UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPACURSO: ENGENHARIA MECNICAPROFESSOR ALDONI GABRIEL WIEDENHOFTUSINAGEM 01/2015

MATERIAIS PARA FERRAMENTAS

Aluno: Eduardo Rogerio BorgesMatrcula: 121150511

Alegrete2015SUMRIO:

1. Material a ser usinado. .........................................................................32. Descrio dos materiais para ferramentas.........................................42.1 Aos Rpidos................................................................................42.2 Efeitos dos elementos de liga.....................................................52.2.1 Aos Rpidos..........................................................................52.2.2 Aos Rpidos com Cobertura...............................................52.2.3 Coronite...................................................................................72.2.4 Metal Duro...............................................................................72.2.5 Classes e critrios de seleo de um Metal Duro...............82.2.6 Metal Duro com Cobertura.....................................................92.2.7 Material Cermico...................................................................92.2.8 Diamante................................................................................102.2.9 Nitreto Cbico de Boro (CBN).............................................10

MATERIAIS PARA FERRAMENTASPara a seleo criteriosa do material, devem ser analisada uma serie de fatores devem ser analisados.1. MATERIAL A SER USINADO: Deve ser analisados desde a sua dureza, at o tipo de cavaco formado. Processo de usinagem: Alguns tipos de processos que utilizam ferramentas rotativas de pequeno dimetro, ainda utilizam bastante materiais de ferramentais mais antigas devido a altas rotaes; Condio da mquina operatriz: Potncia, gama de velocidade estado de conservao. Pois maquinas com folgas, baixa rotao e potncia exigem materiais e ferramentas mais tenazes e que no necessitam de alta velocidade de corte. Forma e dimenso da Ferramenta: Ferramentas de forma no padronizadas muitas vezes so feitas de ao rpido ou de um tipo de metal duro que possa ser soldado ao cabo; Custo do Material: Alguns materiais de ferramenta apesar de conseguirem maior vida da ferramenta ou maior produo, muitas vezes tem um custo extremamente alto; Condies de Usinagem: Condies tpicas de acabamento (alta velocidade de corte, baixo avano e profundidade de usinagem, em peas que j sofreram uma operao anterior de usinagem e portanto, no apresentam excentricidade, casca endurecida) exigem ferramentas mais endurecidas ao desgaste. Condies de operao: Se o corte for do tipo interrompido ou o sistema for pouco rgido exige-se uma ferramenta mais tenaz.No existe uma classificao geral dos materiais para ferramentas, mas com base nas caractersticas qumicas podem ser agrupadas da seguinte maneira: Aos rpidos ; Aos rpidos com cobertura; Coronite; Metal duro; Metal duro com cobertura; Material Cermico; Nitreto de boro cbico; Diamante.2. DESCRIO DOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS2.1Aos Rpidos:Em princpio h duas categorias de aos rpidos, que so a categoria T que compreende os tipos predominantes ao tungstnio e a categoria M que compreende os tipos predominantes ao molibdnio. Como apresentado na tabela 1 abaixo:

Tabela 1 Composio e Caractersticas dos Aos Rpidos

2.2 Efeitos dos elementos de liga:2.2.1 Aos Rpidos: Carbono: Como nos aos carbono, atua no sentido de aumentar a dureza do material; Tungstnio e Molibdnio: O Tungstnio est sempre presente nos aos rpidos. O molibdnio introduzido como seu substituto gerando outra classe de aos rpidos; Vandio e Nibio: A cada 1% de vandio acrescentado precisa-se aumentar o teor de carbono em 0,25% para a formao de carbonetos. Cromo: Juntamente com o carbono o principal responsvel pela alta temperabilidade dos aos rpidos; Cobalto: aumenta a dureza a quente elevando a eficincia de corte em altas temperaturas.2.2.2Aos Rpidos com Cobertura:Para diversas ferramentas de usinagem tais como brocas, machos alargadores, brochas, cortadores de dentes de engrenagem e alguns tipos de fresas a aplicao de materiais mais resistentes ao desgaste que o ao como metal duro ou material cermico muito restrita. E sua camada de cobertura possui as seguintes caractersticas: Alta dureza, da ordem de 2300 HV; Elevada ductilidade; Reduo sensvel do caldeamento a frio; Baixo coeficiente de atrito; Quimicamente Inerte; Espessura de 1 a 4 m; tima aparncia.A figura 1 mostra duas curvas de profundidade total usinada durante uma vida de brocas de ao rpido versus velocidade de corte e avano mostrando a melhoria que o revestimento provoca no desempenho da ferramenta. A tabela 2 mostra que esse revestimento tambm eficiente quando aplicado em fresas.

Figura 1: Vida x Velocidade de Corte e avano

Tabela 2 Comparao da vida de fresas revestidas e no revestidas Uma ferramenta revestida tem um custo mais elevado comparada a uma ferramenta no revestida, mas sua durabilidade e qualidade extremamente superior a ferramentas no revestidas.2.2.3Coronite:Composto de finas partculas de nitreto de titnio. Suas principais propriedades so: Tenacidade similar ao ao rpido (bem maior que metal duro); Mdulo de elasticidade menor que o do metal duro, mas maior que o do ao rpido; Dureza a quente e resistncia ao desgaste bem maior que o do ao rpido; Baixa tendncia a craterizao, devido ao fato que o TiN muito estvel quimicamente; Capacidade de produzir superfcies com bons acabamentos maior que o do ao rpido e do metal duro;2.2.4Metal Duro: um produto da metalurgia do p feito de partculas duras finamente divididas de carbonetos de metais refratrios, sintetizados com um ou mais metais do grupo do ferro, formando um corpo de alta dureza.A figura 2 apresenta a variao da dureza em funo da temperatura mostrando duas curvas para o metal duro com teores diferentes de cobalto e uma terceira relativa ao ao rpido como padro de comparao

Figura 2 Influncia da porcentagem de Cobalto e da temperatura na dureza2.2.5Classes e critrios de seleo de um Metal Duro:Os diversos tipos de metal duro so classificados pela norma ISO em trs grupos designados pelas letras P, M e K. Existe ainda uma subdiviso dentro de cada um desses grupos usando nmeros. Assim existem os subgrupos P01 e P50, M01 M40 e K01 K40 como apresentado na Tabela 3 abaixo:

Tabela 3 Composio qumica e caractersticas dos Metais Duros2.2.6Metal Duro com Cobertura: As caractersticas das camadas so: Carboneto de titnio : Possui excelente resistncia ao desgaste; xido de Alumnio: Garante a estabilidade trmica necessria em temperaturas elevadas; Nitreto de titnio: Reduz o coeficiente de atrito entre a pastilha e o cavaco;2.2.7Material Cermico: Possui algumas propriedades que so muitos interessantes para uma ferramenta de usinagem como: Dureza quente; Dureza frio; Resistncia ao desgaste; Estabilidade qumica

Podem-se classificar as ferramentas cermicas como: A base de xido de alumnio; A base de xido de silcio; CERMETS (Contm uma fase cermica e uma fase metlica)A tabela 4 mostra algumas propriedades relativas dos diversos tipos de materiais cermicos comparados com o metal duro.

Tabela 4 Propriedades Relativas dos Metais Cermicos comparados com o Metal DuroAplicaes da Cermica como Material de Ferramenta: Usinagem de ferro fundido; Usinagem de Aos; Usinagem de Ligas de Titnio;2.2.8Diamante:Os Diamantes naturais so dentre os matrias encontrados na natureza o de maior dureza, sendo assim tima ferramenta para usinagem. A partir da dificuldade de se utilizar o diamante natural como ferramenta de corte partiu-se para a obteno artificial do diamante. Sedo apresentada uma ferramenta com uma camada de diamante sinttico poli cristalino (PCD), constitudo de partculas muito finas deste material, produzida a partir da sintetizao das partculas de diamante e cobalto.2.2.9Nitreto Cbico de Boro (CBN):O CBN quimicamente mais estvel que o diamante, podendo portanto usinar ligas ferrosas sem o problema de grande desgaste por difuso. dividida em duas categorias: CBNs para usinagem em desbaste (entre 0,5 e 0,8mm); CBN para usinagem em acabamento (menor que 0,5mm).Alguns cuidados devem ser tomados quando utiliza-se ferramentas CBN, dentre eles: Materiais fceis de serem cortados por outros materiais de ferramentas como ao no endurecidos no devem ser usinados por CBN; O sistema deve ser o mais rgido possvel; A geometria da ferramenta deve ser negativa (normalmente = -5) A aresta de corte deve ser chanfrada (chanfro de 0,1mm x 20 a 45); Sempre que possvel fluido de corte deve ser utilizado

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