O QUE SÃO PASTILHAS DE METAL DURO?

Quem utiliza máquinas de corte de metal trabalha frequentemente com pastilhas de metal duro. Têm grande influência na maquinação. Como podem elementos tão pequenos ser tão importantes no corte de precisão?

Este artigo explica fundamentos, tipos e aplicações das pastilhas de metal duro e ajuda a escolhê-las para o seu projeto.

As pastilhas de metal duro são elementos de corte para ferro fundido, aço, alumínio e ligas de alta temperatura. Estes materiais não são todos maleáveis. Qualidades e condições adequadas favorecem uma maquinação produtiva e precisa.

As pastilhas de metal duro combinam normalmente partículas de carboneto de tungsténio com um ligante metálico. Só são utilizáveis as arestas e faces previstas na conceção; nem todas podem ser viradas e não devem reutilizar-se arestas danificadas.

Estas qualidades tornam as pastilhas de metal duro adequadas à maquinação industrial exigente. Proporcionam precisão, eficiência e consistência aos projetos.

Existem numerosos tipos de pastilhas de metal duro, classificados por material, forma ou geometria e função.

Este artigo centra-se nos tipos principais segundo o material de corte:

Os materiais de corte à base de carboneto de titânio são normalmente chamados cermets. As fases duras e os ligantes metálicos variam segundo a qualidade; níquel e molibdénio não constituem uma receita universal de ligante.

As pastilhas à base de carboneto de titânio oferecem tenacidade básica, mas são menos tenazes do que os carbonetos à base de tungsténio.

O WC-Co combina partículas duras de carboneto de tungsténio com um ligante metálico rico em cobalto. A dureza e tenacidade dependem da composição e microestrutura; a fase dura é carboneto de tungsténio, não tungsténio elementar.

A combinação destas propriedades e da versatilidade torna as pastilhas de tungsténio-cobalto o tipo mais comum.

As qualidades que contêm carboneto de tungsténio, ligante de cobalto e carboneto de titânio (TiC) têm propriedades determinadas pela composição completa e microestrutura. A presença de TiC, por si só, não estabelece uma velocidade de corte nem um desempenho ao desgaste universais.

Selecione a qualidade pelos dados de aplicação e condições de corte, sem presumir que qualquer pastilha deste tipo tem melhor desempenho a alta temperatura.

Algumas qualidades de metal duro incluem carboneto de tântalo (TaC) como parte da composição. O desempenho depende da qualidade completa; esta adição, por si só, não demonstra dureza máxima, resistência ao choque térmico nem adequação às maiores velocidades de corte.

Verifique os limites de material e funcionamento da qualidade; nenhuma composição serve para todas as aplicações industriais exigentes.

As pastilhas de metal duro são essenciais no fabrico rápido atual. O que as torna tão valiosas para operadores CNC e fabricantes de ferramentas?

A resposta está no desempenho na maquinação moderna, resultante de várias propriedades particulares.

• Elevada dureza: 

A dureza do metal duro depende da qualidade e do método de medição. HRA 89–93 não especifica todas as pastilhas; os valores Rockwell não devem ser tratados como uma relação linear que demonstre dureza três a quatro vezes superior à do HSS.

O metal duro pode conservar dureza útil a temperaturas de corte elevadas, mas continua a amolecer e desgastar-se; a gama utilizável depende da qualidade e condições.

• Tenacidade melhorada: 

A elevada dureza do carboneto de tungsténio pode ser acompanhada de maior fragilidade e menor tenacidade do que o HSS, aço rápido comum em ferramentas. Por isso se inclui cobalto como ligante na pastilha.

Com dimensão de grão WC comparável, aumentar o ligante eleva geralmente a tenacidade e afeta dureza e resistência à deformação. Também devem considerar-se dimensão de grão, composição do ligante e conceção completa da qualidade.

• Resistência ao desgaste:

A resistência ao desgaste deve ser comparada em condições definidas. A vantagem afirmada de 5–100 vezes face ao HSS não tem aqui condições de ensaio de suporte e não deve ser usada como desempenho geral.

Assim, as pastilhas de metal duro adequam-se a velocidades elevadas e ajudam a manter o desempenho durante mais tempo, sobretudo em materiais abrasivos.

• Elevada resistência térmica:

Graças à resistência térmica, as pastilhas de metal duro podem conservar a dureza a temperaturas elevadas. Esta capacidade é frequentemente chamada «dureza ao rubro» ou «dureza a quente».

Os valores de 760°C e 1000°C não são limites universais de funcionamento seguro de pastilhas de metal duro. Utilize os dados do fornecedor, sem os tratar como limiares garantidos de conservação da dureza.

Compreender as pastilhas de metal duro e a ciência dos materiais é uma coisa; conhecer as aplicações práticas é outra. Onde são utilizadas e que problemas resolvem?

A aeronáutica utiliza amplamente pastilhas de metal duro para maquinar com precisão materiais resistentes como o titânio, pela resistência ao calor gerado no corte.

Por exemplo, maquinar uma pá de turbina em Inconel, superliga de níquel tenaz e difícil de cortar, gera muito calor que pode acelerar o desgaste.

Uma qualidade de metal duro desenvolvida para a liga de alta temperatura concreta pode ser adequada. Verifique duração e parâmetros na operação real; não dura automaticamente mais do que qualquer alternativa.

Como na aeronáutica, as pastilhas de metal duro são importantes na indústria automóvel. Maquinar a face superior de um bloco de motor em ferro fundido é uma operação típica; os grandes volumes exigem produção rápida.

Uma duração inferior à prevista provoca mudanças frequentes, paragens imprevistas e menor produção, complicando a gestão da oficina.

Qualidades adequadas e mudanças de aresta planeadas ajudam a gerir a disponibilidade da produção. Deve acompanhar-se a duração; não são garantidas nem a previsibilidade nem a ausência de paragens imprevistas.

As pastilhas de metal duro têm um papel importante no fabrico de equipamento e dispositivos médicos, como parafusos ósseos.

Os parafusos ósseos podem utilizar diferentes materiais de implante especificados; o aço inoxidável 316L é uma família possível, não um requisito universal. A conformidade depende da conceção do dispositivo, especificação do material, controlos de fabrico e verificação, não apenas do torneamento CNC.

Uma aresta adequada e condições controladas podem reduzir rebarbas. Inspecione as geometrias acabadas e remova rebarbas quando necessário; o metal duro, por si só, não garante ausência de rebarbas nem tolerâncias apertadas.

As pastilhas de metal duro são importantes para operações comuns de fabrico e maquinação, como fresagem, torneamento e furação.

A versatilidade é valiosa para oficinas pequenas e médias. Fabricar economicamente flanges de aço macio exige, por exemplo, uma solução apta para desbaste e acabamento fino.

As pastilhas de metal duro oferecem uma solução económica e versátil que melhora a produtividade graças à duração.

Tem dificuldade em escolher a pastilha de metal duro adequada para o seu projeto? O nosso resumo simples apresenta os aspetos a considerar.

A tabela seguinte explica como escolher a ferramenta de pastilha de metal duro adequada:

Já conheceu várias vantagens. Para uma visão rápida, resumimos novamente as razões principais para utilizar pastilhas de metal duro.

• Maiores taxas de remoção de material: As pastilhas de metal duro adequadas favorecem um corte produtivo. A taxa de remoção alcançável depende do material, geometria, máquina e parâmetros de corte.

• Melhor acabamento superficial: Uma geometria adequada e condições estáveis favorecem o acabamento exigido; uma pastilha de metal duro não melhora automaticamente a superfície.

• Maior vida útil: O metal duro pode oferecer duração útil em aplicações adequadas. A vantagem afirmada de 10x face ao HSS exige ensaios comparativos definidos e não é uma garantia geral.

• Resistência térmica: As qualidades de metal duro têm dureza a quente útil, mas cada uma tem limites. Selecione com dados verificados, sem presumir adequação a qualquer operação a alta temperatura.

Encontrar pastilhas de metal duro de qualidade pode ser difícil perante as numerosas ofertas deficientes do mercado.

Para evitar pastilhas deficientes que aumentam custos e reduzem produtividade, adquira as suas pastilhas de metal duro na Wuxi Sundi Precision Tools, um fabricante de referência de pastilhas e ferramentas de corte de qualidade.

A escolha exige adaptar qualidade e geometria à maquinação. Confirme os requisitos com o fornecedor antes de decidir se uma pastilha é adequada.

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