A tecnologia de corte de alta velocidade é um novo tipo de tecnologia de fabricação que reduz o tempo de usinagem de ferramentas ou peças por meio de um processo de usinagem rápido, reduzindo assim os custos de fabricação.
A tecnologia de corte de alta velocidade também se caracteriza pela alta precisão, tornando-a adequada para a usinagem de peças que exigem alta precisão. Ao introduzir a tecnologia de corte de alta velocidade, as empresas melhoraram muito a sua eficiência de produção e competitividade no mercado.
Para a tecnologia de corte em alta velocidade, a ferramenta de corte é seu componente principal e está em contato direto com o material usinado durante o processo de corte em alta velocidade. Portanto, o desempenho da ferramenta de corte afeta diretamente o efeito de corte.
Existem muitos materiais de ferramentas de corte adequados para corte em alta velocidade, como diamante, nitreto de boro, liga dura e materiais cerâmicos. No entanto, cada material tem seu próprio campo de aplicação adequado e, com o surgimento contínuo de novos materiais, há cada vez mais materiais que podem ser usados em ferramentas de corte de alta velocidade, fornecendo uma base material para melhorar a velocidade e a precisão do corte.
Liga Dura
Liga dura é um material de liga feito pelo processo de metalurgia do pó de endurecimento de compostos de metais refratários e ligação de metais. Possui alta dureza, resistência ao calor e outras características e pode ser usado na prática para cortar materiais como ferro fundido, vidro, pedra comum, aço inoxidável e metais não ferrosos.
No entanto, este material não é mais adequado como material de ferramenta de corte independente, pois os requisitos para processos de corte continuam a aumentar.
Materiais modificados de liga dura
2.1 Materiais dopantes de liga dura
Com o desenvolvimento da tecnologia de corte, as ferramentas de corte de liga dura única são inadequadas em termos de dureza, resistência ao desgaste e dureza térmica.
Portanto, as pessoas modificaram ligas duras adicionando materiais como níquel, cobalto e carboneto de tungstênio para melhorar suas propriedades. A pesquisa descobriu que o desempenho das ligas duras modificadas em termos de dureza, resistência à oxidação, resistência ao desgaste e dureza térmica foi melhorado em vários graus.
Para ligas duras à base de carboneto de titânio comumente usadas, a adição de nitretos pode melhorar muito seu desempenho. No entanto, este material não é adequado para processar metais de temperatura ultra-alta, ligas de alta temperatura e metais não ferrosos.
2.2 Materiais de liga dura revestidos
Devido ao desempenho insuficiente das ligas duras comuns para atender aos requisitos do corte moderno de alta velocidade, revestindo uma ou mais camadas de outros materiais com alta dureza, resistência ao desgaste, boa lubrificação e alto ponto de fusão na superfície das ferramentas de corte de liga dura podem melhorar muito seu desempenho.
Atualmente, materiais como carboneto de titânio, alumina, diamante e nanomateriais podem ser usados para revestir ferramentas de corte de liga dura.
Entre eles, uma única camada de revestimento de carboneto de titânio pode aumentar até certo ponto a dureza da ferramenta e aumentar a velocidade de corte. Também possui alta condutividade térmica. O revestimento de alumina tem maior resistência à oxidação e ao desgaste, mas menor condutividade térmica.
Portanto, em aplicações práticas, estes dois materiais são frequentemente combinados com um terceiro material para formar um revestimento multicamadas, aproveitando cada material para melhorar significativamente o desempenho de corte da ferramenta.
O revestimento de diamante utiliza deposição química de vapor para formar uma fina camada de filme de diamante na superfície das ferramentas de corte de liga dura, conferindo-lhes as propriedades dos materiais diamantados. Tanto a dureza quanto a estabilidade das ferramentas comuns de corte de liga dura são significativamente melhoradas.
Além disso, o custo é muito inferior ao das ferramentas diamantadas, por isso tem uma ampla perspectiva de aplicação, principalmente no corte de metais não ferrosos e materiais fibrosos. O revestimento de nanomateriais é uma tecnologia de revestimento recentemente popularizada que utiliza vários nanomateriais de alto desempenho para formar um revestimento na superfície de ferramentas de corte de liga dura.
Diferentes combinações de nanomateriais podem atingir diferentes indicadores de desempenho, tornando-os mais flexíveis. Pode ser utilizado na área de corte em alta velocidade, mas ainda está em fase de pesquisa experimental e está distante de aplicações práticas.
Materiais Cerâmicos:
Os materiais cerâmicos são considerados materiais avançados para ferramentas de corte com alta dureza, boa resistência ao desgaste, baixa afinidade com metais, boa estabilidade química e longa vida útil.
Além disso, durante o corte em alta velocidade e altas temperaturas, os cavacos ainda podem ser separados da ferramenta de corte de forma eficaz.
Aliado à excelente estabilidade térmica da cerâmica, isso reduz a ocorrência de acidentes de corte, e a rugosidade da superfície usinada da peça é pequena durante o processo de corte. Isto permite “tornar em vez de retificar”, completando o trabalho de ambas as operações através de apenas um processo em um torno, tornando-o significativo para simplificar o processo e reduzir o tempo de processamento.
No trabalho prático, os materiais de ferramentas de corte de cerâmica comumente usados incluem cerâmica à base de alumina e cerâmica de nitreto de silício.
3.1 Materiais cerâmicos à base de alumina
As cerâmicas à base de alumina incluem cerâmica de alumina, cerâmica de carboneto de alumina, cerâmica de metal de alumina e cerâmica de carboneto de metal de alumina.
As cerâmicas de alumina são feitas principalmente de alumina e possuem substâncias como o óxido de níquel adicionadas para aumentar sua resistência à flexão. Eles apresentam bom desempenho em altas temperaturas e são comumente usados para corte em alta velocidade de materiais duros e quebradiços, como ferro fundido resfriado e aço temperado, com alta precisão de usinagem.
Para melhorar sua resistência à flexão, dureza e tenacidade, uma mistura de metais, carbonetos, nitretos ou diversas substâncias é adicionada à cerâmica de alumina para formar materiais cerâmicos.
Entre eles, a cerâmica de alumina-metal-carboneto tem a melhor estabilidade térmica e maior dureza, e pode ser amplamente utilizada no processamento de materiais metálicos, como ligas de aço, aço temperado e revenido, aço fundido, ligas de níquel-cromo e não- materiais metálicos como fibra de vidro.
3.2 Materiais cerâmicos de nitreto de silício
Em comparação com a cerâmica à base de alumina, a cerâmica à base de nitreto de silício tem maior resistência, tenacidade à fratura e resistência ao choque térmico, menor coeficiente de expansão térmica, módulo de Young e estabilidade química. Eles não são facilmente ligados ao ferro fundido e são usados principalmente para corte em alta velocidade de ferro fundido.
Material Diamante
Os diamantes são conhecidos por sua dureza extremamente alta, boa estabilidade térmica e excelente estabilidade química, o que os torna o melhor material para brocas utilizadas em tarefas de perfuração.
Devido ao seu excelente desempenho, eles também têm uma ampla gama de aplicações em materiais para ferramentas de corte de alta velocidade.
Na vida real, os diamantes que podem ser usados como ferramentas de corte incluem diamantes naturais, diamantes de cristal único sintetizados artificialmente, diamantes policristalinos e ferramentas revestidas de diamante para deposição química de vapor. Entre elas, as ferramentas revestidas de diamante foram discutidas na seção anterior.
As ferramentas de corte de diamante natural têm potencial para se tornarem as melhores ferramentas devido à sua excelente resistência ao desgaste e dureza. Eles também têm precisão de processamento extremamente alta e podem ser usados para processar instrumentos de precisão, componentes como espelhos ópticos, chips e muito mais. No entanto, os diamantes naturais são atualmente o tipo mais caro de material para ferramentas de corte.
Os diamantes de cristal único são diamantes sintetizados artificialmente sob certas condições de temperatura e pressão e são muito mais baratos de processar do que os diamantes naturais. Eles têm boa estabilidade química e seu tamanho e formato são fáceis de controlar, o que os torna amplamente utilizados em áreas como processamento mecânico, placas de circuito eletrônico, vidro óptico e pisos resistentes ao desgaste.
Diamantes policristalinos são materiais prensados a vários milhares de graus Celsius e várias centenas de megapascais usando cobalto metálico como agente de ligação. Sua resistência ao desgaste é extremamente alta, tornando-os ideais para processar metais não ferrosos, ligas duras ou materiais não metálicos duros.
Conclusão
A tecnologia de corte de alta velocidade é uma arma mágica para as empresas de usinagem sobreviverem na acirrada competição do mercado. Ao utilizar tecnologia de corte de alta velocidade, a velocidade e a precisão do processamento podem ser significativamente melhoradas.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de corte de alta velocidade, os materiais das ferramentas de corte utilizados no processo também continuarão a se atualizar e mudar.
Portanto, é necessário escolher ferramentas de corte adequadas que estejam alinhadas com as atuais características do processo e requisitos de processamento e que acompanhem o desenvolvimento da ciência e da tecnologia.
Devemos aplicar constantemente novos materiais e novas tecnologias na preparação de ferramentas de corte de alta velocidade, melhorar constantemente o desempenho da ferramenta, como maior resistência, estabilidade química e dureza, e promover o rápido desenvolvimento da indústria de usinagem.
