(14/02/2016) – O uso industrial do carbeto (ou carboneto) de tungstênio no corte de metais teve início na década de 1930. Desde então o metal duro tornou-se disparadamente o mais popular material para a fabricação de ferramentas de corte. Na década de 1940, fabricantes de ferramentas de corte começaram a produzir ferramentas com a grande vantagem de substituir segmentos de metal duro que eram mecanicamente montados sobre o corpo das ferramentas.
Esta inteligente inovação e a utilização da fixação mecânica, a qual oferece força muito maior em comparação com as montagens soldadas anteriores, são agora reconhecidos como um marco memorável, não apenas na área de fabricação de ferramentas, mas também no avanço da eficiência de todas as indústrias metalúrgicas.
Este importante desenvolvimento levou a melhorias impressionantes na produtividade de operações de usinagem. Foi imediatamente possível aumentar a carga na ferramenta e intensificar as taxas de remoção de material. Esse vantajoso método que garantia a simples e econômica substituição do elemento de corte quando desgastado ou em caso de quebra. Dependendo do formato do inserto usado, eles poderiam ser rapidamente fixados, garantindo a rápida troca de uma aresta com desgaste, rotacionando o inserto sobre seu eixo ou girando de cima para baixo. Inicialmente os novos segmentos de corte foram conhecidos por diversos nomes, como pontas descartáveis, insertos intercambiáveis, insertos substituíveis, porém, hoje o mais utilizado é “pastilhas intercambiáveis”.
A tecnologia usada na fabricação de pastilhas intercambiáveis é baseada na metalurgia do pó, compreendendo diversos processos de manufatura: preparação do pó de metal duro (mistura); Prensagem do pó (compactação); Sinterização compacta; Processo de pós-sinterização; Cobertura.
Em princípio, estas etapas permaneceram inalteradas ao longo de muitas décadas. Embora, ao mesmo tempo, o progresso da ciência e tecnologia tenha impactado significativamente o processo de fabricação de insertos.
No passado, insertos eram produzidos com o uso de máquinas manuais. Assim, a aplicação de diversos processos complexos de metalurgia do pó era muito difícil ou mesmo impossível de serem executados. A introdução de equipamentos industriais mais avançados, incluindo automação e controle computadorizado, tornou os processos tecnológicos mais estáveis, controláveis e confiáveis. Consequentemente, as propriedades mecânicas dos insertos tornaram-se mais uniformes, previsíveis e repetitivas, fatores que permitiram melhorias drásticas em termos de precisão dos insertos sinterizados, reduzindo as tolerâncias de fabricação.
Hoje, uma prensa comum de produção de insertos é um dispositivo altamente engenhoso que é controlado por computador. Um punção móvel pode ser feito de diversos “subpunções”, cada um atuando separadamente. Alguns tipos de prensa englobam opções de prensagem multieixos. O progresso notável na tecnologia de prensas permite a produção de insertos de formas complexas que são caracterizados por aresta de corte variável (Fig. 1). Esta capacidade permite realização de geometrias de corte otimizadas, que garantem não apenas uma usinagem estável e suave, mas também uma melhora na precisão de uma superfície usinada (Fig. 2).
Adicionalmente, as vantagens proporcionadas pelo uso de modernos sistemas CAD/CAM tornaram possível melhorar o projeto e as peças perfiladas dos conjuntos de moldes de prensagem. Também a capacidade de simular o processo de prensagem de novos produtos sinterizados, quando eles estão no início de suas etapas de projeto, permitem que alterações e melhorias possam ser feitas.
Novas técnicas avançadas, relativas à sinterização de insertos “mestres”, melhoraram a qualidade do processo. A sinterização gradiente de substratos multicarbetos garante uma fina camada superior com alto teor de cobalto. Esta camada gradiente produz excelente barreira contra o desenvolvimento de trincas e garantem aumento de resistência à ruptura. Hoje em dia, os substratos deste tipo são normalmente utilizados em ferramentas destinadas a operações de torneamento.
Até 1980 as classes de metal duro não tinham coberturas. A fim de torná-las universais e aplicáveis à usinagem de diversos materiais de engenharia, fabricantes de ferramentas inventaram classes que continham vários aditivos. A adoção de tecnologias de revestimento tem mudado drasticamente o mundo da usinagem; agora, a grande maioria das classes de metal duro são revestidas. A adição desta nova tecnologia permitiu classes focadas no corte de grupos de materiais específicos. Os substratos passaram a ter menos aditivos, portanto, as suas estruturas tornaram-se mais uniformes e estáveis, o que melhorou ainda mais os controles durante a produção.
A introdução de metal duro revestido e desenvolvimentos em andamento nesta área tem permitido significativo aumento das velocidades de corte. Por exemplo, 30 anos atrás, quando torneando ferro fundido cinzento, a velocidade de corte usada era aproximadamente 100 m/min para insertos os quais eram fabricados em IC20 (classe de metal duro sem cobertura). Hoje, a classe IC 5005 com cobertura, permite valores de velocidade de até 600 m/min. Em outro caso, o fresamento de aço inoxidável martensítico na mesma época, era realizado em torno de 80 m/min com IC50M (classe sem cobertura), hoje 300 m/min é um valor possível quando usando IC5500 (classe com cobertura). Estes números impressionantes ilustram muito bem o quanto o metal duro revestido tem permitido saltos em progresso no campo das velocidades de corte.
As tecnologias de revestimentos continuam se desenvolvendo em duas direções principais – Deposição Química a Vapor (CVD) e Deposição Física a Vapor (PVD). O principal resultado do progresso dentro da área do CVD foi a introdução de revestimentos cerâmicos de alumina. Isto permite usinagem a elevadas velocidades devido a suas excelentes propriedades de isolamento a temperaturas, alta dureza e estabilidade química a altas temperaturas.
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Progressos no desenvolvimento das ferramentas de metal duro II
