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As novas pastilhas GC4415 e GC4425 da Sandvik oferecem desempenho confiável e superior resistência ao desgaste

Impacto do alinhamento no processo de torneamento de aço

15/09/2021

O que têm em comum uma antiga estratégia de guerra romana e as classes de torneamento de aços ISO P da Sandvik Coromant? E, como podem ajudar a aumentar a produção na sua fábrica? Neste artigo, Rolf Olofsson, gestor de produto da Sandvik Coromant, especialista mundial em maquinagem, explora como a cobertura e o substrato das classes de metal duro podem fazer uma enorme diferença na eficiência e na produtividade dos processos de torneamento de aços.

Um conceito errado, comum na indústria metalomecânica, é que a maquinagem 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 espetro a outra. O tipo de aplicação varia, assim como as condições de maquinagem 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.

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As novas pastilhas GC4415 e GC4425 da Sandvik oferecem desempenho confiável e elevada resistência ao desgaste.

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 a 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 lhe pode ser atribuída.

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 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 1. Se o crescimento da camada de cobertura puder ser controlado para garantir que todos os cristais se alinhem na mesma direção, 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, frequentemente levantavam um muro de proteção — a formação Testudo. Nesta formação, todos os escudos ficavam alinhados e bem unidos, evitando qualquer espaço vulnerável. O muro de proteção ajudava os romanos a resistir às agressões enquanto avançavam nas batalhas.

O alinhamento dos cristais numa 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.

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Figura 1.

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 maior vida útil da ferramenta.

Os cristais unidirecionais firmemente unidos criam uma forte barreira em direção à zona de corte e à apara. Isso ajuda as classes equipadas com Inveio a melhorar muito a resistência ao desgaste do flanco. Por outro lado, o calor é conduzido mais rapidamente para longe da zona de corte, ajudando a aresta de corte a permanecer afiada por mais tempo.

Com a introdução da segunda geração da tecnologia Inveio — apresentada nas mais recentes 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. Este é um requisito importante, pois ajuda-nos 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 a bater 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 no seu ‘core’, reforçado pela tecnologia Inveio, as duas classes oferecem desempenho confiável e resistência superior ao desgaste. Além disso, o novo pós-tratamento aplicado aumenta o desempenho em operações de corte intermitentes, evitando qualquer quebra brusca e permitindo que as duas classes de pastilhas tenham um desempenho superior numa grande variedade de aplicações.

Os clientes têm conseguido utilizar velocidades de corte (Vc) mais altas e taxas de avanço multiplicadas (Fn) com estas classes. Num caso específico, um fabricante de equipamentos de engenharia 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 maquinagem do aço ISO P é complicada. Escolher uma classe tendo em consideração aspetos como a tenacidade do substrato e os novos avanços tecnológicos na área da ciência de materiais e tecnologia de ferramentas, pode fazer uma enorme diferença na eficiência do torneamento de aços e na produtividade geral da sua oficina mecânica.

Jaba: tradução 4.0DMG Mori M1: é tudo sobre 'projectado para o seu lucro'

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