Estudo da utilização de aço rápido com composição química modificada para a fabricação de brocas helicoidais DIN 338

Abstract

O presente trabalho buscou verificar a viabilidade técnica de utilização de aço Z2 para fabricação de brocas DIN 338, com e sem revestimento de TiN produzidos por PVD quando comparado com o desempenho em furação de brocas de AISI M2 revestidas pelo mesmo filme. A caracterização do material foi realizada em conformidade com a norma SEP 1615 e a identificação do tamanho de grão foi realizada pelo método Snyder-Graff. Nos ensaios de furação, foi utilizada um centro de usinagem CNC MAZAK VCS 430A. A aderência dos filmes finos de TiN foi verificada pelo teste de indentação VDI 3198. Para o material Z2, aço alternativo que foi objeto de estudo neste trabalho, foi necessária a realização de um pré-teste para a definição dos parâmetros de tratamento térmico. As variáveis significativas para os ensaios foram o material do substrato (Z2 e AISI M2), o revestimento da ferramenta (com e sem), a velocidade de corte (20 m/min e 30 m/min) e o avanço de corte (0,110 mm/rot e 0,075 mm/rot). As variáveis de resposta analisadas foram o desgaste da ferramenta, o número de furos produzidos, o diâmetro de furação e a rugosidade superficial dos furos. Em algumas situações, o Z2 pode ser considerado como substituto ao AISI M2, como na furação em baixas velocidades de corte, quando o desgaste das ferramentas em Z2 foi menor. Em relação à rugosidade dos furos com as brocas sem o revestimento de TiN, o Z2 pode ser considerado equivalente ao AISI M2. Já quanto ao diâmetro de furação, somente a condição de Z2 com TiN pode ser considerada equivalente ao AISI M2. Porém, na análise geral dos resultados, foi possível constatar que o material Z2 não pode ser recomendado como substituto para o AISI M2 para a fabricação de brocas helicoidais de aço rápido. Isso ocorre porque esse aço normalmente é empregado em uma ampla faixa de parâmetros de usinagem, desde baixas até altas velocidades e avanços de corte, sendo que no conjunto global dos resultados foi constatado o melhor desempenho do AISI M2 quando comparado ao Z2, tanto em baixas quanto em altas velocidades de corte.

The present study sought to verify the technical feasibility of using Z2 steel for the manufacture of drills DIN 338, with and without TiN coating produced by PVD compared with performance in drilling drills AISI M2 coated with the same film. The characterization of the material was carried out in accordance with standard SEP 1615, and identifying the grain size was performed by Snyder-Graff method. In the drilling tests, a machining center CNC MAZAK VCS 430A was used. The adherence of TiN thin films was measured by indentation test VDI 3198. For Z2 material, alternate steel that was the object of the present study, it was necessary to perform a pre-test to define the parameters of heat treatment. The significant variables were the tests for the material of the substrate (Z2 and AISI M2), the coating of the tool (with or without), cutting speed (20 m / min and 30 m / min) and the cutting feed (0.110 mm / rev and 0.075 mm / rev). The response variables analyzed were the tool wear, the number of holes, diameter drilling and the surface roughness of the holes. In some situations, Z2 can be considered as a substitute for AISI M2, in drilling at low cutting speed, when the tool wear was smaller in Z2. Regarding the roughness of the holes with or without TiN coating, Z2 can be considered equivalent to AISI M2. As for the bore diameter, only the condition of Z2 with TiN can be considered equivalent to AISI M2. However, the overall analysis of results, it was found that the Z2 material may not be recommended as a substitute for AISI M2 to manufacture high-speed steel drills. This is because this steel is normally used in a wide range of machining parameters, from low to high cutting speeds and cutting feeds, and in the overall set of results was found the best performance when compared AISI M2 to Z2, with low cutting speeds or high cutting speeds.