A escolha do revestimento correto para as suas ferramentas de corte pode melhorar significativamente o seu desempenho e longevidade. Mas com várias opções disponíveis, como é que se decide? Este artigo analisa os diferentes tipos de revestimentos para ferramentas, como PVD e CVD, explicando as suas propriedades e vantagens únicas. Ficará a saber como o revestimento certo pode melhorar a dureza da ferramenta, a resistência à oxidação e a qualidade da superfície, reduzindo os custos e aumentando a eficiência dos seus processos de maquinagem.
A tecnologia de revestimento de superfícies de ferramentas é um método de modificação de superfícies desenvolvido para satisfazer as exigências do mercado. Desde a sua introdução na década de 1960, tem sido amplamente utilizada em metais ferramenta de corte produção. O advento da tecnologia de processamento de corte a alta velocidade levou a um rápido desenvolvimento e aplicação da tecnologia de revestimento, tornando-a um aspeto crucial do fabrico de ferramentas de corte a alta velocidade.
A tecnologia envolve a formação de uma película fina na superfície da ferramenta através de métodos químicos ou físicos, resultando num excelente desempenho de corte abrangente que satisfaz os requisitos do corte a alta velocidade.
Em resumo, a tecnologia de revestimento da superfície da ferramenta de corte tem as seguintes características:
A utilização de ferramentas de corte revestidas oferece várias vantagens, incluindo
Adequado tratamento de superfície de pequenas ferramentas circulares pode levar a um aumento da vida útil da ferramenta, a um tempo de ciclo de processamento mais curto e a uma melhoria da qualidade das superfícies processadas.
No entanto, escolher o revestimento de ferramenta correto para satisfazer necessidades de processamento específicas pode ser uma tarefa complicada e morosa. Cada revestimento tem as suas próprias vantagens e desvantagens no corte. A utilização de um revestimento inadequado pode resultar numa vida útil da ferramenta mais curta do que a das ferramentas sem revestimento e até criar problemas adicionais.
Existem vários tipos de revestimentos de ferramentas disponíveis no mercado, incluindo revestimentos PVD, revestimentos CVD e revestimentos compostos que alternam entre PVD e CVD. Estes revestimentos podem ser facilmente obtidos junto dos fabricantes de ferramentas ou dos fornecedores de revestimentos.
Este artigo apresenta uma visão geral das propriedades comuns dos revestimentos de ferramentas e destaca algumas opções comuns de revestimento PVD e CVD. As características de cada revestimento desempenham um papel crucial na determinação do revestimento mais adequado para o corte.
O TiN é um revestimento PVD comummente utilizado que pode melhorar a dureza das ferramentas e tem uma resistência à oxidação a altas temperaturas. Este revestimento é utilizado em ferramentas de alta velocidade corte de aço ferramentas ou ferramentas de moldagem para obter resultados de processamento óptimos.
O revestimento CrN é muito procurado devido às suas excelentes propriedades anti-aderentes, tornando-o o revestimento preferido para processos que resultam frequentemente em arestas postiças. Uma vez aplicado, este revestimento quase invisível melhora significativamente o desempenho de processamento de ferramentas de aço rápido, ferramentas de metal duro e ferramentas de conformação.
O revestimento de diamante CVD é a melhor escolha para ferramentas de corte utilizadas no processamento de materiais metálicos não ferrosos. Proporciona um excelente desempenho no corte de grafite, compósitos de matriz metálica (MMC), liga de alumínio com alto teor de silício e outros materiais altamente abrasivos.
Note-se que as ferramentas com revestimento de diamante puro não podem ser utilizadas para processar peças de aço, porque o elevado calor de corte gerado durante o processamento provoca uma reação química que danifica a camada de aderência entre o revestimento e a ferramenta.
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Revestimentos adequados para fresagem dura, abertura de roscas e perfuração são únicos e têm as suas respectivas aplicações específicas. Além disso, também podem ser utilizados revestimentos multicamadas, que consistem noutros revestimentos incorporados entre a camada superficial e a base da ferramenta, resultando num aumento da vida útil da ferramenta.
A adição de elementos de carbono no revestimento de TiCN aumenta a dureza da ferramenta e proporciona uma melhor lubrificação da superfície. Este revestimento é ideal para ferramentas de aço rápido.
A camada de alumina formada no revestimento TiAlN / AlTiN melhora significativamente a vida útil da ferramenta na maquinagem a alta temperatura. Este revestimento é adequado para ferramentas de metal duro utilizadas principalmente para corte a seco ou semi-seco.
A proporção de alumínio e titânio no revestimento determina a dureza da superfície do revestimento, sendo que os revestimentos AlTiN proporcionam uma dureza de superfície superior à dos revestimentos TiAlN. Como resultado, é uma opção viável no domínio da maquinagem a alta velocidade.
Uma elevada dureza superficial é um método fiável de melhorar a vida útil da ferramenta. Em geral, quanto mais duro for o material ou a superfície, maior será a durabilidade da ferramenta. Os revestimentos de nitreto de carboneto de titânio (TiCN) têm uma dureza mais elevada do que os revestimentos de nitreto de titânio (TiN). A dureza dos revestimentos de TiCN é aumentada em 33% devido ao aumento da teor de carbonocom uma gama de dureza de cerca de HV3000-4000 (variável consoante o fabricante).
Os revestimentos de diamante CVD com uma dureza de superfície até HV9000 tornaram-se mais predominantes nas aplicações de ferramentas, resultando num aumento de 10 a 20 vezes na vida útil da ferramenta em comparação com as ferramentas revestidas com PVD. A elevada dureza e a velocidade de corte dos revestimentos de diamante, que pode ser 2 a 3 vezes superior à das ferramentas não revestidas, tornam-nos uma excelente escolha para o corte de materiais não ferrosos.
A temperatura de oxidação refere-se à temperatura a que o revestimento começa a decompor-se. Quanto mais elevada for a temperatura de oxidação, melhor será o corte a altas temperaturas.
Embora os revestimentos de TiAlN possam ter uma dureza mais baixa à temperatura ambiente em comparação com os revestimentos de TiCN, são muito mais eficazes no processamento a alta temperatura. Isto deve-se ao facto de se poder formar uma camada de alumina entre a ferramenta e a limalha, que transfere o calor da ferramenta para a peça ou limalha, mantendo assim a dureza do revestimento de TiAlN a altas temperaturas.
As ferramentas de metal duro cortam geralmente mais depressa do que as ferramentas de HSS, o que faz do TiAlN o revestimento preferido para as ferramentas de metal duro. As brocas de metal duro e as fresas de topo utilizam normalmente revestimentos PVD-TiAlN.
A resistência à abrasão refere-se à capacidade de um revestimento para suportar o desgaste. Embora alguns materiais da peça de trabalho possam não ser naturalmente duros, os elementos adicionados durante o fabrico e o método de processamento podem fazer com que a aresta de corte da ferramenta fique lascada ou embotada.
Coeficientes de atrito elevados geram um aumento do calor de corte, encurtando ou comprometendo a vida útil do revestimento, ao passo que coeficientes de atrito mais baixos aumentam significativamente a vida útil da ferramenta.
Uma superfície revestida fina, lisa ou com uma textura regular reduz o calor de corte, uma vez que permite que as aparas deslizem rapidamente para longe da face frontal da fresa, diminuindo assim a produção de calor. As ferramentas revestidas com lubrificação superficial melhorada também podem ser maquinadas a velocidades de corte mais elevadas em comparação com as ferramentas não revestidas, evitando ainda a soldadura a alta temperatura do material da peça.
A propriedade anti-aderente do revestimento impede ou reduz a reação química entre a ferramenta e o material a ser processado e impede a deposição de material da peça na ferramenta.
Durante a maquinação de metais não ferrosos (como o alumínio e o latão), ocorrem frequentemente arestas postiças (BUEs) na ferramenta, o que leva à quebra da ferramenta ou a peças de trabalho de grandes dimensões. Quando o material começa a aderir à ferramenta, a adesão continua a expandir-se. Por exemplo, ao processar peças de alumínio com machos de conformação, o alumínio que adere aos machos após cada furo ser processado aumentará, eventualmente fazendo com que o diâmetro do macho se torne demasiado grande e resultando em peças fora de tolerância que têm de ser descartadas.
O revestimento com boas propriedades anti-aderentes pode ser eficaz mesmo em situações em que o desempenho do líquido de refrigeração é fraco ou a concentração é insuficiente.
A relação custo-eficácia das aplicações de revestimento pode depender de vários factores, mas para cada aplicação específica de processamento, existem normalmente apenas algumas opções de revestimento viáveis. A escolha do revestimento correto e das suas propriedades pode fazer uma diferença significativa na processabilidade, enquanto que uma escolha incorrecta pode resultar numa melhoria mínima.
A profundidade de corte, a velocidade e o líquido de refrigeração utilizados podem afetar a eficácia do revestimento da ferramenta. Para determinar o melhor revestimento para uma determinada aplicação, o corte de teste é frequentemente o método mais eficaz.
Os fornecedores de revestimentos estão constantemente a desenvolver novos revestimentos para aumentar a resistência ao calor, à fricção e ao desgaste. É vantajoso trabalhar com fabricantes de revestimentos (ferramentas) para avaliar os mais recentes e avançados revestimentos de ferramentas para aplicações de maquinagem.
-Fim-
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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