Com a sua tenacidade melhorada, os cermets hoje em dia comandam uma maior raiva de desempenho.
Os ceramais (cermets) micrograin oferecem uma maior tenacidade. A fotografia microscópica de um desses ceramais (acima) mostra o que “microgrão” significa fisicamente.
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Muitas lojas já se decidiram pelas pastilhas de cermet há demasiado tempo, diz Scott Pettay, um engenheiro de aplicação de ferramentas de corte. Os ceramais (cermets) de hoje merecem um segundo olhar.
Tem a percepção de que os ceramais (cermets) só podem lidar com cortes leves. Historicamente, essas pastilhas foram usinadas em profundidades não muito maiores que 0,060 polegadas, mas hoje, as pastilhas de cermets cortam rotineiramente aço em profundidades que chegam a 0,120 polegadas.
Então há a percepção de que os cermets são quebradiços. Enquanto os ceramais (cermets) do passado eram mais uniformemente vulneráveis a impactos e choques térmicos, as pastilhas de ceramais (cermets) hoje são mais resistentes – algumas delas oferecendo resistência à flexão igual à do metal duro P15.
O Sr. Pettay trabalha para a Kyocera Ceratip Ceratip Cutting Tools (Mountain Home, Carolina do Norte), uma empresa que oferece pastilhas feitas de vários materiais – metal duro, cerâmica, ceramais (cermet), CBN e PCD. Ele diz que uma coisa importante a entender sobre os ceramais (cermets), em relação a esses outros materiais, é até que ponto o envelope de desempenho dos ceramais mudou. O desenvolvimento de ceramais (micrograin cermets) tem aumentado a resistência do material da ferramenta. No continuum de tenacidade versus resistência ao desgaste, os ceramais (cermets) costumavam ocupar um ponto menor próximo à cerâmica. (Veja a ilustração abaixo.) Agora, os ceramais (cermets) esticam mais neste gráfico, fazendo a ponte entre a cerâmica e os carbonetos mais resistentes.
O que é um Cermet?
A palavra cermet é uma contração de “cerâmica” e “metal”. Um cermet é composto por um material cerâmico (como carboneto de titânio ou carbonitreto de titânio) cimentado com um ligante metálico. A cerâmica fornece a resistência ao desgaste, e o metal fornece a tenacidade.
A combinação é mais inerte quimicamente do que o carboneto de tungsténio, diz o Sr. Pettay. A inércia significa que a acumulação de arestas e o desgaste da cratera são menos prováveis. O resultado não é apenas uma melhor vida útil da ferramenta, mas também um melhor acabamento usinado. Um dos principais benefícios do corte com uma aresta cermet é a capacidade de obter um acabamento que pode eliminar a necessidade de polimento ou retificação.
Cermets também apresentam maior dureza a quente do que o metal duro, o que significa que eles mantêm mais resistência ao desgaste em altas temperaturas. Como resultado, as velocidades de corte podem frequentemente ser aumentadas com estas ferramentas sem comprometer a vida da ferramenta.
Combinando a resistência ao desgaste com a resistência melhorada de hoje em dia, torna o caso dos ceramais (cermets) mais forte. O Sr. Pettay diz que certos conceitos errados sobre os ceramais (cermets) são ainda menos precisos hoje em dia, incluindo os seguintes:
- Não é verdade: Os ceramais (cermets) não aguentam interrupções. Os ceramais (Micrograin cermets) podem lidar com interrupções. Os ceramais (cermets) tradicionais são usados na moagem há anos.
- Não é verdade: Os ceramais (cermets) devem funcionar a alta velocidade. Os ceramais (cermets) tendem a funcionar a altas velocidades, mas o material também pode funcionar bem a velocidades inferiores a 500 sfm.
- Não é verdade: Os ceramais (cermets) estão limitados ao aço de acabamento. Além do acabamento, os ceramais (cermets) também podem ser confiáveis para fazer cortes semi-acabados em aços carbono, aços liga e aços ferramenta. Os ceramais (cermets) também podem usinar outros materiais, incluindo ferro fundido cinzento, ferro nodular ou ferro dúctil, metais em pó, ligas não ferrosas e até mesmo materiais não metálicos.
Diversos materiais, no entanto, apresentam problemas. A origem destes problemas está frequentemente relacionada ao níquel.
Limitações dos ceramais
Níquel é um material aglutinante comum para ceramais. Isto cria o potencial para uma reação química se a peça de trabalho também tiver um alto teor de níquel. (Ou seja, a inércia dos ceramais não se aplica se o níquel estiver envolvido). Ligas de alta temperatura e alguns aços inoxidáveis estão entre os materiais que contêm níquel que podem causar problemas quando se utiliza ferramentas de ceramais não revestidos.
Cermets revestidos são, no entanto, uma matéria diferente. Essas ferramentas podem realmente se sobressair na usinagem de aços inoxidáveis. Por segurança, ao usinar materiais contendo níquel, cermets revestidos são recomendados.
O alumínio fundido também é um metal problemático. O problema aqui é mecânico e não químico, e o culpado é o silício. Os ceramais (cermets) geralmente têm um bom desempenho ao usinar alumínio, mas o alto teor de silício do alumínio fundido tem um efeito abrasivo que pode comprometer a capacidade da pastilha de produzir um acabamento liso.
Outras limitações de corte com pastilhas de ceramais (cermets) estão relacionadas à resistência. Os ceramais (cermets) hoje são mais resistentes do que eram antes, mas sua tenacidade ainda não se iguala à dos metal duro mais resistentes. Os ceramais (cermets) não são apropriados para desbaste. Além disso, como a resistência à flexão é baixa, os ceramais exigem taxas de alimentação mais baixas.
O choque térmico apresenta um potencial adicional de perigo. O refrigerante deve ser utilizado apenas em aplicações de corte contínuo onde o refrigerante pode permanecer na ferramenta de cermet, tais como torneamento e rosqueamento de acabamento. O líquido refrigerante não deve ser utilizado para fresagem com ceramais (cermets). Mesmo em aplicações de corte contínuo, diz o Sr. Pettay, o refrigerante deve ser usado apenas para cortes que não excedam 0,010 ipr de avanço ou 0,080 polegadas de profundidade de corte.
Aplicações
Os ceramais (cermets) são excelentes no acabamento. Além disso, que outras aplicações devem ser consideradas pelos potenciais utilizadores?
Sr. Pettay aponta para quatro:
- Grooving. A combinação de resistência ao desgaste, velocidade e maior tenacidade pode fazer com que os ceramais (cermets) se destaquem nas aplicações de ranhuras. (Em ranhuras, diz ele, o refrigerante é recomendado.)
- Peças em forma de rede de malha. Outra vantagem da estabilidade dos ceramais (cermets) é o controle dimensional apertado. Aplicações em profundidade de corte leve com requisitos de tolerância apertados, tais como peças em forma de rede próxima, são bem adequadas para ceramais (cermets).
- Peças que necessitam de velocidade. Se a velocidade de avanço já estiver limitada pelos requisitos de acabamento e a profundidade de corte já estiver limitada pelas dimensões da peça, então a velocidade é a única via que resta para aumentar a produtividade. Cermets pode fornecer esta velocidade extra.
- Máquinas tipo Swiss-. Em uma máquina de torneamento do tipo suíço, as velocidades de avanço são geralmente leves e as velocidades do fuso são frequentemente altas – uma combinação vantajosa para ceramais (cermets). As pastilhas de ceramais (cermets) podem se sobressair na manutenção das tolerâncias e acabamentos precisos que freqüentemente caracterizam o trabalho nestas máquinas.
A esta lista, o Sr. Pettay acrescenta uma quinta aplicação que pode se tornar mais proeminente com o tempo: usinagem a seco. A capacidade limitada de Cermets de resistir ao refrigerante é uma desvantagem somente onde o refrigerante é utilizado. Como os custos de eliminação do refrigerante continuam a aumentar, a usinagem a seco pode representar uma parte crescente dos processos de usinagem de metais, potencialmente fornecendo mais uma razão pela qual os ceramais (cermets) merecem um segundo olhar.
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