BRPI0811874B1

BRPI0811874B1 - ferramenta de corte

Info

Publication number: BRPI0811874B1
Application number: BRPI0811874A
Authority: BR
Inventors: Wohlrab Christian; Quinto Dennis; Ramm Jürgen
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2008-05-05
Publication date: 2018-09-18
Also published as: WO2008138789A3; RU2009146546A; PL2152936T3; TR201809804T4; EP2152936B1; CA2685003C; JP2010526680A; WO2008138789A2; CA2685003A1; RU2466828C2; US20120021137A1; CN101720365A; EP2152936A2; BRPI0811874A2; MX2009012368A; TWI537405B; ES2672002T3; US8152971B2; US8129040B2; TW200902734A

Description

(54) Título: FERRAMENTA DE CORTE (51) Int.CI.: C23C 30/00; C23C 28/04; C23C 14/08; B23B 27/14; B23B 5/00 (30) Prioridade Unionista: 16/05/2007 US 11/749,498 (73) Titular(es): OERLIKON TRADING AG, TRÜBBACH (72) Inventor(es): DENNIS QUINTO; CHRISTIAN WOHLRAB; JÜRGEN RAMM (85) Data do Início da Fase Nacional: 16/11/2009

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para FERRAMENTA DE CORTE.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se ao campo de ferramentas de corte revestidas com fios afiadas feitas de ou compreendendo um corpo sinterizado que abrange pelo menos um material duro e um material aglutinante que foi sinterizado sob temperatura e pressão para formar o corpo. As ferramentas de corte compreendem, por exemplo, ferramentas para moer (ferramentas para moagem), ferramentas para descascar, encaixes que podem ser indexados, ferramentas para corte, estantes, ferramentas do tipo haste de broca, ferramentas para rosquear, ferramentas para aparafusar. Antecedentes da Invenção

Com a tecnologia de sinterização passada e corrente de metalurgia de pós, foram usadas as ferramentas de corte de carbureto cimentado tanto em condições não-revestidas como em condições revestidas de CVD (deposição de vapor químico) e PVD (deposição de vapor físico). Os processos de revestimento CVD que incluem os processos de revestimento MTCVD (CVD à temperatura moderada ou CVD à temperatura mediana) necessitam de altas temperaturas, usualmente acima de 950°C para HT-CVD (CVD a alta temperatura) ou entre 800°C e 900°C para MT-CVD e uma atmosfera quimicamente agressiva do processo. Isto tem, entre outros, inconvenientes bem conhecidos com referência à resistência à ruptura transversal (TRS) e pequena resistência do fio das ferramentas de corte assim como rachaduras térmicas inevitáveis do revestimento.

Uma observação mais minuciosa dos inconvenientes de HTCVD devia ser fornecida a seguir com o revestimento de carburetos cimentados considerados como um exemplo:

a) Como mencionado antes, a redução de TRS do substrato pode ser devido ao fato de que o estado da superfície antes do revestimento é um de esforço de compressão residual induzido pelo processo correto de polimento, que é benéfico; este estado é alterado por alta temperatura que alivia este esforço de compressão residual. Portanto, independente do revestimento, o recozimento à alta temperatura tem este efeito sobre o substrato de carbureto. No entanto, mesmo se o substrato não formar um polimento apropriado - por exemplo, se este for sujeito a um polimento abusivo que deixa esforço de tração residual ou mesmo algumas rachaduras superficiais - o tratamento à alta temperatura não tem essencialmente efeito vantajoso.

b) Uma redução adicionada do TRS da ferramenta revestida se origina da presença de rachaduras térmicas induzidas por uma combinação mal-sucedida de expansão térmica entre o revestimento e o substrato e por resfriamento da CVD à alta temperatura. As rachaduras atravessam a espessura do revestimento e assim pode iniciar a ruptura por fadiga sob certas condições de corte.

c) No caso de metais duros WC-Co, também é sabido que o cobalto se difunde em direção à superfície com temperaturas em torno de 850°C e acima, que também está associada à descarburização e formação de fase eta durante o processo de CVD. Tal fase eta pode, por exemplo, ser formada pela descarburização da região externa do substrato na formação inicial da primeira camada de TiC ou de TiCN por CVD que é a subcamada usual para a camada de revestimento de AI2O3 CVD. A região da fase eta forma uma camada quebradiça de alta porosidade, causando novamente sítios de iniciação de microrrachaduras assim como uma tendência à deslaminação do revestimento. Pelo menos este inconveniente de ΗΤ-CVD foi superado com MT-CVD, por exemplo, pela aplicação de uma primeira camada de TiCN em torno de 850°C, minimizando desse modo a formação de fase eta no substrato.

Portanto, foram feitas medidas diferentes para diminuir tais efeitos detrimentais. A US 4.610.931 sugere usar corpos de carbureto cimentado que têm um enriquecimento de aglutinante próximo à superfície periférica. Na US 5.266.388 e na US 5.250.367, a aplicação de um revestimento de CVD que está em um estado de esforço residual de tração seguido por um revestimento de PVD que está em um estado de esforço residual de compressão foi sugerida para as ferramentas enriquecidas com aglutinante men3 cionadas.

Apesar do fato de que os carburetos cimentados foram usados para ilustrar os inconvenientes dos processos de revestimento com CVD acima, os mesmos ou pelo menos problemas similares são conhecidos de outros substratos que têm corpos sinterizados. Cermets também têm aglutinantes de Co, de Ni (e de outros metais como Mo, Al, ...) e sofrem um processo de sinterização similar aos carburetos cimentados. Os cermets à base de TiCN, por exemplo, não são facilmente revestidos com CVD atualmente pois estes substratos são mais reativos com as espécies gasosas para revestimento, provocando uma camada de reação indesejada na interface. As ferramentas CBN superduras usam técnicas de sinterização à alta temperatura e à alta pressão diferentes daquela usada para carburetos e cermets. No entanto, elas também podem ter aglutinantes metálicos tais como Co, Ni... que tendem a reações à alta temperatura durante os processos de revestimento com CVD. Estes substratos são às vezes revestidos com PVD com TiN, TiAIN, CrAIN ou outros sistemas de revestimento principalmente para indicação de desgaste nas fios cortantes. Tais revestimentos entretanto podem fornecer uma proteção apenas limitada contra alta temperatura e alto esforço oxidativo causado por altas velocidades de corte aplicadas com as máquinas de torneamento do estado da técnica, por exemplo.

Os materiais de cerâmica para ferramentas baseados em AI2O3, AI2O3.TÍC ou AI2O3 -SÍ3N4 (SiAlON) sólidos que incorporam fases vítreas como aglutinantes representem um outro tipo de ferramenta: ferramentas que são eletricamente isolantes e, portanto difíceis de serem revestidas também com PVD convencional. Estes materiais são sinter-HIPped (HIP: prensagem isostática a quente), em oposição aos carburetos sinterizados a pressão mais baixa. Tais encaixes de cerâmica novamente não são revestidos com CVD porque a alta temperatura pode causar o amolecimento do substrato SÍ3N4 ou fazer com que estes percam alguma rigidez quando a fase aglutinante vítrea amorfa se torna cristalina. Os materiais não-revestidos, no entanto podem permitir a interação durante o corte de metal entre as suas fa4 ses aglutinantes e o material da peça de trabalho e, portanto são suscetíveis a um desgaste em crateras restringindo o uso de tais ferramentas a aplicações adequadas limitadas.

Portanto, os revestimentos de PVD substituíram os revestimentos de CVD parcialmente ou até mesmo completamente para muitas operações com altas demandas sobre a tenacidade da ferramenta ou necessidades especiais em geometria. Exemplos para tais ferramentas são ferramentas usadas para aplicações de corte interrompido como laminação ou particularmente rosqueamento de fio afiado e ferramentas para aparafusar. No entanto, devido à excelente resistividade termoquímica e dureza a quente, revestimentos de CVD de óxidos tais como, por exemplo, AI2O3 em estrutura de cristal a- e/ou γ ou multicamadas espessas que compreendem tais revestimentos, ainda são de uso muito difundido especialmente para aplicações de torneamento de rugosidade média, de divisão e de formação de ranhuras em todos os tipos de materiais e quase exclusivamente com torneamento de ferro fundido, Tais revestimentos não podiam ser produzidos por processos de PVD até recentemente devido às principais restrições do processo com materiais eletricamente isolantes e especialmente com revestimentos de óxidos.

Como é bem sabido pelos versados na técnica, todos os problemas mencionados acima tendem a ocorrer e se localizar no fio cortante que se torna mais agudo com o menor raio do fio cortante. Portanto, para evitar a dilaceração do fio ou a ruptura com as ferramentas revestidas com CVD, precisam ser consideradas limitações geométricas adicionais para o corte dos fios e as pontas da ferramenta, com os fios cortantes limitados a um raio mínimo de 40 pm para carburetos cimentados, por exemplo. Adicionalmente, são comumente usadas outras medidas como aplicação de um chanfrado, de uma cascata, um raspador ou qualquer outra geometria especial para eliminação lateral, a face do raspador ou ambas as faces do fio cortante são comumente usadas, porém adiciona uma outra etapa de produção complexa de ser manipulada para a fabricação de substratos sinterizados de ferramenta.

Sumário da Invenção

É, portanto um objetivo da invenção fornecer uma ferramenta de corte simples ou de fio afiado revestido com PVD em multicamada, que possa agir ao mesmo tempo exibir resistência satisfatória ao desgaste e termoquímica assim como resistência de óxido do fio. A ferramenta de corte compreende um corpo sinterizado feito de um carbureto cimentado, um CBN, um cermet ou um material de cerâmica que tem um fio cortante com um raio do fio R_e, uma face lateral e do raspador e um revestimento simples ou em multicamada que consiste em um revestimento de PVD que compreenda pelo menos uma camada de PVD de óxido que abrange pelo menos partes da superfície do corpo sinterizado.

Em uma modalidade, o raio do fio R_e é menor do que 40 μιτι, de preferência menor do que ou igual a 30 pm. As partes cobertas da superfície compreendem pelo menos algumas partes do fio afiado do corpo sinterizado. Devia ser mencionado que depois de afiar a ferramenta não há póstratamento algum como amolar, tornar menos amolado ou similar aplicado, um raio do fio R_e igual ou até mesmo menor do que 20 pm pode ser fabricado sobre ferramentas sinterizadas. Além disso, estas ferramentas podem ser revestidas vantajosamente com revestimentos de óxidos de PVD pois não há influência prejudicial do processo de revestimento e não deve ocorrer o enfraquecimento do fio cortante.

O revestimento é livre de rachaduras térmicas e não contém quaisquer halogenetos ou outras contaminações que derivem dos gases do processo de CVD. Adicionalmente, o revestimento ou pelo menos a camada de óxido de PVD pode estar livre de elementos inertes como He, Ar, Kr e similares. Isto pode ser efetuado por deposição de arco a vácuo em uma atmosfera gasosa reativa pura. Como um exemplo para um revestimento em multicamada, a deposição de uma camada de adesão e/ou de uma camada dura protetora contra desgaste pode ser iniciada em uma atmosfera de nitrogênio seguida por uma etapa do processo caracterizada por aumento do fluxo de oxigênio para produzir um gradiente para o revestimento de óxido acompanhado ou seguido por uma diminuição ou por uma interrupção do fluxo de nitrogênio. A aplicação de um pequeno campo magnético vertical sobre a área da superfície do alvo do arco catódico pode ser vantajosa no caso de superfícies-alvo altamente isolantes formadas, por exemplo, por processos de arco sob atmosfera de oxigênio puro. Instruções detalhadas de como realizar tais processos de aplicação de revestimento podem ser encontradas nos pedidos de patente WO 2006-099758, WO 2006-099760, WO 2006-099754, assim como em CH 1166/03 que são aqui incorporados como referência para ser uma parte da divulgação real.

A camada de óxido irá de preferência incorporar um óxido eletricamente isolante que compreenda pelo menos um elemento selecionado do grupo de metais de transição do grupo IV, V, VI do sistema periódico e Al, Si, Fe, Co, Ni, Y, La. (Ah-xC^C^e AI2O3 são dois importantes exemplos de tais materiais. A estrutura cristalina de tais óxidos pode variar e pode compreender uma rede cúbica ou hexagonal como uma fase alfa (a), beta (β), gama (γ), delta (δ) ou uma estrutura de espinélio. Por exemplo, as camadas de óxido que compreendem películas de diferentes óxidos podem ser aplicadas à ferramenta. Apesar do fato de que os revestimentos em multicamada podem compreender nitretos, carbonitretos, oxinitretos, boretos e similares dos elementos mencionados que têm zonas de transferência nítidas ou graduadas entre camadas definidas de diferente composição elementar ou estequiométrica, devia ser mencionado que a melhor proteção contra alta temperatura e/ou grande esforço de oxidação pode ser garantida apenas por um revestimento que compreende pelo menos uma camada que consiste em óxidos essencialmente puros.

A formação de uma fase termodinamicamente estável, a estrutura do tipo coríndon que, por exemplo, pode ser do tipo AI2O3, (AICr)₂O3, (AIV)₂O₃ ou mais geralmente do tipo (Me1i-_xMe2_x)2O3, com 0,2 < x < 0,98 e Me1 e Me2 sendo elementos diferentes do grupo Al, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb, V serão uma modalidade preferida da camada de óxido. Instruções detalhadas de como criar tais estruturas simples ou em multicamada do tipo coríndon podem ser encontradas no pedido de patente CH 01614/06 que é aqui incorporado como referência.

Em uma modalidade da invenção, o revestimento compreende uma camada de adesão situada diretamente sobre a superfície do corpo e/ou pelo menos uma camada protetora contra desgaste dura situada entre o corpo e a camada de óxido ou entre duas ou mais camadas de óxido consecutivas e/ou no topo das camadas de revestimento. A camada de adesão assim como a camada protetora contra desgaste ali de preferência compreende pelo menos um elemento do grupo de um metal de transição do grupo IV, V, VI do sistema periódico dos elementos e de Al, Si, Fe, Ni, Co, Y, La. Os compostos da camada protetora contra desgaste irão compreender ainda N, C, O, B ou uma misturas dos mesmos, em que N, C e CN são preferidos. Exemplos de tais camadas protetoras contra desgaste são TiN, TiC, CrN, CrC, TiAIN, CrAIN, TiCrAIN assim como TiCN, CrCN, TiAICN, CrAICN, TiCrAICN.

Os compostos da camada de adesão podem compreender N, C, O ou uma mistura dos mesmos, em que N e O são preferidos. Exemplos de tais camadas de adesão são TiN, CrN, TiAIN, CrAIN, TiCrAIN ou TiON, CrON, TiAlON, CrAlON, TiCrAION. A espessura da camada de adesão estará de preferência entre 0,1 e 1,5 pm. Se a camada de adesão compreender uma fina camada metálica situada diretamente sobre a superfície do corpo, a espessura da camada metálica devia estar entre 10 e 200 nm para uma adesão otimizada de ferramenta para revestimento. Exemplos de tais intercamadas metálicas são Ti, Cr, TiAI ou CrAI. A espessura total do revestimento estará entre 2 e 30 pm e devido à economia do processo de revestimento na maioria dos casos de preferência entre 3 e 10 pm. No entanto, devia ser mencionado que em princípio, as ferramentas podem ser dotadas de revestimentos até mesmo mais espessos se houver uma necessidade de algumas aplicações especiais que podiam ser torneamento à alta velocidade em ferro fundido, por exemplo.

Uma outra modalidade da invenção pode abranger uma camada protetora contra desgaste que compreenda pelo menos um filme segregado à composição que abranja uma fase que tem uma concentração relativamente alta de uma segregação de fase de favorecimento do elemento espe8 cífico de estruturas cristalinas como Si ou B, por exemplo, e uma fase que tenha uma concentração relativamente baixa de um tal elemento específico. Em uma modalidade, a fase que tem uma concentração relativamente alta do elemento específico constitui uma fase amorfa ou microcristalina. Tais filmes de preferência irão compreender um nitreto ou um carbonitreto de uma combinação de Cr e Si ou de Ti e Si.

Todas as camadas podem ser depositadas de acordo com as necessidades reais com zonas de transição nítidas ou gradativas de camada para camada formando revestimentos que apresentam uma estrutura de camada isolada ou gradativa. A espessura das camadas pode ser escolhida desde vários micrômetros diminuindo até alguns nanômetros se tais estruturas fossem preferíveis para aplicações específicas.

Ao contrário das ferramentas de corte que compreendem camadas de óxido por CVD, tais ferramentas revestidas por PVD não precisam de substratos enriquecidos com aglutinante para minimizar o efeito adverso do processo de CVD para a TRS (resistência à ruptura transversal) do corpo sinterizado. Baixas temperaturas de processo com processos de PVD e a possibilidade de se aplicar revestimentos ou certas camadas, em particular as camadas protetoras contra desgaste mencionadas antes, em um estado de esforço de compressão provaram ser medidas úteis contra a propagação de rachaduras e o risco de dilaceração do fio. Portanto, não há mais uso para substratos enriquecidos com aglutinante para a maioria das aplicações de corte real, que é uma simplificação evidente para a produção de ferramenta de carbureto.

No entanto, sob certas condições de corte, podiam ser úteis até mesmo grau de carburetos enriquecidos revestidos por PVD, por exemplo, se os parâmetros de corte fossem estendidos tal que fosse aplicada maior força de alimentação e uma TRS ainda maior seria preferida.

Devido a TRS potencial mais alta de tais graus de metal duro revestido por PVD, não apenas as ferramentas de corte que tenham um raio do fio muito pequeno, porém também as ferramentas de corte que tenham um menor raio da ponta ou ângulo de ponto podem ser produzidas para aplicações especiais de ferramentas finas. Como um exemplo, em comparação com encaixes de carbureto cimentado convencionais que tenham os raios comuns de ponta de mínimo 0,2 mm (0,008 polegada) até 2,4 mm (0,094 polegada), até mesmo os raios como de 0,15, 0,10, 0,05 e 0,01 mm podiam ser revestidos e testados sob condições usuais de torneamento fino sem sinais de dilaceração prematura da ponta.

Devido às propriedades geométricas inerentes dos processos de PVD, pode ser fornecida uma outra característica de revestimento a certos corpos sinterizados de geometria simples - como, por exemplo, encaixes- unicamente por utilização de sistemas de fixação definidos, dessa maneira expondo certas áreas do corpo a um fluxo direto de íons e/ou de neutros - a seguir denominado fluxo de partícula - do arco ou da fonte de ejeção, ao passo que outras áreas são essencialmente atingidas por arranhões ou incidência indireta apenas. Neste contexto direto significa que uma parte essencial da maioria das partículas emitidas pela fonte de arco atingem a superfície em um ângulo de aproximadamente 90 ± 15°. Portanto, o crescimento da camada em tais áreas é mais rápido do que o crescimento em áreas expostas a um fluxo de partículas substancialmente indireto. Este efeito pode ser usado para aplicação de revestimentos de espessura variável durante um processo de revestimento por PVD; que é completamente diferente dos processos de CVD que fornecem uma espessura de revestimento uniforme sobre cada superfície independentemente dos efeitos geométricos em virtude do posicionamento diferente do substrato/fonte.

Por exemplo, utilizando-se um eixo que gira três vezes para fixar encaixes quadrados perfurados no centro com 13x13x5 mm alternando-se com espaçadores de 8 mm, uma proporção da espessura da face lateral (dFiank) θ da espessura da face do raspador (dRake) de aproximadamente 2 ± 0,5 podia ser ajustada para os encaixes em todo o comprimento do carrossel substrato de aproximadamente 500 mm em uma unidade de revestimento comercial da Oerlikon do tipo RCS ou de um comprimento de aproximadamente 900 mm em uma unidade de revestimento Oerlikon BAI 1200 comercialmente disponível. As medidas da espessura foram feitas no meio da face lateral e, para a face do raspador, na linha bissetriz que liga duas pontas opostas do encaixe na distância de 2 mm desde os fios cortantes que definem o ângulo do ponto da ponta. Tais encaixes que têm um quociente Qr/f = dRake/dFiank < 1, em que d_Rake é a espessura total do revestimento sobre a face do raspador e dFiank é a espessura total do revestimento sobre a face lateral, são particularmente convenientes para laminação de ferramentas que devido ao esforço de impacto durante as operações de laminação tiram proveito de uma maior espessura de revestimento por PVD sobre a face lateral. Este efeito é intensificado por revestimentos PVD que têm um alto esforço residual que pode ser controlado por parâmetros do processo como inclinação do substrato, pressão total e similares.

Contrário à laminação, a resistência ao desgaste das operações de torneamento se beneficia de uma maior espessura do revestimento sobre a face lateral devido ao grande desgaste por abrasão e termoquímico provocado pelo cavaco que passa. Portanto, neste caso, o quociente Qr/f devia ser maior do que um: Qr/_F = dRake/dnank > 1. Como para os encaixes, uma tal distribuição do revestimento pode ser produzida por acessórios de fixação que expõem a fase do raspador ao fluxo direto de partículas do arco ou da fonte de ejeção. Os acessórios de fixação magnéticos que giram duas vezes, por exemplo, podem ser usados para expor uma face do raspador de encaixes de carbureto cimentado diretamente para a fonte. Este acessório de fixação magnético resulta em melhoria adicional da espessura no fio cortante o que pode ser influenciado por parâmetros do processo como inclinação do substrato e podem ser utilizados para melhorar o desempenho da ferramenta. Para placas de corte não-magnéticas, podem ser usados acessórios de aperto ou de ganchos como necessário. Além disso, para ferramentas de torno, um projeto de revestimento que compreende uma camada protetora contra desgaste feita de TiN, TiC ou TiCN, TiAIN ou TiAICN, AlCrN ou AlCrCN situada entre o corpo e a camada de óxido provou ser particularmente eficaz.

As ferramentas de corte de acordo com a invenção podem ser aplicadas a uma grande variedade de diferentes materiais para peças de trabalho como, por exemplo, todos os tipos de metais, como metais nãoferrosos, porém especialmente metais ferrosos, ferro fundido e similares. As ferramentas especiais para laminação ou torneamento de tais materiais podem ser otimizadas como mencionado acima. Isto torna os revestimentos PVD um sério concorrente para os revestimentos por CVD atualizados mesmo em campos de CVD até agora intocáveis como operações de torneamento especialmente acabamentos rugosos e de alta velocidade de aços e ferros fundidos.

Em muitas operações de corte, as ferramentas que têm uma camada de óxido como o sistema de camada de revestimento mais externa provou ser a melhor solução. Isto refere-se especialmente a utensílios como ferramentas de corte, prateleiras ou diferentes tipos de ferramentas do tipo espiga inclusive ferramentas do tipo espiga indexável.

Os exemplos a seguir pretendem demonstrar efeitos benéficos da invenção com algumas ferramentas e revestimentos especiais e não pretendem de maneira alguma limitar o escopo da invenção a tais exemplos especiais. Devia ser mencionado que diversos testes foram realizados em comparação com as aplicações bem conhecidas em que se sabe que as ferramentas revestidas por PVD superam os revestimentos por CVD durante um longo tempo como, por exemplo, com rosqueamento e perfuração em diferentes tipos de materiais metálicos, para laminação a seco e a úmido de materiais não-ferrosos, assim como para certas aplicações de laminação e torneamento sobre aço ou superligas. Para tal laminação de aço, foi aplicada uma velocidade baixa ou média de até 100 m/minuto porém até altas taxas de alimentação desde 0,2 até 0,4 mm/dente. Na maioria dos casos, as ferramentas de acordo com a invenção funcionaram bem ou até mesmo melhor do que as bem conhecidas ferramentas à base de TiCN ou TiAIN revestidas por PVD. No entanto, um foco da invenção foi substituir revestimentos por CVD em aplicações de grande desgaste termoquímico e/ou abrasivo como, por exemplo, com laminação à alta velocidade de ferro, aço e materiais endurecidos assim como torneamento de aço, de ferro, como, por exemplo, ferro fundido, superligas e materiais endurecidos.

Os revestimentos por PVD dos exemplos a seguir foram depositados por um processo com arco catódico; a temperatura de deposição estava entre 500°C com revestimentos comparativos de TiCN e 550°C para revestimentos de óxidos. Para revestimentos de óxidos por PVD, a inclinação do substrato foi pulsada e um pequeno campo magnético vertical que tem um componente de campo vertical de 3 a 50 Gauss e um componente horizontal essencialmente menor foi aplicado. Com os experimentos 25, 28, 35, 37 um sinal de pulso adicional foi sobreposto à corrente contínua das fontes de arco de AI_Oi6Cro,4 (Alo,₆V_o,4)· Os detalhes de tais processos de aplicação de revestimento de óxido similares que podem ser aplicados podem ser encontrados na WO 2006-099758 e nos outros documentos mencionados antes incorporados como referência. A espessura da camada de TiN e de TiCN e das intercamadas entre o substrato e uma camada de óxido de topo estava entre 0,5 e 1,5 pm.

Os revestimentos por CVD comparativos foram depositados com MT-CVD e a temperaturas de deposição de 850°C.

Exemplo A) Laminação de liga de aço AISI 4140 (DIN 1.7225)

Ferramenta: laminador de face indexável, um encaixe z = 1

Diâmetro da ferramenta: d = 98 mm

Velocidade de corte: v_c = 152 m/minuto

Velocidade de alimentação: f_z = 0,25 mm/dente

Profundidade do corte: dc = 2,5 mm

Processo: laminação para diminuição da espessura com agente de resfriamento

Tipo de encaixe: Kennametal SEHW 1204 AFTN, 12% em peso de Co; fios cortantes afiados chanfrados para revestimento por PVD, chanfrados e amoldados até um raio de 40 pm muito fino para revestimento por CVD.

Tabela 1

N° do Exp.	Tipo	d [μηπ]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [mm de corte]
1	MTCVD	5,0	-	TiCN	-	5,0501500
2	PVD	3,5	-	TiCN	-	4,300150
3	PVD	3,5	-	TiAIN	-	4,550180
4	PVD	4,0	-	AlCrN	-	4,6001100
5	PVD	4,5	TiN	(AICr)₂O₃	-	5,100190
6	PVD	5,0	TiN	TiCN	(AICr)₂O₃	5.300H20

Exemplo B) Laminação de aço de liga AISI 4140 (DIN 1.7225)

Ferramenta: laminador de face indexável, um encaixe z = 1

Diâmetro da ferramenta: d = 98 mm

Velocidade de corte: v_c = 213 m/min

Velocidade de alimentação: f_z = 0,18 mm/dente Profundidade de corte: dc = 2,5 mm

Processo: laminação para diminuição da espessura, sem agente de resfriamento

Tipo de encaixe: Kennametal SEHW 1204 AFTN, 12% em peso de Co; Preparação do fio - ver o exemplo A. Tabela 2

N° do Exp.	Tipo	d [pm]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [mm de corte]
7	MTCVD	5,0	-	TiCN	-	9,3001800
8	PVD	3,5	-	TiCN	-	8.000H50
9	PVD	4,5	TiN	(AICr)₂O₃	-	10,100190
10	PVD	5,0	TiN	TiCN	(AICr)₂O₃	10,3001100
11	PVD	3,5	TiN	(AIV)₂O₃	-	8,900150
12	PVD	4,0	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	9,400180

Exemplo C) Laminação de aço de liga AISI 4140 (DIN 1.7225)

Ferramenta: laminador de face indexável, um encaixe z = 1

Diâmetro da ferramenta: d = 98 mm

Velocidade de corte: v_c = 260 m/min

Velocidade de alimentação: f_z = 0,20 mm/dente

Profundidade de corte: dc = 3,125 mm

Processo: laminação para diminuição da espessura

Tipo de encaixe: Kennametal SEHW 1204 AFTN, Exp. 13, 15,

17, 19 Co 6,0% em peso enriquecido

Grau de carbureto, 10,4% em peso de carburetos cúbicos.

Exp. 14, 16, 18, 20 Co 6,0% em peso não-enr. 10 grau de carbureto, 10,4% em peso de carburetos cúbicos.

Preparação do fio ver exemplo A. Tabela 3

N° do Exp.	Tipo	d [gm]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [minutos]
13	MTCVD	8,0	TiN	TiCN	TiN	12,1±2,0
14	MTCVD	8,0	TiN	TiCN	TiN	6,0±4,0
15	PVD	4,0	-	TiN	-	6,2±2,0
16	PVD	4,0	-	TiN	-	5,5±2,0
17	PVD	4,5	TiN	(AICr)₂O₃	-	13,3±1,5
18	PVD	5,0	TiN	(AICr)₂O₃	-	12,1 ±2,0
19	PVD	3,5	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	14,6±2,0
20	PVD	4,0	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	13,8±3,0

Exemplo C, o experimento 14 apresenta claramente a influência prejudicial do processo de CVD para o grau de carburetos não-enriquecidos, o que é devido aos efeitos mencionados do processo. Por outro lado, a influência benéfica de uma zona de superfície enriquecida com Co apresenta apenas efeitos limitados com os revestimentos por PVD. A vantagem dos revestimentos por PVD que compreende uma camada de óxido é obviamente como é com os exemplos A e B.

Exemplo D) Torneamento de aço inoxidável AISI 430F (DIN 1.4104) Velocidade de corte: v_c = 200 m/minuto

Velocidade de alimentação: f_z = 0,20 mm/dente

Profundidade de corte: dc = 1,0 mm

Processo: torneamento contínuo de diâmetro externo

Tipo de encaixe: Grau de Cermet, ISO VNMG 160408AII, fios cortantes afiados para revestimento por

PVD, chanfrados e amolados até um pequeno raio de 60 pm antes do revestimento por CVD.

Tabela 4

N° do Exp.	Tipo	dfiim]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [peças por fio]
22	MTCVD	8,0	-	TiCN	-	350±55
22	PVD	5,0	-	TiN	-	275±10
23	PVD	4,5	-	(AICr)₂O₃	-	340±15
24	PVD	6,0	TiN	(AICr)₂O₃	-	420±25
25	PVD	6,5	TiN	TiCN	(AICr)₂O₃	450±30
26	PVD	5,5	-	(AIV)₂O₃	-	360±20
27	PVD	7,0	TiN	(AIV)₂O₃	-	385±20
28	PVD	7,5	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	410±35
29	PVD	3,0	-	(AIZr)₂O₃	-	335±20
30	PVD	5,5	TiN	(AIZr)₂O₃	-	380±30
31	PVD	6,0	TiN	TiCN	(AIZr)₂O₃	380±25

Adicionalmente à influência do tipo de revestimento e do materi10 al, pode ser observada uma clara influência benéfica da espessura da camada com revestimentos de óxido por PVD. Não obstante, mesmo os revestimentos de óxido por PVD mais finos apresentam um desempenho melhor do que o revestimento espesso de MT-CVD- do experimento 22.

Exemplo E) Torneamento de ferro fundido

Velocidade de corte: v_c = 550 m/minuto

Velocidade de alimentação: f_z = 0,65 mm/dente Profundidade de corte: dc = 5,0 mm

Processo: torneamento contínuo de diâmetro externo

Tipo de encaixe: Cerâmica, AI2O3-TÍC a 20%,

ISO RNGN 120400T, fios cortantes afiados para revestimento por PVD, chanfrados e amolados até um raio pequeno de 50 pm antes do revestimento por CVD.

Tabela 5

N° do Exp.	Tipo	d [pm]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [peças por fio]
32	MTCVD	8,0	TiCN	AI2O3	-	23±5
33	PVD	3,5	-	TiCN	-	8±1
34	PVD	6,0	TiN	(AICr)₂O₃	-	30±2
35	PVD	6,5	TiN	TiCN	(AICr)₂O₃	34±3
36	PVD	7,0	TiN	(AIV)₂O₃	-	32±3
37	PVD	7,5	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	36±3

Exemplo F) Torneamento de aço forjado - AISI 4137H (DIN 1.7225) Velocidade de corte: v_c = 100 m/minuto

Velocidade de alimentação: f_z = 0,80 mm/dente Profundidade de corte: dc = 5 -15 mm

Processo: torneamento contínuo de diâmetro externo

Tipo de encaixe: Carbureto cimentado, 6% não-enriquecido, ISO

TNMG 330924.

Fios cortantes afiados para revestimento por PVD, chanfrados e amolados até um raio pequeno de 50 pm antes do revestimento com CVD.

Tabela 6

N° do Exp.	Tipo	d[pm]	Camadas de revestimento	Duração da ferramenta [peças por fio]
32	CVD	8,0	TiC	TiCN	TiN	7±2
33	PVD	3,5	-	TiCN	-	3±1
34	PVD	6,0	TiN	(AICr)₂O₃	-	14±1
35	PVD	6,5	TiN	TiCN	(AICr)₂O₃	15±2
36	PVD	7,0	TiN	(AIV)₂O₃	-	14±2
37	PVD	7,5	TiN	TiCN	(AIV)₂O₃	16±3

Podia ser demonstrado pelos exemplos A a F que os revestimentos de óxidos podem ser beneficamente aplicados sobre ferramentas de fio afiado por processos de aplicação de revestimento por PVD. Um fio afiado é desejável porque ele leva a diminuir as forças de corte, temperatu5 ras reduzidas da ponta da ferramenta para um acabamento mais fino da superfície da peça de trabalho e a uma melhoria essencial da duração da ferramenta.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta de corte que compreende

- um carbureto cimentado, CBN, cermet ou corpo de cerâmica sinterizado que tem um fio cortante com um raio do fio Re, uma face lateral e

5 uma face do raspador e

- uma camada simples ou multicamada de revestimento PVD que cobre algumas partes do fio cortante e que compreende pelo menos uma camada de óxido, caracterizada pelo fato de que,

10 o raio do fio Re é menor do que 40 pm.
2. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o raio do fio Re é menor ou igual a 30 pm.
3. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a camada de óxido compreende uma estrutura de

15 cristal cúbica ou hexagonal.
4. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a camada de óxido compreende um composto (Al1-xCrx)2O3.
5. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivin20 dicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a camada de óxido compreende uma estrutura do tipo coríndon.
6. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a estrutura do tipo coríndon é coríndon ou um óxido múltiplo que tem a seguinte composição:

25 (Me11-xMe2x)2O3, com 0,2 < x < 0,98, em que Me1 e Me2 são elementos diferentes do grupo Al, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb, V.
7. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a estrutura do tipo coríndon é (AlCr)2O3 ou

30 (AlV)2O3.
8. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que revestimento por PVD é uma

Petição 870180036447, de 04/05/2018, pág. 7/12 multicamada.
9. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a camada de óxido compreende películas de óxidos diferentes.

5
10. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que revestimento por PVD compreende

- uma camada de adesão situada diretamente sobre a superfície do corpo sinterizado e/ou

- pelo menos uma camada protetora contra o desgaste dura si10 tuada entre o corpo sinterizado e a camada de óxido ou entre duas ou mais camadas de óxido consecutivas e/ou é a mais externa das camadas de revestimento por PVD, sendo que a camada de adesão e a camada protetora dura, respectivamente, de preferência compreendem pelo menos um elemento do

15 grupo de um metal de transição do grupo IV, V, VI do sistema periódico dos elementos e de Al, Si, Fe, Ni, Co, Y, La.
11. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dito elemento de uma camada protetora contra desgaste está compreendido em um composto juntamente

20 com N, C, O, B ou com uma mistura dos mesmos, em que N, C e CN são preferidos.
12. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma camada protetora contra desgaste compreende pelo menos uma película segregada a uma composi25 ção.
13. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dito elemento da camada de adesão está compreendido em um composto juntamente com N, C, O ou com uma mistura dos mesmos, em que N e O são

30 preferidos.
14. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizada pelo fato de que a camada de adesão

Petição 870180036447, de 04/05/2018, pág. 8/12 tem uma espessura de 0,1 até 1,5 pm.
15. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizada pelo fato de que a camada de adesão compreende uma fina camada metálica situada diretamente sobre a superfí5 cie do corpo sinterizado.
16. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelo fato de que a espessura total do revestimento é de 2 a 30 pm, de preferência de 3 a 10 pm.
17. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das rei10 vindicações 1 a 16, caracterizada pelo fato de que a espessura do revestimento da face lateral é diferente da espessura do revestimento da face do raspador.
18. Ferramenta de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, caracterizada pelo fato de que a ferramenta é uma fer15 ramenta de acionamento de corte ou uma placa ou uma ferramenta do tipo espiga, que tem a camada de óxido como a camada mais externa do sistema de revestimento.
19. Ferramenta de corte de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que a camada protetora contra desgaste é uma ca20 mada do tipo TiN, TiC ou TiCN, uma TiAlN ou TiAlCN, uma AlCrN o AlCrCN e está situada entre o corpo sinterizado e a camada de óxido.

Petição 870180036447, de 04/05/2018, pág. 9/12