(16/02/2014) – O Laboratório de Fenômenos de Superfície da USP testou pela primeira vez a utilização de novo processo de sinterização de pós metálicos por plasma pulsado para a fabricação de ferramentas de corte com gradiente funcional (FGM, na sigla em inglês). “A proposta é pesquisar e desenvolver materiais de gradiente funcional com propriedades e funções inovadoras”, explica Marcelo Bertolete, autor da tese de doutorado defendida no final de janeiro. Essas propriedades seriam responsáveis por dar a ferramenta maior rigidez, tenacidade e resistência.
O pesquisador desenvolveu e testou duas pastilhas de oito camadas com diferentes gradações de cerâmica e metal duro em cada uma delas, começando com níveis mais elevados de cerâmica. Uma delas foi produzida com uma combinação de alumínio e zircônia e a outra com alumínio e titânio.
As ferramentas FGM obtiveram seu melhor resultado no menor uso da força de corte, quando comparadas a uma ferramenta de nitreto de silício. Enquanto o inserto convencional exigiu 900N, as outras duas ficaram em 700N. Quando comparadas com a mesma classe de ferramentas, mas de material homogêneo, a FGM de alumínio-titânio superou em mais de 100% a resistência à flexão em comparação com as ferramentas de alumínio-titânio convencional e alumínio-zircônia.
Já na comparação em relação a desgaste e resistência, o desempenho das FGM foi menor do que as de nitreto de silício. Ainda assim, Marcelo Bertolete considera um bom resultado, uma vez que houve restrições na montagem das pastilhas que não possuíam chanfro nas arestas. “Se levarmos isso em consideração, os resultados foram muito bons”. O pesquisador levará o aperfeiçoamento dos FGM como continuidade dos seus estudos no pós doutorado.
O método de sinterização por plasma também é novidade. Nesse sistema, a energia elétrica passa pela matriz de grafite até chegar ao material a ser sinterizado. O grafite promove rápido aquecimento em conjunto com a aplicação de pressão em pulso. Enquanto na sinterização por prensagem isostática quente (HIP, sigla em inglês) a temperatura máxima leva uma hora para ser atingida, no processo por SPS são necessários 10 minutos. O trabalho também é feito com metade da temperatura, 1000°C contra 2000°C, embora a escolha da temperatura e tensões residuais estejam entre os desafios da produção de FGM.
As pesquisas com o processo de sinterização por plasma (SPS) começaram na década de 1930 nos Estados Unidos, mas a primeira geração de máquinas foi desenvolvida apenas na década de 1960, no Japão. Ainda hoje a Thermal Technology, dos EUA, e a SPS Syntex (hoje Fuji Electronic), do Japão, são os únicos fabricantes destas máquinas. A partir de 2005 houve um salto na pesquisa nessa área. Para o recém-doutor, é possível associar esse salto com o desenvolvimento de novos materiais, uma vez que nessa área pesquisa e desenvolvimento andam juntas. (Juliana Passos)
