Os revestimentos das ferramentas de corte melhoram as propriedades de fricção e desgaste das ferramentas de corte, razão pela qual são essenciais nas operações de corte.Por muitos anos, os fornecedores de tecnologia de processamento de superfície desenvolveram soluções de revestimento personalizadas para melhorar a resistência ao desgaste da ferramenta de corte, a eficiência da usinagem e a vida útil.O desafio único vem da atenção e otimização de quatro elementos: (i) processamento de pré e pós-revestimento de superfícies de ferramentas de corte;(ii) materiais de revestimento;(iii) estruturas de revestimento;e (iv) tecnologia de processamento integrado para ferramentas de corte revestidas.
Fontes de desgaste da ferramenta de corte
Durante o processo de corte, alguns mecanismos de desgaste ocorrem na zona de contato entre a ferramenta de corte e o material da peça.Por exemplo, desgaste de ligação entre o cavaco e a superfície de corte, desgaste abrasivo da ferramenta por pontos duros no material da peça e desgaste causado por reações químicas de atrito (reações químicas do material causadas por ação mecânica e altas temperaturas).Como essas tensões de atrito reduzem a força de corte da ferramenta de corte e encurtam a vida útil da ferramenta, elas afetam principalmente a eficiência de usinagem da ferramenta de corte.
O revestimento da superfície reduz o efeito do atrito, enquanto o material da base da ferramenta de corte suporta o revestimento e absorve o estresse mecânico.O melhor desempenho do sistema de fricção pode economizar material e reduzir o consumo de energia, além de aumentar a produtividade.
O papel do revestimento na redução dos custos de processamento
A vida útil da ferramenta de corte é um importante fator de custo no ciclo de produção.Entre outras coisas, a vida útil da ferramenta de corte pode ser definida como o tempo que uma máquina pode ser usinada sem interrupção antes que a manutenção seja necessária.Quanto maior a vida útil da ferramenta de corte, menores são os custos devido a interrupções na produção e menos trabalho de manutenção a máquina precisa fazer.
Mesmo em temperaturas de corte muito altas, a vida útil da ferramenta de corte pode ser estendida com revestimento, reduzindo significativamente os custos de usinagem.Além disso, o revestimento da ferramenta de corte pode reduzir a necessidade de fluidos lubrificantes.Não só reduz os custos de material, mas também ajuda a proteger o meio ambiente.
Efeito do processamento de pré e pós-revestimento na produtividade
Nas operações de corte modernas, as ferramentas de corte precisam suportar altas pressões (>2 GPa), altas temperaturas e ciclos constantes de estresse térmico.Antes e depois do recobrimento da ferramenta de corte, esta deve ser tratada com o processo adequado.
Antes do revestimento da ferramenta de corte, vários métodos de pré-tratamento podem ser usados para preparar o processo de revestimento subsequente, melhorando significativamente a adesão do revestimento.Ao trabalhar em conjunto com o revestimento, a preparação da aresta de corte da ferramenta também pode aumentar a velocidade de corte e a taxa de avanço e prolongar a vida útil da ferramenta de corte.
O pós-processamento do revestimento (preparação da aresta, tratamento da superfície e estruturação) também tem papel determinante na otimização da ferramenta de corte, principalmente para evitar possíveis desgastes precoces pela formação de cavacos (adesão do material da peça à aresta de corte do ferramenta).
Considerações e seleção de revestimento
Os requisitos para o desempenho do revestimento podem ser muito diferentes.Sob condições de usinagem em que a temperatura da aresta de corte é alta, as características de resistência ao desgaste do revestimento tornam-se extremamente importantes.Espera-se que os revestimentos modernos também tenham as seguintes características: excelente desempenho em altas temperaturas, resistência à oxidação, alta dureza (mesmo em altas temperaturas) e tenacidade microscópica (plasticidade) através do design de camadas nanoestruturadas.
Para ferramentas de corte eficientes, a aderência otimizada do revestimento e uma distribuição razoável das tensões residuais são dois fatores decisivos.Em primeiro lugar, a interação entre o material do substrato e o material de revestimento precisa ser considerada.Em segundo lugar, deve haver a menor afinidade possível entre o material de revestimento e o material a ser processado.A possibilidade de adesão entre o revestimento e a peça de trabalho pode ser significativamente reduzida usando uma geometria de ferramenta apropriada e polindo o revestimento.
Revestimentos à base de alumínio (por exemplo, AlTiN) são comumente usados como revestimentos de ferramentas de corte na indústria de corte.Sob a ação de altas temperaturas de corte, esses revestimentos à base de alumínio podem formar uma camada fina e densa de óxido de alumínio que se renova continuamente durante a usinagem, protegendo o revestimento e o material do substrato sob ele do ataque oxidativo.
O desempenho de dureza e resistência à oxidação de um revestimento pode ser ajustado alterando o teor de alumínio e a estrutura do revestimento.Por exemplo, aumentando o teor de alumínio, usando nanoestruturas ou microligas (ou seja, ligas com elementos de baixo teor), a resistência à oxidação do revestimento pode ser melhorada.
Além da composição química do material de revestimento, mudanças na estrutura do revestimento podem afetar significativamente o desempenho do revestimento.O desempenho diferente da ferramenta de corte depende da distribuição dos vários elementos na microestrutura do revestimento.
Atualmente, várias camadas de revestimento único com diferentes composições químicas podem ser combinadas em uma camada de revestimento composto para obter o desempenho desejado.Essa tendência continuará a se desenvolver no futuro – especialmente por meio de novos sistemas e processos de revestimento, como a tecnologia de revestimento híbrido por evaporação e pulverização catódica HI3 (High Ionization Triple) que combina três processos de revestimento altamente ionizados em um.
Como um revestimento versátil, os revestimentos à base de titânio-silício (TiSi) oferecem excelente usinabilidade.Esses revestimentos podem ser usados para processar aços de alta dureza com diferentes teores de carboneto (dureza do núcleo até HRC 65) e aços de dureza média (dureza do núcleo HRC 40).O design da estrutura de revestimento pode ser adaptado de acordo com as diferentes aplicações de usinagem.Como resultado, as ferramentas de corte revestidas à base de silicone de titânio podem ser usadas para cortar e processar uma ampla gama de materiais de peças de trabalho, desde aços de alta liga e baixa liga até aços endurecidos e ligas de titânio.Testes de corte de alto acabamento em peças planas (dureza HRC 44) mostraram que as ferramentas de corte revestidas podem aumentar sua vida útil em quase duas vezes e reduzir a rugosidade da superfície em cerca de 10 vezes.
O revestimento à base de titânio-silício minimiza o polimento subsequente da superfície.Espera-se que tais revestimentos sejam usados em processamento com altas velocidades de corte, altas temperaturas de aresta e altas taxas de remoção de metal.
Para alguns outros revestimentos PVD (especialmente revestimentos microligados), as empresas de revestimento também estão trabalhando em estreita colaboração com processadores para pesquisar e desenvolver várias soluções otimizadas de processamento de superfície.Portanto, melhorias significativas na eficiência de usinagem, uso de ferramentas de corte, qualidade de usinagem e interação entre material, revestimento e usinagem são possíveis e aplicáveis na prática.Ao trabalhar com um parceiro de revestimento profissional, os usuários podem aumentar a eficiência de utilização de suas ferramentas durante todo o ciclo de vida.
Horário de postagem: 07 de novembro de 2022