Do design ao desempenho: O fabrico de brocas de metal duro

A fabricação de brocas de metal duro: Do design ao desempenho

As brocas de metal duro combinam precisão, potência e resistência como nenhuma outra. Quer seja no aeroespacial, no sector automóvel ou na indústria pesada, as brocas de carboneto são consideradas a melhor escolha para perfurar materiais duros como o aço inoxidável, o titânio e as ligas endurecidas.

Como é que se transformam de pó em bruto em ferramentas de corte de elevado desempenho, mudando o jogo das brocas helicoidais e das brocas escalonadas?

Vejamos o incrível processo passo a passo de como são fabricadas, desde a conceção e design até ao desempenho.

O que torna as brocas de metal duro tão excepcionais

A resistência máxima e a precisão de trabalho das brocas de metal duro derivam da sua composição especial.

• O material de base é o carboneto de tungsténio (WC), que é um composto de tungsténio e carbono.

• Haverá um aglutinante de cobalto ou níquel para melhorar a dureza e reduzir a quebra frágil.

Quando combinados, obtém-se um composto de brocas que é mais duro do que o aço e quase tão duro como o diamante. É por isso que as brocas de metal duro são óptimas para aplicações que geralmente teriam um elevado desgaste da broca de torção ou broca de passo; circunstâncias semelhantes.

Algumas das principais vantagens são as seguintes:

• Dureza excecional e longa vida útil

• Extrema resistência ao calor e ao desgaste

• Precisão sob velocidades de corte extremamente elevadas

• Longa vida útil da ferramenta com pouca manutenção necessária

O processo de fabrico das brocas de metal duro

A conversão do carboneto de tungsténio em pó numa broca de elevado desempenho envolve um processo preciso e bem concebido. Cada passo é importante para garantir que as brocas de metal duro proporcionem uma resistência e durabilidade sem paralelo.

1. Do projeto à broca: A fase de conceção

Cada broca de metal duro começa como um conceito deliberadamente concebido. Os engenheiros utilizam software CAD e CAM para modelar o desenho e, em seguida, desenhar caraterísticas e verificar optimizações para os mais altos níveis de desempenho.

Os engenheiros consideram itens como:

• Geometria do desenho do canal que afecta a remoção de aparas

• Controlo do ângulo da hélice da pressão de corte

• Ângulo da ponta e separação do estilo da ponta para precisão no ponto de entrada

• Canais de refrigeração para controlo do calor

Estes desenhos asseguram que as brocas de metal duro têm um melhor desempenho do queas brocas de torção padrão e as brocas de passo em termos de precisão e vida útil mais longa.

2. Misturando as matérias-primas

Uma vez estabelecido o projeto, o passo inicial na produção é a preparação das matérias-primas. O objetivo do processo de preparação é obter uma mistura uniforme, o que é muito importante para que a broca de metal duro final mantenha a resistência e a uniformidade.

O processo de preparação tem 3 fases:

• Mistura: Para obter uma mistura uniforme, os pós são moídos em conjunto.

• Adicionar cera ou parafina: É adicionado um aglutinante (cera ou parafina) para ajudar na moldabilidade.

• Granulação: Os materiais combinados são processados como grânulos através de um processo de secagem por pulverização.

3. Prensagem e moldagem do bloco de perfuração

O passo seguinte no processo consiste em moldar a mistura de materiais em pó numa forma sólida, mas frágil, conhecida na nossa indústria como "compacto verde".

Dependendo da complexidade da broca, serão utilizadas as 2 opções seguintes:

• A prensagem uniaxial é utilizada para formas cilíndricas simples, não muito complexas ou geometrias com caraterísticas pequenas e planas.

• A extrusão ou a moldagem por injeção criam formas muito mais complexas, como a geometria das brocas escalonadas ou das brocas com orifícios de refrigeração internos.

4. Sinterização: Transformar o pó em energia sólida

A sinterização é uma operação que transforma um compacto fraco num corpo de metal duro muito forte e denso. O compacto é ventilado num forno de vácuo ou de hidrogénio e aquecido a cerca de 1.400-1.600°C durante o processo de sinterização, que é um ambiente extremo:

• O aglutinante de cobalto derrete e funde as partículas de carboneto de tungsténio.

• O bit encolhe cerca de 20%, tornando-se totalmente denso.

• A estrutura torna-se extremamente dura e duradoura.

5. Retificação e acabamento de precisão

Esta fase define o desempenho da ferramenta.
Os técnicos utilizam mós de diamante para moldar e polir com precisão e eficácia a broca:

• A retificação dos canais cria as ranhuras em espiral que transportam as aparas.

• A retificação da ponta rectifica a forma da aresta de corte.

• A retificação da haste rectifica a forma e o ajuste de uma haste para o suporte da ferramenta.

• O polimento permite uma melhor evacuação das aparas e reduz o atrito.

6. Controlo de qualidade: Teste de perfeição

Antes de qualquer broca de metal duro chegar ao cliente, é submetida a uma série de rigorosos controlos de qualidade que lhe permitem sair da nossa fábrica.
As actividades de controlo de qualidade consistem em:

• A dureza e as medições de densidade são os indicadores da qualidade do material.

• O teste de runout fornece a base para a garantia da precisão de rotação.

• Testes de desempenho de corte de acordo com as condições reais de maquinação.

7. Toques de acabamento: Marcação e embalagem

Após a conclusão de todas as inspecções de controlo de qualidade, as brocas são limpas e, em seguida, marcadas com um laser que indica o tamanho, o revestimento e o fabricante. Depois disso, são embaladas.

A embalagem protege as brocas da ferrugem, da quebra física e das intempéries, para que estejam prontas a utilizar à chegada aos maquinistas e ao fabricante.

O futuro do fabrico de brocas de metal duro

As brocas de metal duro estão a ser continuamente melhoradas e estão um pouco à frente dos problemas através da utilização da tecnologia mais recente, e este é o caso em todos os aspectos da tecnologia, como o mundo das brocas. Atualmente, os produtores estão a utilizar:

• Software de desenho assistido por IA para modificar as formas

• Impressão 3D para produzir formas complexas de carboneto

• Nanorrevestimentos para uma maior resistência ao desgaste

• Automação e robótica para retificar e inspecionar o produto

Conclusão: Precisão construída para o desempenho

Começando como um material em pó e terminando num fator de forma de ferramenta de precisão, as brocas feitas de carboneto permitem a combinação ideal de engenharia, ciências dos materiais e técnica de fabrico. As brocas de metal duro, em comparação com as brocas helicoidais normais ou mesmo com as brocas escalonadas, suportam quantidades extremas de pressão, RPM e calor que permitem que estas brocas funcionem com precisão.

Da próxima vez que vir uma broca de metal duro a perfurar o aço endurecido, lembre-se - é "mais do que uma ferramenta", é engenho, precisão e décadas de perfeição de fabrico.

Contacte-nos hoje mesmo para e saiba como as brocas podem melhorar a sua produtividade e precisão.