Características e aplicações dos revestimentos de ferramentas de metal duro

O revestimento de ferramentas de metal duro refere-se ao processo de aplicação de uma fina camada resistente ao desgaste de compostos de metal refratário, como TiC ou TiN, HfN, Al2O3, etc., na superfície de pastilhas de metal duro usando métodos como a Deposição Química de Vapor (CVD). Isso cria uma superfície de metal duro revestida. A tecnologia de revestimento é um dos principais métodos para aprimorar o desempenho da ferramenta. Com o revestimento das ferramentas de corte, sua resistência a várias formas de desgaste é aumentada, a vida útil da ferramenta é ampliada, a precisão da superfície das peças usinadas é melhorada e as velocidades de corte e avanço são aprimoradas, aumentando assim a eficiência do corte de metal.

Os revestimentos de metal duro são usados principalmente em ferramentas de corte e possuem as seguintes características:

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Os revestimentos aumentam efetivamente a resistência ao desgaste dos carbonetos, reduzem o coeficiente de atrito entre a peça de trabalho e a superfície da ferramenta, diminuem as forças de corte e reduzem as temperaturas de corte. Como resultado, as velocidades de corte podem ser aumentadas sem comprometer a vida útil da ferramenta.

As ferramentas revestidas não são adequadas para a usinagem de materiais como ligas de titânio e aço inoxidável austenítico. Atualmente, os carbetos com revestimento de superfície são usados principalmente em processos de semiacabamento e acabamento. Com o desenvolvimento da tecnologia de revestimento e melhorias no processo, espera-se que a gama de aplicações dessas ligas se expanda ainda mais.

Com base em diferentes materiais de revestimento, ferramentas de metal duro revestido podem ser classificados nos quatro tipos a seguir:

Insertos revestidos de TiC;

Espessura do revestimento: 5-7 μm;
Dureza do revestimento: HV 3200-3250;
Características: Esse foi o primeiro tipo de inserto revestido a aparecer. Ele apresenta alta dureza do revestimento e boa difusão no substrato, resultando em uma forte ligação entre o revestimento e o substrato. Entretanto, ocorre descarbonetação entre o revestimento e o substrato, que aumenta com a espessura do revestimento. Isso leva à diminuição da resistência à flexão, ao aumento da fragilidade e a uma maior tendência a lascar durante o corte.

Insertos revestidos de TiN;

Espessura do revestimento: 8-12 μm;
Dureza do revestimento: Inferior à do TiC;
Características: Os revestimentos de TiN têm dureza menor em comparação com os revestimentos de TiC, e sua resistência de união com o substrato também é inferior à do TiC. Os revestimentos de TiN apresentam boa condutividade térmica e coeficientes de atrito mais baixos com materiais à base de ferro, o que resulta em melhor resistência ao desgaste de borda acumulado. Além disso, os revestimentos de TiN têm menor suscetibilidade à formação de fases frágeis entre o revestimento e o substrato, o que permite revestimentos mais espessos em comparação com o TiC.

Insertos revestidos de composto TiN-TiC;

Espessura do revestimento: A primeira camada na superfície do substrato é de TiC, com uma espessura de aproximadamente 1 μm, seguida por uma camada externa de TiN.
Características: O objetivo da camada inicial de TiC é obter uma ligação forte. Em seguida, há um revestimento composto de carbonetos e nitretos que se infiltram mutuamente, sendo a camada externa de TiN. Em comparação com os revestimentos de TiC puro, as vantagens desse revestimento composto incluem maior condutividade térmica, melhor resistência ao desgaste adesivo e uma ligação mais forte com o substrato. Em outras palavras, esse revestimento composto combina os benefícios dos revestimentos de TiN e TiC.

Insertos revestidos de metal-cerâmica (Al2O3) e insertos com revestimento duplo;

O primeiro envolve o revestimento de Al2O3 no substrato de metal duro, enquanto o segundo envolve a aplicação de Al2O3 em uma pastilha revestida de TiC. As pastilhas com revestimento duplo podem ser usadas para processar componentes de aço e ferro fundido a velocidades de corte de 5-6,7 m/s (300-400 m/min) com uma vida útil da ferramenta de 900 segundos.

Para os revestimentos acima mencionados baseados em pastilhas de metal duro, o K01 é usado como substrato ao cortar aço, e o K20 é usado para cortar componentes de ferro fundido.

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