O material da ferramenta pode ser dividido em dois tipos:
1. Material da ferramenta de corte.
2. Material usado para máquinas-ferramentas, medidores, prensas e ferramentas de prensa, gabaritos e dispositivos de fixação.
1. Tipos, propriedades e aplicações de materiais para ferramentas de corte
O desenvolvimento de materiais de ferramentas de corte é um processo contínuo nas indústrias modernas. A velocidade de corte, avanço e profundidade de corte utilizados hoje em dia foram consideravelmente melhorados em comparação ao século XIX devido ao desenvolvimento da ciência e tecnologia. Novas dimensões são dadas aos materiais de ferramentas de corte, seu desenvolvimento, etc., pois são muito eficazes na fabricação dos produtos.
Os diferentes tipos de materiais para ferramentas de corte são os seguintes:
1. Aço de alto carbono.
2. Aço rápido.
3. Stellite ou ligas fundidas.
4. Carbonetos cimentados.
5. Cerâmica.
6. Diamante.
O material da ferramenta de corte deve possuir as três propriedades seguintes:
1. Capacidade resistente ao desgaste para manter a forma e a eficiência da ferramenta de corte.
2. Capacidade de dureza vermelha para manter a eficiência de corte da ferramenta em altas temperaturas.
3. Tenacidade para fornecer resistência a choques e impactos que podem ser suportados pela ferramenta de corte durante as operações de usinagem.
Novamente é importante verificar propriedades como calor específico e condutividade térmica do material da ferramenta. São necessários valores mais elevados de ambas as propriedades, para que o calor gerado na aresta de corte da ferramenta possa ser dissipado rapidamente. O coeficiente de atrito do material da ferramenta deve ser menor para que o brilho da superfície possa ser aumentado e a taxa de fluxo de calor produzido entre o trabalho e a ferramenta permaneça menor. A propriedade de usinabilidade é igualmente importante para a seleção do material da ferramenta de corte, de modo que a usinagem possa ser feita facilmente com esse material da ferramenta.
Propriedades físicas do material da ferramenta1. Aço de alto carbono:
O teor de carbono neste aço é de 0,9% a 1,2%, o que torna a aresta de corte da ferramenta muito afiada. Perde a dureza a cerca de 200°C de temperatura, o que significa que o seu valor de dureza vermelha é menor.
Aplicações do aço de alto carbono:
1. Pode ser usado como material para ferramentas manuais e ferramentas que trabalham com baixo movimento.
2. Este tipo de aço carbono pode ser forjado após tratamento térmico. Portanto, é usado para ferramentas de torno, matrizes e fitas de aparafusamento manuais, alargadores e broches. Agora, as propriedades desejadas do aço com alto teor de carbono podem ser obtidas por meio de liga.
2. Aço rápido:
O aço rápido foi inventado por Tailer, que era engenheiro. O HSS 18 : 4 : 1 usado atualmente é sua invenção. Este aço contém 18% de tungstênio, 4% de cromo e 1% de vanádio. A dureza da aresta de corte da ferramenta feita de HSS é preservada até 500 °C. A classificação específica do HSS é como abaixo:
1. Aço tungstênio – contém 14% de tungstênio.
2. Aço molibdênio de tungstênio.
3. Aço tungstênio-cobalto.
Com base na experiência, 1% de molibdênio satisfaz a necessidade de 2% de tungstênio e o aço tungstênio-cobalto é chamado de aço super rápido, que contém 3 a 5% de cobalto, devido à sua dureza vermelha e ao aumento da capacidade de resistência ao desgaste. Se o vanádio for mantido a 3%, será obtido um corte de acabamento muito bom e a ferramenta permanecerá estável contra choques e impactos.
Aplicações do Aço Rápido :
1. Pode ser usado como material de ferramenta para máquinas que giram em alta velocidade.
2. Para ferramenta de desbaste para usinagem de desbaste de forjamento e fundição.
3. Uma categoria diferente de HSS é usada em brocas para suportar tensão de cisalhamento torcional.
3. Estelite:
Stellite é uma liga não ferrosa contendo 12 a 19% de tungstênio, 38 a 40% de cobalto, 30 a 35% de cromo, portanto, tendo um valor de dureza vermelha de 800 °C. A liga se torna macia a essa temperatura, mas novamente se torna vermelha e dura após o resfriamento. Sua trabalhabilidade e eficiência são as melhores. Seus elementos permanecem em sua forma original, pois essa liga não é oxidada em altas temperaturas. Portanto, pode fornecer uma superfície melhor polida e pode evitar a formação de uma aresta postiça na face da ferramenta.
A Stellite é usada em alta velocidade e temperatura devido a essa propriedade.
Aplicações do Stellite:
1. Como uma ferramenta de corte onde é necessária habilidade total.
2. Geralmente é usado para usinar material dúctil em alta velocidade.
Stellite está disponível em diferentes seções e comprimentos. Ele está preso no porta-ferramentas, pois está disponível na forma de diversas pontas. Essas pontas são fixadas na haste com solda prateada.
4. Carboneto Cimentado:
O metal duro é uma ferramenta de corte com características de corte específicas. É feito pela sinterização de grãos de carboneto de tungstênio embutidos em metal mais resistente. As ferramentas cimentadas são classificadas como metal duro, nitreto, borita e silicita, mas dentre elas o metal duro desempenha um papel maior como ferramenta devido às suas propriedades. Todas as propriedades físicas são de valores superiores aos do aço. De acordo com suas propriedades, pode-se dizer que as condutividades térmica e elétrica metálica são iguais às dos metais. As pontas de metal duro são mais utilizadas como ferramentas de corte devido às suas propriedades básicas de maior dureza e alta temperatura. Em determinadas temperaturas, apresenta valores de dureza vermelha mais elevados em comparação ao aço. Ele contém 55 a 90% de partículas de metal duro na estrutura da liga de metal duro e quando o metal duro é para corte de metal contém 80% de metal duro por volume.
Pode ser classificado amplamente em três tipos:
a. Agrupamento P: Ferramenta de carboneto usada para cortar metal em forma de cavacos longos.
b. Agrupamento K: Ferramenta de carboneto usada para cortar metal na forma de cavacos curtos.
c. Agrupamento M: Ferramenta de carboneto usada para cortar metais na forma de cavacos de comprimento médio.
5. Cerâmica:
O material da ferramenta de corte de óxido de alumínio é usado em experimentos mais recentes. É chamado de cerâmica ou óxido cimentado. Geralmente, os fabricantes de ferramentas não produzem sua composição comercial, mas aquelas que já são populares são as seguintes:
a. Óxido de alumínio: 99 a 99,5% Al203, restante sílica e óxido de crômio.
b. Carboneto de silício: 99% AI2O3, restante sílica e óxido de cromo.
c. Carboneto de boro: 60% Al203i restantes refratários contendo óxido de titânio.
d. Carboneto de titânio: 60% Al203, restante carboneto de molibdênio, carboneto de titânio e carboneto de tântalo.
e. Boreto de titânio: 60% Al203/boreto de titânio restante e silisita de molibdênio.
Na borita, o titânio está contido, portanto é chamado de borita de titânio, e o molibdênio usado no lugar do titânio facilita a brasagem da ponta. A ferramenta de borita tem desempenho igualmente bom em comparação com a popular ferramenta de carboneto. As cerâmicas populares contêm 90% de Al203 e os 19% restantes de Cr203, MgO e Fe304.
As ferramentas cerâmicas são produzidas por sinterização contendo diferentes percentuais de cerâmica em sua composição com metais, pois a sinterização torna-se fácil para a obtenção do metal no estado líquido e o coeficiente de condução de calor do metal aumenta na presença de carboneto. Portanto esta ferramenta pode ser utilizada para retificação em altas temperaturas e seu gume permanece em sua forma original sem sofrer qualquer alteração.
5. Ferramentas diamantadas:
O uso de diamantes é limitado. É utilizado em pó para lixamento e polimento. É usado em dressadores diamantados para rebolos e em forma de pastilha para matrizes de trefilação. É usado para usinagem de materiais plásticos caros para obter o melhor acabamento superficial e tolerância estreita de dimensões.
O diamante é precioso e caro. Portanto, seu uso não é viável economicamente, exceto para determinados tipos específicos de trabalhos de usinagem. É popularmente usado para retificação e retificação de rebolos. Brocas de diamante são usadas para usinagem de metais para rolamentos e outros materiais de aço duro.
Aplicações de ferramentas diamantadas:
1. Usado em equipamentos e acessórios especiais.
2. Usado em ferramentas de torneamento e mandrilamento.
3. Para retificação e afiação de rebolos.
4. Em pasta de lapidação para retificação de válvulas e sedes de válvulas.
Propriedades desejadas dos materiais da ferramenta
1. Força.
2. Dureza.
3. Geometria da ferramenta de corte.
4. Resistência e tenacidade ao impacto.
5. Alto coeficiente de expansão térmica.
6. Anticorrosivo.
7. Resistência ao desgaste.
8. Quimicamente inativo para fluidos de corte.
