Principais tipos de revestimentos e tratamentos

Além do material principal da ferramenta, é possível adicionar um revestimento ou um tratamento que melhore determinadas características superficiais das ferramentas. Os principais são:

 Revenido a vapor – O revenido a vapor é um revestimento à base de óxido de ferro (Fe 304) que proporciona uma superfície de elevada aderência que ajuda a reter o fluido de corte e evita a adesão do material a maquinar, reduzindo a probabilidade do aparecimento do fenómeno de dupla aresta. Este tratamento pode ser aplicado em qualquer ferramenta rectificada, porém é mais eficiente em brocas e machos (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitruração – A nitruração é um processo utilizado para aumentar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície de uma ferramenta. Neste caso, é aplicado um revestimento de nitreto de ferro (FeN). É particularmente adequado para machos utilizados em materiais abrasivos, tais como ferro fundido, baquelite, entre outros. Pode ser aplicado quando for

desejável aumentar a dureza e resistência ao desgaste (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Crómio Duro – O crómio duro, sob condições específicas, aumenta significativamente a dureza da superfície, atingindo valores de até 68 HRC. É especialmente adequado quando da roscagem de aços ligados, aços ao carbono, cobre, latão, entre outros. O principal componente deste revestimento é o crómio (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitreto de Titânio – O Nitreto de Titânio (TiN) é um revestimento cerâmico dourado, aplicado através da deposição física de vapor (PVD). A elevada dureza combinada com propriedades de baixo atrito, proporciona à ferramenta uma vida consideravelmente mais longa, ou melhor desempenho no corte em comparação com as ferramentas que não tenham sido revestidas. Este revestimento é utilizado principalmente para brocas e machos (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Carbonitreto de Titânio – O Carbonitreto de Titânio (TiCN) é um revestimento cerâmico aplicado através da tecnologia de revestimento PVD. O TiCN é mais duro que o TiN e tem um coeficiente de atrito mais baixo. A sua dureza e tenacidade, em combinação com a boa resistência ao desgaste, faz com que encontre a aplicação principal no campo da fresagem, aprimorando o desempenho das fresas (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Carboneto de Titânio – O TiCN é um revestimento de camadas múltiplas aplicado através da tecnologia de revestimento PVD, que apresenta elevada tenacidade e estabilidade contra a oxidação. Estas propriedades tornam este revestimento ideal para velocidades e avanços maiores, ao mesmo tempo que melhora a vida útil da ferramenta (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitreto de Titânio e Alumínio – Neste revestimento (TiAlN), o elevado teor de alumínio proporciona uma combinação de elevada resistência à temperatura, dureza e tenacidade.

Este revestimento é ideal para fresas que operam sem fluido refrigerante e na fresagem de materiais de elevada dureza (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitreto de Crómio – O CrN é um excelente revestimento para ligas de alumínio, ligas de cobre e aços de baixa liga. O CrN também pode ser utilizado como uma alternativa para as ligas de titânio e níquel. Este revestimento tem uma baixa tendência para o aparecimento do fenómeno de dupla aresta (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitreto de alumínio e crómio – é um revestimento utilizado principalmente para fresas. A resistência ao calor e à oxidação do revestimento são excelentes. Quando as aplicações em maquinagem significam elevadas tensões mecânicas e térmicas, estas características resultam numa resistência ao desgaste muito elevada (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Nitreto de Zircónio (ZrN) – É um revestimento cerâmico aplicado através da tecnologia de PVD. Exibe uma combinação de propriedades, tais como uma elevada temperatura de oxidação e baixo coeficiente de atrito, tornando-o atractivo na roscagem de alumínio e ligas de alumínio (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Revestimento Diamantado – é um revestimento de diamante amorfo com coeficiente de atrito extremamente baixo e elevada dureza. Este revestimento foi desenvolvido especificamente para roscagem de ligas de alumínio com baixo teor em Silício, e na furação de aços inoxidáveis (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

 Diamante – Um revestimento de diamante policristalino é especialmente indicado para as exigências de desempenho, no processamento de grafite e materiais não ferrosos. As propriedades da estrutura cristalina melhoram dramaticamente a resistência ao desgaste e a dureza. Este revestimento é utilizado somente para ferramentas de metal duro e especialmente para fresas (Dormer Tools, 2005) (Sandvik Coromant, 2010).

Tendo em conta os diferentes tipos de ferramentas, materiais e revestimentos, pode-se concluir que as opções de escolha são bastante alargadas, complicando por vezes a definição da melhor escolha para determinada aplicação.

Existem vários pontos a ter em conta, mas de uma forma geral, a maioria está relacionada directa ou indirectamente com o custo final da peça. O acabamento ou rigor da peça é muito importante, mas na actualidade praticamente a maioria das ferramentas disponíveis permite, de uma maneira ou outra, garantir o rigor e acabamento. Por isso, é importante ponderar e analisar a aplicação das mesmas. A melhor ferramenta dotada do melhor revestimento, muitas vezes pode não compensar, seja por não ser a mais adequada ao material, bem como ser uma escolha demasiado cara para uma aplicação onde outro tipo de ferramenta mais económica garante o mesmo desempenho a baixo custo. Como foi referido anteriormente, diferentes materiais, revestimentos e tratamentos, têm diferentes aplicações específicas, onde se pode retirar o melhor desempenho dos mesmos. É essencial estudar os materiais a trabalhar e o rendimento esperado. O gráfico da Figura 30 demonstra a relação usual do tempo de vida para uma ferramenta de corte com o incremento da velocidade.

Figura 30: Gráfico da evolução do tempo de vida de ferramenta com o incremento da velocidade de corte (Tschätsch, 2007)

Como se pode verificar, o tempo de vida da ferramenta diminui com o aumento da velocidade de corte. Embora este gráfico seja elucidativo, na prática não indica quantitativamente o valor a utilizar. Para isso, através de diferentes parâmetros como capacidade da máquina e da ferramenta, é possível avaliar mais concretamente os valores, e optimizar os parâmetros para a função final pretendida (Lei de Taylor).

O desenho deste tipo de gráficos também engloba os custos inerentes à operação da máquina e custos da ferramenta. O resultado é o observado no gráfico apresentado na Figura 31.

Figura 31: Gráfico exemplo de parametrização da velocidade de corte óptima, em função da ferramenta e máquina (Tschätsch, 2007)

Neste gráfico, é possível obter valores de velocidade de corte ideal, em função do tipo de operação a fazer, capacidade da máquina e quantidade de material a remover. O ponto C caracteriza os parâmetros com os quais a máquina e a ferramenta podem obter os resultados

mais favoráveis. Em função da posição no gráfico, permite saber qual a evolução do tempo de vida útil da ferramenta:

 Acima da linha Tool life curve,a ferramenta é submetida a esforços excessivos e vida útil é reduzida;

 Abaixo da linha Tool life curve a vida útil da ferramenta não é totalmente utilizada;

 Acima da linha Machine curve a máquina encontra-se em esforço;

 Abaixo da linha Machine curve a potência da máquina não é rentabilizada.

Do ponto de vista prático, este gráfico bem definido, permite afinar as operações de maquinagem para o custo óptimo. Quando se tira o melhor rendimento da máquina versus ferramenta, os custos globais da operação (preparação, tempo de maquinagem, tempo de troca/ afinação de ferramentas) serão os mais baixos. Muitas vezes o aumento da velocidade de corte permite a redução do tempo de execução, mas acaba por ser uma redução de custos falsa. Neste caso, o rendimento da ferramenta fica drasticamente reduzido, o que leva a uma maior necessidade de troca da ferramenta, seja para afinação ou para troca definitiva da mesma. Ou seja, no final o custo pode ser igual, ou até superior. Este exemplo serve para um caso extremo, quando se ajustam valores de velocidade de corte para o máximo. Mas com o gráfico, é possível estudar valores altos de velocidade de corte, para os quais os custos de troca de ferramenta são compensados pela rapidez na produção de peças maquinadas. Em alguns tipos de indústria, o tempo de execução é bastante importante para uma melhor gestão da produção, quando se trabalha com prazos de entrega apertados e forte concorrência.

Este gráfico permite também estudar a melhor ferramenta, mas contudo, o este estudo acaba por ser mais moroso pois necessite de uma análise mais cuidada, e utilização de um maior número de parâmetros a avaliar (Tschätsch, 2007).