Francisco J. G. Silva
Seminário “Tecnologias de Corte”
CENFIM – Núcleo da Trofa
23 de Outubro 2012
Seminário “Tecnologias de Corte”
Fonte: SANDVIK
Francisco J. G. Silva
Fonte: TOOLS4INDUSTRY
FERRAMENTAS PARA TORNEAMENTO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 2
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
FERRAMENTAS PARA FRESAGEM
Fonte: http://www.imexbb.com/)
Fonte: http://news.thomasnet.com/fullstory/Indexable
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 3
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
FACTORES QUE AFECTAM AS FERRAMENTAS DE CORTE
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 4
Seminário “Tecnologias de Corte”
Materiais & Revestimentos
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para ferramentas de corte por arranque de apara
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 5
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
REQUISITOS PARA UMA FERRAMENTAS DE CORTE
•
Resistência à compressão;
•
Dureza;
•
Tenacidade;
•
Resistência à flexão;
•
Resistência do gume cortante;
•
Resistência interna de ligação;
•
Resistência a quente;
•
Resistência à oxidação;
•
Baixa tendência à fusão e caldeamento;
•
Resistência à abrasão;
•
Condutividade térmica, calor específico e expansão térmica.
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 6
Seminário “Tecnologias de Corte”
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (1)
Aços ao
Carbono
Aço Rápido
Aço Rápido
(2-4%V, 5-12%Co)
Carbonetos
Sinterizados
1910
1920
1930
Indústria
Automóvel
I Guerra
Mundial
Indústria
Aeronáutica
(16%W, 4%Cr, 1%V)
1900
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“Stellite”
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 7
Seminário “Tecnologias de Corte”
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (2)
Carbonetos
HSS (W, V,
Co, Mo, C),
para aços
Cerâmicos,
Cerâmicos,
Cermet’s
Carbonetos
revestidos,
PCD
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Diamante
Sintético
1940
1950
1960
1970
II Guerra
Mundial
Indústria
Reactores de
Aviões,
Programas
Espaciais
Redução
dos Custos
de Produção
Petroquímica,
Polímeros
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 8
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (3)
CBN, Sialon,
HSS Revestido
Cerâmicos de
Alta
Performance
Carbonetos
revestidos a
diamante
Revestimentos
sofisticados,
1980
1986
1990
2000
Just-in-Time
Redução
dos Custos
de Produção
Superligas
para a
Defesa
Refrigeração
interior
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 9
Seminário “Tecnologias de Corte”
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PERFORMANCE DAS FERRAMENTAS DE CORTE (1)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 10
Seminário “Tecnologias de Corte”
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PERFORMANCE DAS FERRAMENTAS DE CORTE (2)
Fonte: Machinability module, IITKharagpur, India
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 11
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
TEMPO DE TRABALHO vs VELOCIDADE DE CORTE
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 12
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
CLASSES DE MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 13
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ESCALA NATURAL
DE EVOLUÇÃO DA
DUREZA
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 14
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
DUREZA vs RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 15
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
RESISTÊNCIA AO DESGASTE vs TENACIDADE DOS MATERIAIS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 16
Seminário “Tecnologias de Corte”
Fonte: Fundamentals of Modern Manufacturing, 2Ed, 2002, M. P. GROOVER
Francisco J. G. Silva
DUREZA vs TEMPERATURA NOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 17
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
MATÉRIAS-PRIMAS PARA FABRICO DO METAL DURO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 18
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO METAL DURO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 19
Seminário “Tecnologias de Corte”
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CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO
Fonte: SANDVIK
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 20
Seminário “Tecnologias de Corte”
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CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO PARA AÇOS
Fonte: SANDVIK
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 21
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO (EM GERAL)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 22
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
REVESTIMENTO MULTI-CAMADADE FERRAMENTAS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 23
Seminário “Tecnologias de Corte”
EXEMPLO DE REVESTIMENTO MULTI-CAMADADE FERRAMENTAS
TÉCNICAS USADAS:
• PVD;
• CVD.
ESPESSURAS:
• Mínima: 1µm;
• Máxima: 18µm.
VANTAGENS:
• Melhor performance;
• Reduz as forças de corte;
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• Maior resistência ao desgaste;
• Menor atrito;
• Melhora a qualidade superficial;
• Melhor condução do calor;
• Menor adesão (Alumínio, etc.).
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 24
Seminário “Tecnologias de Corte”
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TÉCNICAS DE PRODUÇÃO DE REVESTIMENTOS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 25
Seminário “Tecnologias de Corte”
REVESTIMENTOS PARA FERRAMENTAS DE CORTE
TiN (Nitreto de Titânio)
• Dá uma coloração dourada;
• Óptima resistência ao desgaste;
• Permite detecção fácil de avarias.
Al2O3 (Alumina)
• Excelente resistência a choques térmicos;
• Excelente resistência a choques mecânicos.
Fonte: SANDVIK
TiAlN (Nitreto de Titânio/Alumínio)
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• Óptima resistência ao desgaste;
Ti (C,N) (Carbonitreto de Titânio)
• Melhor resistência a quente;
• Óptima resistência ao desgaste;
• Alta resistência à oxidação;
• Dureza 33% superior ao TiN;
• Elevada tenacidade;
• Elevada tenacidade;
• Baixo coeficiente de atrito.
• Baixo coeficiente de atrito.
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 26
Seminário “Tecnologias de Corte”
Fonte: BALZERS
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EFEITO DO REVESTIMENTO NO CORTE DE AÇO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 27
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
TENDÊNCIAS ACTUAIS EM REVESTIMENTOS PARA FERRAMENTAS
Fonte: “Armor for cutting tools”, James Benes
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 28
Seminário “Tecnologias de Corte”
Fonte: “PVD Coatings ,Cutting tools”, Dr . Dennis T. Quinto, SECA
Francisco J. G. Silva
MAQUINABILIDADE vs REVESTIMENTOS UTILIZADOS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 29
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
DUREZA e CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE ALGUNS MATERIAIS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 30
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
AVARIAS MAIS USUAIS EM FERRAMENTAS (1)
Fonte: Fundamentals of Modern Manufacturing, 2Ed, 2002, M. P. GROOVER
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 31
Seminário “Tecnologias de Corte”
AVARIAS MAIS USUAIS
EM FERRAMENTAS (2)
DESGASTE
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EM CRATERA
Fonte: Fundamentals of
Modern Manufacturing,
2Ed, 2002, M. P.
GROOVER
DESGASTE
DO FLANCO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 32
Seminário “Tecnologias de Corte”
Investigação & Desenvolvimento
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em ferramentas de corte por arranque de apara
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 33
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
CÉLULA DE CARGA PARA
MEDIÇÃO DAS FORÇAS
DE CORTE SEGUNDO 4
COMPONENTES
DISTINTAS (TRÊS EIXOS
ORTOGONAIS E BINÁRIO)
Fonte: KISTLER
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 34
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ANÁLISE DA FORMAÇÃO DA APARA (1)
10000rpm, Alumínio, Fresa Ø20mm, Metal Duro
Filmado a 10000fps
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 35
Seminário “Tecnologias de Corte”
Fonte: DORMER
Francisco J. G. Silva
ANÁLISE DA FORMAÇÃO DA APARA (2)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 36
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
Processos Avançados de
Maquinagem
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 37
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
MAZAK VARIAXIS
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 38
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
MAZAK INTEGREX 200
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 39
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
WFL MILLTURN (1)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 40
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
WFL MILLTURN (2)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 41
Seminário “Tecnologias de Corte”
POSSÍVEIS AMEAÇAS À MAQUINAGEM
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ALUMINA
de alta resistência para
(c)
aplicações a altas temperaturas
Rotores de turbinas a gás em
NITRETO DE SILÍCIO
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 42
Seminário “Tecnologias de Corte”
DESAFIOS PARA A MAQUINAGEM
METAL
POROSO
MATERIAL
DE BAIXO
ATRITO
Francisco J. G. Silva
MATERIAL
DE BAIXO
ATRITO
(METAL ou
CERÂMICO)
POLIETILENO
(PE)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 43
Conferência
“Materiais em
Seminário
“Tecnologias
de Engenharia”
Corte”
Para reflectir!
Francisco J. G. Silva
Como seleccionar
correctamente uma ferramenta? Como aumentar a
produtividade?
• Tipificar as peças que
normalmente produzem;
• Tipificar os materiais que
normalmente maquinam;
• Ponderar a relação
velocidade/desgaste/tempo de
troca das ferramentas;
• Ponderar as vibrações a que as
ferramentas vão estar sujeitas;
• Na fresagem, ponderar a relação
comprimento/diâmetro da
ferramenta (acessibilidade);
• A ferramenta mais cara, nem
sempre é a melhor. Cada caso é
um caso.
• Seleccionar equipamento
evoluídos, tendo em atenção o
seu mercado-alvo;
• Para produção em grande série,
investir em máquinas multi-task
(paletes);
• Investir em bons sistemas CADCAM;
• Investir em sistemas de medição e
posicionamento rápido;
• Investir em sistemas de medição
das ferramentas;
• Formar e motivar os operários.
Materiais
Materiais
paraConvencionais
ferramentas, Revestimentos
em Engenharia&eNovos
suas Aplicações
processos 44
Seminário “Tecnologias de Corte”
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Algumas visitas já efectuadas
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 45
Seminário “Tecnologias de Corte”
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ISEP na VOLVO CARS ENGINE (Skovde – Suécia) (09.2008)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 46
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na OUTOKUMPU (Avesta – Suécia) (09.2008)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 47
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na DORMER (Rovereto – Itália) (09.2010)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 48
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na PAGANI (Modena – Itália) (09.2010)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 49
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na DUCATI (Bolonha – Itália) (09.2010)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 50
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na VW (Salzgitter – Alemanha) (09.2011)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 51
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na AMG (Affalterbach – Alemanha) (09.2011)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 52
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na AIRBUS (Bremen - Alemanha) (09.2011)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 53
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ADVANCED MANUFACTURING RESEARCH CENTER (Sheffield - UK)
(09.2011)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 54
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na JAGUAR (Castle Bromwich - UK) (05.2012)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 55
Seminário “Tecnologias de Corte”
Francisco J. G. Silva
ISEP na JCB (Rocester - UK) (05.2012)
Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 56
Conferência
“Materiais em
Seminário
“Tecnologias
de Engenharia”
Corte”
Francisco J. G. Silva
Questões???
[email protected]
[email protected]
Materiais
Materiais
paraConvencionais
ferramentas, Revestimentos
em Engenharia&eNovos
suas Aplicações
processos 57
Conferência
“Materiais em
Seminário
“Tecnologias
de Engenharia”
Corte”
Fim
Francisco J. G. Silva
Obrigado pela vossa atenção
Materiais
Materiais
paraConvencionais
ferramentas, Revestimentos
em Engenharia&eNovos
suas Aplicações
processos 58