Ferramentas de Corte

As ferramentas de corte desempenham um papel fundamental na usinagem, sendo responsáveis por realizar a remoção de material de forma eficiente e precisa. Com o passar dos anos, houve uma evolução significativa nas tecnologias e materiais utilizados para fabricá-las, refletindo-se diretamente na performance e na durabilidade das ferramentas.

Evolução das Ferramentas de Corte

Antigamente, as ferramentas de corte eram fabricadas de aço carbono, que, embora adequadas para operações de baixa velocidade e de corte leve, apresentavam limitações em termos de resistência ao desgaste e à temperatura. Com o avanço das tecnologias, começaram a ser utilizados materiais mais resistentes, como o aço rápido (HSS) e as ligas de metal duro (carbeto de tungstênio), que ofereceram maior vida útil e melhor desempenho, especialmente em operações de alta velocidade.
Mais recentemente, o uso de materiais como cerâmicas, cermets e compostos à base de nitreto de boro cúbico (CBN) e diamante policristalino (PCD) trouxe uma revolução para o setor, possibilitando cortes mais agressivos e com maior precisão.

Materiais para Fabricação de Ferramentas de Corte

Aço Rápido (HSS): Popular em ferramentas de corte para usinagem convencional, devido à sua alta resistência ao desgaste e boa tenacidade.
Carbeto de Tungstênio: Amplamente utilizado em ferramentas de alta performance devido à sua dureza extrema e resistência ao desgaste, permitindo cortes a altas velocidades.
Cerâmicas e Cermets: Usadas em aplicações de alta temperatura, com resistência superior ao calor e ao desgaste, ideais para materiais difíceis de usinar, como aços inoxidáveis e ligas de alta temperatura.
CBN e PCD: Usados em usinagem de materiais extremamente duros, como metais duros e compostos, onde outras ferramentas não seriam eficazes.

Aço Rápido (HSS): O Que Faz o HSS Ser "Rápido"?

O aço rápido (HSS, do inglês High-Speed Steel) recebeu esse nome devido à sua capacidade de manter a dureza e a resistência ao desgaste mesmo em altas velocidades de corte. O HSS foi desenvolvido para suportar o calor gerado durante o corte, permitindo que a ferramenta opere em condições de corte mais rápidas do que os aços comuns. Sua composição inclui tungstênio, molibdênio, cromo e vanádio, que conferem maior resistência à abrasão, tornando-o ideal para operações de corte rápido.

Porquê "Widia"?

O termo "Widia" é amplamente utilizado como sinônimo de metal duro (ou carbeto de tungstênio), devido à popularidade e ao reconhecimento da marca no mercado de ferramentas de corte. "Widia" vem da combinação das palavras alemãs "wie" (que significa "como") e "Dia" (abreviação de "Diamant", que significa "diamante"). Portanto, "Widia" pode ser traduzido como "como diamante", refletindo as propriedades de dureza e resistência do material, que são semelhantes às do diamante.
Originalmente, "Widia" era o nome de uma marca registrada, derivada do nome de um fabricante alemão, e passou a ser amplamente reconhecida por suas ferramentas de corte de alta performance, feitas a partir de metal duro. Com o tempo, a marca se popularizou tanto que o nome passou a ser usado genericamente em alguns países para se referir ao metal duro em geral, especialmente na indústria de usinagem.
O metal duro (ou carbeto de tungstênio) é composto por partículas de tungstênio e outros metais, como cobalto, que conferem alta dureza, resistência ao desgaste e capacidade de operar a altas temperaturas. Essas características fazem do metal duro um material ideal para a fabricação de ferramentas de corte, especialmente aquelas usadas para usinar materiais difíceis e de alta resistência.
Assim, o nome "Widia" não só se tornou um ícone no setor, mas também é uma referência à durabilidade e desempenho excepcionais do metal duro nas aplicações de usinagem.

Tipos de Cobertura: PVD vs. CVD

As coberturas de ferramentas de corte têm a função de melhorar a resistência ao desgaste, reduzir o atrito e aumentar a vida útil da ferramenta. Existem dois processos principais de deposição de camadas: PVD (Physical Vapor Deposition) e CVD (Chemical Vapor Deposition).
PVD (Deposição Física de Vapor): Este processo utiliza vapores de materiais metálicos, como titânio ou alumínio, para criar uma camada fina sobre a superfície da ferramenta. As coberturas PVD são ideais para materiais como aço e ferro fundido, e oferecem alta dureza, resistência ao desgaste e baixa adesão de material de trabalho à ferramenta. A principal vantagem do PVD é que ele não exige altas temperaturas de processamento, permitindo coberturas mais finas e com boas propriedades de lubrificação.
CVD (Deposição Química de Vapor): Ao contrário do PVD, o CVD envolve reações químicas entre gases para formar uma camada de revestimento sobre a ferramenta. Esse processo é usado para obter camadas mais espessas e com maior resistência térmica. As coberturas CVD são ideais para usinagem de materiais mais difíceis, como titânio e ligas superligadas, sendo mais eficazes a altas temperaturas. No entanto, o processo CVD exige temperaturas mais elevadas, o que pode afetar a estrutura da ferramenta.

Cerâmica vs. Cermet

Cerâmica: As ferramentas de cerâmica são fabricadas a partir de materiais cerâmicos, como o óxido de alumínio (Al₂O₃), que é conhecido por sua extrema dureza e resistência ao desgaste. A principal vantagem das cerâmicas é a sua capacidade de resistir a temperaturas muito altas (acima de 1000°C), tornando-as ideais para usinagem de materiais difíceis, como aço endurecido, titânio e outras ligas de alta resistência. No entanto, as cerâmicas possuem uma tenacidade relativamente baixa, o que as torna mais frágeis e propensas a quebrarem sob choques térmicos ou cargas de impacto.
Cermet: O termo "cermet" vem da junção das palavras "cerâmica" e "metal", e é usado para descrever materiais compostos que combinam as propriedades das cerâmicas com as dos metais. Os cermets geralmente contêm metais como níquel ou cobalto misturados com materiais cerâmicos, oferecendo uma combinação de dureza, resistência ao desgaste e maior tenacidade. Os cermets são usados em operações que exigem resistência ao desgaste e ao calor, mas onde a cerâmica pura seria muito frágil. Por exemplo, são utilizados em operações de usinagem de ligas duras e materiais resistentes.

CBN vs. PCD

CBN (Cúbico de Nitreto de Boro): O CBN é um material sintético extremamente duro, segundo apenas ao diamante. Sua principal característica é a resistência a temperaturas extremamente altas, o que o torna ideal para usinagem de materiais duros e abrasivos, como aços endurecidos, ferro fundido e ligas de alta temperatura. O CBN é mais resistente ao desgaste térmico do que outros materiais e mantém sua dureza mesmo em temperaturas superiores a 1000°C. No entanto, ele não é adequado para usinagem de materiais não ferrosos, como alumínio e cobre, pois reage com esses materiais a altas temperaturas.
PCD (Diamante Policristalino): O PCD é composto por partículas de diamante unidas por um processo de sinterização a altas pressões e temperaturas. Esse material é incrivelmente duro e resistente ao desgaste, sendo ideal para usinagem de materiais não ferrosos, como alumínio, cobre, plásticos reforçados e compósitos. O PCD é altamente eficaz em operações que envolvem altos volumes de material, proporcionando uma excelente precisão e acabamento superficial. A principal limitação do PCD é a sua vulnerabilidade ao desgaste quando usado em materiais ferrosos, devido à reação química entre o diamante e o ferro em altas temperaturas.

Geometria da Ferramenta de Corte

A geometria de uma ferramenta de corte é crucial para determinar a eficiência e o desempenho da usinagem. Ela envolve diversos parâmetros, que incluem:
Ângulo de Corte: Influencia o esforço de corte e a qualidade da superfície usinada.
Ângulo de Rake: Define a orientação da face de corte em relação à peça, impactando a eficiência do corte e a formação do cavaco.
Raio de Canto: Afeta a resistência ao desgaste e a força de corte, além de influenciar o acabamento da peça.
Ângulo de Folga: Crucial para garantir que o corte seja realizado de forma eficaz, evitando o atrito excessivo entre a ferramenta e a peça.
Largura da Face de Corte: Determina a capacidade de remoção de material e a resistência à deformação.
Combinando materiais avançados com inovações na geometria das ferramentas e o uso de coberturas de última geração, a indústria de usinagem continua a alcançar novos patamares de eficiência e precisão.

Combinando materiais avançados com inovações na geometria das ferramentas e o uso de coberturas de última geração, a indústria de usinagem continua a alcançar novos patamares de eficiência e precisão.