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Prof. Dr.-Ing. Joel Martins Udesc
CERÂMICASAs cerâmicas são compostas de elementos metálicos e não-metálicos, geralmente na forma de óxidos, carbonetos e nitretos, e existem em uma grande variedade de composição e forma. A maioria tem estrutura cristalina, mas em contraste com os metais as ligações entre os elementos são iônicas ou covalentes. A ausência de elétrons livres faz com que as cerâmicas sejam pobres condutoras de eletricidade, e que, em seções finas, sejam transparentes. Devido às fortes ligações primárias, a maioria das cerâmicas tem alto ponto de fusão.
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Em geral, as cerâmicas possuem as seguintes propriedades que ajudam a identificá-las.
Capacidade de suportar altas temperaturas (materiais refratários); Alta resistência ao desgaste; Altas durezas; São frágeis; Baixa condutividade térmica; Boa estabilidade química e térmica; Boa resistência à fluência; Alta resistência à compressão e baixa resistência à tração.
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Comparação das propriedades da cerâmica, cermet e metal duro
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Fazer um trabalho de preparação antes de iniciar o corte.
O uso do fluido de corte deve ser evitado, se requerido, entretanto, usar ofluido em abundância na aresta de corte.
Nunca use aresta cortante com quina viva:
aresta chanfrada
aresta arredondada
ferramenta com raio de ponta
Use-as com as máximas condições de corte (Vc, f, ap) recomendadas.
Use um bom sistema de grampo de fixação e bom assentamento da pastilhano suporte.
Use-as em máquinas ferramentas rígidas, livre de vibrações.
aumento de resistência segue a ordem:
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Cuidados especiais para usinar com ferramentas cerâmicas
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MATERIAIS DE FERRAMENTAS ULTRADUROS
Normalmente materiais com dureza superior a 3000 HV são denominados ultraduros. Como ferramentas de corte os ultraduros são:
Diamante natural;
Diamante sintético monocristalino;
Diamante sintético policristalino (PCD-Polycrytalline Diamond);
Nitreto cúbico de boro sintético monocristallno (CBN);
Nltreto cúbico de boro sintético policristalino (PCBN).
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transformação
Diamante
Temperatura [K]
Grafite
Obtenção do diamante sintéticoA transformação envolve
temperaturas da ordem de 2000°C e pressões de 7GPa
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transformação
Temperatura [K]
NitretoHexagonal deBoro
NitretoCúbico deBoro
Obtenção do CBNA transformação envolve
temperaturas da ordem de 1500°C e pressões de 6GPa
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Desenvolvimento dos policristais
Os policristais de diamante e de CBN (PCD e PCBN, respectivamente) são obtidos pelo processo de metalurgia do pó, usando monocristais de diamante e CBN, respectivamente. Neste processo, pode-se obter uma variedade imensa de produtos, dependendo de: tamanho de grão dos monocristais (estes dependem do tempo de permanência na câmara de transformação), solvente/catalisador empregado, grau de sinterização, etc.
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Energia de microondas, descarga elétrica ou fio quente
Hidrogênio+
MetanoAcima de 2000ºC
Substrato
Camada de diamante CVD
O diamante CVD édepositado duranteum período de tempopara formar uma finacamada
O processo CVD de obtenção de diamante sintético
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Principais produtos dos ultraduros
Nitreto cúbico de boro policristalino (PCBN)Fabricante ou fornecedor País Agência ou subsidiária na
Inglaterra e número RS
Diamantepolicristalino
(PCD) Sólido Sobre metal duro
De Beers DiamondResearch Laboratory
África do Sul De Beers IndustrialDiamond Division535
Synate 010Synate 025
AmbonteAbraziteDBC50
General Electric (US)Speciality Materials Dept.
USA Speciality Materials536
Compax BZN
Kennametal Inc USA Kennametal Ltd537
KD100KD120
KD200
Krupp Widia GmbH Alemanha Krupp Widia (UK) Ltd538
CD10 C850
SII Megadiamond Inc USA - MecapaxSumitomo ElectricIndustries Ltd
Japão Sumitomo ElectricHardmetals Ltd540
CA 100CA 150Ca 200
BN100BN150BN200
Toshiba Tungaloy Co Ltd Japão - T-Dia DX 140 CBN BX 290Valenite Division of GTEValeron Corporation
USA Valenite-Modco (UK) Ltd541
PCD CBN
Zinner GmbH Alemanha - Zicra ZiboraPropriedades dos ultraduros
Material do insertoPropriedade 94WC 5Co
metal duroAluminacerâmica
Alumina TiCcerâmica
Nitreto de silíciocerâmica
Diamantepolicristalino
PCBNsólido
Densidade, g/cm3 14,7 3,9 4,3 3,2 3,4 3,1
Resist. à compressão, kN/mm2 4,5 4,0 4,5 3,5 4,7 3,8
Dureza Knoop HK, kN/mm2 13 16 17 13 50 28
Módulo de Young, kN/mm2 620 380 370 300 925 680
Módulo de rigidez, kN/mm2 250 150 160 120 430 280
Raio de Poisson 0,22 0,24 0,22 0,28 0,09 0,22
Coef. de exp. térmica, 10-4/K 5,0 8,5 7,8 3,2 3,8 4,9
Condutividade térmica, W·m/K 100 23 17 22 120 100
Tenacidade à fratura K1C, MN·m3/2 11 2,3 3,3 5,0 6,9 10
Principais produtos e
propriedades dos ultraduros
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Tipos de camadas
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