Fabricantes de ferramentas respondem às novas demandas de furação

Um dos métodos de fabricação mais antigos da humanidade – fazer um furo – é agora desafiado por avanços rápidos, incluindo materiais novos e mais duros, maior complexidade de peças, componentes cada vez menores e a necessidade de tempos de ciclo mais curtos. O que era um procedimento bastante rotineiro agora exige ferramentas com substratos mais resistentes, revestimentos melhores (e, em alguns casos, personalizados), juntamente com geometrias aprimoradas e projetos especializados.

A necessidade de componentes mais fortes e leves em aplicações críticas levou ao uso de materiais não tradicionais. Isso inclui novos aços especiais, ligas mais recentes, cerâmicas, compósitos e vidro. Difíceis de usinar e de penetrar, são frequentemente usados ​​em peças que exigem tolerâncias excepcionalmente rígidas e um acabamento superficial fino.

Edwin Tonne, especialista técnico e de treinamento da Horn USA Inc., Franklin, Tenn., define alguns dos problemas na fabricação de furos com brocas em materiais como titânio e aço inoxidável austenítico. “Os problemas começam logo no início, pois é necessário mais esforço para entrar no material, resultando em uma tendência de aumentar o empuxo”, disse ele. “Além disso, esses materiais frequentemente prendem a broca e não cortam corretamente, desgastando a broca mais rápido que o normal. Os problemas derivam da tenacidade dos materiais e não simplesmente da dureza. Alguns dos outros materiais, como os plásticos, são mais duros e isso traz consigo o seu próprio conjunto de problemas.”

Craig Ewing, especialista nacional em produtos de perfuração da Iscar Metals Inc., Arlington, Texas, discutiu as dificuldades inerentes aos compósitos e à cerâmica. “O principal desafio com materiais não tradicionais é a necessidade de equilíbrio entre maior desempenho e maior vida útil da ferramenta. Freqüentemente, isso é uma função das classes de metal duro e da preparação da aresta. Os desafios com cerâmicas e compósitos são duplos. Eles são extremamente abrasivos, o que prejudica a vida útil da ferramenta. Os compósitos também têm tendência a delaminar ou desfiar sem a geometria correta.”

Por exemplo, a Iscar possui dez geometrias padrão, mas é frequentemente chamada para criar projetos especializados. “Soluções adicionais usam pastilhas com ponta de diamante ou revestimento semelhante ao diamante, que melhoram a vida útil da ferramenta e podem ser uma alternativa econômica ao metal duro revestido”, disse Ewing.

Ao cortar materiais duros, o calor é o inimigo. Isso não apenas afeta a precisão, mas também reduz substancialmente a vida útil da ferramenta, de acordo com Manfred Lenz, gerente de produto de furação da Seco Tools LLC, Troy, Michigan. “Com metais como ligas de alta temperatura, a aresta postiça é um problema”, disse ele . “Portanto, arestas vivas e revestimentos que possam suportar temperaturas mais altas e reduzir ou eliminar arestas de corte postiças são essenciais. O principal problema com os compósitos é a abrasão que pode desgastar a aresta de corte e, portanto, criar rasgos. Uma solução aqui é manter a aresta afiada com revestimentos especialmente formulados ou brocas com ponta de PCD.”

David Maunu, médico especialista em aplicações da Mitsubishi Materials USA Corp., Schaumburg, Illinois, observou as considerações econômicas trazidas por materiais mais duros e não tradicionais. “Dada a concorrência que existe no mercado mundial, um dos grandes desafios dos fabricantes de ferramentas é a necessidade de desenvolver uma ferramenta padrão capaz de funcionar em múltiplos materiais com repetibilidade e confiabilidade”, afirmou. “Embora os fabricantes necessitem de ferramentas especializadas em vários casos, as economias ditam a necessidade de um produto que possa funcionar bem, fornecer resultados satisfatórios e alcançar uma vida útil razoável numa ampla gama de materiais.”

Os critérios de desempenho devem incluir a geometria correta para o controle adequado dos cavacos, observou ele. “As brocas especializadas exigidas para compósitos exigem substratos especialmente formulados e múltiplos revestimentos e, como tal, são mais caras. Ao combinar brocas padronizadas sempre que possível e unidades especializadas quando necessário, os fabricantes e os clientes podem calcular a média dos custos para alcançar um melhor desempenho económico.”

A necessidade de furos de menor diâmetro proliferou em toda a fabricação, desde as menores peças fabricadas em máquinas de estilo suíço até alguns dos maiores componentes em motores de aeronaves e outros lugares. Além de simplesmente evitar a quebra da broca, as tolerâncias e o acabamento tornaram-se pontos importantes. A solução para o problema vai muito além das ferramentas e requer uma combinação otimizada de fatores.