Revestimentos de cvd e pvd em ferramentas de usinagem

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REVESTIMENTOS DE CVD E PVD EM FERRAMENTAS DE USINAGEM

SOROCABA 2012

PARTICIPANTES
FABRICAÇÃO MECÂNICA – TURMA 2 – 5º SEMESTRE

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REVESTIMENTOS DE CVD E PVD EM FERRAMENTAS DE USINAGEM

1.1.

Aços rápidos com cobertura

Para diversas ferramentas de usinagem tais como brocas, machos, alargadores, brochas, cortadores de dentes de engrenagens e alguns tipos de fresas, a aplicaçãode materiais mais resistentes ao desgaste que o aço rápido como o metal duro ou material cerâmico é muito restrita, devido à forma e dimensão destas ferramentas às condições das operações de usinagem que as empregam. Assim, o desenvolvimento destas ferramentas tem caminhado no sentido da melhoria das condições do próprio aço rápido, através, principalmente, da aplicação de uma camada de coberturade uma material mais resistente ao desgaste como o nitreto de titâno (TiN), o carbonitreto de titâno (TiCN), o nitreto de titâno-alumínio (TiNAI) e o nitreto de cromo-alumínio (AlCrN). Tal Camada Possi as seguintes características:  Alta dureza, 2300 a 3300 HV;  Elevada dutilidade;  Redução sensível do caldeamento a frio (evita a formação da aresta postiça de corte);  Baixo coeficiente deatrito;  Alta estabilidade química;  Espessura de 1 a 4 mm. A aplicação em escala industrial de revestimentos de nitreto de titâno (TiN) em ferramentas de usinagem começou na década de 60 quando, através do processo CVD (deposição química a vapor), começou-se a revestir ferramentas de metais duros. Tal revestimento não pôde na época ser aplicado ao aço rápido pois este processo de revestimento érealizado em temperaturas da ordem de 1000º C, acima da temperatura de revenimento dos aços. Por volta de 1980 foi desenvolvido o processo PVD (deposição física a vapor) que é realizado em temperaturas na faixa de 450º a 500º C, temperatura esta que não prejudica o tratamento térmico já realizado nos aços rápidos. O PVD é realizado em uma câmera de alto vácuo com a presença de um gás inerte, oargônio. A presença da camada de revestimento faz com que o corte aconteça com esforços menores, devido ao seu baixo coeficiente de atrito. Devido ao fato desta
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camada possuir alta dureza (tanto a frio, quanto quente) e também ao pequeno atrito, os desgastes são menores, principalmente o desgaste na superfície de folga da ferramenta. Existe uma menor tendência à formação da aresta postiça de corteporque, como foi visto, umas das características desta camada é a redução do caldeamento a frio. Nas mesmas condições de corte então, a ferramenta revestida tem uma vida bem maior que a não revestida. Além disto, mesmo depois de reafiada, a ferramenta revestida ainda é ligeiramente mais eficiente que a não revestida, pois com a afiação, a ferramenta perde a camada de revestimento somente em suasuperfície de saída (ou de folga, dependendo da afiação), mantendo a camada na outra superfície. A figura 5.1 mostra duas curvas de profundidade total usinada durante uma vida de brocas de aço rápido versus velocidade de corte e avanço, mostrando a melhoria que o revestimento de TiN provoca no desempenho da ferramenta. A tabela 5.2 mostra que este revestimento também é eficiente quando aplicado emfresas.

Figura 5.1 – Influência da Cobertura na Vida da Broca de Aço Rápido (Rauscher, 1990) Tabela 5.2 – Comparação da vida de fresas revestidas e não revestidas (Lefebvre ET all, 1990)

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Critério de fim de vida da ferramenta: Vb = 0,2 mm Material da peça: aço 30NCD8 com nível de resistência de 900 N/mm²

É lógico que uma ferramenta revestida é mais cara que uma não revestida. Masquando se leva em consideração que a vida da ferramenta e maior e que o tempo de corte é menor devido às maiores velocidades de corte e avanço que ela possibilita, tem-se que o tempo para usinagem total de uma peça pode diminuir bastante, não só pela diminuição do tempo de corte, mas também pela diminuição do número de paradas da máquina para a troca de ferramentas. Assim, muitas vezes a utilização...
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