Cerca de 95% das arestas de corte das ferramentas de metal duro são cobertas atualmente. O aumento na dureza da superfície aumenta a resistência ao desgaste da ferramenta, a resistência ao deslizamento reduzida durante a remoção de cavacos graças às superfícies ultra-lisas reduz a tendencia a formação de aresta postiça, e o efeito isolante da camada aumenta a dureza em altas de temperaturas. Como resultado, devem ser alcançadas vidas úteis da ferramenta significativamente mais longas.
Dois processos principais são usados para cobertura: a Cobertura PVD (Physical Vapour Deposition) e a Cobertura CVD (Chemical Vapour Deposition).
A deposição química por vapor (Chemical Vapour Deposition = CVD) é um método para a produção de coberturas de baixa tensão residual por meio de reações químicas induzidas termicamente.
As substâncias básicas utilizadas para a cobertura são vaporizadas e fornecidas à zona de cobertura como vapor. O gás é então decomposto ou reage com outras matérias-primas e, em seguida, depositado no substrato como uma camada fina. Isso pode ser feito à vácuo ou sob pressão atmosférica.
São necessárias temperaturas do substrato de até 1000º C para permitir as reações superficiais. Esses processos podem ser suportados por um plasma que aumenta a taxa de reação, o que pode reduzir a temperatura da cobertura.
O processo CVD é utilizado para depositar coberturas com uma espessura de 5 a 12 µm, em alguns casos até 20 µm. Os materiais utilizados são TiC, TiCN, TiN e óxido de alumínio (Al203). As coberturas podem ser aplicadas como camadas simples ou múltiplas.
A cobertura de diamante é uma forma especial de cobertura CVD: Para isso, o gás hidrogênio introduzido é dividido em radicais de hidrogênio por altas temperaturas (2000º C) ou ignições de plasma. Esses radicais então reagem junto com o gás carbônico, que também é introduzido (geralmente metano, CH4), o que, por sua vez, leva ao acúmulo de carbono na superfície do substrato. Se os parâmetros corretos do processo forem mantidos, este carbono será depositado sob a forma de cristal de diamante. As coberturas de diamante são muito adequadas para a usinagem de materiais altamente abrasivos, como grafite ou componentes CFRP.
Os revestimentos CVD são a primeira escolha quando se tata de resistência ao desgaste, como torneamento e furação de aço inoxidável em geral, onde os revestimentos CVD espessos fornecem resistência ao desgaste por craterização. O mesmo se aplica para classes de fresamento em ISO P, ISO M e ISO K. Em furação, as classes CVD geralmente são usadas na aresta externa.
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Os processos de PVD, ao contrário dos processos de CVD, são baseados em métodos puramente físicos. Trata-se de um vapor de material que condensa na superfície do substrato. Para assegurar que as partículas de vapor atinjam aos componentes e não sejam perdidas através da dispersão das moléculas de gás, o processo ocorre em pressão negativa (vácuo). Como o processo de fabricação de PVD ocorre em temperaturas mais baixas de 400 a 600º C, as propriedades do material de base são menos afetadas do que com o processo de CVD. Portanto, a tenacidade de metais duros especiais de granulação fina é amplamente mantida.
Existem quatro tipos principais de cobertura PVD: Vaporização, Pulverização catódica, Vaporização por arco elétrico e Cobertura iônica. A pulverização catódica é o mais importante. Com os diferentes métodos de cobertura PVD, quase todos os metais e até mesmo o carbono podem ser depositados em uma forma muito pura. Ao adicionar gases reativos como oxigênio, nitrogênio ou hidrocarboneto ao processo, também é possível depositar dióxidos, nitretos e carbonetos.
Classes cobertas com PVD são recomendadas para materiais aderentes devido às suas arestas de corte duras, mas afiadas. As áreas de aplicação são amplas e incluem todas as fresas e brocas inteiriças de metal duro, bem como a maioria das classes para canais, usinagem de roscas e fresamento. As classes com cobertura PVD também são amplamente utilizadas em operações de acabamento e como classe de corte central em furação.
Se um alto nível de tenacidade for necessário, uma cobertura multi-camadas é uma boa opção. Nesse processo, são aplicadas até 2000 camadas individuais, cada uma das quais com apenas alguns nanos de espessura. A estrutura multi-camadas evita que as trincas que ocorrem durante a usinagem se propaguem para dentro do substrato. O material removido não penetra na aresta de corte rápido o suficiente para danificá-la. Com revestimentos multi-camadas, pode-se, portanto, alcançar uma vida útil mais longa. Além da estrutura das multi-camadas, a camada superior é também crucial. Os metais não ferrosos, em particular, tendem a formar arestas postiças, o que aumenta as forças de corte e as temperaturas e, portanto, o desgaste da ferramenta. Este problema é minimizado com camadas superiores de baixo atrito.
No caso da cobertura CVD, os materiais utilizados são geralmente TiC, TiCN, TiN e Óxido de alumínio (Al203). Com os diferentes métodos de revestimento PVD, quase todos os metais e até mesmo o carbono podem ser depositados. Para a sua orientação, Aqui você encontrará uma visão geral das características dos compostos químicos mais comuns: