Relação desgaste-acabamento superficial em ferramentas de metal duro com revestimento triplo no torneamento de aços

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

As necessidades do mercado mundial têm motivado a pesquisa de novos materiais para a fabricação de ferramentas e, apesar da evolução no projeto e manufatura de máquinas ferramenta, da otimização constante dos processos de fabricação e da tendência de crescimento da automação industrial, estes materiais continuam como um dos fatores limitantes no processo de usinagem. A deposição de finas camadas de carbetos sobre um substrato de metal duro, ao final da década de 60, resultou em um aumento da velocidade de corte e da vida da ferramenta. Atualmente os revestimentos mais aplicados são o nitreto de titânio (TiN), o óxido de alumínio (Al2O3), o carbeto de titânio (TiC), o carbonitreto de titânio (TiCN) e o nitreto de alumínio titânio (TiNAl). Neste trabalho, com o objetivo de avaliar e relacionar os valores do desgaste de flanco e da rugosidade da peça usinada, foram realizados testes de usinagem em aço ABNT-1050 com ferramentas de metal duro revestido por carbeto de titânio (TiC), óxido de alumínio (Al2O3) e nitreto de titânio (TiN). Sob uma velocidade de corte de 297 m/min, profundidade de usinagem de 0,5 mm e avanço de 0,15 mm/rot, tornearam-se percursos de corte correspondentes aos seguintes tempos: 2,2 min, 4,1 min, 6,14 min, 7,9 min, 14,2 min e 18,6 min. Verificou-se que os mecanismos de desgaste por difusão, adesão e delaminação, atuantes nas superfícies de folga das ferramentas, influenciaram o acabamento superficial das peças usinadas, enquanto que a influência principal no crescimento do desgaste de flanco (VB) resultou da ação do mecanismo de desgaste por difusão.

The needs of the world market have improved the research of new materials for tools production. Besides the design and manufacturing of tool-machines, the constant optimization of production process and the growth tendency of industrial automation, these materials continue being one of the limiters factors in a machining process. The deposition of fine carbide layers on hard metal substrates, at the end of 60 s, resulted in a increase of the cutting speed and tool life. Now, the main coating materials are titanium nitride (TiN), aluminum oxide (Al2O3), titanium carbide (TiC), titanium carbon nitride (TiCN) and titanium aluminum nitride (TiNAl). In this work, several machining tests in a ABNT-1050 steel with hard metal tools coated by TiC, Al2O3 and TiN were been realized in order to evaluate the tool flank wear and the workpiece roughness. Cutting speed of 297 m/min, cutting depth of 0.5 mm and feed of 0.15 mm/rot were applied to machine cutting paths corresponding 2.2 min, 4.1 min, 6.14 min, 7.9 min, 14.2 min and 18.6 min. Diffusion, adhesion and delamination wear mechanisms were verified in the tool flank surface, having influence in the surface roughness of the machined workpieces, while the flank wear growth (VB) were resulted by the action of diffusion wear mechanism.