Título

AVANÇOS NO DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTAS DE CORTE CERÂMICAS NO BRASIL: PROCESSAMENTO DE INSERTOS DE NITRETO DE SILÍCIO

ADVANCES IN DEVELOPMENT OF CERAMIC CUTTING TOOLS IN BRAZIL: PROCESSING OF Si3N4-BASED CUTTING TOOLS

Autoria

Souza, José Vítor Cândido de; Santos, Claudinei dos; Kelly, Cláudio Augusto; Strecker, Kurt; Silva, Olivério Moreira de Macedo e; Lanna, Miguel Ângelo

DOI

10.5151/2594-5327-0059

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Resumo

O objetivo desse trabalho é apresentar os resultados referentes aos avanços obtidos no desenvolvimento de ferramentas de corte à base de materiais cerâmicos, no Brasil. São apresentadas diversas composições cerâmicas, com materiais à base de nitreto de silício (Si3N4), utilizando como aditivo de sinterização, misturas compostas de AlN, Al2O3, Y2O3 ou CeO2. As diferentes misturas foram moídas, compactadas e sinterizadas em temperaturas variando de 1700 a 1900oC. As amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto a densificação, dureza, tenacidade à fratura, fases presentes e microestrutura. Materiais cerâmicos de elevada dureza e boa tenacidade à fratura foram desenvolvidos. Os resultados de tenacidade são atribuídos ao controle microestrutural efetivo durante a sinterização, que atribui ao material, características tenacificantes. Os baixos níveis de porosidade apresentados nos materiais garantem uma maior confiabilidade dos produtos obtidos, diminuindo a possibilidade dessas ferramentas falharem em serviço. As amostras foram retificadas, conforme norma ISO 1832, e submetidas a ensaios de usinagem das ligas metálicas (ferro fundido cinzento e vermicular, e liga Ti-6Al-4V). Os testes de usinagem revelaram que essas ferramentas podem substituir, com vantagens, outras ferramentas de corte, com redução do nível de desgaste das arestas de corte após a usinagem.

 

The objective of this work is to present results regarding the advances made in the development of ceramic based cutting tools in Brazil. Several silicon nitride (Si3N4) based materials, produced with different additives, AlN, Al2O3, Y2O3 and CeO2, are described. The different mixtures were milled, compacted and sintered in temperatures varying of 1700 to 1900oC. Sintered samples were chacterized in terms of relative density, hardness, fracture toughness, present phases and microstructure. Ceramics materials of high hardness and fracture toughness were developed. The good fracture toughness is attributed to the intergranular phases, resistant against crack propagation, and an efficient control of the microstructure. The low porosity of the materials guarantees an increased reliability of the cutting tools, reducing the failure probability in service. Therefore, before to the machining tests of metallic alloys (gray cast iron, compacted cast iron and Ti-6Al-4V), samples were grinded, conform ISO 1832 standard. The machining tests reveled that these Si3N4 based cutting tools are viable substitutes for other cutting toll materials.

Palavras-chave

Ferramentas de corte; Novos produtos; Cerâmicas; Propriedades mecânicas.

Cutting tools; Ceramics; Mechanical properties.