O impacto do alinhamento em seu processo de torneamento de aços

Um conceito equivocado comum na indústria metalúrgica é que a usinagem do aço é uma atividade simples. Os operadores experientes sabem que tornear o aço ISO P é tudo menos fácil. A primeira entre muitas preocupações é a amplitude dos materiais na classificação ISO P, que variam de aços dúcteis com baixo teor de carbono a aços alta-liga.

Em segundo lugar, a dureza dos diferentes aços varia significativamente de uma extremidade do espectro a outra. O tipo de aplicação varia, assim como as condições de usinagem nas fábricas.

Evidentemente, o torneamento de aços é um desafio e, dadas todas as variáveis, a tarefa de selecionar uma classe para atender à grande diversidade de propriedades exibidas pelos aços ISO P é ainda mais desafiador.

Classes para todas as finalidades

Para qualquer classe desse tipo, a resistência à fratura é primordial. Assim como é uma aresta de corte capaz de fornecer a dureza necessária para resistir à deformação plástica induzida pelas temperaturas extremas presentes nas áreas de corte.

Além disso, a classe deve ser equipada com uma cobertura que possa evitar o desgaste dos flancos, a craterização e a formação de arestas postiças. É importante ressaltar que a cobertura também deve aderir ao substrato; caso contrário, o substrato é exposto, o que leva rapidamente a uma falha.

Dada esta série de exigências, é crucial compreender a estrutura de uma classe de torneamento de aços a fim de tomar uma decisão informada ao escolher uma para sua aplicação.

Estrutura de uma pastilha de metal duro

Todas as classes de carboneto contêm um núcleo de metal duro, também conhecido como um substrato. O substrato define a tenacidade e a resistência da classe. A resistência à deformação plástica também pode ser atribuída a ele.

O substrato de metal duro, geralmente, é revestido por algumas camadas de cobertura como o metal duro (TiCN), alumina (Al2O3), nitreto de titânio (TiN) que conferem à pastilha suas propriedades de tenacidade da borda, aderência e resistência ao desgaste. A receita para uma resistência superior a diferentes tipos de desgaste: flanco, craterização e formação de arestas postiças; a aderência ao substrato e a melhora na vida útil da ferramenta estão nos detalhes microscópicos que entram no desenho da camada de revestimento.

Parede escudo romano

Na cobertura convencional de alumina, a direção do crescimento dos cristais é aleatória, como ilustrado na Figura 1a. Se o crescimento da camada de cobertura puder ser controlado para garantir que todos os cristais se alinhem na mesma direção, como representado pelo amarelo na Figura 1b, isso resulta em resistência superior ao desgaste.

Para ajudá-lo a compreender o poder do alinhamento dos cristais, vamos considerar um exemplo da história romana. Quando as antigas legiões romanas faziam um cerco, elas frequentemente levantavam um muro de proteção — a formação Testudo. Nessa formação, todos os escudos ficavam alinhados e bem unidos, evitando qualquer espaço vulnerável. O muro de proteção ajudou os romanos a resistir à agressão enquanto avançavam.

O alinhamento dos cristais em uma camada de revestimento funciona de maneira similar: os cristais unidirecionais bem unidos atuam como um escudo e oferecem melhor resistência contra condições difíceis na área de corte.

Cristais unidirecionais

Os especialistas em P&D da Sandvik Coromant encontraram uma maneira de controlar o crescimento do cristal na cobertura de alumina, para garantir que todos os cristais se alinhem na mesma direção, com a parte mais forte em direção à superfície superior. Esta tecnologia patenteada conhecida como cobertura Inveio® é um avanço técnico que proporciona às pastilhas um novo nível de resistência ao desgaste e vida útil da ferramenta.

Os cristais unidirecionais firmemente unidos criam uma forte barreira em direção à zona de corte e ao cavaco. Isso ajuda as classes equipadas com Inveio® a melhorar muito a resistência ao desgaste do flanco e à craterização. Outro impacto desejado é que o calor é conduzido mais rapidamente para longe da zona de corte, ajudando a aresta de corte a permanecer afiada por mais tempo durante o corte. Em geral, o que você obtém é uma ferramenta previsível com uma longa vida útil.

Com a introdução da segunda geração da tecnologia Inveio — apresentada nas últimas classes de torneamento de aços GC4415 e GC4425 — da Sandvik Coromant, os benefícios da cobertura unidirecional foram ainda mais acentuadas. A melhor orientação dos cristais permite um desempenho ainda mais consistente e uma resistência ao desgaste significativamente melhorada.

Operações de corte intermitentes

Agora que discutimos as duas primeiras considerações para a seleção de uma classe de pastilha, isto é, o substrato e o revestimento, vamos olhar brevemente para a terceira: desempenho durante as operações de corte intermitente. Esse é um requisito importante, pois nos ajuda a evitar qualquer quebra repentina da pastilha.

Procure pastilhas que tenham sido submetidas a pós-tratamento: um processo no qual partículas de cerâmica muito finas e cortantes são bombardeadas sobre a cobertura da pastilha. Imagine um martelo batendo na cobertura para fortalecê-la e reforçá-la. As pastilhas que foram submetidas a um pós-tratamento eficaz têm um bom desempenho durante o corte intermitente.

Novas classes GC4415 e GC4425

A Sandvik Coromant lançou recentemente duas novas classes de pastilhas de aço ISO P para torneamento de aços. As classes GC4415 e GC4425 são ideais para fabricantes que operam com set-ups de produção em massa e em lotes.

Equipadas com um novo substrato em seu coração reforçado pela tecnologia Inveio®, as duas classes oferecem desempenho confiável e resistência superior ao desgaste. Além disso, o novo pós-tratamento das classes é encontrado para aumentar o desempenho em operações de corte intermitentes, evitando qualquer quebra brusca e permitindo que as duas classes de pastilhas tenham um desempenho superior em uma grande variedade de aplicações.

Os clientes têm conseguido utilizarvelocidades de corte (Vc) mais altas e taxas de avanço multiplicadas (Fn) com estas classes. Em um caso, um fabricante de equipamentos de engenharia em geral submeteu uma peça de aço 4140 tratado com pré-aquecimento a um desbaste externo multidirecional com a pastilha GC4425. Comparada com a pastilha ISO concorrente usada no mesmo processo, o cliente aumentou a produtividade em 100%, reduziu o tempo ciclo em 50% e o custo em 30%.

A usinagem do aço ISO P é complicada. Como algumas considerações em mente durante a escolha de uma classe como a tenacidade do substrato e novos avanços tecnológicos na área da ciência de materiais e tecnologia de ferramentas, você pode fazer uma enorme diferença na eficiência do torneamento de aços e na produtividade geral da sua oficina mecânica.