Implementação de ferramentas de diamante CVD no fabrico de metal duro

• Autor(a) principal: Pratas, Sérgio Rodrigo Marques
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/17182
• topic: Engenharia de materiais; Ferramentas cortantes - Revestimentos protectores; Filmes de diamante; Maquinagem; Compósitos metálicos; Deposição química de vapor

Este projeto realizado na UA e na Durit, teve como objetivo alterar um reator HFCVD de dimensão piloto para a produção de revestimentos em multicamada de diamante micro e nanocristalino sobre brocas e fresas de metal duro. As modificações incluíram a utilização de filamentos de W de diâmetro 0,125 mm, a alteração do porta-substratos de cobre por um de cerâmico de nitreto de silício, o isolamento do termopar e a fixação de distâncias entre os tubos que direcionam os gases percursores para as ferramentas e os filamentos e entre os filamentos inferiores e o porta-substratos. Com base nestas alterações desenvolveram-se as seguintes condições para o crescimento de filmes de diamante microcristalino (MCD) e nanocristalino (NCD), válidas para filmes simples ou em multicamada e para o revestimento de uma ou várias ferramentas: - MCD: fluxo total de 1465 ml/min, com 98,5% de H2 e 1,5% de CH4, temperatura dos filamentos de 2200 ºC e do substrato entre 820-850 ºC; - NCD: fluxo total de 400 ml/min, com 87,6 % de H2, 3,6 % de CH4 e 8,8 % de árgon, temperatura dos filamentos superior a 2175 ºC e do substrato de 700 °C. Em ambas as condições conseguiu-se utilizar o mesmo valor de pressão (15 mbar) o que facilita a transição dos parâmetros nos revestimentos em multicamada. Obtiveram-se taxas de crescimento de 1 μm/h para MCD e 0,4 μm/h para NCD. De um lote de ferramentas depositadas em simultâneo usou-se uma broca de 3,6 mm de diâmetro na furação de um compósito MMC (Al-15%Al2O3). As forças axiais de corte (Fz) e as forças tangenciais (Fx e Fy) medidas através de um dinamómetro tri-axial foram comparadas com as forças de corte sentidas por uma ferramenta não revestida com diâmetro idêntico e com os mesmos parâmetros de furação: avanço, f= 0,025 – 0,149 mm/rotação; velocidade de corte, Vc= 25 – 65 m/min e velocidade de penetramento, Vf= 110-660 mm/min. Inicialmente a ferramenta não revestida apresenta esforços de corte menores, mas em condições mais agressivas fratura catastroficamente por gripagem no furo, devido provavelmente a desgaste excessivo da aresta de corte. A ferramenta revestida em multicamada sofre fratura apenas na aresta de corte, muito provavelmente devido ao pré tratamento que remove o cobalto. No entanto e apesar da fratura, o filme de diamante continuou a participar no processo de corte, tanto na face de ataque como na face de saída, o que impede a falha catastrófica da ferramenta, ao contrário do que acontece com a não revestida.