(*) Carlos Ancelmo e Antônio Maria
(23/06/2024) – Não é novidade que a dureza é uma das propriedades mais requeridas dos materiais de engenharia voltados para a construção de ferramentas de corte. Muitas vezes, outras propriedades como a resistência a tração, às altas temperaturas ou ao desgaste são características associadas a ela.
O torneamento de materiais endurecidos é visto como uma excelente opção ao processo de retificação e pode apresentar muitos benefícios relacionados ao aumento de produtividade e redução dos custos de produção, além de redução dos impactos ambientais provocados pelas retificas. Por essa razão, a utilização de pastilhas de PCBN tem sido um foco de pesquisas acadêmicas voltadas para o entendimento das melhores práticas para a sua aplicação, bem como do desenvolvimento de novas classes e geometrias dedicadas por parte dos fabricantes de ferramentas de corte.
Dando sequência ao assunto abordado em nosso artigo anterior (Leia Redução dos Custos de Produção com Pastilhas de PCBN), este texto tem o objetivo de demonstrar algumas soluções da Gesac para esse campo da usinagem, através de exemplos de aplicação e casos de sucesso.
PCBN em substituição às operações de retíficas – As pastilhas de PCBN são muito utilizadas em operações de torneamento de peças com durezas superiores a 55 HRc, sendo o único material para construção de ferramentas capaz de substituir os métodos tradicionais de retificação em aplicações comuns da indústria em peças como engrenagens, mancais e rolamentos.
A comparação entre os processos possibilita a observação de algumas vantagens que o torneamento pode oferecer em relação à retificação:
A primeira delas está relacionada ao custo. Uma vez que os processos de retificação tendem a ser mais longos em função da geometria das peças, e mais complexo, uma vez que em muitos casos utiliza-se rebolos especiais, sendo necessário também a utilização de dressadores diamantados para preservar a geometria do rebolo. O processo de retificação é na maioria das vezes realizados em máquinas relativamente caras, levando a um custo final da produção consideravelmente mais alto.
Quando aplicável, o torneamento com PCBN pode ser executado em alguns casos, nas mesmas máquinas onde o desbaste do material foi realizado, ainda antes do tratamento térmico. Em outros casos, é possível iniciar a fabricação a partir da matéria prima já tratada, o que aumenta ainda mais a eficiência na fabricação.
O fato de o torneamento ocorrer através do corte com apenas um ponto de contato (na maior parte dos casos) também proporciona uma superfície mais regular, com perfis cíclicos, gerados através do avanço de corte, o que torna o processo mais previsível para a obtenção de rugosidades mais baixas. O uso de raios de ponta maiores possibilita a obtenção de acabamentos melhores e vida útil mais elevadas.
Classes de PCBN – As classes de PCBN da Gesac são normalmente representadas por uma sequência de letras e números que indicam as propriedades e aplicações das pastilhas. A letra B, que indica o elemento químico Boro, é a descrição inicial para as pastilhas de PCBN. Na sequência as letras H ou K indicam o campo ISO para a usinagem dos materiais, sendo que H indica usinagem de aços endurecidos e K usinagem de ferros fundidos.
O código indica ainda se a pastilha é revestida, o que é indicado pela letra C, ou sem revestimento, representado pela letra N. A sequência numérica indica a geração de lançamento do produto e a relação dureza-tenacidade.
Geração BHC200P – A nova geração de classes BHC200P está disponível tanto nos modelos integrais como com pontas soldadas. As pastilhas integrais possuem um novo revestimento PVD, que aumenta a vida útil em aplicações de altas velocidades de corte, acima de 150 m/min. Adequadas para usinagem de aços temperados em cortes contínuos ou cortes interrompidos de severidade média em peças como engrenagens, eixos de transmissão, rolamentos de turbinas eólicas, entre outros
O revestimento de TiAlSiN (nitreto de titânio, alumínio e silício) proporciona ótima resistência química e ao desgaste por oxidação. Por isso aumenta a resistência ao desgaste em altas velocidades de corte. O novo revestimento, aplicável tanto às pastilhas integrais como as pastilhas com pontas de PCBN soldadas, proporciona o aumento da estabilidade da solda e consequentemente o aumento da resistência da aresta e estabilidade da usinagem.
As pastilhas integrais são recomendadas para aplicações de alta profundidade de corte e as pastilhas soldadas – que estão disponíveis em versões simples e dupla face – são indicadas para aplicações de semiacabamento e acabamento fino em materiais endurecidos.
Os chanfros, por sua vez, contribuem para o aumento da resistência ao impacto apresentada pelas pastilhas, que tende a ser proporcional às dimensões (ângulo e largura do chanfro). A linha Gesac oferece 4 padrões de chanfros em sua linha de produtos.
Casos de sucesso 1 – Decatec – Na Decatec, em Pinhais, na região metropolitana de Curitiba, foi implementada com sucesso a substituição do processo de retificação de um êmbolo de aço temperado com dureza entre 58 e 62 HRC. Redução de custos promovida pelo novo processo está relacionada à redução de processamento, que era de 17 minutos na retífica e passou a ser 25 segundos no torno. Apesar de nesse caso específico, a hora máquina de torno ser aproximadamente 25% maior que a da retífica, a redução do tempo de fabricação proporcionou reduções de custos superiores a R$150 mil anuais ao cliente da distribuidora autorizada Gesasul.
Comentário do cliente: “Para acompanhar a velocidade dos desenvolvimentos de nossos clientes, cada dia mais a Decatec é desafiada a entregar produtos com maior robustez, maior qualidade e com um prazo de entrega menor. Além dessa briga externa, encontramos dificuldades em encontrar profissionais gabaritados, de maneira rápida, para atender as oscilações de demanda do mercado. O que para Decatec é um produto, isto é, promover processos de usinagem cada vez mais facilitados e otimizados para nossos clientes, acabou sendo também uma necessidade interna na produção da Decatec”.
“Poucos meses atrás, a equipe da Gesasul aceitou o desafio de participar do processo de automatização das operações de usinagem dos êmbolos de cilindros após o tratamento térmico. O processo de retificação cilíndrica convencional já não atendia a demanda da nossa produção, gerava uma necessidade de inspeção de 100% do lote, além de um custo operacional que tornara essa fabricação praticamente inviável. Uma alternativa, sem sucesso anteriormente testada, seria a aplicação de torneamento com tecnologia CBN para acabamento das peças.
Após alguns testes, os parâmetros de corte ideal foram encontrados e rapidamente este processo mostrou ser eficiente, com análise estatística da qualidade (CEP) e também com o grande ganho de produtividade. O que antes levava mais de 17 minutos por peça, atualmente fazemos em 25 segundos.
O tamanho do problema da sua fábrica depende dos parceiros que você busca para solucioná-los. Não se atinge tal ganho de maneira fácil e instantânea, tampouco é possível descrever isso com poucas palavras. Persistência, experiências adquiridas, suporte de pessoal capacitado e comprometimento na busca da solução com certeza foram os diferenciais do time Gesasul suportado pela Gesac ferramentas neste processo. Nós aqui na Decatec só temos que agradecer essa parceria que tem tudo para se tornar duradoura.”
Caso de sucesso 2 – Bühler Group – Na subsidiária brasileira da suíça Bühler Group, em Curitiba, um significativo aumento de produtividade foi possível através da aplicação da pastilha de PCBN integral RNGN120400M-BKN225 em usinagem de ferro fundido endurecido com 55 HRC. O cilindro, com diâmetro de 250 mm e comprimento de 1180, apresentava cortes interrompidos causados por ranhuras do perfil da peça e representava um grande desafio para o processo de fabricação
Por ser uma aplicação inexistente até então, o resultado foi bem recebido pelo cliente que observou uma redução do tempo de 2 horas de retífica para 10’44 minutos de torneamento. A satisfação fica ainda mais evidente no comentário do cliente abaixo:
Comentário do cliente “Após vários testes realizados com diferentes fornecedores renomados no mercado, com resultados insatisfatórios, passei o desafio para a empresa Gesasul (Gesac), após consultar seu time de apoio e engenharia, decidimos testar o inserto de CBN, algo inovador e não tão divulgado. Depois de entender melhor como o inserto de CBN funciona, acreditei que teríamos bons resultados. O desafio era imenso pois estamos usinando material de ferro fundido com dureza 55 HRC, com corte interrompido. O que para nós era possível remover somente no processo de retifica, porque o cilindro tem inúmeras ranhuras no rolo estriado. Os testes foram um sucesso e a satisfação dos clientes internos e externos foram inenarráveis. Reduzimos tempo de ciclo da peça, baixamos o custo de produção significativamente, aumentamos nossa capacidade. No mercado de hoje com tanta competitividade é uma satisfação imensa divulgar essa melhoria que traz benefícios para nossos clientes e hoje vejo a Gesac como um parceiro, que recebo de portas abertas para novos desafios”, disse Alexandre Markus de Oliveira, supervisor de usinagem da Bühler Group.
(*) O texto foi escrito por Carlos Ancelmo, gerente técnico, em colaboração com Antônio Maria, consultor técnico da Gesac do Brasil
