Processo de Jateamento

O processo de retificação nas ferramentas de corte tem como objetivo definir a geometria da ferramenta, mas devido às cargas mecânica e térmica desenvolvidas durante o processo, a topografia e a integridade superficial das ferramentas são influenciadas. Como a adesão do revestimento depende da superfície e da subsuperfície do substrato, os efeitos do processo de retificação e de um pré-tratamento da superfície, tais como jateamento com micropartículas e erosão com água, são importantes na resistência à adesão (Tönshoff et al., 1999).

O processo de jateamento com micropartículas tem sido geralmente usado em substratos de metal duro para reduzir os picos maiores de rugosidade e para remover o material de ligação

(cobalto) a partir da superfície a ser revestida. Devido ao fato do cobalto ser mais dúctil em comparação aos grãos de carbeto de tungstênio (WC) e de titânio e tântalo (TiC-TaC), durante o jateamento com micropartículas, o cobalto é removido da superfície a ser revestida, os picos de rugosidade elevados são reduzidos, principalmente devido à remoção dos grãos de carbeto e os novos picos revelados, numerosos e menores que contribuem para uma melhoria de adesão substrato-revestimento (Bouzakis et al., 2001). Já o pós-tratamento de jateamento (jateamento após o processo de deposição do filme) com micropartículas em ferramentas revestidos por PVD é aplicado na indústria como um método eficaz para melhorar o desempenho das ferramentas revestidas e dos elementos de máquina. Com este processo pode-se conseguir melhores características tribológicas das superfícies revestidas. Além disso, tensões residuais de compressão são induzidas na estrutura do filme, conduzindo a uma melhora nas propriedades de dureza e de resistência do revestimento. Mas para alcançar tais benefícios alguns parâmetros do microjateamento têm um efeito decisivo sobre o desempenho da ferramenta de corte revestida, como por exemplo, a pressão e o tempo (Bouzakis et al., 2011).

Tönshoff et al. (1999) estudaram o desempenho de brocas interiças de metal duro, revestidas pelo processo PVD na usinagem do aço Ck45, sem fluido de corte, submetidas ao processo de jateamento com micropartículas e erosão com água, comparado com brocas apenas retificadas sem pós-tratamento. Eles concluíram que as brocas tratadas com retificação e microjateamento apresentaram uma menor taxa de desgaste de flanco, assim como um desgaste mais homogêneo. Fortes deformações plásticas durante o processo levam a um alto estado de tensão compressiva na subsuperfície do carbeto, que aperfeiçoa a resistência da interface, o que se consegue com tratamentos de superfície como erosão com água e jateamento com micropartículas. Se o tamanho de grão do abrasivo for maior do que o tamanho dos carbonetos, são induzidas deformações plásticas severas na subsuperfície. Se o tamanho do grão do abrasivo for menor do que o tamanho de grão dos carbonetos, acrescenta-se o efeito abrasivo do microjateamento e reduz-se a deformação plástica das camadas subsuperficiais, conduzindo a um nível de tensões similar àquele no estado retificado, mas muito mais homogêneo. Já a erosão com jato de água mostra ainda maior efeito abrasivo se comparada com o microjateamento, e seu efeito benéfico na resistência à adesão é maior em baixas pressões de aplicação.

Bouzakis et al. (2005a) avaliaram o desempenho de insertos de metal duro, com substratos tratados por microjateamento e polimento (e suas combinações), posteriormente revestidos por

TiAlCN, usando o processo de fresamento, investigando também a rugosidade e a adesão do filme. Em relação à rugosidade, os autores tiveram suas conclusões baseadas nos parâmetros Rt e

Sm. Nos insertos retificados e jateados, a exposição dos carbetos de metal duro foi intensa quando

jateados na pressão de 0,5 MPa. Os autores observaram que se a rugosidade Rt fosse maior que o

raio médio dos carbetos de tungstênio, o ancoramento destes na matriz de cobalto diminuia e uma falha adesiva do revestimento durante a usinagem era provável. Com a mesma pressão, o microjateamento nas pastilhas polidas expôs os carbetos sem prejudicar sua retenção pelo cobalto, e a rugosidade Rt obtida foi menor do que o raio médio dos carbetos. Já o parâmetro Sm

foi diminuído pelo microjateamento, nas condições do substrato retificado e polido, resultando num melhor interbloqueio mecânico entre o substrato e o revestimento. Como mostrado na Figura 2.23, depois do processo de polimento, os vértices dos carbetos estavam arredondados e a superfície livre de cobalto nos carbetos era menor, prejudicando assim a aderência da camada. A diminuição da rugosidade Rt e o aumento de Rsm produzem um menor interbloqueio mecânico,

piorando a aderência do recobrimento. Em comparação com os substratos retificados, a menor rugosidade Rt indica que os carbetos estão mais bem embebidos na matriz de cobalto.

Figura 2.23 – Efeitos do microjateamento e do polimento na estrutura superficial do metal duro e na

Para avaliar a adesão do revestimento, os autores utilizaram o teste de impacto inclinado, nos insertos retificados, polidos e microjateados revestidos com o mesmo filme PVD. Os insertos revestidos, cujos substratos foram submetidos ao microjateamento, resistiram mais eficazmente às cargas aplicadas e tiveram o menor aumento da razão da área de falha do revestimento. Os substratos microjateados e polidos revestidos exibiram a maior resistência ao desgaste. Já a remoção do revestimento de baixa adesão do inserto polido gerou a mais intensa propagação de fratura devido ao restrito interbloqueio mecânico entre substrato e revestimento. Nos ensaios de fresamento, tendo como parâmetro de fim de vida útil da ferramenta um desgaste de flanco de 200 micrometros, a ferramenta com substrato polido e microjateado, alcançou maior vida, seguido pela ferramenta retificada e microjateada e, por último pela retificada e polida, o que coincide com os resultados de adesão do revestimento.