Já se interrogou sobre o que faz o corte perfeito no fabrico? Este artigo explora vários materiais de ferramentas de corte, detalhando as suas propriedades e utilizações únicas. Com a ajuda de engenheiros mecânicos experientes, descobrirá como estes materiais revolucionam a eficiência e a precisão na maquinagem. Prepare-se para atualizar os seus conhecimentos e otimizar as suas escolhas de ferramentas.
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O aço rápido é um tipo de aço para ferramentas conhecido pela sua elevada dureza, elevada resistência ao desgaste e elevada resistência ao calor, conseguida através da adição de elementos como o tungsténio, o molibdénio, o crómio e o vanádio. Também conhecido como aço-ferramenta de alta velocidade ou aço para trabalho a quente, é comummente referido como "aço branco".
O aço rápido é utilizado principalmente para criar ferramentas de corte de metal complexas, leves e resistentes ao impacto. O processo de fabrico das ferramentas de aço rápido é simples e permite uma afiação fácil, razão pela qual continuam a constituir uma proporção significativa das ferramentas de corte de metal, apesar do aparecimento de materiais mais recentes.
Carboneto cimentado é uma liga feita de metais refractários e metais aglutinantes, produzida através de técnicas metalúrgicas P/M. Este material tem excelentes propriedades, tais como elevada dureza, resistência ao desgaste, boa resistência e tenacidade, resistência ao calor e resistência à corrosão.
Em particular, a sua elevada dureza e resistência ao desgaste permanecem constantes mesmo a temperaturas até 500°C, e continua a ter uma elevada dureza a 1000°C. Assim, o carboneto cimentado tem um desempenho de corte superior em comparação com o aço rápido e pode melhorar a durabilidade da ferramenta várias a dezenas de vezes.
Com a mesma durabilidade, o metal duro permite aumentar as velocidades de corte em 4-10 vezes. Como resultado, é amplamente utilizado como material de ferramenta, capaz de cortar materiais difíceis de maquinar, como o aço resistente ao calor, o aço inoxidável, o aço com elevado teor de manganês e o aço para ferramentas.
O diamante é considerado a substância mais dura com uma condutividade térmica excecional entre os materiais minerais conhecidos. O seu desgaste por fricção com vários materiais metálicos e não metálicos é apenas 1/50-1/800 do carboneto cimentado, tornando-o o material ideal para ferramentas de corte.
Na maioria dos casos, as ferramentas de corte são feitas de diamantes artificiais de cristal único. A aresta de corte das ferramentas de diamante é incrivelmente afiada, o que é importante para cortar aparas com secções pequenas. A sua aresta de corte tem uma baixa rugosidade e um baixo coeficiente de fricção, tornando improvável a produção de lascas durante o corte, resultando assim em superfícies maquinadas de alta qualidade.
Existem três tipos de ferramentas de corte diamantadas: ferramentas diamantadas de cristal único natural, ferramentas diamantadas de cristal único sintético sólido e ferramentas diamantadas compostas. No entanto, as ferramentas de diamante natural são raramente utilizadas na produção efectiva devido ao seu elevado custo.
É um material sintetizado artificialmente recentemente desenvolvido, sinterizado a partir de pó de CBN (nitreto de boro cúbico) e uma pequena quantidade de aglutinante (como Co-Ni, TiC, TiN ou Al2O3) sob alta temperatura e pressão e com a ajuda de um catalisador. Apresenta elevada dureza, boa resistência à abrasão, excecional estabilidade química e maior estabilidade térmica em comparação com as ferramentas de diamante.
Consegue manter as suas propriedades mesmo quando utilizado a temperaturas entre 1200-1300°C e não reage com metais do grupo do ferro, o que o torna ideal para o processamento de aço. Assim, as ferramentas de corte CBN são utilizadas principalmente para a maquinação eficiente de materiais difíceis de maquinar e têm uma vasta gama de aplicações na indústria de maquinação.
As principais vantagens dos materiais cerâmicos para ferramentas são a sua elevada dureza e resistência à abrasão, bem como a redução mínima da resistência à flexão e a resistência à flexão a altas temperaturas.
Têm uma elevada estabilidade química, baixa afinidade com os metais e boa resistência à oxidação a altas temperaturas. Não reagem com o aço, mesmo a temperaturas de fusão, o que resulta numa menor adesão, difusão e desgaste oxidativo, bem como num menor coeficiente de atrito. As aparas também são menos susceptíveis de aderir às ferramentas de corte e é menos provável que se produzam lascas.
No entanto, as desvantagens das ferramentas de cerâmica incluem uma elevada fragilidade, baixa resistência e tenacidade, e uma resistência à flexão mais fraca em comparação com o carboneto cimentado.
Ao escolher os materiais das ferramentas de corte, é essencial ter em conta vários factores para garantir um desempenho e uma longevidade ideais. Nesta secção, irei abordar as minhas principais considerações ao selecionar materiais para ferramentas de corte: Resistência e durezaA sua capacidade de resposta a choques e a sua resistência a choques é muito maior do que a de um produto de qualidade.
A resistência e a dureza determinam a capacidade de um material para suportar as forças de corte e as tensões experimentadas durante as operações de maquinagem. Normalmente, considero o seguinte ao avaliar estas propriedades:
A tenacidade é um fator crucial, uma vez que mede a capacidade de um material para absorver energia e resistir à fratura ou lascamento. Quando avalio a tenacidade de um material de ferramenta de corte, considero:
Uma vez que a ferramenta de corte sofre continuamente fricção durante os processos de maquinagem, a resistência ao desgaste é uma consideração crítica. Concentro-me em:
Como as ferramentas de corte geram temperaturas elevadas durante a maquinagem, a estabilidade térmica é vital. Considero a capacidade de um material para:
Por último, avalio a acessibilidade do material de uma ferramenta de corte, uma vez que o custo é um fator essencial em qualquer processo de maquinagem. Tenho em conta:
Ao considerar cuidadosamente estes factores, posso selecionar o melhor material de ferramenta de corte para os meus requisitos específicos de maquinação.
Na minha experiência, os materiais das ferramentas de corte são essenciais para várias operações de maquinagem. Ajudam a melhorar a produtividade, a reduzir os custos e a obter uma melhor qualidade do produto. Algumas operações de maquinação comuns são:
Reparei em várias tecnologias emergentes que estão a moldar a indústria das ferramentas de corte. Estas incluem:
Ao manterem-se informados nestas áreas, os profissionais da indústria podem tomar melhores decisões e maximizar a eficiência das suas ferramentas de corte.
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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