Aula 7 Materiais para Ferramentas de Corte Cerâmicas de Corte

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Tecnologia da Usinagem
Materiais para Ferramentas de Corte
Cerâmicas de Corte
Paulo Sérgio Guedes Souza
Materiais para Ferramentas de Corte
Aplicadas como ferramentas desde a década de 50, 
difundindo-se nos anos 80;
Principal aplicação – Usinagem de Ferro Fundido;
A velocidade de corte pode ser de 4 a 5 vezes maior que 
as ferramentas de metal duro (menor tempo de usinagem) ;
A possibilidade de usar pequenos avanços (da ordem de 
0,1 mm/rot) e altas velocidades de corte (da ordem de 1000 
m/min) permite excelente acabamento (semelhante à 
retificação).
Cerâmicas de Corte
Materiais para Ferramentas de Corte
Propriedades:
Alta resistência à compressão;
 Resistência ao desgaste;
 Excelente estabilidade química;
 Altas temperaturas de fusão.
Principais desvantagens:
Comportamento frágil;
 Dispersão das propriedades 
de resistência mecânica.
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Classificação dos materiais cerâmicos de corte
Cerâmicas Óxidas
Cerâmicas Mistas
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Cerâmicas Óxidas
Materiais de corte à base de óxido de alumínio (Al2O3, superior a 
90% o que dá a cor branca ;
Alta dureza a quente, que se mantém até ~1600oC, permitindo 
altas velocidades de corte (5 a 10 vezes maiores que as do 
metal duro comum);
Elevada estabilidade química do óxido de alumínio, que se 
mantém até aproximadamente o seu ponto de fusão (2050oC)
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Como a cerâmica é isolante térmico, não há risco de desgaste 
eletro-químico;
Alta resistência à compressão;
Baixo coeficiente de atrito;
Nenhuma afinidade química com o aço, não se formando gume 
postiço;
Excelente acabamento superficial;
Menor desgaste assegura melhor precisão dimensional.
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Fissuras são frequentes em razão da falta de ductilidade, e 
quando ocorrem abreviam drasticamente a vida da ferramenta.
Baixa resistência a variações de temperatura. Em intervalos de 
temperatura maiores que 200C, o Al2O3 puro é completamente 
destruído;
Grande fragilidade, o que a torna deficiente na usinagem 
interrompida, no emprego em máquinas pouco rígidas, 
grandes balanços das ferramentas, vibrações ;
Fluido de corte somente deve ser usado para prevenir perdas 
dimensionais por aquecimento excessivo;
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Quase todos os materiais podem ser usinados com 
cerâmica. As poucas exceções são:
Alumínio, que reage quimicamente com Al2O3.
Ligas de titânio, com alto teor de Ni e materiais resistentes 
ao calor, pela tendência a reações químicas.
Magnésio, berílio e zircônio, que são inflamáveis na 
temperatura de trabalho da cerâmica
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Cerâmicas Mistas
Cerâmicas à base de Al2O3 que possuem entre 5 e 
40% de componentes não-óxidos, normalmente TiC 
ou TiN, sendo geralmente de cor preta;
A presença de carbonetos de titânio e outros óxidos 
inibe o crescimento dos grãos. Isto dá elevada dureza, 
maior tenacidade e resistência a impactos, ao desgaste do 
gume e à formação de crateras.
São menos sujeitas as trincas térmicas do que as 
cerâmicas óxidas.
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Empregada para desbaste e acabamento 
de:
Ferro fundido duro, ferro fundido maleável, 
esferoidal e cinzento até dureza de 700HB
Aços (aços de cementação, beneficiamento, aço 
rápido e aço de alta liga) com dureza até 64 HRC.
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MATERIAIS SUPERDUROS
CBN e Diamante
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CBN
Obtenção do CBN ocorreu pela primeira vez em 1957, 
pela transformação do nitreto de boro de estrutura 
hexagonal em estrutura cúbica sob pressões de 5000 a 
9000 Mpa e temperaturas de 1500 a 1900oC, na presença 
de um catalisador, geralmente lítio ;
É o segundo material de corte mais duro existente, 
ficando atrás apenas do diamante;
Dureza : 4000 HV ~(240 HRc).
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Aplicação principal: usinagem de aço temperado com 
dureza acima de 45 HRC, HSS, aços-ferramenta, ligas 
ferrosas resistentes a altas temperaturas, ligas Ni-Co ;
O torneamento de aços duros com CBN compete com o 
processo de retificação e substituem materiais cerâmicos no 
fresamento, torneamento e mandrilamento, porém o custo é 
superior ;
Velocidades de corte de 50 a 200m/min, avanços de 0,1 a 
0,3mm/rot. E profundidade ap 2,5mm
Pela sua resistência ao impacto podem ser usados em cortes 
interrompidos, abrasivos, peças forjadas e fundidas e peças de 
FoFo coquilhado, para cortes interrompidos, desbaste e 
acabamento, usinagem fina.
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Máquina, peça, ferramentas e dispositivos de fixação 
o mais rígidos possível;
 Geometria negativa (γ = -5°) e α entre 5-9°;
 Aresta chanfrada (0,1 mm x 20-45º);
 Corte a seco;
Cuidados a serem tomados para a aplicação 
de CBN:
Materiais para Ferramentas de Corte
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Diamante
É o material mais duro conhecido.
Classificam-se em diamantes naturais e sintéticos
PCD é um material sinterizado a uma temperatura de 
1400 ºC a 2000ºC.
Vantagens:
Altíssima dureza 7.500 Hv ~(450 HRc).
Alta condutividade térmica.
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Desvantagens:
Baixa estabilidade química.
Aplicações: 
Usinagem de materiais não ferrosos.
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Ferramentas de diamante propiciam altos tempos de vida a 
altas vc, e excelente precisão e qualidade superficial;
Custo elevado – formas mais simples custam de 20 a 30x 
mais que as de MD, enquanto formas mais complexas custam 
de 50 a 150 vezes mais;
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Cuidados a serem tomados para a aplicação de 
ferramentas de diamante:
Máquina, peça, ferramentas e 
dispositivos de fixação o mais rígidos 
possível;
 Arestas afiadas e geometria positiva;
 Pequenas seções de usinagem 
associadas a altas vc;
 Corte interrompido e choques devem ser 
evitados.
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