V CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO
14 a 17 de abril de 2009 - Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil
5
PASTILHAS DE cBN PARA APLICAÇÃO EM USINAGEM DE AÇOS
TEMPERADOS
Guerold Bobrovnitchii, [email protected]
Ana Lúcia Diegues Skury, [email protected]
Marcello Filgueira, [email protected]
Rômulo Crespo Tardim, [email protected]
1
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF, Av. Alberto Lamego, 2000 - Campos dos
Goytacazes – RJ, CEP 28013-600.
Resumo: As ferramentas a base de nitreto cúbico de boro (cBN) começaram a ser progressivamente aplicadas no fim
do século XX. No Brasil, sua utilização teve maior expansão depois de 2002, mas a produção nacional deste poderoso
material superduro ainda é inexistente. A UENF iniciou suas pesquisas na área de síntese e sinterização de cBN a
partir de 200, e hoje já possui alguns bons resultados. Nesta linha de pesquisa foi desenvolvida uma nova tecnologia
de produção de pastilhas a base de cBN que possibilitou aumentar a capacidade das ferramentas. A sinterização
ocorreu sob pressões de 6,5 a 7,7 GPa e temperaturas de 1600 a 1800° C, com auxílio do chamado dispositivo de alta
pressão tipo bigorna toroidal com concavidade central de 13,5 mm de diâmetro. A aplicação de altas pressões e altas
temperaturas foi realizada de maneira cíclica, com períodos de 1 minuto. Foram obtidas pastilhas cilíndricas com 5,0
mm de diâmetro e 4,0 mm de altura. Os ensaios de usinagem foram realizados com velocidade de corte de 10-120
m/min, avanço de 0,04 a 0,6 mm/rot e profundidade de corte de 0,2 mm, desbastando uma barra cilíndrica do aço AISI
4140 endurecido até 55-57 HRC, e uma do aço rápido VW-3 com dureza 60-64 HRC. Em comparação com a pastilha
do material importado “Amborite”, a vida útil do compósito desenvolvido é cerca de 22-25% maior, sem aplicação de
refrigeração.
Palavras-chave: alta pressão, sinterização, nitreto cúbico de boro, pastilhas, usinagem
1. INTRODUÇÃO
O nitreto cúbico de boro (cBN) policristalino, graças à sua alta dureza e também à sua alta inércia química, é
aplicado na indústria ferramental do mundo inteiro, tal como acontece com o diamante. As ferramentas a base de cBN
começaram a ser progressivamente aplicadas no fim do século XX (Klocke, 1999; Wentorf, 1991; Bobrovnitchii, 2005).
O Brasil ainda não produz ferramentas deste tipo, mas desde o ano de 2002 sua utilização teve maior expansão.
De acordo com o emprego destes materiais, algumas exigências básicas surgem. A otimização das propriedades
físico-mecânicas (dureza, tenacidade à fratura) dos policristais de cBN para pastilhas, como regra, é determinada
considerando a resistência da ferramenta durante a usinagem de materiais concretos (Novikov, 2005; Grzesik, 1999).
O princípio básico do desenvolvimento de um material compósito a base de cBN consiste em aliar os parâmetros
“condições da obtenção – estrutura – propriedades” (Novikov, 1993).
Por meio deste princípio, a obtenção dos compósitos a base de cBN é realizada por meio de sinterização reativa dos
pós de CBN, ligas metálicas e compostos refratários, sob condições de altas pressões (até 8,0 GPa) e altas temperaturas
(até 2000° C) (Shulzhenko, 1963). As condições de sinterização garantem a obtenção da estrutura do compósito de
forma que este apresente um esqueleto formado por grãos de cBN dispersos em uma matriz ligante. O teor da matriz
refratária é determinado pelas reações que ocorrem entre os componentes da mistura reativa, incluindo as inclusões
presentes que formam, em geral, uma cerâmica refratária (Novikov, 1993).
A combinação ótima da área superficial dos grãos de cBN com a cerâmica refratária, sua resistência, além das
propriedades físico-mecânicas da cerâmica ligante, determinam o complexo das propriedades do compósito. As
principais propriedades que, em certo nível, influenciam majoritariamente sobre a resistência ao desgaste e resistência
mecânica do material instrumental são densidade, dureza e tenacidade à fratura (Novikov, 1991).
O princípio de manipulação das propriedades dos compósitos obtidos pode variar (Shulzhenko, 1963). A primeira
variação consiste na sinterização reativa do cBN com adição de alumínio que reage e se transforma em nitretos e
boretos de alumínio. Na segunda variação foi aplicada a pré-sinterização, ou seja, a aplicação em uma primeira etapa da
sinterização com valores de pressão e temperatura mais baixos do que no fim da sinterização (Novikov, 1998). Este
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método de sinterização reativa desenvolvida em dois estágios possibilita aumentar as propriedades dos compósitos de
cBN. A terceira variação foi realizada com os mesmos parâmetros da segunda, mas com teores de componentes
diferentes. O novo processo de sinterização permite aplicar pressões e temperaturas mais baixas que a primeira
variação. Isto possibilita aumentar o volume da célula reativa que determinará a perspectiva de desenvolvimento dos
compósitos de cBN, aumentando as suas dimensões (Novikov, 1998; Ormaniec, 2004).
Na Tabela (1) são apresentadas marcas comerciais de pastilhas de cBN produzidas pelas empresas de porte
mundial.
Tabela 1. Características dos materiais policristalinos a base de cBN no mercado mundial (Barry, 2005;
www.e6.com, 2008; www.megadiamond.com, 2008; www.sumitomodiamond.com, 2008; Novikov, 2005).
Tenacidade
Teor de cBN Granulometria
Empresa e marca comercial
Ligante
Dureza (GPa) à fratura, K1c
(v.%)
(µm)
(MPa.m-1/2)
ABM 90
90
8,0
Al
HKN 30,8
6,25
DBA 80
80
6,0
Al+Ti
HKN 29,1
6,17
Element Six
DBC 50
50
2,0
TiC
HKN 27,5
4,04
DCN 450
45
≤1,0
TiN
HKN 24,2
4,15
N 90
90
3,0
Metálico
HV 29
–
Megadiamond
N 50
60
2,5
Cermeto
HV 27
–
NT 5
50
1,0
Cerâmico
HV 26
–
BX 930
60
3,0
TiC+Al
HV 30–32
–
BX 950
85
3,0
WC+Co+Al
HV 39–41
–
BX 850
70
3,0
TiN+WC+Al
HV 33–35
–
BX 450
65
0,5
TiN+Al
NV 31–33
–
Sumitomo
BX 310
45
5,0
TiN+Al
NV 27–29
–
BX 330
55
0,5
TiN+Al
NV 28–30
–
BX 360
65
3,0
TiN+Al
NV 32–34
–
BX 380
75
5,0
TiN+Al
NV 33–35
–
96-97
HKN 34±0,2
3-14
8,4
AlN+AlB2
Kiborit–1
ALCON
80-84
AlN+AlB2
HKN 25 ± 1
30
10,5
Kiborit–2
AlN+AlB2+TiC HKN 27 ± 2
70-75
3
10,5
Kiborit–3
A análise dos dados da Tab. (1) mostra que as características dos materiais a base de cBN, de cada uma das marcas,
são próximas umas das outras. Observa-se, paralelamente, que o teor de cBN, faixa granulométrica e parâmetros de
produção são diferentes. Isto significa que a tecnologia de sinterização influencia bastante sobre as propriedades do
material obtido. Na Tabela (2) são mostrados os ramos de aplicação da ferramenta a base de cBN.
Tabela 2. Ramos de aplicação racional de algumas marcas de materiais a base de cBN (Barry, 2005).
Nome comercial
Ramos de aplicação
Usinagem contínua e intermitente dos aços ligados endurecidos,
Amborite
ferros fundidos cinzentos e ferros fundidos refinados
DBC 90
Semi-acabamento dos aços endurecidos e ferros fundidos refinados
Usinagem contínua e intermitente de aços ligados endurecidos
Sumiboron BN 200
e ferros fundidos de alta resistência ao desgaste
Compósitos
Acabamento final de aços endurecidos e ferros fundidos cinzentos
Kiborit
Usinagem contínua e intermitente de aços com alta dureza e ligas endurecidas
No Brasil, são realizados estudos relacionados à usinagem de aços endurecidos (Bobrovnitchii, 2005). Nestes
trabalhos foram determinados alguns parâmetros dos processos de torneamento, mas não indicadas, de modo geral, as
áreas de aplicação.
Na UENF (Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro), a partir de 2001, foram desenvolvidas
pesquisas como tentativa de desenvolvimento da própria tecnologia de produção de cBN. No presente trabalho são
apresentados, de maneira geral, os resultados destas pesquisas.
2. METODOLOGIA
2.1. Obtenção de Pastilhas de cBN
A matéria-prima utilizada foi o pó de cBN com granulometria entre 3 e 12 µm fornecido pelo Institute for
Superhard Materials (ISM), Ucrânia. A liga solvente escolhida foi o alumínio na forma de pó com granulometria entre
28 e 40 µm. A mistura dos pós teve a proporção de 62-97p.%cBN, e o restante de alumínio ligante. A mistura
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compactada a 800 MPa é instalada dentro da cápsula deformável. O esquema do dispositivo de alta pressão é ilustrado e
mostrado na Fig. (1).
Ø 13,5
25
3
1
4
2
Ø 150
Figura 1. Dispositivo de alta pressão tipo bigorna toroidal com concavidade central de 13,5 mm de diâmetro:
1 – cápsula deformável; 2 – câmara de compressão; 3 – bigorna; 4 – cintamento.
Os parâmetros de sinterização escolhidos foram: pressões de 6,5 e 7,7 GPa; temperatura de 1600 e 1800° C; e
tempo de 10 min. A sinterização foi realizada em um dispositivo de alta pressão tipo bigorna toroidal com concavidade
central de 13,5 mm de diâmetro (Kolchin, 1972), instalado em uma prensa de 630 toneladas de força, do fabricante
russo Ryazantiazhpressmash. Os parâmetros foram aplicados de maneira cíclica com três ciclos de subida, manutenção
e redução em geral durante 6 minutos (Ramalho, 2007). As amostras sinterizadas são apresentadas na Tab. (3).
Tabela 3. Amostras de cBN sinterizadas.
Parâmetros
CIC-1 CIC-2 CIC-3 CIC-4
N°
1
Teor de cBN, p.%
95-97 82-86 72-75 62-66
2
Pressão de sinterização, GPa
6,5
7,7
7,7
6,5
3 Temperatura de sinterização, °C 1600 1800 1800 1600
4
Tempo de sinterização, min
10
10
10
10
A medição da densidade foi feita com base no método de Arquimedes. O ensaio de dureza Knoop foi realizado com
a carga de 10 N. Além destes testes, foram realizados também o ensaio para medição da tenacidade à fratura, K1C, limite
de compressão, e propriedades térmicas (Li, 2002).
2.2. Ensaios das Pastilhas de cBN
Os ensaios de usinagem foram realizados com a utilização de dois tipos de ferramenta. Na primeira delas a pastilha
foi brasada, e no segundo, foi feita a fixação mecânica, como é mostrado na Fig. (2). O material escolhido para ser
usinado foi uma barra cilíndrica do aço AISI 4140, temperado até 55-57 HRC, com 100 mm de diâmetro. Os
parâmetros de corte foram os seguintes:
- Velocidade de corte, Vc, de 10-120 m/min;
- Avanço, f, de 0,04-0,6 mm/rot;
- Profundidade de corte, ap, de 0,2 mm;
- Não foi aplicada refrigeração.
Para os ensaios complementares foi utilizado o aço rápido VW-3 (Villares Metals) com os seguintes parâmetros:
velocidade de corte, Vc, de 80 m/min, avanço, f, de 0,08 e 0,4 mm/rot, profundidade de corte, ap, de 0,2 e 0,8 mm.
Paralelamente, foi ensaiada a pastilha cilíndrica “Amborite” brasada, com 5,6 mm de diâmetro e 3,5 mm de altura.
Pastilha intercambiável
Pastilha brasada
Figura 2. Ferramentas equipadas com pastilhas de cBN.
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3. RESULTADOS
3.1. Características do Material Obtido
Foram selecionadas 18 amostras cilíndricas com 5,0 mm de diâmetro e 4,0 mm de altura, divididas em 3 diferentes
grupos: CIC-1, CIC-2 e CIC-3. As amostras de CIC-4 apresentaram defeitos comprometedores e foram eliminadas. As
características destas três variações são apresentadas na Tab. (4).
Tabela 4. Características do cBN das três variações.
Características
CIC-1
CIC-2
CIC-3
Teor de cBN no compósito (%)
82–86
72–75
95–97
Densidade (g·cm-3)
3,40–3,46 3,34–3,38 3,6–3,62
27–29
33–37
28–31
Dureza Knoop, carga 10 H (GPa)
Tenacidade à fratura, K1C (MPa·m-1/2) 8,1–13,4 10,2–10,6 10,1–10,8
3,0
2,8–2,9
Limite de compressão (GPa)
3,3
70–74
68–72
Condutividade térmica (W·m-1·K-1)
160
Resistência térmica (°C)
1150
1150
1150
Geometria da pastilha
cilíndrica cilíndrica cilíndrica
diâmetro até 5,0
até 4,8
até 4,9
Dimensões da pastilha (mm)
altura
3,5
4,0
4,0
Como pode ser visto na Tab. (4), há variações das características do cBN ligadas com a composição da mistura
inicial. Também pode ser visto que os valores dos parâmetros de sinterização possuem influência sobre os valores de
densidade, dureza e tenacidade.
A dependência da dureza em função da temperatura aplicada, que simula as temperaturas que podem aparecer
durante a usinagem, é apresentada na Fig. (3).
Como pode ser interpretado na Fig. (3), a dureza do material policristalino, CIC-1, é superior em relação ao
compósito Kiborit-1 em uma ampla faixa de temperatura. Isto significa que mudando o tipo e o teor do ligante, e
também a sua tecnologia de obtenção, é possível formar materiais superduros com propriedades requeridas. É claro que
a aplicação de parâmetros cíclicos muda as propriedades do ligante, aumentando a dureza por conta da diminuição das
camadas entre os cristais de cBN e refinamento dos grãos do ligante.
60
CIC-1
50
Elbor RM
HK (GPa)
Kiborit-1
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
T (°C)
Figura 3. Dependência entre dureza, H, e temperatura de aquecimento, T, das pastilhas para diferentes pastilhas
cBN (Novikov, 2005; Shulzhenko, 1963).
3.2. Particularidade de Corte
As altas dureza e resistência térmica dos policristais de cBN obtidos dão o caráter de alta capacidade exploratória
em comparação com ferramentas de corte comuns. Além disso, em comparação com marcas já conhecidas, por
exemplo, Amborite (Pirkin, 1980), também apresenta superioridade.
Na Figura (4) é apresentada a resistência ao desgaste no tempo com a mesma velocidade, avanço e profundidade de
corte para três pastilhas. Em comparação com Amborite (Pirkin, 1980), o desempenho superior de CIC-2 pode ser
explicado pela aplicação de parâmetros cíclicos durante a sinterização. A diferença no desempenho das pastilhas CIC-2,
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brasada e fixada mecanicamente, pode ser explicada pelo fato de que a brasagem propicia melhores condições de
dissipação de calor pela pastilha. A ausência de choques térmicos atenua a intensidade do desgaste.
0,4
VB (mm)
0,3
0,2
CIC-2
CIC-2 (brasada)
0,1
Amborite
T30K4
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
t (min)
Figura 4. Dependência entre desgaste das pastilhas, VB, de T30K4 (metal duro, marca russa), Amborite e CIC-2
(com pastilha intercambiável e brasada) e tempo, t, de usinagem do aço AISI 4140 (60-64 HRC), sob os
parâmetros de usinagem: velocidade de corte de 80 m/min, avanço de 0,04 mm/rot, profundidade de corte de 0,2
mm (Pirkin, 1980).
Os parâmetros de corte também exercem influência sobre o desempenho das ferramentas, tal como mostram as Fig.
(5, 6 e 7). A mudança da velocidade de corte, do avanço e da profundidade de corte influenciam sobre a vida útil, mas
de maneira diferente para pastilhas de diferentes marcas.
700
CIC-2
600
CIC-2 (brasada)
Amborite
VU (min)
500
T30K4
400
300
200
100
0
40
60
80
100
120
Vc (m/min)
Figura 5. Dependência entre vida útil, VU, e velocidade de corte, Vc, do aço AISI 4140 (55-57 HRC)
para ferramentas com pastilhas de T30K4, CIC-2 (brasada e fixada mecanicamente) e Amborite (www.e6.com;
Pirkin, 1980).
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200
0,2 mm
0,8 mm
t (min)
150
100
50
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
f (mm/rev)
Figura 6. Dependência entre vida útil, VU, das pastilhas de CIC-1 e diferentes avanços, f, sob a mesma
velocidade de corte 80 m/min, durante a usinagem do aço rápido VW-3.
200
0,4 mm/rev
0,8 mm/rev
VU (min)
150
100
50
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
ap (mm)
Figura 7. Dependência entre vida útil, VU, e profundidade de corte, ap, para a pastilha de CIC-3, durante a
usinagem do aço rápido VW-3, sob velocidade de corte de 80 m/min e diferentes avanços.
É interessante avaliar o comportamento das novas pastilhas através de um índice como intensidade do corte. Na
Tabela (5) são apresentados os resultados dos cortes feitos pela usinagem com insertos CIC e rebolo de carborundum.
Os resultados mostram que energeticamente o torneamento pelo compósito de cBN se mostra vantajoso.
Tabela 5. Intensidade da retirada de metal durante o torneamento e retífica.
Rugosidade
Intensidade do corte Q, mm3/min
Processo
Rb, µm
Torneamento com cBN Retífica, avanço 40 mm/rot
Desbaste grosseiro
8000-16000
>2,5
15000-25000
Desbaste
3200-6400
0,63-2,5
10000-12000
Semi-acabamento
1200-2400
1,25-0,32
2000-3000
Acabamento
0,32-0,08
700-1300
500-1000
O desgaste da ferramenta de cBN durante a usinagem dos aços endurecidos ocorre, em geral, por conta da
destruição mecânica das superfícies da face e do flanco. Sobre a intensidade do corte, influencia a velocidade de corte.
Na utilização de baixas velocidades (de 4 a 20 m/min) se observa fragmentações e o macro lascamento do gume da
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pastilha, formando os cavacos cisalhados. Nesta faixa de velocidades, na superfície de saída forma-se a aresta postiça de
corte que provoca trincas e micro lascamento. Sob velocidades maiores que 20 m/min, a formação da aresta postiça de
corte dimimui por causa da formação de cavacos em fita com alta temperatura.
Na Figura (8) são apresentadas as formas de desgaste dos insertos de cBN. Os regimes aos quais as amostras foram
submetidas foram os mesmos: Vc = 80 m/min, f = 0,04 mm/rot, ap = 0,2 mm. A amostra CIC-1, Fig. (8a), sinterizada
com parâmetros cíclicos (6,5 GPa, 1600° C), tem seu excelente desempenho evidenciado pelo baixo desgaste. Já a Fig.
(8b) evidencia o desgaste por abrasão para a amostra de CIC-2 sinterizada sob pressão e temperatura mais alta que a
primeira (7,7 GPa, 1800° C). A Figura (8c) mostra o desgaste da pastilha CIC-3 sinterizada com mesmos parâmetros de
CIC-2.
a)
b)
c)
Figura 8. Desgaste na aresta de corte da amostra. Iluminação lateral e aumento de 25x: a) CIC-3; b) CIC-2; c)
CIC-1.
Nas velocidades de corte no intervalo entre 30 e 120 m/min o desgaste é amissível devido à destruição abrasiva e
microcisalhamento das partículas de cBN, em geral, em regiões de contorno de grão. A intensidade do desgaste diminui
e a pastilha funciona de maneira estável, formando o cavaco contínuo em forma de fita fina ou espiral.
No intervalo das velocidades 120 a 250 m/min, a intensidade do desgaste é aumentada, pois acelera-se o processo
de adesão por causa das altas temperaturas no contato. Neste intervalo de velocidades e também com baixa
profundidade de corte, a pastilha de cBN se desgasta tanto na superfície traseira quanto na superfície dianteira. Com o
aumento da velocidade, a ferramenta perde a capacidade de corte depois de 2 a 3 min de trabalho.
No torneamento de aços endurecidos, usando as pastilhas de cBN, podem ser indicadas três zonas: o período de
adaptação, funcionamento estável e intensidade de desgaste aumentada.
4. CONCLUSÕES
O presente estudo conduziu a resultados interessantes, dos quais podem-se destacar:
- A tecnologia proposta para produção de novas pastilhas a partir de cBN apresentou vantagens tanto
comparativamente com pastilhas comuns de metal duro quanto com marcas comerciais de cBN;
- O aumento das propriedades mecânicas (densidade, resistência à compressão, tenacidade à fratura e resistência ao
desgaste), na opinião dos autores, está ligado com as condições de formação da estrutura do compósito de cBN:
aplicação cíclica de alta pressão e alta temperatura. O número de ciclos foi escolhido arbitrariamente e, por este motivo,
é necessário prosseguir com os estudos;
- Segundo a experiência adquirida com o trabalho pode ser recomendada a aplicação dos policristais de cBN para
usinagem dos materiais ferrosos endurecidos, os quais estão listados na Tab. (5).
Tabela 5. Regimes recomendados para torneamento com ferramentas equipadas com cBN.
Velocidade de Avanço
Profundidade
Material de trabalho
corte (m/min) (mm/rot) de corte (mm)
Ferro fundido cinzento, 120-240 HB
300-990
0,05-3,0
0,03-0,6
Ferro de alta resistência, 160-330 HB
480-810
0,05-2,5
0,03-0,4
Ferro fundido branco, 400-600 HB
48-150
0,05-1,5
0,03-0,2
Aço liga endurecido, 45-48 HRC
60-180
0,05-2,5
0,03-0,3
Aço rápido endurecido, 58-68 HRC
60-120
0,02-1,2
0,03-0,2
Metal duro (WC+15%Co), 80-86 HRC
4,8-15
0,02-1,2
0,03-0,2
0,03-0,2
0,02-1,5
Recobrimento de Ni-Cr-B-Si sobre aço liga, 58-62 HRC
60-90
5. REFERÊNCIAS
Barry, J., Akdogau, G., Smyth, P. et al, 2005, Application areas for pcBN materials. In: International Industrial
Diamond Conference, Barcelona, Spain.
Bobrovnitchii, G.S., Filgueira, M., Ramalho, A.M., Nunes, E.N., 2005, Os materiais superduros policristalinos para
ferramentas de corte: uma análise do desenvolvimento de produção. In: 60° Congresso da ABM, Belo Horizonte,
pp. 1-10.
V Congresso B rasile iro de Engenharia de Fabricação, 14 a 17 de abril de 2009, Belo Horizonte
MG
Bozhko, S.A., Bezhenar, N.P., 1986, Sinterização de cBN com alumínio, Journal of superhard materials, n 5, pp. 14-17.
Grzesik, W., 1999, Experimental investigation of the cutting temperature when turning with coated indexable inserts’.
International Journal of Machining Tools and Manufacture, v 39, pp. 355-369.
Klocke, F., Krieg, T., 1999, Coated tools for metal cutting – features and application. In: Annals of CIRP 42/8, pp. 515562.
Kolchin, A.V., Veprintsev, V.M., Kljachko, L.I., Novgodorov, A.S., Zubkov, V.M., Verestshagin, L.F., Khvostantsev,
L.G., Novikov, A.P., Janshin, S.I., 1972, Dispositif pour produire une haute pression, Patente n° 2122722, França.
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Novikov, N.V., 2005, Ferramentas de materiais superduros, Machinostroenic, Moscou, pp. 555.
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5
V CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO
14 a 17 de abril de 2009 - Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil
cBN INSERTS FOR QUENCHED STEEL MACHINING
Guerold Bobrovnitchii, [email protected]
Ana Lúcia Diegues Skury, [email protected]
Marcello Filgueira, [email protected]
Rômulo Crespo Tardim, [email protected]
1
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF, Av. Alberto Lamego, 2000 - Campos dos
Goytacazes – RJ, CEP 28013-600.
Abstract. Tools with cBN inserts began to be used from the XX century on. Particularly, in Brazil, it’s application
became more consistent since 2002, but a national production of that powerful material still does not exist. Since 2001
UENF started researching cBN synthesis and sintering, which has already produced some good results. An advance
that was already established is a new technology that makes possible the obtainment of tools with raised useful life.
Sintering occur under pressures from 6.5 to 7.7 GPa, and temperatures from 1660 to 1800° C, in a high pressure
device where the cyclic operations occurred. The products were cylindrical inserts 4.0 mm height and 5.0 mm
diameter. The machining tests were carried through cutting speed of 10-120 m/min, snatch of 0.04-0.6 mm/rot and
cutting depth of 0.2 mm, making use of a quenched AISI 4140 bar with 55-57 HRC, and a VW-3 speed steel with 60-64
HRC. When compared with a commercial “Amborite” insert, the developed cBN insert showed a 22-25% longer useful
life in a machining with no cooler.
Keywords: high pressure, sintering, cubic boron nitride, inserts, machining