Slides Usinagem - 05. materiais - parte 1

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Aula 05

- Materiais de Ferramenta Monocortante - (Parte 1)

Prof. Dr. Eng. Rodrigo Lima Stoeterau

Usinagem dos Materiais

Aula 05

Tópicos ➔ Materias de ferramentas (parte - I)

• Requisitos • Evolução

• Tipos

• Características

• Emprego

Usinagem dos Materiais

Conseqüência dos esforços na de Ferramenta

Peça Ferramenta

Cavaco ,f

Atrito

Forca Movimento relativo

Calor

Desgaste

Material peça / material ferramenta

Usinagem dos Materiais

• Requisitos desejados em uma ferramentas de corte

➔ Resistência à compressão ➔ Dureza

➔ Resistência 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, calor específico e expansão térmica

Nenhum material de ferramenta possui todas estas características

Usinagem dos Materiais

Evolução dos materiais de ferramenta –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.

Usinagem dos Materiais

Evolução dos materiais de ferramenta ● Aço ferramenta (1868)

● Cerâmicas (1938)

● Nitreto de boro cúbico (década de 50)

● Diamante mono e policristalino (década de 70)

Usinagem dos Materiais

Classificação dos materiais de ferramentas

Aço-ferramenta Aço-rápido Metal-duro (WC)

Cermets (TiC/TiN)

Cerâmica óxida

Cerâmica não-óxida Diamante CBN

Mista Reforçada c/ Wiskers Óxida C/ Si3N4

Al2O3 + ZrO2 + TiC

Al2O3 + SiC-wisker

Si3N4 + demais

Diamante monocristalino

Diamante policristalino

CBN CBN + TiC

CBN + BN hexagonal

Materiais para Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida

Materiais CerâmicosMateriais de LigaçãoMateriais Metálicos

Materiais de Altíssima DurezaCerâmicas de Corte

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Tenacidade, resistência à flexão

Diamante

CBN Cerâmicas

Metal-duro revestido

Metal-duro Aço-rápido revestido

Aço-rápido

Vc 60 dureza resist. flexão

Propriedades dos materiais de ferramentas

Velo cid ad e d e co r te , r e sis tên cia ao d es gas te e du reza a q uen te Materia l d e ferra menta id eal

Usinagem dos Materiais

Propriedades dos materiais de ferramentas Usinagem dos Materiais

Resistência a quente dos principais materiais de ferramentas 2500

Du reza HV

Temperatura oC

Cerâmicas óxidas Cerâmicas mistas

Cerâmicas não óxidas

Metal duro P-10

Stellite Aço rápido

Usinagem dos Materiais

Dureza e condutividade de alguns materiais de corte

Diamante CBN

SiC

TiC - Al O

Dureza

(Vickers) [ N/m ]

Condutividade térmica [ W/mK ]

2 RT

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CBN+PKD 2 MD - CVD 39,2

MD – PVD 5,9 MD S/ REV. 35

CERMETS 4

CERÂMICAS 14

Aplicação de materiais de ferramenta na indústria automobilística Usinagem dos Materiais

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 – obtençãcao de gumes vivos

- Tratamento térmico relativamente simples ⇒ elevada dureza e resistência ao desgaste

- Resistem a temperatura de até aproximadamente 250°C

Usinagem dos Materiais

Aços ferramenta

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

- Ferramentas para carpintaria

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Aços rápidos Usinagem dos Materiais

Aços rápidos

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

Usinagem dos Materiais

Aços rápidos

Características

–Composição química usual (5 a 7% formam carbonetos): 0,6 a 1,6% C

0,9 a 3% V – Designação: HS + % W - Mo - V - Co (ex.: HS 10-4-3-10).

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Aços rápidos –Subdivisão em 4 grupos, segundo o teor de W e Mo

HS 6 –5 -3-5
HS 6 –5 -2-5
HS 2 –10 -18
WMo V Co

G ru p o N o m e n c la tu ra

Para usinagem de aço de médio esforço | de alto esforço desbaste / a c a b a m e n to

Usinagem dos Materiais

Aços rápidos – Subdivisão

●bom revenimento

●empregado para desbaste de aço e ferro fundido

–Grupo 2 ●teores de W de até 12%

●crescente teor de V

●revenimento um pouco pior que grupo 1

●empregado para acabamento de materiais ferrosos e na usinagem de materiais não-ferrosos

●para ferramentas com forma complexa (boa maleabilidade e tenacidade)

– Grupos 3 e 4 ●W + Mo (Mo substitui W)

●possui tenacidade muito boa

●empregado para todos tipos de ferramentas

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Aços rápidos

➔ 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

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Aços rápidos ➔ Influência dos elementos de liga

●Tungstênio (W) –formador de carbonetos

– melhora revenimento

–melhora resistência ao desgaste

● Vanádio (V) –Formador de carbonetos

–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

–melhor solubilidade de carbonetos

Usinagem dos Materiais

Aços rápidos ● Aço-rápido com revestimento (TiC, TiN):

●Menor atrito;

●Redução no desgaste;

●Maior estabilidade química;

●Proteção térmica do substrato

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Aços rápidos

Áreas de aplicação dos aços-rápidos

- Ferramentas para todas as operações de usinagem

- Ferramentas para desbaste e acabamento - Machos e cossinetes de roscas

- Brocas helicoidais

- Alargadores

- Fresas de todos os tipos

- Ferramentas de plainar

- Escareadores

- Ferramentas para trabalho a frio

- Ferramentas para trabalho em madeira

- outras.

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Aços rápidos Áreas de aplicação dos aços-rápidos

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Aços rápidos Áreas de aplicação dos aços-rápidos

Usinagem dos Materiais

Aços rápidos Áreas de aplicação dos aços-rápidos

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Aços rápidos Áreas de aplicação dos aços-rápidos

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Ligas Fundidas

Características

- Composição típica: ➔ 3% Fe

➔ 4% Co - Resistem a temperatura entre aproximadamente 700 a 800°C

- W ⇒ Mn, Mo, V, Ti e Ta - Tratamento térmico complexo

- Preço elevado

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Ligas Fundidas

Nomes comerciais: Stellite, Tantung, Rexalloy e Chromalloy

Áreas de aplicação das Ligas Fundidas - Raro em ferramentas para usinagem de geometria definida

- Material para abrasivos

- Isoladores térmicos, isoladores elétricos

- Fundição de materiais cerâmicos

- outros

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ApresentaçãoT-2 Usinagem dos Materiais

FIM - Aula 05 Usinagem dos Materiais

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