aula 05 Materiais de ferramentas de cortes

Prévia do material em texto

DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS 
FABRICAÇÃO II
MATERIAIS E FERRAMENTAS DE 
CORTE
Prof. Elcio Almeida
elcio2005@oi.com.br
Este material didático foi elaborado com o suporte do 
Prof. Ulisses Borges Souto, Dr. Eng.
Prof. Maria Adrina Paixão de Souza da Silva, Dra. Eng.
2
Evolução:
50 mil anos atrás (Paleolítico – Pedra Lascada):
Emprego de ferramentas de pedra com gumes afiados por
lascamento, adaptando a geometria de corte à tarefa a ser realizada
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
3
Evolução:
•50 mil anos atrás – Pedras
•1868 – Aço Ferramenta
•1900 – Aço Rápido
•1922 – Ligas Fundidas
•1926 – Metal Duro (Widia – de wie Diamant  “como o diamante”)
•1930 – Metal Duro mais complexos
•1938 – Cerâmicas
•1939 – Aços Super-Rápidos
•Década de 1950 – Nitreto de boro cúbico
•Década de 1970 – Diamante mono e policristalino
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
4
A lista 
refere-se à 
materiais 
para 
ferramenta 
de corte, 
seqüenciada
s de acordo 
com a 
ordem 
crescente 
que foram 
surgindo.
A medida 
que se 
desce na 
lista, a 
dureza 
aumenta e 
tenacidade 
diminui.
MATERIAIS
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
5
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
PARA FERRAMENTAS
Segundo a ordem cronológica em que foram desenvolvidos podemos agrupar, de modo geral,
os materiais para ferramenta da seguinte maneira:
1 - Aços-carbono (aço-ferramenta), sem elementos de liga ou com baixos teores de liga;
2 - Aços rápidos;
3 - Ligas fundidas;
4 - Metal duro;
5 - Materiais cerâmicos;
6 - Outros materiais para ferramentas.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS PARA 
FERRAMENTAS
Variação da 
dureza de 
alguns 
materiais de 
ferramentas 
de corte 
com a 
temperatura
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
8
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS 
PARA FERRAMENTAS
Agora para a escolha do melhor material para ser utilizado em uma ferramenta de
corte depende de uma série de fatores, dentre eles:
• Material a ser usinado;
• Natureza da operação de usinagem;
• Condição da máquina operatriz;
• Forma e dimensões da própria ferramenta;
• Custo do material para a ferramenta;
• Emprego de refrigeração ou lubrificantes etc.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
9
Aço-Ferramenta
De acordo com a classificação AISI (American Iron and Steel Institute), os aços
ferramenta podem ser classificados (“W” de water hardening):
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
O carbono é o elemento mais importante, sob o ponto de vista do controle
das propriedades do aço. Os dados apresentados a seguir indicam os
valores relativos de tenacidade e dureza para diferentes teores de carbono.
0,50% C – simplesmente tenaz;
0,60% C – muito tenaz, com características adequadas para têmpera e revenido; 
resistente ao choque;
0,70% C – tenacidade excelente e apresentando ainda gume cortante; resistente 
ao choque;
0,80% C – tenaz e resistente ao choque;
0,90% C – gume cortante satisfatório, mas tenacidade ainda sendo um fator 
importante;
1,00% C – gume cortante e tenacidade aproximadamente idênticos;
1,20% C – grande dureza aliada a certa tenacidade;
1,30% C – grande dureza no gume cortante; a tenacidade é fator secundário
1,40% C – o primeiro requisito é a máxima dureza no gume cortante.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
Outros elementos de liga presentes nos aços ferramenta
atuam da seguinte maneira:
Silício – normalmente presente como elemento
desoxidante; qualquer outro efeito aparece somente se seu
teor ultrapassar 0,50%
Manganês – influência na temperabilidade mais fortemente
que o silício, entretanto essa influência é relativamente
pequena, em face do teor normalmente baixo em que o
manganês está presente nesses aços;
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
Enxofre e fósforo - aparecem nesses aços em teores
geralmente abaixo de 0,03%, resultando em efeito insignificante
sobre as propriedades do material;
Vanádio - adicionado até no máximo 0,50%, apresenta como
principal efeito o de impedir o crescimento de grão do aço,
devido ao fato de formar carboneto de vanádio muito estável, o
qual não se dissolve na austenita às temperaturas normais de
tratamento térmico.
Cromo – contribui para melhorar a temperabilidade do aço,
sendo portanto indicado para aplicações em que as peças
produzidas sejam de dimensões acima das normais, e também
a presença de cromo impede a formação de pontos moles em
peças de quaisquer dimensões.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Classificação dos aços para ferramentas e 
matrizes (AISI-SAE)
•Aços temperáveis em água (W);
•Aços resistentes ao choque (S);
•Aços ferramenta para moldes (P);
•Aços ferramenta para trabalho a frio (O, A, D);
•Aços ferramenta para trabalho a quente (H);
•Aços rápidos (T e M).
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aço-Ferramenta
Áreas de aplicação dos aços-ferramentas
-Materiais de baixa velocidade de corte (Vc)
-Usinagem de aços doces com Vc < 25m/min
-Brocas para uso doméstico
- Ferramentas para carpintaria
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
-Principais elementos constituintes (W, Mo, Co, V), elementos que
conferem alta tenacidade às ferramentas.
-Dureza de 60 a 67 HRC
-Resistem a temperatura de até aproximadamente 520 a 600°C
- Clássico 18 (%W) - 4 (%Cr) – 1 (%V)
- Aço super rápido adição de Co
- Tratamento térmico complexo
- preço elevado
Características
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
– Composição química usual 
(5 a 7% formam carbonetos):
 0,6 a 1,6% C
 4% Cr
 7 a 10% W
 85 a 89% Fe
 4 a 5% Mo
 0,9 a 3% V
– Designação: HS + % W - Mo - V - Co
(ex.: HS 10-4-3-10).
Características
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
Subdivisão em 4 grupos, segundo o teor de W e Mo
Características
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
22
Aços-Rápidos
– Grupo 1
● alto teor de W (até 18%)
● bom revenimento
● empregado para desbaste de aço e ferro fundido
– Grupo 2
● teores de W de até 12%
● crescente teor de V
● revenimento um pouco pior que grupo 1
● empregado para acabamento de materiais ferrosos e na usinagem de
materiais não-ferrosos
● para ferramentas com forma complexa (boa maleabilidade e tenacidade)
– Grupos 3 e 4
● W + Mo (Mo substitui W)
● possui tenacidade muito boa
● empregado para todos tipos de ferramentas
Características
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
23
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
– Aumento no teor de elementos de liga:
● Maior produtividade destes materiais;
● Aumento na resistência ao desgaste;
● Aumento na vida das ferramenta;
● Porém torna-se mais difícil a fabricação deste material;
● Maiores custos de produção
Influência dos Elementos de Liga
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
● Tungstênio (W)
– formador de carbonetos
– melhora revenimento
– melhora resistência ao
Desgaste
● Vanádio (V)
– Formador de carbonetos
– melhora resistência ao
desgaste (resist. aquente)
– usado para acabamento
Influência dos Elementos de Liga
● Molibdênio (Mo)
– melhora temperabilidade
– melhora tenacidade
– substitui W
● Cobalto (Co)
– eleva temperatura de
sensibilização a quente
– melhora dureza a quente
– melhor solubilidade de
carbonetos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
➔ Aço-rápido com revestimento (TiC, TiN):
● Menor atrito;
● Redução no desgaste;
● Maior estabilidade química;
● Proteção térmica do substrato
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Aços-Rápidos
Dureza a quente – capacidade de resistir ao amolecimento a
temperaturas elevadas;
Resistência ao desgaste – capacidade da seção da ferramenta que
está em contato com a peça sob usinagem de suportar a abrasão a que está
submetida;
Tenacidade - adequada combinação de resistência mecânica e
ductilidade do material da ferramenta
Propriedades dos aços-rápidos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
28
Aços-Rápidos
Propriedades dos aços-rápidos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
29
Aços-Rápidos
Propriedades dos aços-rápidos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
30
Aços-Rápidos
-Alargadores
-Fresas de todos os tipos
-Ferramentas de plainar
-Escareadores
-Ferramentas para trabalho a frio
-Ferramentas para trabalho em madeira
- outras.
Áreas de aplicação dos aços-rápidos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Ligas Fundidas para Ferramentas
-Composição típica:
➔ 3% Fe
➔ 17% W
➔ 33% Cr
➔ 44% Co
- Resistem a temperatura entre aproximadamente 
700 a 800°C
- W → Mn, Mo, V, Ti e Ta
- Tratamento térmico complexo
- Preço elevado
- Características -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
32
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Ligas Fundidas para Ferramentas
- Características -
33
Ligas Fundidas para 
Ferramentas
Stellite
Tantung
Rexalloy
Chromalloy
- Nomes comerciais -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Ligas Fundidas para 
Ferramentas
-Raro em ferramentas para usinagem de geometria definida
- Material para abrasivos
- Isoladores térmicos, isoladores elétricos
- Fundição de materiais cerâmicos
- outros
- Áreas de Aplicação das Ligas Fundidas -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Metal Duro (Widia)
Desenvolvimento 1926 – Leipzig
Material de ferramenta mais utilizado na indústria
Indústria automobilística consome cerca de 50% das ferramentas de metal duro
produzidas no mundo
Resistem a temperatura de até aproximadamente 1000°C
(mesma dureza que o aço rápido à temperatura ambiente)
Maiores Vc (velocidades de corte) com relação as ligas fundidas, aços rápidos e
aços ferramenta
- Aumento na vida útil das ferramentas na ordem de 200 a 400%
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
36
Metal Duro (Widia)
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
37
Metal Duro (Widia)
Composição típica: 81% W, 6% C e 13% Co – (WC-Co)
● Algumas razões do sucesso deste material:
– Grande variedade de tipos de metal duro (adição de 
elementos deliga);
– Propriedades adequadas às solicitações em diferentes 
condições
– Possibilidade de utilização de insertos intercambiáveis
– Estrutura homogênea (processo de fabricação)
– Dureza elevada;
– Resistência à compressão;
– Resistência ao desgaste a quente.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
38
Metal Duro (Widia)
-Boa distribuição da estrutura
-Boa resistência à compressão
-Boa resistência ao desgaste a quente
-Possibilidade de se obter propriedades específicas
-A princípio utilizado para a usinagem de materiais fundidos
-Anos 70 (seculo XX)- surgimento de metais duros revestidos
- Primeiros Cermets® (metais duros à base de TiC) – elevadas 
velocidades de corte - 1973 - Japão
- Características -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
39
Metal Duro (Widia)
Metais duro à base de TiC-TiN-Co, Ni
● Grande dureza, baixa tendência à difusão e à adesão, boa resistência a
quente
● Apropriados para o acabamento de aços (torneamento e fresamento)
- Cermets -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
40
Metal Duro (Widia)
É um grupo intermediário entre os metais duros e as cerâmicas. Constituído por
TiC e TiN e geralmente tem o Ni como elemento ligante.
Devido à baixa condutividade térmica e ao alto coeficiente de dilatação, os
cermets têm um baixo coeficiente de resistência ao choque térmico, bem
inferior ao do metal duro.
Daí a explicação do cermets só ser eficiente em baixos avanços, pequenas
profundidades de corte e altas velocidades (operações de acabamento) na
usinagem dos ferrosos.
- Cermets -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
41
Metal Duro (Widia)
- Fabricação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
42
Metal 
Duro 
(Widia)
- Fabricação 
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Metal Duro (Widia)
Carbonetos:
● fornecem dureza a quente e resistência ao 
desgaste
(WC, TiC, TaC, NbC, ...)
Ligante metálico:
● Atua na ligação dos carbonetos frágeis (Co 
ou Ni);
– Obtido por sinterização (ligante + carbonetos)
- Estrutura -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
44
- Estrutura -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
45
Metal Duro (Widia)
Carboneto de tungstênio (WC)
-Solúvel em Co → alta resistência de ligação interna
e de gume
-Boa resistência ao desgaste abrasivo (melhor que
TiC e TaC)
-Limitações de velocidades de corte devido à
tendência à difusão em temperaturas elevadas)
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Metal Duro (Widia)
Carboneto de Titânio (TiC)
-Baixa tendência à difusão
-Boa resistência à quente
-Pequena resistência de ligação interna → baixa 
resistência de gume
- Os metais duros com alto teor de TiC são frágeis
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
47
Metal Duro (Widia)
Carboneto de Nióbio (NbC)
- Em pequenas quantidades → refino do grão →
proporciona um aumento de tenacidade e de
resistência do gume
- A resistência interna do metal duro cai menos do
que quando é utilizado TiC
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
48
Metal Duro (Widia)
Carboneto de Tântalo (TaC)
- Em pequenas quantidades → refino do grão →
proporciona um aumento de tenacidade e de
resistência do gume
- A resistência interna do metal duro cai menos do
que quando é utilizado TiC
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Metal Duro (Widia)
Nitreto de titânio (TiN)
- Componente de maior influência nas
propriedades dos Cermets
- Menor solubilidade no aço
- Maior resistência à difusão que o TiC
- Alta resistência ao desgaste
- Estrutura de grãos finos
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Metal Duro (Widia)
Cobalto (Co)
- Melhor metal de ligação para metais duros 
com base em WC
- Boa solubilidade do WC
- Bom ancoramento dos cristais de WC
- Propriedades dos componentes -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
51
- Grandezas de influência sobre a resistência-
Metal 
Duro 
(Widia)
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
52
Metal Duro (Widia)
Divididos em três grupos (P,K e M) e
classificados de acordo com à
tenacidade e resistência ao desgaste,
de acordo com uma numeração (p. ex.
P01, P10,..., K10, ...)
- Classificação -
DISCIPLINA- CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
53
Metal Duro (Widia) - Classificação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
54
Metal Duro (Widia)
– Grupo P
● Alta resistência a quente
● Pequeno desgaste abrasivo
● Empregado para usinagem de aços com cavacos longos
– Grupo M
● Média resistência a quente
● Média resistência à abrasão
● Para aços resistentes a altas temperaturas, aço inoxidável,
aços
resistentes à corrosão
- Classificação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
55
Metal Duro (Widia)
– Substrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(C,N),
Al2O3, ...), combinando-se assim uma alta resistência a choques
com alta resistência a desgaste (maior vida de ferramenta).
– É freqüente a deposição de várias camadas
– Processos de revestimento
● CVD (chemical vapour deposition)
● PVD (physical vapour deposition)
– Exigências aos revestimentos
● Espessura regular da camada sobre a face e flancos
● Composição química definida
● Possibilidade de fabricação em grandes lotes
- Revestidos -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
56
Metal Duro (Widia)
 Principais revestimentos
– Carboneto de Titânio (TiC)
– Nitreto de titânio (TiN)
– Carbonitreto de titânio (Ti(C,N))
– Nitreto de alumínio-titânio ((Ti, Al)N)
– Óxido de Alumínio (Al2O3)
– Camadas de diamante
- Revestidos -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
57
Metal Duro (Widia)
- Revestidos -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
58
Metal Duro (Widia)
-Ferramentas para quase todas as operações de usinagem (sob a forma de
insertos)
-Ferramentas para desbaste e acabamento
-Brocas helicoidais
-Brocas para furação profunda
-Fresas de topo
-Brochas
-Alargadores
- outros
- Áreas de aplicação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
59
Cerâmicas de Corte
- Classificação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Generalidades -
-Alta resistência à compressão
-Alta estabilidade química
-Limitações na aplicação devido ao comportamento frágil e à 
dispersão das propriedades de resistência mecânica
-Indispensável em áreas como fabricação de discos de freio
-Materiais de importância crescente
-Melhoria constante na qualidade
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Propriedades e características de cerâmicas -
-Resistentes à corrosão e às altas temperaturas
-Elevada estabilidade química (boa resistência ao 
desgaste)
-Resistência à compressão
-Materiais não-metálicos e inorgânicos
-Ligação química de metais com não metais
- Podem ser óxidas ou não óxidas
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
62
Cerâmicas de Corte
- à base de Al2O3 -
-Surgiram a partir do final dos anos 30
-Tradicional – cerâmica branca
- Percentual de Al2O3 maior que 90% (cor branca)
- Al2 O3 + óxido de zircônio finamente distribuído
- Apresentam alta dureza a quente
- Têm pouca resistência à flexão
- Extremamente sensíveis a choques térmicos (usinagem a seco)
- Empregadas em ferros fundidos e aços de alta resistência
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Óxidas – Cerâmicas mistas -
- Teor de Al2O3 menor que 90% (cor escura)
- Contém de 5 a 40% de TiC e/ou TiN
- Mais tenaz que cerâmica óxida e com maior resistência de canto e gume
- Mais dura e mais resistente à abrasão que cerâmica óxida
- Mais resiste a variações de temperatura que cerâmica óxida
- Grãos finos => melhor tenacide, resistência ao desgaste e resistência de
quina
- Maior dureza que as óxidas, maior resistência a choques térmicos
- Usinagem de aços cementados e temperados
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Óxidas -
-Cerâmicas de corte reforçadas com whiskers -
-Whiskers – cristais unitários em forma de agulhas com
baixo grau de imperfeição no retículo cristalino
- A base de Al2O3 com aproximadamente 20 até 40% de
whiskers de carboneto de silício (SiC)
- Objetivo de melhorar as propriedades de tenacidade
(aumento de 60%).
- Boa resistência a choques térmicos - corte com fluidos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Não óxidas -
Definição: São cerâmicas a base de carbonetos,
nitretos, boretos, silicatos, etc.
● Principalmente a base de Si3N4
● Maior tenacidade e resistência a choques
térmicos quando comparadas às cerâmicas óxidas;
● Elevada dureza a quente e resistência ao calor
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Cerâmicas de Corte
- Não óxidas -
-Campos de aplicação de cerâmicas de corte não-óxidas -
● usinagem do Ferro Fundido Cinzento
● torneamento de discos de freio
● desbaste de ligas à base de níquel (grupos II e III)
● Possuem alta afinidade com ferro e oxigênio (desgastam-se
rapidamente na usinagem de aço - sem aplicações);
– Desgaste na superfície de saída;
– Gume de corte com tendência ao arredondamento
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
67
Materiais de corte superduros 
não-metálicos
● Nitreto de Boro Cúbico – CBN
● Diamante
● Nitreto de Boro
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
68
Nitreto de Boro Cúbico – CBN
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
69
Nitreto de Boro Cúbico – CBN
➔ Caracterísiticas
-Forma mole - hexagonal (mesma estrutura cristalina do grafite)
-Forma dura - cúbica (mesma estrutura do diamante)
-Wurtzita - simetria hexagonal (arranjo atômico diferente do grafite)
-Fabricação de Nitreto de boro hexagonal através de reação de
halogêneos de boro com amoníaco
-Transformação em nitreto de boro cúbico através de altas pressões
(50 a 90 kbar) e temperaturas 1800 a 2200K
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Nitreto de Boro Cúbico – CBN
➔ Caracterísiticas
-Segundo material de maior dureza conhecido
-Obtido sinteticamente (primeira síntese em 1957), com transformação
de estrutura hexagonal para cúbica (pressão + temperatura)
-Quimicamente mais estável que o diamante (até 2000 graus)
- Grupos de ferramentas:
● CBN + fase ligante (PCBN com alto teor de CBN);
● CBN + carbonetos (TiC + fase ligante);
● CBN + HBN + fase ligante (maior tenacidade).
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Nitreto de Boro Cúbico – CBN
➔ Campo de aplicações
● Aços temperados com dureza > 45 HRC:
 Torneamento, fresamento, furação;
● Aço-rápido (ferramentas de corte);
● Aços resistentes a altas temperaturas;
● Ligas duras (Ni, Co, ...);
● Emprego em operações severas (corte interrompido), tanto
quanto em operações de desbaste e acabamento.
– Usinagem com ferramentas de geometria não-definida:
● Possibilidade de usinagem de aços e ferros fundidos, que não
são usinados com diamante em função da afinidade química.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
72
Diamante
➔ Características
● Material de maior dureza encontrado na natureza
● Pode ser natural ou sintético
● Monocristalino (anisotrópico) ou policristalino
(isotrópico)
– Diamante policristalino
● Primeira síntese em 1954
● Síntese sob 60 a 70 kbar, 1400 a 2000 graus C
● Cobalto é usado como ligante
● Substitui metal-duro e diamante monocristalino, em 
alguns casos
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
73
Diamante
- policristalino PKD - aglomerado de diamantes
- monocristalino
- revestimento
- Formas de utilização -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
74
Diamante
● Usinagem de ferro e aço não é possível (afinidade Fe-C);
● Usinagem de metais não ferrosos, plásticos, madeira, pedra, borracha, etc.● Usinagem de precisão e ultra-precisão
● Emprego de altas velocidades de corte;
● Tempos de vida de até 80 vezes maior que os das ferramentas de metal duro.
- Campo de aplicação -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Considerações gerais sobre 
Ferramentas de corte
➔ Manuseio e manutenção de ferramentas de corte
➔ Evitar o contato entre ferramentas
➔ Cuidados no armazenamento
➔ Danificações no manuseio (quebras)
- Cuidados com ferramentas de corte -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
76
- Cuidados com ferramentas de corte -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
77
Manutenção e gerenciamento das ferramentas de corte
● Limpeza
● Prevenção contra oxidação
Aplicação de tecnologia de grupo e manutenção de
ferramentas de corte
● Ferramentas adequadas aos processos
● Cuidados no preparo e instalação
● Condições de corte adequadas
- Cuidados com ferramentas de corte -
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Observações Finais
Considerando os principais grupos de materiais 
para ferramentas, a tabela que se segue 
apresenta alguns dados comparativos de custo 
e eficiência de corte, baseados em bits
quadrados de 3/8” de seção, empregados na 
usinagem de aço SAE 4140 encruado.
Foi considerado um custo total de mão-de-obra 
e despesas indiretas de US$ 6,00 por hora
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
79
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
A figura representa a variação da dureza de 4 tipos de materiais para 
ferramentas em função da temperatura.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Considerações Importantes
A seleção de um material para ferramenta depende,
contudo, de muitos outros fatores, além do seu custo
inicial e das suas características físicas.
Para esses fatores, incluem:
- o metal sob usinagem,
- a natureza da operação de usinagem,
- as condições das máquinas operatrizes,
- tipo e dimensões da ferramenta,
- utilização ou não da refrigeração.
Enfim, a seleção não é simples e deve também ser
baseada em dados práticos disponíveis, assim como em
experiências prévias.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Bibliografias
• ABREU FILHO, Carlos. Tornearia Mecânica – Notas de 
Aula, Belém, 2007.
• AGOSTINHO, Oswaldo Luis. VILELLa, Ronaldo Castro 
(In Memoriam), BUTTON, Sérgio Tonini. Processos de 
Fabricação e Planejamento de Processos. Universidade 
Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia 
Mecânica - Departamento de Engenharia de Fabricação -
Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP. 
2004
• BRAGA, Paulo Sérgio Teles, CPM - Programa de 
Certificação de Pessoal de Manutenção – Mecânica -
Processos de Fabricação, SENAI/CST, Vitória, ES. 1999. 
• COSTA, Éder Silva & SANTOS, Denis Júnio. Processos 
de Usinagem. CEFET-MG. Divinópolis, MG. março de 2006
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
85
Bibliografias
• DINIZ, A. E., Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 3 ed. 
São Paulo: Artliber Editora, 2003.
• FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos 
Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP, 
1977
• INMETRO. SISTEMA Internacional de Unidades – SI 
(tradução da 7ª edição do original francês “Le Système
International d’Unités”, elaborada pelo Bureau International 
des Poids et Mesures - BIPM). 8ª edição Rio de Janeiro, 
2003. 116 p. 
• INMETRO. Vocabulário Internacional de Termos 
Fundamentais e Gerais de Metrologia – VIM – Portaria 
Inmetro 029 de 1995. 3ª edição, Rio de Janeiro, 2003. 75p.
• reimpressão.
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
86
DISCIPLINA - CCE0692 – PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
87
DISCIPLINA - CCE0692 –
PRCOCESSOS FABRICAÇÃO II
Prof. Elcio Almeida
elcio2005@oi.com.br
Obrigado pela atenção!
Este material didático foi elaborado com o suporte do 
Prof. Ulisses Borges Souto, Dr. Eng.
Prof. Maria Adrina Paixão de Souza da Silva, Dra. Eng.