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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA II (EM307)
2º Semestre 2005/06

6. Materiais para Ferramentas

F. Jorge Lino Alves

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falves@fe.up.pt, www.fe.up.pt/~falves

Resumo
6. Materiais para ferramentas de corte. Materiais cerâmicos para abrasivos.

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Materiais para Ferramentas de Corte

Características dos materiais utilizados em ferramentas decorte:
1. 2. 3. 4. 5. 6. Elevada resistência ao desgaste Elevada dureza a frio e a quente Elevada tenacidade Baixo coeficiente de atrito Elevada condutibilidade térmica Baixo coeficiente de dilatação térmica

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Materiais para Ferramentas de Corte

Desafios deste tipo estão prestes a dar resultados na indústria automóvel, não para ferramentas, mas simchapa de aço, mas..... Será que estes aços não exigem novos tipos de ferramentas!!!!!

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• Utilização dos carbonetos sinterizados ultrapassou os aços rápidos • Cerâmicos têm aplicação crescente à medida que se contorna o problema da fragilidade

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1. Aços Rápidos (T e M)
• Elevada tenacidade (até 500°C) •Revestimentos de TiN, TiC, WC, Al2O3, HfN por técnicas de PVD aumentam a vida do material base

2. Ligas Fundidas (estelites)
Tf: 2800°C, cadinho de grafite e vazamento em coquilha (peças obtidas só são rectificadas) Composição: 38-53% Co, 30-32% Cr, 10-18% W, >1.5% C, Mn, N • • • Dureza mantém-se constante até 700-800°C Velocidades de corte superiores às utilizadas com os aços rápidos Maiortenacidade, menor dureza a quente e resistência ao desgaste do que os carbonetos sinterizados

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3. Carbonetos Sinterizados (metal duro)
Taxa de remoção de apara superior à dos aços rápidos (velocs. corte superiores - até 100 %), maior vida da ferramenta (13 a 15x) e melhor acabamento superficial Pulverometalurgia Metal duro

Pós + Prensagem +Sinterização em fornos de atmosfera controlada + Corte + Rectificação

Carbonetos muito duros (WC, TiC, V4C3, NbC, TaC) Ligante (normalmente o Co) Tenacidade

Boa dureza a quente e resistência ao desgaste

Factores que afectam as propriedades dos carbonetos sinterizados 1. % de carbonetos - ligante 2. Tamanho de grão 3. Porosidade 4. Outros factores

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Carbonetos sinterizados revestidos
Revestimento de TiC (5-7 µm) muito resistente ao desgaste

4. Cermets
Materiais formados por agregados cerâmicos numa matriz metálica Cerâmicos - TiC, TiN, WC, TaC, NbC Aglomerado metálico - Co, Ni ou Mo (baixo ponto de fusão) Utilizados em operações de acabamento ou desbaste ligeiro de aços Comparação com oscarbonetos sinterizados 1. 2. 3. 4. Menor coeficiente de atrito devido ao elevado teor de TiN Maior resistência à oxidação (elevada estabilidade química do TiC) Maior dureza a quente (TiC - 3200HV) Menor solubilidade do TiC no aço menor tendência para a adesão

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5. Cerâmicos
• Não devem ser utilizados com baixas velocidades de corte (proíbe a utilização nasligas de Al, Ti e Mg) • Arestas de corte chanfradas (robustecer o gume garantindo maior tenacidade) e polidas (evitar o lascamento)

5.1. Alumina

Desvantagens • • • Baixa condutibilidade térmica Elevado coeficiente de dilatação térmica Baixa tenacidade Al2O3 (85 %) - ZrO2 (tetragonal)(15 %) - utilizados no desbaste e acabamento dos f.f. e desbaste de aços de cementação

tetragonalmonoclínica (∆V = 4%)

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5.1.1. Alumina branca
• • • Velocidade de corte 500 m/min. bom acabamento superficial o que elimina por vezes a rectificação Contém aditivos - MgO, Cr2O3, TiO2 Aplicada no acabamento de aços e f.f.

5.1.2. Alumina preta
• • • Contém TiC (30%) + TiN (necessita HIP) Aplicada no acabamento médio e fino de aços, desbaste de f.f....
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