentas de Metal Duro

Há muitos fatores decisivos para escolher entre ferramentas de corte de aço rápido, ferramentas de corte de metal duro e porta-ferramentas de metal duro. Em geral, a característica principal de todos os aços rápidos é alta dureza a quente com excelente tenacidade. Ferramentas HSS são menos custosas que de metal duro e sempre boa escolha em aplicações "alta variedade, baixo volume". Vamos analisar três operações específicas — furação, rosqueamento e fresamento — para entender melhor quando usar aço rápido ou metal duro e porta-ferramentas.

• Furação

Brocas de metal duro e porta-ferramentas são tipicamente usadas para produzir furos em grande volume onde o custo maior da ferramenta é justificado pelo custo unitário. Frequentemente disponíveis com canais de refrigerante interno para maior vida útil e saída confiável para furos profundos de alto volume. Uso de refrigerante pelo fuso e refrigerante de alta pressão proporciona excelente evacuação de cavacos, particularmente em furos profundos, sendo o método mais eficaz de resfriar a aresta durante o corte. Devido a velocidades e avanços potencialmente maiores, furação de metal duro é também a forma mais rápida de criar furos em ampla gama de metais. Porém, importante saber que em alguns aços Ni-Cr altos, embora o furo possa ser feito em altas velocidades, a condição da parede do furo pode endurecer rapidamente. Isso pode levar a outros problemas no processo de usinagem, especialmente se o furo deve ter rosca interna; a vida da macho será significativamente reduzida ao tentar cortar pela pele endurecida.

• Rosqueamento

Ferramentas de aço rápido e seus porta-ferramentas são geralmente a primeira escolha para roscagem. São de longe as mais comuns na fabricação de roscas internas, e recentemente há muitas versões de aço rápido e PM para variedade de aplicações de roscagem em CNC, diferentes tipos de rosca e grupos de materiais. Machos de aço rápido são usados mesmo em aplicações de alto volume e materiais difíceis, particularmente machos de aço PM de alta velocidade. Onde ainda são primeira escolha devido à estabilidade de processo oferecida. Machos de metal duro não são tão populares devido à fragilidade do metal duro. Tende a lascar na maioria das aplicações de roscagem, especialmente furos cegos. O metal duro trinca em aplicações de aço de profundidade total conforme o macho gira e quebra cavacos produzidos no corte descendente para sair do furo. Como mencionado, aço rápido tem maior ductilidade que metal duro, sendo isso o mais importante no processo de roscagem.

• Fresamento

Fresas de topo de metal duro são de longe as mais populares pois oferecem as melhores taxas de remoção de metal (MRR). Fresas de topo de metal duro sólido tornaram-se primeira escolha considerando vários designs de espiral combinados com pacotes CAM que fornecem caminhos de ferramenta para amortecer vibrações causadas por vibrações naturais durante fresamento. Estratégias como métodos trocoidais são comuns hoje. Fresas de topo de aço rápido ainda existem, ex. para fresadoras manuais, volumes menores, setups menos rígidos. Porém, seu uso declinou recentemente devido a muitos avanços na indústria.

Porta-Ferramentas e Mandris de Pinça de Metal Duro

Selecionar o mandril correto começa identificando o nariz do fuso da máquina onde o mandril será montado. Todos os narizes de fuso de torno CNC cumprem normas internacionais que definem claramente as dimensões da interface de montagem. Configurações comuns no mercado norte-americano são A2-6, A2-8 e 140 mm. O próximo passo é determinar a capacidade de carga necessária do porta-ferramentas baseada no tamanho das peças a serem fixadas. Em aplicações de alimentação de barras, costuma-se igualar ou exceder ligeiramente o tamanho do furo do tubo de tração da máquina. Quando devidamente combinados com máquina, alimentador de barras e aplicação, mandris de pinça CNC fornecem forma econômica e eficaz de fixar material menor que 4" de diâmetro. Como porta-pinças são tipicamente combinados com alimentador de barras, alguns com magazine, e projetados para manter força de aperto constante em altas velocidades, são a escolha para montagem em operações de partida a frio.