Quais materiais de ferramentas de corte são usados na usinagem do Inconel 718?
A usinagem do Inconel 718, uma superliga de níquel-cromo endurecível por precipitação, representa um dos maiores desafios na manufatura devido à sua alta retenção de resistência em temperaturas elevadas, forte tendência ao endurecimento por trabalho e microestrutura abrasiva. Consequentemente, a seleção do material da ferramenta não é uma preferência, mas sim uma decisão crítica de engenharia que determina a viabilidade, o custo e o sucesso da operação. A natureza agressiva do Inconel 718 rapidamente destrói ferramentas padrão, exigindo o uso de substratos e revestimentos especializados e de alto desempenho.
1. Substratos de Carboneto: O Cavalo de Batalha
Para a maioria das operações de Fresamento CNC e Torneamento CNC em Inconel 718, ferramentas de carboneto são a escolha padrão e mais versátil. No entanto, nem todo carboneto é igual.
Carboneto Sub-Microgrão ou Ultrafino: As ligas de carboneto padrão não possuem a tenacidade e resistência térmica necessárias. Sub-microgrãos (tamanho de grão < 0,5 µm) são essenciais. Sua microestrutura extremamente fina oferece um equilíbrio ideal entre alta dureza (para resistir ao desgaste abrasivo) e excelente resistência à fratura transversal (para evitar lascamento e fratura em cortes intermitentes e forças de corte elevadas do material).
Preparação Pesada da Borda: Uma aresta de corte afiada é altamente suscetível a fissuras e microtrincas térmicas. Portanto, ferramentas para Inconel 718 apresentam um hone definido (arredondamento da aresta) ou T-land (chanfro). Isso fortalece a borda de corte, reduz a concentração de tensões e ajuda a gerenciar o calor elevado gerado na interface ferramenta-peça.
2. Revestimentos Avançados: A Barreira Térmica
Uma ferramenta de carboneto não revestida falhará rapidamente no Inconel 718. O revestimento não é opcional; é uma necessidade funcional para combater calor e difusão.
Revestimentos PVD (Deposição Física de Vapor): TiAlN (Nitreto de Titânio e Alumínio) e variantes como AlTiN são o padrão-ouro. O alumínio forma uma camada de óxido estável e protetora em altas temperaturas, refletindo efetivamente o calor para o cavaco. Gerações mais recentes, como nACo (nanocomposto), oferecem ainda maior dureza e estabilidade térmica. Esses revestimentos finos e duros são aplicados via PVD para manter uma aresta de corte afiada e precisa, crucial para gerenciar forças de corte.
Revestimentos CVD (Deposição Química de Vapor): Embora CVDs como TiCN ou Al₂O₃ sejam extremamente duros e resistentes ao desgaste, são geralmente menos adequados para cortes intermitentes comuns no fresamento de Inconel devido à sua maior espessura e fragilidade, podendo causar micro-lascamento. Seu uso é limitado a operações de torneamento contínuo e estável.
3. Cermets e Carbonetos Reforçados com Cermet
Para operações de acabamento que exigem superfícies de altíssima qualidade e tolerâncias apertadas, grades de cermet (compósito cerâmico-metálico) podem ser eficazes. Oferecem excelente nitidez da aresta, resistência ao desgaste e baixo atrito, ajudando a controlar a formação de built-up edge. Entretanto, sua menor tenacidade comparada ao carboneto premium os torna inadequados para desbaste ou cortes intermitentes.
4. Soluções Não-Carbeto para Aplicações Severas
Para produção em alto volume ou operações específicas, materiais de ferramenta mais exóticos são empregados.
Cerâmicas de Nitreto de Silício (SiAlON): Excelentes para semi-acabamento e desbaste de superligas à base de níquel em alta velocidade. Podem operar a velocidades superficiais 5 a 10 vezes maiores que o carboneto, desde que a máquina e o setup sejam extremamente rígidos. Sua dureza a quente excepcional permite atuar efetivamente em temperaturas extremas onde o carboneto amolece. Contudo, são frágeis e não toleram choques ou interrupções significativas.
Carboneto de Boro Cúbico (CBN): O segundo material mais duro disponível para ferramentas. CBN de baixo teor (geralmente com ligante cerâmico) é usado para cortes contínuos de materiais endurecidos. Para a condição mais macia (solution-treated) do Inconel 718, grades de alto teor de CBN com ligante metálico podem ser usadas em acabamento, oferecendo excelente resistência ao desgaste e mantendo tolerâncias apertadas. O uso é limitado pelo alto custo e sensibilidade à vibração.
Diamante Policristalino (PCD): Geralmente não recomendado para metais ferrosos, incluindo Inconel, devido à reação química severa (grafitização) em altas temperaturas, levando à rápida dissolução da ferramenta.
Considerações de Engenharia para Aplicação da Ferramenta
Selecionar o material da ferramenta é apenas parte da equação. A usinagem bem-sucedida de um material exigente como o Inconel 718 requer uma estratégia holística:
Rigidez é Fundamental: Qualquer vibração ou chatter destruirá instantaneamente qualquer ferramenta, independentemente da classificação. Máquina robusta, extensões de ferramenta curtas e fixação sólida são obrigatórias.
Estratégia de Refrigerante: Recomendado o uso de refrigerante de alta pressão e através da ferramenta. Ele não apenas reduz o choque térmico e remove cavacos, mas também ajuda a quebrar o cavaco de forma eficaz, prevenindo recorte e protegendo a aresta da ferramenta.
Parâmetros de Usinagem Otimizados: Uma profundidade radial conservadora e uma taxa de avanço consistente e adequada são críticas para garantir que o corte seja feito abaixo da camada endurecida pela passagem anterior.
