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Tratamento a laser de ferramentas de usinagem

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Um novo processo de texturização a laser promete aumentar o tempo de vida de ferramentas de usinagem como brocas e fresas. No processo, um feixe laser com pulsos curtos e alta energia promove a formação de nanocrateras na superfície da ferramenta. Como as ferramentas são normalmente recobertas com revestimentos à base de nitretos e carbonetos, o processo permite maior aderência aos revestimentos, uma vez que este fica ancorado nos sulcos. Uma camada mais aderente confere um maior tempo de vida às ferramentas.

O projeto de pesquisa surgiu em 2001, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), com uma bolsa de pós-doutoramento para o físico Milton Lima. O projeto inicial, de caráter puramente científico, visava o entendimento do processo de ablação de camadas de óxido criadas pelo tratamento térmico de aços rápidos. Foi verificado que o uso de uma determinada energia do feixe laser permitia a perfeita limpeza da superfície. No entanto, uma energia ligeiramente superior causava uma tênue mudança na cor do aço rápido. Verificou-se, no microscópio eletrônico, que o feixe laser causava o aparecimento de pequenas poças de fusão de algumas centenas de nanômetros de profundidade.

A possibilidade de utilizar o novo processo laser entre a retíficação das brocas e o recobrimento chamou o interesse de uma empresa da área, que passou a fornecer os serviços de revestimento para testes. Um ensaio simples, onde um indentador de diamante (Rockwell C) é pressionado sobre a superfície permite verificar o potencial da técnica. Na figura 2, são apresentadas duas superfícies: (a) sem e (b) com o processamento laser, e após aplicada uma carga de 150 kg pela ponta de diamante.

Na figura fica evidente a melhoria da aderência da camada no caso tratado a laser (b) em relação ao não-tratado (a), uma vez que o descolamento da camada, zona branca, é eliminada em (b).

Os contatos entre o pesquisador Milton Lima (CTA) e o professor Anselmo Diniz (Unicamp) fez com que o projeto assumisse um caráter de inovação tecnológica. Esses contatos foram possíveis por meio da rede do IFM - Instituto Fábrica do Milênio, onde a parceria se iniciou e pode-se estabelecer uma troca de experiências entre a área de lasers e de usinagem, gerando um produto de interesse industrial. O desenvolvimento da tecnologia aplicada às brocas, inicialmente de aço ferramenta e, mais recentemente, de metal duro, tem despertado bastante interesse. Comparações do uso de brocas tratadas a laser e revestidas de nitreto de titânio para furação de aço 304 apontam para: diminuição de 20% na força de avanço após 100 furos em comparação com a broca convencional revestida; um aumento do tempo de vida das ferramentas de 7 furos por broca convencional para 100 furos por broca tratada a laser, para uma velocidades de avanço de 33 m/min.

Esses resultados apontam para um aumento significativo da produtividade com o uso de brocas tratadas a laser.

Os resultados das pesquisas permitiram o depósito da patente: “Processo de aumento da aderência de filmes duros sobre ferramentas de usinagem com auxílio de lasers”, inscrita sob número PI-0300093-1. Atualmente, a transferência da tecnologia para a indústria nacional está sendo implementada.

Usinagem Brasil

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