Materiais_Ferramentas

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USINAGEM DOS MATERIAIS
CAP. 3 – MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE USINAGEM
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Principais características de um material de ferramenta
Dureza a quente
Resistência ao desgaste por abrasão
Tenacidade
Estabilidade Química
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Aço Rápido
Aço ferramenta de alta liga de W, Mo, Cr, V, Co e Nb
Estrutura martensítica com carbonetos encrustrados – martensita confere dureza a quente e carbonetos resistência à abrasão
Tipo T – aços ao W e aços ao W-Co 
Tipo M – aços ao Mo e ao Mo-Co
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Aço Rápido com cobertura
Cobertura PVD de TiN, TiCN ou TiAlN
Características desta camada
		- alta dureza;
		- boa estabilidade química;
		- baixo coeficiente de atrito;
		- dificuldade de formação de APC;
		- espessura de 1 a 4 mm.
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Aço Rápido com cobertura
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 Materiais para ferramentas
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Materiais para ferramentas
Vida das brochas
		5400
		6300
		6223
		5814
		8750
		10851
		9811
		7148
		8141
		13250
		14942
		12105
		10800
		8887
		14650
		15636
		13432
		11695
		8887
		10200
		14811
AINDA NÃO ATINGIU O FIM DE VIDA . VAI VOLTAR NA MÁQUINA
Quantidade Peças
Teste Brochas Aço Rápido M2
Média das vidas
		5850
		6018.5
		9804
		7644.5
		13432.3333333333
		9843.5
		14572.6666666667
		10291
		12505.5
Quantidade Peças
Teste Brocha Aço Rápido M2 - Média
Plan1
		
		
		
				S/Cob - 1 - M2		S/Cob - 2 - M2		S/Cob - 1 - Sint		S/Cob - 2 - Sint		TiN -1		TiN -2		TiN -3		TiN - reaf. 1		TiN - reaf. 2		AlCrN - 1		AlCrN - 2		AlCrN - 3		AlCrN - reaf. 1		AlCrN - reaf. 2		TiCN - 1		TiCN - 2		TiCN - 3		TiCN - reaf.1		TiCN - reaf.2		TiCN - 1 - Sint		TiCN - 2 - Sint
				5400		6300		6223		5814		8750		10851		9811		7148		8141		13250		14942		12105		10800		8887		14650		15636		13432		11695		8887		10200		14811
		
		
						S/Cob		S/Cob Sint		TiN		TiN - reaf.		AlCrN		AlCrN - reaf.		TiCN		TiCN - reaf.		TiCN - Sint
						5850		6019		9804		7645		13432		9844		14573		10291		12506
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Metal Duro
Produto da metalurgia do pó feito de partículas duras sinterizadas com um aglomerante;
Partículas duras – carbonetos – WC, TiC e TaC;
Aglomerante – Co.
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Metal Duro
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Metal Duro
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Metal Duro
Classe P - aços
Classe M – aços inoxidáveis
Classe K – ferros fundidos e alumínios
Número baixo - acabamento
Número médio – desbaste médio
Número grande – desbaste pesado
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Metal Duro com cobertura
Objetivo:
	- conjugar tenacidade do núcleo com resistência ao desgaste da periferia.
Cobertura CVD (principal) ou PVD
Principais camadas de cobertura – TiC (ou TiCN), Al2O3 e TiN
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Metal Duro com cobertura
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Metal Duro com cobertura
Principais características das camadas:
TiC ou TiCN 
	Promove adesão das outras camadas com o núcleo.
Al2O3
	Baixa condutividade térmica, alta dureza a quente e alta estabilidade química.
TiN
	Reduz coeficiente de atrito e boa estabilidade química.
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Novidades na área de MD e coberturas
MD micro grão e submicrométrico;
Cobertura de TiAlN;
Coberturas multicamadas nanométricas
Substrato com periferia enriquecida com Co;
Material graduado;
Camadas moles sobre camadas duras (MoS2 e WC/C).
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Ferramenta de MD com cobertura
TiCN
TiN/Al2O3 (multi-camada)
TiN
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Material Cerâmico
Propriedades vantajosas:
		Dureza a quente e excelente 	estabilidade química;
Propriedades desvantajosas:
		Baixa condutividade térmica e baixa 	tenacidade.
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Material cerâmico Classificação:
A base de Al2O3
	 Cerâmicas puras - Al2O3 c/ ou s/ ZrO2
	 Cerâmicas mistas - Al2O3 + TiC ou TiN
	 Al2O3 com whiskers – cristais de SiC
A base de Si3N4 - Si3N4 + SiO2 + Al2O3 
		(Sialon) 
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Material cerâmico - propriedades
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Material cerâmico Aplicações:
Cerâmica mista – torneamento de aços endurecidos de superfícies lisas;
Cerâmica com whiskers – torneamento de aços endurecidos com superfícies interrompidas
Sialon – fresamento de ferros fundidos.
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Cerâmica X Metal Duro
( em fresamento de ferro fundido ) 
Gráf1
		480
		700
		1050
		1300
Volume of chip (cm3)
Volume of chip per tool life
Plan1
		Carbide		workpiece 1		480
				workpiece 2		700
		Ceramic		workpiece 1		1050
				workpiece 2		1300
Plan1
		0
		0
		0
		0
Volume of chip (cm3)
Volume of chip per tool life
Plan2
		
Plan3
		
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Material cerâmico
Cuidados na utilização:
Chanfro na aresta de corte;
Chanfro na peça;
Pastilhas mais espessas;
Pastilhas negativas;
Sem quebra-cavacos;
Ângulo de ponta e raio de ponta grandes.
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Diamante Policristalino (PCD)
Diamantes Naturais:
		Ótimas características, mas alto custo;
PCD:
		Partículas de diamante sinterizadas 	com Co a alta pressão e temperatura. 	Camada de 0,5 mm de espessura 	sobre pastilha de MD.
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PCD
Propriedades:
Vantajosas:
	Alta condutividade térmica, altíssima dureza, altíssima resistência ao desgaste por abrasão, tenacidade alta para sua dureza.
Desvantajosas:
	Anisotropia, reage com o Fe em temperaturas moderadas.
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CBN e PCD
Fabricação
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PCD
Aplicações:
Não pode ser usado na usinagem de ferrosos;
Usinagem de não ferrosos e não metálicos;
Principal aplicação: 
	Usinagem de ligas de Al-Si.
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Nitreto de Boro Cúbico (CBN, PCBN ou Borazon)
Em altas pressões e temperaturas o BN se torna cúbico (era hexagonal) - CBN;
CBN com ligante – 0,5 mm de espessura sobre pastilha de MD;
Mais estável quimicamente que o PCD, tenacidade similar ao Si3N4, dureza só superada pelo diamante.
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CBN
Classificação e aplicações:
CBN para desbaste ou para superfícies interrompidas: CBN + aglomerante – maior tenacidade e dureza;
CBN para acabamento ou superfícies lisas: fase cerâmica adicionada (TiN) – maior estabilidade química
	Somente são usadas em peças com dureza maior que 45 HRc
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CBN
Cuidados na aplicação:
Sistema MFDP mais rígido possível;
Ferramenta negativa;
Aresta de corte chanfrada;
Sem fluido de corte.
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Geometria dos Corpos de Prova
Interrompido 4X
Interrompido 8X
Liso
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Cerâmica X CBN
( em corte liso e em corte interrompido )
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Cerâmica X CBN
( em corte liso e em corte interrompido )
em corte liso: cerâmica mista X CBN com fase cerâmica 
 em corte interrompido (4 interrupções): cerâmica com whiskers x CBN quase puro
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Cerâmica X CBN
(corte liso e corte interrompido)
r = 1,2 mm; f = 0,08 mm/rev; ap = 0,15 mm
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Cerâmica X CBN
(corte liso)
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Cerâmica X CBN (corte liso)
CC650 – vc = 150 m/min - abrasão
CBN-L – vc = 150 m/min – abrasão e difusão
CC650 – vc = 270 m/min - abrasão
CBN-L– vc = 270 m/min – difusão e remoção de partículas macroscópicas
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Cerâmica X CBN (corte liso)
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Cerâmica X CBN (corte liso)
Ponta da ferramenta de cerâmica mista – vc = 150 m/min
Ponta da ferramenta de CBN-L – vc = 150 m/min
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Cerâmica X CBN (corte interrompido)
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Cerâmica X CBN (corte interrompido)
CC670 – vc = 150 m/min – abrasão, attrition e lascamento
CC670 – vc = 195 m/min – abrasão e lascamento
CBN-H – vc = 150 m/min –attrition e difusão
CBN-H – vc = 195 m/min –attrition e difusão
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Cerâmica X CBN (corte interrompido)
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Cerâmica X CBN (corte interrompido)
Ponta da ferramenta de cerâmica c/ whiskers – vc = 150 m/min
Ponta da ferramenta de CBN-H – vc = 150 m/min
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Corpo de Prova Liso
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Corpo de Prova Interrompido 4x 
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Corpo de Prova Interrompido 8x
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