São Paulo, 21 de junho de 2024

29/04/2023

Metal duro faz 100 anos. Escassez de materiais compromete seu futuro?

(*) Rickard Sundström

(30/04/2023) – 2023 marca o aniversário de 100 anos da invenção do metal duro. Essa classe de ligas, conhecida por sua capacidade de suportar altas temperaturas e usinagem rápida, é de fato a base de muitas máquinas-ferramenta modernas. Aqui, o gerente de Departamento, Rickard Sundström, recapitula a rica história do metal duro e o que ele significa para a Sandvik Coromant e também analisa o que poderá surgir nos próximos 100 anos.

Diversos períodos notáveis da história são caracterizados pelo material da época – a Idade da Pedra, a Idade do Ferro, do Bronze e assim por diante. A rotulação desses períodos com base nos materiais das ferramentas demonstra o grau de importância deles na sociedade, bem como o esforço humano para melhorar constantemente e encontrar melhores métodos. As aplicações e a sofisticação das ferramentas mudaram significativamente ao longo dos séculos, mas ainda são extremamente cruciais para manter nosso mundo funcionando hoje.

Primeiro passos – O desenvolvimento da primeira liga de aço comercial frequentemente é creditada a Robert Forester Mushet, que descobriu em 1868 que acrescentar tungstênio ao aço aumentava sua dureza mesmo após o resfriamento ao ar. Essa descoberta formou a base do desenvolvimento das ligas, levando ao uso de aços-ferramenta. No início dos anos 1900 a conformação e a usinagem de metais ainda dependiam das habilidades de artesãos altamente qualificados que usavam aços-ferramenta como matéria-prima para ferramentas de corte.

Mas como a demanda pela produção em massa começou a aumentar, especialmente em setores como o automotivo, que começava a decolar, ficou claro que o aço-ferramenta não conseguiria acompanhar o ritmo. Sua resistência limitada ao calor resultava no amolecimento a temperaturas mais altas, especialmente na superfície de contato entre a ferramenta e a peça, o que tornava difícil o corte em altas velocidades.

Consequentemente, foi desenvolvido o aço-rápido que continha mais cobalto do que aço-ferramenta. O cobalto adicional deu ao aço-rápido maior dureza a quente, permitindo o emprego de velocidades de corte muito mais altas. O corte mais rápido levou a um aumento na produtividade, diminuindo o custo total do produto e, por fim, foi um dos fatores que ajudaram a tornar os veículos mais acessíveis e viáveis para o público.

Velocidades de corte do aço de até 150 m/min tornaram-se possíveis, 4 vezes mais que com o HSS

Introdução do metal duro – O sucesso do aço-rápido fez com que a indústria a se desenvolvesse ainda mais, resultando na invenção do metal duro. Em 30 de março de 1923, Karl Schröter, então chefe de P&D em Osram, depositou a primeira patente “Gesinterte harte Metallegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung” (DE420689). O material originalmente era usado em matrizes de estiramento na indústria de lâmpadas, mas mais tarde o metal duro foi desenvolvido e testado para ferramentas de corte. Como tal, foi apresentado em uma exposição em Leipzig em 1927. Partículas finas de carboneto são cementadas em materiais compostos com um metal aglutinante para produzir o metal duro. Os metais duros mais comuns incluem carboneto de tungstênio (WC), carboneto de titânio (TiC) e carboneto de tântalo (TaC), com cobalto e níquel frequentemente usados como metais aglutinantes.

Da mesma forma que a introdução do aço-rápido revolucionou o mercado de manufatura, a invenção do metal duro permitiu uma usinagem ainda mais rápida. Velocidades de corte do aço de até 150 metros por minuto tornaram-se possíveis, quase quatro vezes mais rápido do que o aço-rápido.

Foi aí que a Sandvik começou a desenvolver ferramentas de metal duro. A marca Sandvik Coromant foi criada em 1942, com o único objetivo de oferecer ferramentas de corte modernas usando metal duro como base. As primeiras ferramentas de metal duro para usinagem da Sandvik Coromant foram fabricadas no ano seguinte e, conforme a industrialização decolou nos anos 50 e 60, a demanda continuou crescendo.

Em 1969, a Sandvik Coromant se tornou a primeira empresa no mundo a oferecer pastilhas de metal duro cobertas com cerâmica. A cobertura de cerâmica “Gamma Coating” melhorou tanto o desgaste quanto a resistência ao calor das ferramentas, aumentando o desempenho da usinagem em até 50%. A Coromant continuou a desenvolver sua oferta de metal duro, desenvolvendo novas classes e brocas para diversos setores. Sua classe GC 4225 de metal duro se tornou a classe mais vendida do mundo em 2005.

Materiais finitos – Mas e quanto ao futuro do metal duros? Materiais como tungstênio e cobalto são essenciais para a sua produção, porém esses recursos têm oferta limitada. O cobalto, por exemplo, é um componente comum em baterias de íons de lítio, valioso por prolongar a vida útil da bateria. Mas o vertiginoso aumento da demanda combinado com os desafios da mineração significa que poderemos enfrentar escassez já em 2028.

Para proteger esses recursos finitos, é imprescindível que fabricantes e fornecedores desempenhem seu papel no trabalho sustentável. Isso poderia ser feito através de reparos e recondicionamento de ferramentas antigas para que possam ser reutilizadas uma segunda ou até mesmo uma terceira vez. Ferramentas completamente inutilizáveis podem ser vendidas através de programas de recompra e o refugo pode ser reciclado em novo material. Aqui na Sandvik Coromant, oferecemos ambos os serviços. Nossa mais recente linha de classes de torneamento de aço que contém cerca de 40% de material reciclado. Levar em conta questões como fornecimento e sustentabilidade desde o projeto da ferramenta também ajuda a garantir que não se use mais material do que o necessário.

Olhos no futuro – A disponibilidade da matéria-prima é um fator primordial para o futuro do metal duro. Para a Sandvik Coromant, o foco será continuar aprimorando e aproveitando ao máximo os programas de sustentabilidade. Em particular, o aspecto de triagem de nosso processo de reciclagem provavelmente será uma área-chave de desenvolvimento, pois ainda é um desafio em termos dos recursos energéticos que exige.

Apesar dos grandes saltos de inovação, materiais mais antigos de ferramentas de corte como o aço-rápido ainda desempenham um papel importante no mercado em geral. É claro que mesmo em seu 100º aniversário, o metal duro ainda é um material vital para ferramentas de corte em muitos setores. Mas sempre há espaço para melhorias e à medida que as aplicações mudam e surgem novas, seremos sempre desafiados a encontrar soluções novas e melhores.

(*) Rickard Sundström é gerente de Departamento da Sandvik Coromant, na Suécia

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