O tratamento superficial correto de pequenas ferramentas de corte redondas pode melhorar a vida útil da ferramenta, reduzir o tempo do ciclo de usinagem e melhorar a qualidade da superfície usinada. Entretanto, escolher o revestimento de ferramenta certo para suas necessidades de usinagem pode ser uma tarefa confusa.
Cada revestimento tem vantagens e desvantagens no corte. Se o revestimento errado for selecionado, isso poderá resultar em uma vida útil da ferramenta inferior à de uma ferramenta sem revestimento e, às vezes, até causar mais problemas.
Existem muitos tipos de revestimentos para ferramentas disponíveis, incluindo revestimentos PVD, revestimentos CVD e revestimentos compostos que alternam os revestimentos PVD e CVD, que podem ser facilmente obtidos de fabricantes de ferramentas ou fornecedores de revestimentos.
Este artigo apresentará brevemente algumas propriedades comuns de revestimentos de ferramentas e algumas opções de seleção de revestimentos PVD e CVD comumente usadas. Cada propriedade do revestimento desempenha um papel importante na determinação de qual revestimento é mais benéfico para o corte.
Propriedades de revestimento
1. Dureza
A alta dureza superficial proporcionada pelo revestimento é uma das melhores maneiras de aumentar a vida útil da ferramenta. De modo geral, quanto mais duro for o material ou superfície, maior será a vida útil da ferramenta.
O revestimento de carboneto de titânio (TiCN) tem uma dureza maior do que o revestimento de nitreto de titânio (TiN). Devido ao aumento do teor de carbono, a dureza do revestimento TiCN aumentou 33% e sua dureza varia de cerca de Hv3000 a 4000 (dependendo do fabricante).
A aplicação de revestimento de diamante CVD com dureza superficial de até Hv9000 em ferramentas de corte está relativamente madura. Em comparação com ferramentas revestidas com PVD, a vida útil das ferramentas revestidas com diamante CVD aumentou de 10 a 20 vezes. A alta dureza e velocidade de corte dos revestimentos de diamante podem aumentar a velocidade de corte em 2 a 3 vezes em comparação com ferramentas sem revestimento, tornando-os uma boa opção para cortar materiais não-ferrosos.
2. Resistência ao desgaste
A resistência ao desgaste refere-se à capacidade do revestimento de resistir ao desgaste. Embora a dureza de alguns materiais da peça possa não ser muito alta, os elementos adicionados durante o processo de produção e os processos utilizados podem causar rachaduras ou embotamento da aresta de corte da ferramenta.
3. Lubricidade superficial
Altos coeficientes de atrito aumentam o calor de corte, resultando em redução da vida útil do revestimento ou até mesmo em falha. A redução do coeficiente de atrito pode prolongar bastante a vida útil da ferramenta. Superfícies de revestimento finas e lisas ou com textura regular ajudam a reduzir o calor de corte porque a superfície lisa permite que os cavacos deslizem rapidamente para fora da aresta de corte frontal e reduza a geração de calor. Em comparação com ferramentas não revestidas, as ferramentas revestidas com melhor lubrificação superficial também podem ser processadas em velocidades de corte mais altas, evitando ainda mais a-soldagem por fusão em alta temperatura com o material da peça.
4. Temperatura de oxidação
A temperatura de oxidação refere-se à temperatura na qual o revestimento começa a se decompor. Quanto maior a temperatura de oxidação, mais favorável será o corte em condições de alta temperatura. Embora a dureza à temperatura ambiente do revestimento de TiAlN possa ser inferior à do revestimento de TiCN, ele provou ser muito mais eficaz do que o TiCN no processamento-de alta temperatura. A razão pela qual o revestimento TiAlN ainda pode manter sua dureza em altas temperaturas é que uma camada de óxido de alumínio pode ser formada entre a ferramenta e o cavaco, que pode transferir calor da ferramenta para a peça ou cavaco. Em comparação com ferramentas de aço rápido-, as ferramentas de metal duro geralmente têm velocidades de corte mais altas, o que torna o TiAlN o revestimento preferido para ferramentas de metal duro. Brocas de metal duro e fresas de topo geralmente usam este revestimento PVD TiAlN.
5. Anti-adesão
A propriedade anti{0}}adesão do revestimento pode prevenir ou reduzir a reação química entre a ferramenta e o material processado e evitar a deposição de material da peça na ferramenta.
Ao usinar metais não{0}}ferrosos (como alumínio, latão etc.), muitas vezes ocorre aresta postiça-na ferramenta, causando lascamento da ferramenta ou desvio no tamanho da peça. Assim que o material a ser usinado começar a aderir à ferramenta, a adesão continuará a se expandir.
Ao usinar peças de alumínio com machos formadores, o alumínio aderido ao macho aumentará após cada furo ser usinado e, finalmente, o diâmetro do macho se tornará muito grande, fazendo com que o desvio do tamanho da peça seja descartado. Revestimentos com boas propriedades anti{1}}adesão podem desempenhar um bom papel mesmo em ocasiões de usinagem com baixo desempenho de refrigeração ou concentração insuficiente.
Revestimentos comumente usados
1. Revestimento de nitreto de titânio (TiN)
TiN é um-revestimento PVD de uso geral que pode aumentar a dureza da ferramenta e tem uma alta temperatura de oxidação. Este revestimento pode alcançar resultados de usinagem muito bons quando usado em ferramentas de corte de aço rápido ou ferramentas de conformação.
2. Revestimento de nitreto de carboneto de titânio (TiCN)
O elemento carbono adicionado ao revestimento TiCN pode aumentar a dureza da ferramenta e obter melhor lubricidade superficial, tornando-o um revestimento ideal para ferramentas de aço rápido-.
3. Nitrogênio Alumínio Titânio ou Nitrogênio Titânio Revestimento de Alumínio (TiAlN/AlTiN)
A camada de óxido de alumínio formada no revestimento TiAlN/AlTiN pode melhorar efetivamente a vida útil da ferramenta em usinagem em altas-temperaturas. Este revestimento pode ser usado para ferramentas de metal duro usadas principalmente para corte seco ou semi{2}}seco. Dependendo da proporção de alumínio e titânio contida no revestimento, o revestimento AlTiN pode fornecer maior dureza superficial do que o revestimento TiAlN, portanto, é outra opção de revestimento viável no campo de usinagem de alta-velocidade.
4. Revestimento de Nitrogênio Cromo Alumínio (AlCrN)
A boa propriedade anti{0}}adesão do revestimento AlCrN o torna o revestimento preferido em usinagens propensas a arestas postiças-. Depois de aplicar esse revestimento quase invisível, o desempenho de usinagem de ferramentas de aço rápido-ou ferramentas de metal duro e ferramentas de conformação será bastante melhorado.
5. Diamante
Os revestimentos de diamante CVD oferecem desempenho ideal para ferramentas de usinagem de materiais não ferrosos e são ideais para usinagem de grafite, compostos de matriz metálica (MMC), ligas de alumínio com alto teor de silício e muitos outros materiais altamente abrasivos (observação: ferramentas com revestimento de diamante puro não podem ser usadas para usinar peças de aço porque a usinagem de peças de aço gera muito calor de corte e causa uma reação química que destrói a camada de adesão entre o revestimento e a ferramenta).
Diferentes revestimentos são adequados para fresamento duro, rosqueamento e furação, e cada um tem sua aplicação específica. Além disso, podem ser usados revestimentos multi-camadas, que possuem outros revestimentos incorporados entre a camada superficial e o substrato da ferramenta para melhorar ainda mais a vida útil da ferramenta.
Aplicação bem-sucedida de revestimentos
A aplicação -de custo-benefício de revestimentos pode depender de muitos fatores, mas para cada aplicação de usinagem específica, geralmente há apenas uma ou algumas opções viáveis de revestimento.
A escolha correta do revestimento e de suas características pode significar a diferença entre uma melhoria significativa no desempenho da usinagem e quase nenhuma melhoria. A profundidade de corte, a velocidade de corte e a refrigeração podem afetar a aplicação de revestimentos de ferramentas.
Como existem muitas variáveis na usinagem do material de uma peça, uma das melhores maneiras de determinar qual revestimento usar é através do corte de teste. Os fornecedores de revestimentos estão constantemente desenvolvendo novos revestimentos para melhorar ainda mais a resistência do revestimento a altas temperaturas, ao atrito e ao desgaste. É sempre bom verificar a aplicação dos melhores e mais recentes revestimentos de ferramentas em usinagem com o fabricante do revestimento (ferramenta).
