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[Digite texto] 1 1 FERRAMENTAS DE CORTE Evolução dos materiais de ferramenta Há 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. Evolução dos materiais de ferramenta Aço ferramenta (1868) Aço rápido (1900) Stellite (1910) Metal duro (1926) Cerâmicas (1938) Nitreto de boro cúbico (década de 50) Diamante mono e policristalino (década de 70). E hoje temos assim: [Digite texto] 2 2 Requisitos desejados em uma ferramenta de corte Resistência à compressão ,à flexão e tenacidade Resistência do gume Resistência interna de ligação Resistência a quente Resistência à oxidação,Pequena tendência à fusão e caldeamento Resistência à abrasão Condutibilidade térmica, e expansão térmica. [Digite texto] 3 3 1) Aços ferramenta Características Aços carbono (0,8 a 1,5 % de C) Sem ou com mínimos teores de elementos de liga Principal material utilizado ate 1900. Baixo custo Facilidade de afiação – obtenção de gumes vivos Tratamento térmico relativamente simples, elevada dureza e resistência ao desgaste. Resistem a temperatura de até aproximadamente 250°C Áreas de aplicação dos aços-ferramentas Materiais de baixa velocidade de corte Usinagem de aços doces com Vc < 25m/min Brocas para uso doméstico – hobby e ferramentas para carpintaria [Digite texto] 4 4 2) Aços rápidos 1) Características 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 2) Influência dos elementos de liga 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 Aço- rápido com revestimento (TiC, TiN) Menor atrito; Redução no desgaste; Maior estabilidade química; Proteção térmica do substrato 3) Áreas de aplicação dos aços-rápidos [Digite texto] 5 5 Ferramentas para todas as operações de usinagem Ferramentas para desbaste e acabamento Machos e cossinetes de roscas Brocas helicoidais Alargadores 4) Significado de alguns dos elementos de liga: ● Tungstênio (W) : Melhora resistência ao desgaste ● Vanádio (V): Melhora resistência ao desgaste (resist. a quente) Usado para acabamento ● Molibdênio (Mo) :Melhora temperabilidade Melhora tenacidade Substitui W ● Cobalto (Co):Eleva temperatura de sensibilização a quente Melhora dureza a quente 5) Utilização: Fresas de todos os tipos,ferramentas de plainar, ferramentas para trabalho a frio e para trabalho em madeira. 4.1 ) Ligas Fundidas Características 3% Fe 17% W 3% Cr 4% Co. Resistem a temperatura entre aproximadamente 700 a 800°C .Tratamento térmico complexo e preço elevado Mais algumas informações sobre Ligas Fundidas Nomes comerciais: Stellite, Tantung, Rexalloy e Chromalloy [Digite texto] 6 6 4.2 ) Áreas de aplicação das Ligas Fundidas Raro em ferramentas para usinagem de geometria definida. Usada para material para abrasivos,isoladores térmicos, isoladores elétricos ,fundição de materiais cerâmicos Dentre outros 5) Metal Duro 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 com relação as ligas fundidas, aços rápidos e aços ferramenta; Aumento na vida útil das ferramentas na ordem de 200 a 400%; 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 de liga); – Propriedades adequadas às solicitações em diferentes condições – Possibilidade de utilização de insertos intercambiáveis [Digite texto] 7 7 – Estrutura homogênea (processo de fabricação) – Dureza elevada; – Resistência à compressão; – Resistência ao desgaste a quente. Características Resistente à compressão ,ao desgaste a quente . A princípio utilizado para a usinagem de materiais fundidos Anos 70 (seculo X)- surgimento de metais duros revestidos Primeiros Cermets ® (metais duros à base de TiC) -1973 – Japão Metais duros à base de WC-Co Alta resistência à compressão. Aconselháveis para a usinagem de aço mole, materiais de cavaco curto, fundidos, não ferrosos, materiais resistentes ao calor e não metálicos como pedra e madeira. Metais duro à base de WC (Ti, Ta, Nb)C-Co Comparados aos metais duros WC-Co possuem melhores propriedades sob altas temperaturas Aconselháveis para usinagem de aços de cavacos longos ,metais duro à base de TiCTiN-Co, Ni (Cermets). Grande dureza, baixa tendência à difusão e à adesão, boa resistência a quente .Apropriados para o acabamento de aços (torneamento e fresamento) Metais Duros Revestidos Substrato tenaz com revestimento duro (TiC, TiN, Ti(C,N), choques com alta resistência a desgaste (maior vida de ferramenta). [Digite texto] 8 8 6) Considerações gerais sobre Ferramentas de corte Ferramentas inteiriças ● São produzidas por fundição, forjamento, barras laminadas ou por processos de metalurgia do pó; ● Seus materiais incluem aços carbono e baixas ligas, aços rápidos, ligas de cobalto fundidas e metais duros; ● Ferramentas de ponta arredondada permitem a aplicação de grandes avanços, em peças de grande diâmetro. [Digite texto] 9 9 7) Cuidados com ferramentas de corte Evitar o contato entre ferramentas; Cuidados no armazenamento; Danificações no manuseio (quebras). 8) O PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CAVACO O processo de formação do cavaco é periódico, isto é, passa gradativamente por etapas de formação e, quando completadas, reinicia novamente. Etapas de formação do cavaco: 1 - Deformação plástica 2 - Surgimento da zona de cisalhamento 3 - Deslizamento sobre a superfície de saída da ferramenta. 4 - Repetição do processo Grau de recalque: Em experiências em laboratórios, e oficinas de usinagem, observando-se os fenômenos acima, notou-se que há um engrossamento do cavaco durante o processo de usinagem seja ela qual for. A isso chamamos de grau de recalque ou Rc. RC = h’/h h’ - espessura real do cavaco h - espessura teórica do cavaco [Digite texto] 10 10 Tipos de cavaco: Segundo a literatura Alemã e Americana, existem 3 tipos de cavacos: Contínuo - Apresenta-se sob a forma de lamelas justapostas distribuídas continuamente, não sendo nítidas as suas separações. Cisalhamento - Apresenta grupos lamelares bem distintos e justapostos. Estes elementos foram cisalhados na região de cisalhamento e soldados novamente em seguida. Ruptura - São fragmentos retirados da peça. Formas de cavaco: Cavaco em fita, helicoidal, espiral,em lascas. Dos 4 tipos de cavaco, o mais indicado é o cavaco espiral, pois o cavaco de fita é perigoso e ocupa muito volume ao ser descartado. Sabendo-se que existem problemas para o manuseio de cavacos, sabendo-se que existem formasdiferentes de cavacos, então podemos alterar formas de cavacos de tal maneira a adaptar a melhor maneira de manuseá-lo. Sendo assim, poderemos utilizar os seguintes artifícios para mudar a forma do cavaco: Alternando-se as condições de usinagem; [Digite texto] 11 11 Dando forma especial a superfície de saída de ferramenta; Colocando-se os elementos adicionados na superfície de saída. Mediante o exposto acima, devemos lembrar que também a geometria da ferramenta tem influência na chamada Aresta Postiça de Corte que é formada pelo acúmulo das partículas do material usinado na superfície de desprendimento do cavaco que aparece quando a VC é muito baixa ou a geometria da ferramenta é negativa ou há necessidade de fluido de corte. 9) FLUÍDOS DE CORTE O fluído de corte também tem influência no acabamento da peça e na formação do cavaco. O uso de fluído de corte é para melhorar as condições de usinagem tal como: Reduzir o coeficiente de atrito entre a peça e a ferramenta; Expulsão do cavaco da região de corte; Refrigeração da peça / ferramenta; Refrigeração da máquina. Isto tudo pode trazer melhorias como: Redução do consumo de energia; [Digite texto] 12 12 Redução do consumo da ferramenta; Eliminação de corrosão da máquina ( barramento, etc). 10) VIDA DA FERRAMENTA O objetivo é verificar qual o tempo que uma ferramenta trabalha sem perder sua capacidade de corte e verificar, assim, quando uma ferramenta deve ser substituída ou reafiada. A vida de uma ferramenta é o tempo em que a mesma trabalha efetivamente, sem perder sua capacidade de corte . Os fatores que determinam quando a ferramenta deve ser substituída são: Quando os desgastes atingem proporções tão elevadas que se receia a quebra da aresta de corte; Quando o desgaste na superfície de folga não permite um acabamento superficial bom e não garante tolerâncias apertadas; Quando os desgastes provocam um aumento na temperatura da aresta cortante e perdendo a capacidade de corte. Ocorre principalmente em ferramentas de aço rápido. Ocorre também um aumento na força de usinagem o que interfere no funcionamento da máquina. Na indústria, as ferramentas em geral são trocadas pelos operadores no momento em que eles determinam, no entanto, estudos realizados comprovam que, por não terem um conhecimento mais apurado do assunto, eles acabam trocando as ferramentas antes, ou até, muito antes do necessário para garantir um bom acabamento à peça. Para evitar isso temos disponíveis alguns recursos, como por exemplo sensores de vibração, amperímetros que mede a intensidade [Digite texto] 13 13 da corrente elétrica demandada ( o que está diretamente relacionada com o aumento da potência ) sensores de emissão acústica e outros recursos. Entre os fatores que exercem maior influência no desgaste e vida da ferramenta podemos destacar principalmente a velocidade de corte, depois o avanço e por último a profundidade da usinagem. Denomina-se vida (T) de uma ferramenta o tempo que a mesma trabalha efetivamente (deduzidos os tempos passivos), até perder a sua capacidade de corte, dentro de um critério previamente estabelecido. Pode-se dizer que é o tempo compreendido entre duas afiações. A vida da ferramenta é função de: Desgaste da superfície de saída; Quando atinge proporções em que há ruptura do gume cortante; O acabamento superficial da peça não é mais satisfatório; Devido ao desgaste elevado da superfície de folga da ferramenta; [Digite texto] 14 14 O aumento da força de corte interfere no funcionamento da máquina operatriz.. A vida da ferramenta é expressa em minutos.