56 DOSSIER: SETOR AERONÁUTICO Novo revestimento cerâmico pode triplicar a vida útil das ferramentas Investigadores do Instituto Madrileno de Estudos Avançados em Materiais (IMDEA Materiales), da Nano4Energy, da Universidade Politécnica de Madrid e do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (Alemanha) desenvolveram um novo revestimento cerâmico bicamada capaz de prolongar significativamente a vida útil das ferramentas utilizadas na maquinagem da liga de titânio mais comum a nível mundial e uma das mais usadas no setor aeroespacial. As ligas de titânio são amplamente valorizadas pela sua baixa densidade, excelente resistência à corrosão e elevada resistência mecânica. Entre estas, destaca-se a Ti6Al4V – uma liga de titânio, alumínio e vanádio – que apresenta um equilíbrio muito favorável entre resistência mecânica, resistência à corrosão, processabilidade e custo, sendo por isso amplamente utilizada em diversos setores industriais. Contudo, as mesmas propriedades que tornam estas ligas tão atrativas também dificultam a sua maquinagem. O processamento de ligas de titânio exige ferramentas com elevada dureza, sobretudo a altas temperaturas, bem como tenacidade suficiente para suportar as interrupções e vibrações inerentes ao processo de corte. Para responder a estes desafios, os investigadores Arley García, Miguel Monclús e Jon Molina, do IMDEA Materiales; Iván Fernández, José Antonio Santiago Varela e Pablo Díaz Rodríguez, da Nano4Energy; Álvaro Guzmán Bautista, da Universidade Politécnica de Madrid; e Christoph Kirchlechner, Subin Lee e Eloho Okotete, do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, propuseram dois novos revestimentos duros: um revestimento gradiente de nitreto de alumínio-titânio-silício (AlTiSiN) e um revestimento bicamada de nitreto de alumínio-titânio/nitreto de titânio-silício (AlTiN/ TiSiN). Embora ambos os revestimentos tenham evidenciado um desempenho superior ao da microbroca não revestida – que falhou após cerca de 20 minutos de maquinagem de precisão contínua –, o revestimento bicamada AlTiN/TiSiN apresentou melhorias substancialmente superiores em termos de dureza e tenacidade à fratura. “Nos ensaios de maquinagem de precisão da liga Ti6Al4V, o revestimento gradiente AlTiSiN permitiu atingir 40 minutos de operação contínua”, referem os investigadores. “Em comparação, o revestimento bicamada AlTiN/TiSiN prolongou a vida útil da ferramenta até 90 minutos. Esta maior durabilidade está associada a uma maior tenacidade à fratura e dureza, bem como à ausência de fissuração nos gumes de corte. Assim, o revestimento bicamada AlTiN/TiSiN apresenta o melhor desempenho na maquinagem de materiais de difícil maquinabilidade, como a Ti6Al4V”, acrescentam. Concretamente, este revestimento atingiu uma dureza de 41 GPa e uma tenacidade à fratura de 2,8 MPa·m^1/2, um parâmetro fundamental que descreve a resistência do material à "Nos ensaios de maquinagem de precisão da liga Ti6Al4V, o revestimento gradiente AlTiSiN permitiu atingir 40 minutos de operação contínua”
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