Seminário Tecnologias de Corte CENFIM Núcleo da Trofa 23 de Outubro 2012
Fonte: SANDVIK Fonte: TOOLS4INDUSTRY FERRAMENTAS PARA TORNEAMENTO Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 2
FERRAMENTAS PARA FRESAGEM Fonte: http://www.imexbb.com/) Fonte: http://news.thomasnet.com/fullstory/indexable Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 3
FACTORES QUE AFECTAM AS FERRAMENTAS DE CORTE Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 4
Materiais & Revestimentos para ferramentas de corte por arranque de apara Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 5
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
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (1) Aços ao Aço Rápido Stellite Aço Rápido Carbonetos Carbono (16%W, 4%Cr, 1%V) (2-4%V, 5-12%Co) Sinterizados 1900 1910 1920 1930 Indústria I Guerra Indústria Automóvel Mundial Aeronáutica Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 7
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (2) Carbonetos para aços HSS (W, V, Co, Mo, C), Cerâmicos, Diamante Cerâmicos, Cermet s Carbonetos revestidos, PCD Sintético 1940 1950 1960 1970 II Guerra Mundial Indústria Petroquímica, Polímeros Reactores de Aviões, Programas Redução dos Custos de Produção Espaciais Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 8
CRONOLOGIA DA EVOLUÇÃO NAS FERRAMENTAS (3) Cerâmicos de Carbonetos Revestimentos CBN, Sialon, Alta revestidos a sofisticados, HSS Revestido Performance diamante Refrigeração interior 1980 1986 1990 2000 Superligas para a Defesa Just-in-Time Redução dos Custos de Produção Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 9
PERFORMANCE DAS FERRAMENTAS DE CORTE (1) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 10
PERFORMANCE DAS FERRAMENTAS DE CORTE (2) Fonte: Machinability module, IITKharagpur, India Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 11
TEMPO DE TRABALHO vs VELOCIDADE DE CORTE Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 12
CLASSES DE MATERIAIS PARA FERRAMENTAS DE CORTE Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 13
ESCALA NATURAL DE EVOLUÇÃO DA DUREZA Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 14
DUREZA vs RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 15
RESISTÊNCIA AO DESGASTE vs TENACIDADE DOS MATERIAIS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 16
DUREZA vs TEMPERATURA NOS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Fonte: Fundamentals of Modern Manufacturing, 2Ed, 2002, M. P. GROOVER Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 17
MATÉRIAS-PRIMAS PARA FABRICO DO METAL DURO Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 18
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO METAL DURO Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 19
CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO Fonte: SANDVIK Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 20
CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO PARA AÇOS Fonte: SANDVIK Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 21
CLASSES DE CARBONETOS DE TUNGSTÉNIO (EM GERAL) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 22
REVESTIMENTO MULTI-CAMADADE FERRAMENTAS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 23
EXEMPLO DE REVESTIMENTO MULTI-CAMADADE FERRAMENTAS TÉCNICAS USADAS: PVD; CVD. ESPESSURAS: Mínima: 1µm; Máxima: 18µm. VANTAGENS: Melhor performance; Reduz as forças de corte; 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
TÉCNICAS DE PRODUÇÃO DE REVESTIMENTOS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 25
REVESTIMENTOS PARA FERRAMENTAS DE CORTE TiN (Nitreto de Titânio) Dá uma coloração dourada; Óptima resistência ao desgaste; Permite detecção fácil de avarias. Al 2 O 3 (Alumina) Excelente resistência a choques térmicos; Excelente resistência a choques mecânicos. TiAlN (Nitreto de Titânio/Alumínio) Óptima resistência ao desgaste; Fonte: SANDVIK 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
EFEITO DO REVESTIMENTO NO CORTE DE AÇO Fonte: BALZERS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 27
TENDÊNCIAS ACTUAIS EM REVESTIMENTOS PARA FERRAMENTAS Fonte: Armor for cutting tools, James Benes Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 28
MAQUINABILIDADE vs REVESTIMENTOS UTILIZADOS Fonte: PVD Coatings,Cutting tools, Dr. Dennis T. Quinto, SECA Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 29
DUREZA e CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE ALGUNS MATERIAIS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 30
AVARIAS MAIS USUAIS EM FERRAMENTAS (1) Fonte: Fundamentals of Modern Manufacturing, 2Ed, 2002, M. P. GROOVER Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 31
AVARIAS MAIS USUAIS EM FERRAMENTAS (2) DESGASTE EM CRATERA Fonte: Fundamentals of Modern Manufacturing, 2Ed, 2002, M. P. GROOVER DESGASTE DO FLANCO Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 32
Investigação & Desenvolvimento em ferramentas de corte por arranque de apara Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 33
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
ANÁLISE DA FORMAÇÃO DA APARA (1) 10000rpm, Alumínio, Fresa Ø20mm, Metal Duro Filmado a 10000fps Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 35
ANÁLISE DA FORMAÇÃO DA APARA (2) Fonte: DORMER Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 36
Processos Avançados de Maquinagem Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 37
MAZAK VARIAXIS Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 38
MAZAK INTEGREX 200 Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 39
WFL MILLTURN (1) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 40
WFL MILLTURN (2) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 41
POSSÍVEIS AMEAÇAS À MAQUINAGEM ALUMINA (c) de alta resistência para aplicações a altas temperaturas Rotores de turbinas a gás em NITRETO DE SILÍCIO Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 42
DESAFIOS PARA A MAQUINAGEM METAL POROSO MATERIAL DE BAIXO ATRITO MATERIAL DE BAIXO ATRITO (METAL ou CERÂMICO) POLI- ETILENO (PE) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 43
Conferência Seminário Tecnologias Materiais em de Engenharia Corte Para reflectir! Como seleccionar correctamente uma ferramenta? 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. Como aumentar a produtividade? 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 CAD- CAM; Investir em sistemas de medição e posicionamento rápido; Investir em sistemas de medição das ferramentas; Formar e motivar os operários. Materiais Materiais para Convencionais ferramentas, Revestimentos em Engenharia & e Novos suas Aplicações processos 44
Algumas visitas já efectuadas Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 45
ISEP na VOLVO CARS ENGINE (Skovde Suécia) (09.2008) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 46
ISEP na OUTOKUMPU (Avesta Suécia) (09.2008) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 47
ISEP na DORMER (Rovereto Itália) (09.2010) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 48
ISEP na PAGANI (Modena Itália) (09.2010) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 49
ISEP na DUCATI (Bolonha Itália) (09.2010) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 50
ISEP na VW (Salzgitter Alemanha) (09.2011) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 51
ISEP na AMG (Affalterbach Alemanha) (09.2011) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 52
ISEP na AIRBUS (Bremen - Alemanha) (09.2011) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 53
ADVANCED MANUFACTURING RESEARCH CENTER (Sheffield - UK) (09.2011) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 54
ISEP na JAGUAR (Castle Bromwich - UK) (05.2012) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 55
ISEP na JCB (Rocester - UK) (05.2012) Materiais para ferramentas, Revestimentos & Novos processos 56
Conferência Seminário Tecnologias Materiais em de Engenharia Corte Questões??? francisco.silva@eu.ipp.pt fgs@isep.ipp.pt Materiais Materiais para Convencionais ferramentas, Revestimentos em Engenharia & e Novos suas Aplicações processos 57
Conferência Seminário Tecnologias Materiais em de Engenharia Corte Fim Obrigado pela vossa atenção Materiais Materiais para Convencionais ferramentas, Revestimentos em Engenharia & e Novos suas Aplicações processos 58