Brocas de metal duro: um guia completo

Informações técnicas

Composição do material

As brocas de metal duro são feitas principalmente de carboneto de tungstênio, um composto conhecido por sua extrema dureza e resistência ao desgaste. O carboneto de tungstênio é combinado com um metal ligante, geralmente cobalto, em porcentagens variáveis. O teor de cobalto pode variar de 3% a 15%, com porcentagens menores de cobalto resultando em brocas mais duras, porém mais quebradiças, enquanto um teor maior de cobalto oferece maior tenacidade, mas com alguma dureza. Essa composição única confere às brocas de metal duro a capacidade de suportar altas temperaturas e forças de corte extremas.

Tecnologias de Revestimento

1. Revestimento de Nitreto de Titânio e Alumínio (TiAlN): Este é um revestimento popular para brocas de metal duro inteiriço. Os revestimentos de TiAlN oferecem alta resistência ao desgaste e menor atrito. Ao furar materiais como aço e ferro fundido, o revestimento de TiAlN pode suportar temperaturas elevadas, permitindo maiores avanços e velocidades de corte. Ele também melhora a qualidade do furo em termos de circularidade, retilinidade e rugosidade da superfície. Por exemplo, na furação de uso geral em aço e ferro fundido, brocas de metal duro inteiriço com revestimento de TiAlN e ângulo de ponta de 140° proporcionam boa centralização e baixo empuxo, e suas arestas de corte em formato de onda contribuem para um torque estável e longa vida útil da ferramenta.

2. Revestimento de Carbono Tipo Diamante (DLC): Projetadas especificamente para perfuração de alto desempenho em alumínio e ligas de alumínio, as brocas de metal duro com revestimento DLC são extremamente duras e apresentam baixíssimo coeficiente de atrito. O revestimento possui excelente resistência à adesão. O formato e a geometria dos canais dessas brocas são otimizados para máxima remoção de cavacos, com canais polidos para melhor controle e escoamento dos cavacos. O afinamento otimizado da ponta evita o entupimento causado pela soldagem de cavacos, e o acabamento liso previne a formação de arestas postiças, permitindo perfuração em alta velocidade em alumínio com excelente qualidade do furo.

3. Revestimento de Nitreto de Cromo e Alumínio (AlCrN): Brocas de metal duro com revestimento de AlCrN são projetadas para aplicações de alto avanço em aço e ferro fundido. O revestimento aumenta a resistência ao desgaste e reduz o atrito. Essas brocas geralmente apresentam um design exclusivo de 3 canais que oferece maiores taxas de avanço em comparação com as brocas convencionais de 2 canais, melhorando ainda mais a qualidade do furo. O ângulo de ponta de 140° garante boa centralização e baixo empuxo, e o design avançado de canais largos permite maior escoamento de cavacos e maior vida útil da ferramenta.

Geometria e características de design

1. Ângulo de ponta: Um ângulo de ponta comum para brocas de metal duro é 140°. Este ângulo proporciona uma boa centralização ao iniciar o processo de perfuração, reduzindo a probabilidade de a broca "andar" ou se deslocar do centro. Também ajuda a reduzir a força de empuxo necessária durante a perfuração, o que é benéfico ao trabalhar com materiais duros.

2. Formato do Canal: O formato do canal das brocas de metal duro é cuidadosamente otimizado. Por exemplo, em brocas projetadas para furação geral em aço e ferro fundido, o formato do canal é otimizado para maior resistência e escoamento suave dos cavacos. Em brocas para alumínio, os canais são polidos para melhorar o controle e o escoamento dos cavacos. O número de canais também pode variar; algumas brocas de alto avanço apresentam um design de 3 canais para aumentar as taxas de avanço e melhorar o escoamento dos cavacos.

3. Afinamento da Ponta com Raio: Este recurso de design melhora a capacidade de autocentralização da broca e aprimora a capacidade de quebra de cavacos. Ao afinar a ponta da broca com um raio, ela pode penetrar mais facilmente na peça de trabalho e quebrar os cavacos em pedaços menores e mais fáceis de manusear, evitando o entupimento de cavacos e aprimorando o processo geral de perfuração.

Aplicações

Indústria aeroespacial

1. Perfuração em Ligas de Titânio: As ligas de titânio são amplamente utilizadas na indústria aeroespacial devido à sua alta relação resistência-peso. Brocas de metal duro são a escolha ideal para a perfuração dessas ligas. Sua alta dureza e resistência ao desgaste permitem que cortem o resistente material de titânio, mantendo a precisão. Por exemplo, ao perfurar furos para fixadores em estruturas de aeronaves feitas de ligas de titânio, brocas de metal duro podem atingir as tolerâncias rigorosas necessárias, garantindo a integridade estrutural da aeronave.

2. Usinagem de Componentes de Alumínio: O alumínio é outro material comumente utilizado na indústria aeroespacial, especialmente em asas e fuselagens de aeronaves. Brocas de metal duro com revestimento DLC são ideais para furação em alumínio. Elas permitem furação em alta velocidade, crucial para componentes produzidos em massa. A excelente qualidade do furo proporcionada por essas brocas garante que os componentes se encaixem perfeitamente durante a montagem.

Indústria automotiva

1. Furação em Blocos de Motor: Blocos de motor são normalmente feitos de ferro fundido ou ligas de alumínio. Brocas de metal duro são usadas para furar componentes do motor, como pistões, válvulas e passagens de óleo. Sua capacidade de suportar altas forças de corte e manter a precisão é essencial para garantir o funcionamento adequado do motor. Por exemplo, ao furar passagens de óleo em blocos de motor de ferro fundido, a resistência a altas temperaturas das brocas de metal duro permite uma perfuração eficiente sem desgaste prematuro.

2. Fabricação de Peças de Transmissão: Peças de transmissão, frequentemente feitas de aço temperado, exigem furação precisa para eixos de engrenagens e outros componentes. Brocas de metal duro podem cortar aço temperado, alcançando as tolerâncias de furo necessárias para uma operação suave das engrenagens. Sua longa vida útil também reduz o tempo de inatividade da produção, tornando-as econômicas para a fabricação automotiva de alto volume.

Fabricação de dispositivos médicos

1. Perfuração em Aço Inoxidável para Instrumentos Cirúrgicos: Instrumentos cirúrgicos são comumente feitos de aço inoxidável. Brocas de metal duro são usadas para perfurar furos nesses instrumentos para funções como dobradiças e pontos de fixação. A alta precisão e o excelente acabamento superficial proporcionados pelas brocas de metal duro são cruciais na fabricação de dispositivos médicos, pois quaisquer imperfeições podem afetar o desempenho e a segurança dos instrumentos.

2. Usinagem de Implantes de Titânio: Implantes de titânio, como próteses de quadril e joelho, exigem perfuração extremamente precisa para garantir o encaixe e a integração adequados ao corpo do paciente. Brocas de metal duro podem atender a esses requisitos rigorosos, permitindo a criação de furos com tolerâncias rigorosas e superfícies lisas, essenciais para o sucesso do implante.

Vantagens​

Alta resistência ao desgaste

A composição de carboneto de tungstênio das brocas de metal duro confere-lhes uma resistência excepcional ao desgaste. Em comparação com as brocas tradicionais de aço rápido, as brocas de metal duro podem durar significativamente mais na perfuração de materiais duros. Isso significa menos trocas de ferramentas durante a produção, resultando em maior produtividade. Por exemplo, em uma metalúrgica que perfura grandes quantidades de peças de aço inoxidável, o uso de brocas de metal duro pode reduzir a frequência de troca de ferramentas de uma vez a cada poucas horas para uma vez a cada poucos dias, dependendo do volume de perfuração.

Precisão superior

Brocas de metal duro inteiriças podem atingir tolerâncias de furo extremamente apertadas, frequentemente dentro de alguns micrômetros. Essa precisão é crucial em aplicações onde o posicionamento e o tamanho exatos dos furos são essenciais, como na fabricação de componentes eletrônicos e peças mecânicas de alta precisão. O desempenho de corte estável das brocas de metal duro inteiriças, devido à sua construção rígida e geometria otimizada, garante que os furos sejam consistentemente redondos e retos.

Capacidade de perfurar materiais duros

Como mencionado anteriormente, brocas de metal duro podem cortar uma ampla gama de materiais duros, incluindo aço temperado, ligas de titânio e ligas resistentes a altas temperaturas. Isso as torna indispensáveis ​​em indústrias onde esses materiais são comumente utilizados. Em contraste, brocas de aço rápido podem apresentar dificuldades ou até mesmo quebrar ao tentar perfurar esses materiais duros, destacando a superioridade das brocas de metal duro nessas aplicações.

Maiores velocidades de corte e avanços

Graças à sua alta resistência à temperatura e aos revestimentos resistentes ao desgaste, as brocas de metal duro podem operar em velocidades de corte e avanços mais elevados em comparação com outros tipos de brocas. Isso resulta em tempos de perfuração mais rápidos, o que representa uma vantagem significativa em ambientes de produção de alto volume. Por exemplo, em uma fábrica de peças automotivas, o uso de brocas de metal duro pode reduzir o tempo de perfuração de um lote de furos no bloco do motor em até 50% em comparação com o uso de brocas tradicionais, resultando em maior produtividade.

Em suma, as brocas de metal duro são ferramentas altamente versáteis e eficientes no mundo da usinagem e furação. Seus recursos técnicos avançados, ampla gama de aplicações e inúmeras vantagens as tornam a escolha preferida para indústrias que exigem operações de furação de alta qualidade e precisão. Seja na indústria aeroespacial, automotiva ou na fabricação de dispositivos médicos, as brocas de metal duro continuam a desempenhar um papel vital no impulsionamento da inovação e na melhoria dos processos de produção.