Melhoria de Desempenho em Ferramentas de Conformação

Melhoria de Desempenho em Ferramentas de Conformação[pic 1]

e Corte a Frio com PVD e Nitretação a Plasma

Alberto Ferreira Chaves1, Siomara Dias da Rocha2

1Graduando em Engenharia de Mecânica - Fundação, Centro de Análise Pesquisa

e Inovação Tecnológica - Faculdade FUCAPI - Manaus - AM - Brasil

2Professora na Fundação, Centro de Análise Pesquisa

e Inovação Tecnológica - Faculdade FUCAPI - Manaus - AM - Brasil

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Abstract: The tools used in metal forming and cutting operations are subjected to high mechanical demands. They require specific properties of resistance, toughness, and durability to ensure effective performance. Additionally, considering the tribological demands of the work surface is crucial. In this context, PVD coatings (Physical Vapor Deposition) play a fundamental role. This article explores the essential concepts of tribology that justify the use of these coatings. It also presents practical results of the PVD coating HTS-V10 on cold forming and reverse extrusion tools, demonstrating a significant increase in tool lifespan and coating adhesion.

Keywords: Cold machining; Tribology; Nitriding; PVD Coating.

Resumo: As ferramentas empregadas em operações de conformação e corte de metais são submetidas a condições de alta exigência mecânica. Elas demandam propriedades específicas de resistência, tenacidade e durabilidade para garantir um desempenho eficaz. Além disso, é crucial considerar as demandas tribológicas da superfície de trabalho. Nesse contexto, os revestimentos PVD (Deposição Física de Vapor) desempenham um papel fundamental. Este artigo explora os conceitos essenciais da tribologia que justificam a utilização desses revestimentos. Também são apresentados resultados práticos do revestimento PVD HTS-V10 em ferramentas de conformação a frio e extrusão inversa, demonstrando um aumento significativo na vida útil das ferramentas e na aderência do revestimento.

Palavras-chave: Usinagem a frio; Tribologia; Nitretação; Revestimento PVD.

01 INTRODUÇÃO

As ferramentas utilizadas em operações de conformação e corte de metais enfrentam condições extremas de exigências mecânicas. Essas ferramentas precisam possuir propriedades especiais, como resistência, tenacidade e durabilidade, para suportar esses desafios. Além disso, é essencial considerar as demandas tribológicas da superfície de trabalho para melhorar o desempenho dessas ferramentas.

Nesse cenário, os revestimentos PVD (Deposição Física de Vapor) desempenham um papel essencial. Esses revestimentos proporcionam melhorias significativas na resistência ao desgaste, aderência e vida útil das ferramentas. Este artigo examina os conceitos fundamentais da tribologia que justificam o uso desses revestimentos em ferramentas de conformação e corte a frio. Além disso, são apresentados resultados práticos do revestimento PVD HTS-V10 em ferramentas de conformação a frio e extrusão inversa, mostrando um aumento substancial na vida útil das ferramentas e na aderência do revestimento.

A problemática a ser abordada envolve a necessidade de aumentar a durabilidade e a eficiência das ferramentas de conformação e corte que são constantemente submetidas a condições extremas. A questão de pesquisa que orienta este estudo é: como os revestimentos PVD e a nitretação sob plasma podem melhorar o desempenho e a vida útil dessas ferramentas? Essa combinação de revestimento e tratamento térmico resulta em ferramentas mais duráveis, capazes de suportar as demandas exigentes do ambiente metalúrgico (OLIVEIRA, 2020).

Compreender esses avanços tecnológicos é crucial para maximizar a durabilidade e o desempenho das ferramentas usadas na indústria metalúrgica. Portanto, este artigo busca fornecer uma visão abrangente sobre o uso estratégico dos revestimentos PVD e a nitretação sob plasma em ferramentas de conformação e corte a frio.

02 METODOLOGIA

A metodologia para este estudo envolverá uma abordagem de pesquisa empírica, combinando análise teórica e prática. Primeiramente, será realizada uma revisão detalhada da literatura existente sobre revestimento PVD e nitretação sob plasma, abrangendo os princípios físicos e químicos subjacentes, bem como citações de estudos de casos e aplicações em ferramentas de conformação e corte a frio.

Em seguida, serão selecionados materiais, como aço rápido e aço para trabalho a frio, para serem submetidos aos processos de revestimento PVD e nitretação sob plasma em condições controladas de laboratório. A caracterização das propriedades dos revestimentos, incluindo dureza, aderência, resistência ao desgaste e coeficiente de atrito, será realizada por meio de técnicas analíticas como microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX).

Após a análise dos resultados dos testes práticos de desempenho das ferramentas revestidas em operações de conformação e corte a frio, utilizando máquinas industriais específicas, os resultados serão analisados para avaliar a influência dos revestimentos na durabilidade e no desempenho das ferramentas. Esses insights proporcionarão valiosas orientações para aperfeiçoar a seleção e aplicação desses processos na indústria.

03 APRESENTANDO CONCEITOS IMPORTANTES

3.1 CONCEITOS BÁSICOS

Na indústria da metalurgia, aprimorar a durabilidade e o desempenho das ferramentas de conformação e corte a frio é uma necessidade premente. Essas ferramentas são submetidas a condições extremamente desafiadoras durante suas operações, enfrentando altas solicitações mecânicas e ambientais. Para garantir eficácia e longevidade nessas condições adversas, é crucial que essas ferramentas possuam propriedades específicas que as tornem capazes de resistir ao desgaste, manter a integridade estrutural e suportar os impactos repetidos.

Nesse contexto, surgiram técnicas avançadas de tratamento de superfície, como o revestimento PVD (Deposição Física de Vapor) e a nitretação sob plasma, como soluções eficazes para melhorar as propriedades das ferramentas. O revestimento PVD é um processo no qual finas camadas de materiais são depositadas sobre a superfície da ferramenta através da vaporização em vácuo. Isso resulta em uma película protetora que melhora a resistência ao desgaste, a dureza superficial e a aderência do material, essenciais para prolongar a vida útil das ferramentas em operações de usinagem de metais (MARTINS, 2018).