Aula 04 Processos de Conformação Usinagem-novo

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Universidade Paulista
Processos Conformação e 
Usinagem
Aula 04 
Curso Engenharia Mecânica 
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 Elevada dureza a frio e a quente.
 É a resistência oferecida pelo material à penetração, ao
desgaste, e ao atrito.
Mede-se usualmente a dureza com auxílio de penetrador
que tem a forma de uma esfera/pirâmide com dimensões
e cargas padronizadas.
 A dureza da ferramenta deve ser bem maior que a do
material a ser usinado, porém, dentro de um limite para
que este não se torne muito quebradiço (frágil).
EXIGÊNCIAS BÁSICAS PARA UM MATERIAL DE CORTE (slide 02/34)
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Tenacidade 
É a capacidade que o material tem de absorver
energia (deformar-se) até fraturar-se, incluindo a
deformação plástica.O material deve ter uma boa
tenacidade para resistir aos choques/impactos que
ocorrem durante a usinagem, evitando com isso o
surgimento de trincas e lascamentos na ferramenta.
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 Resistência ao desgaste por abrasão
Na região de contato peça-ferramenta-cavaco ocorrem
elevadas pressões e presença de partículas muito
duras. Essas partículas, devido ao movimento relativo
entre os componentes causa o rápido desgaste por
abrasão da ferramenta, caso ela não possua elevada
resistência.
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 Estabilidade Química

Na usinagem a ferramenta e a peça apresentam
diferentes composições químicas e estão submetidas a
elevadas temperaturas, formando assim uma condição
favorável para o surgimento de reações. Estas reações
podem resultar em desgaste e perdas de propriedades
da ferramenta.
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 Custo e facilidade de obtenção.
Existem materiais para ferramenta que são fáceis de
fabricar e apresentam baixo custo de produção. No
entanto, não apresentam todas as propriedades
desejadas e por isto tem seu uso limitado, exemplo: aço
ferramenta.
Por outro lado, tem-se a disposição materiais com
excelentes propriedades dentre as quais dureza e
resistência ao desgaste, porém com elevado custo.
Portanto o balanço qualidade-custo deverá ser adequado
a necessidades específicas.
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 Aço Ferramenta
 Aço Rápido
 Ligas Fundidas
 Metal Duro
 Cermet
 Cerâmica
 Nitreto de Boro Cúbico Cristalino
 Diamante
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 07/34)
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 Aço-ferramenta
Denomina-se de aço ferramenta o material descrito abaixo
(aço não ligado). Há diferenças de nomenclatura na
bibliografia, que pode também denominar aço ferramenta
toda a gama de aços usados para fabricação de
ferramentas. Foi o único material (aço) empregado na
confecção de ferramentas de corte até 1900.
Característica:
• Composição: 0.8 a 1.5% de carbono.
• Limitação
• Temperatura de trabalho: até 250°C, acima desta
temperatura a ferramenta perde sua dureza.
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 08/34)
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 Aplicação 
Após o surgimento do aço rápido seu uso reduziu-se a 
aplicações secundárias, tais como: 
- Reparos, uso doméstico e de lazer. 
- Ferramentas usadas uma única vez ou para fabricação de 
poucas peças. 
- Ferramenta de forma. 
São ainda atualmente usados pelas seguintes características: 
- São os materiais mais baratos. 
- Facilidade de obtenção de gumes vivos. 
- Tratamento térmico simples. 
- Quando bem temperado obtém-se elevada dureza e resistência 
ao desgaste. 
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 09/34)
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 Aço Rápido
Desenvolvido por Taylor e apresentado publicamente em 
1900 na Exposição Mundial de Paris.

Composição 
- Elementos de Liga: tungstênio ou molibdênio, cromo e 
vanádio como elementos básicos de liga e pequena 
quantidade de manganês para evitar fragilidade. 
Características 
- temperatura limite de 520 a 600°C; 
- maior resistência à abrasão em relação ao aço-
ferramenta; 
- preço elevado; 
- tratamento térmico complexo.
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 Aço Rápido com Revestimento de nitreto de titânio -
TiN
O revestimento de TiN é aplicado pelo processo PVD 
(deposição física a vapor) conferindo uma aparência 
dourada a ferramenta.
 Característica 
- Redução do desgaste na face e no flanco da 
ferramenta; 
- Proteção do metal de base contra altas temperaturas 
pelo baixo coeficiente de transmissão de calor do TiN.
- Baixo atrito; 
- Não há formação de aresta postiça.
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 BUE Temperatura da aresta de corte muito baixa
 Geometria ou classe inadequada
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 Aço Rápido com Cobalto
O aço rápido ao cobalto, denominado de aço super-
rápido, apareceram pela primeira vez em 1921. 
Característica 
- maior dureza a quente; 
- maior resistência ao desgaste; 
- menor tenacidade.
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 13/34)
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 Ligas Fundidas
Desenvolvidas por Elwood Haynes em 1922. 
Composição
- tungstênio, cromo e vanádio; 
- no lugar de tungstênio pode-se usar em partes, 
manganês, molibdênio, vanádio, titânio e tântalo; 
- no lugar do cromo o níquel.
Característica
- elevada resistência a quente; 
- temperatura limite de 700 a 800°C; 
- qualidade intermediária entre o aço rápido e o metal 
duro
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 14/34)
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O Metal Duro (Carbonetos Sinterizados)
surgiram em 1927 com o nome de widia (wie diamant
- como diamante), com uma composição de 81% de
tungstênio, 6% de carbono e 13% de cobalto.
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 Característica
- Elevada dureza
 - Elevada resistência à compressão; 
- Elevada resistência ao desgaste; 
- Possibilidade de obter propriedades distintas nos 
metais duros pela mudança específica dos carbonetos 
e das proporções do ligante. 
- Controle sobre a distribuição da estrutura.
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Propriedades variam com:
- tipo e tamanho das partículas
- tipo e propriedades dos ligantes
- técnica de manufatura
- quantidade de elementos de liga
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Composição
O metal duro é composto de carbonetos e cobalto
responsáveis pela dureza e tenacidade, respectivamente
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O tamanho das partículas varia entre 1 e 10 mícrons e
compreende geralmente 60 à 95% da porção de volume.
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 19/34)
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 As primeiras ferramentas compostas unicamente de
carbonetos de tungstênio(WC) e cobalto eram
adequadas apenas para a usinagem de ferro fundido.
Na usinagem do aço havia formação de cratera na
face da ferramenta devido a fenômenos de difusão e
dissolução ocorridos entre o cavaco da peça e a face
da ferramenta.
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 20/34)
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 Para solucionar tais problemas, começou-se a acrescentar 
outros carbonetos (TiC, TaC e NbC) que conferem as 
seguintes características: 
TiC (Carbonetos de Titânio): 
- pouca tendência à difusão, resultando na alta resistência 
dos metais duros; 
- redução daresistência interna e dos cantos. 
TaC (Carbonetos de Tântalo) e 
NbC (Carboneto de Nióbio) 
- em pequenas quantidades atuam na diminuição do 
tamanho dos grãos, melhorando a tenacidade e a resistência 
dos cantos.
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MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 22/34)
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 Prensagem é um processo operação de prensar, de
comprimir, apertar ou achatar na prensa: prensagem de
discos; prensagem a frio.
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 23/34)
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Prensagem
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 24/34)
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 A sinterização é um processo no qual uma vez
compactados, são submetidos a temperaturas elevadas,
ligeiramente menores que a sua temperatura de fusão.
Este processo cria uma alteração na estrutura
microscópica do elemento base.
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 25/34)
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Sinterização
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 26/34)
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 Retífica é o processo pelo qual se remove material,
estabelecendo-se contato entre a peça e o rebolo
girando à alta velocidade.A retífica confere à peça
exatidão de medidas e elevada qualidade de
acabamento superficial.A espessura do cavaco retirado
através de retífica varia de 0,0025 a 0,03 mm. A
superfície retificada apresenta menor coeficiente de
atrito e maior resistência à fadiga.
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 27/34)
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Retífica
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 28/34)
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Escova
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 29/34)
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Cobertura CVD / PVD
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 30/34)
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CVD PVD
Processos de revestimentos para ferramentas
Cobertura CVD / PVD
Deposição
química
a vapor
Deposição
física
a vapor
FABRICAÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO (slide 31/44)
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Variação da Dureza do Metal Duro com a 
Temperatura
D
u
re
za
 V
ic
k
e
rs
 [
k
g
f/
m
m
²
]
Temperatura [°C]
10007505002500
500
1000
2000
1500
aço rápido
MD 15% Co
MD 6% Co
MATERIAIS EMPREGADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS (slide 32/34)
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 FERRARESI, D. - Fundamentos da Usinagem dos Metais - Ed. Edgard 
Blucher, 1977
 BRESCIANI FILHO, E. ET alli - Conformação Plástica dos Metais – disponível 
para acesso livre em: 
<http://www.ocw.unicamp.br/fileadmin/user_upload/cursos/EM730/CONFORMACA
OPLASTICADOSMETAIS_1.pdf >, 2011.
 MACHADO, A. R. et alli – Teoria da Usinagem dos Materiais – Ed. Edgard 
Blucher, 2011
 NOVASKI, O. - Introdução à Engenharia de Fabricação Mecânica - Ed. Edgard 
Blucher, 2003
 NOVASKI, O. – Custos de Usinagem - Ed. Edgard Blucher, 2003
 MACHADO, A. R. et alli – Teoria da Usinagem dos Materiais – Ed. Edgard 
Bkucher, 2011
 SCHEAFFER, L. - Conformação Mecânica – Imprensa Livre, Porto Alegre, 1999.
 HELMAN, H. C. et alli - Fundamentos da Conformação Mecânica dos Metais –
Ed. Artliber, 2005;
 DINIZ, A. ET alli – Tecnologia da Usinagem dos Materiais – Ed Artlieber, 2008
 https://www.home.sandvik/br/
 http://portal.inep.gov.br
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (slide 33/34)
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FIM !