Fabricação, caracterização e avaliação de desempenho em usinagem de metal duro com adição de grafeno sinterizado por plasma pulsado
Nome: JHONATAN DANTAS DOS SANTOS ROSA
Data de publicação: 30/09/2025
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| IZABEL FERNANDA MACHADO | Examinador Externo |
| MARCELLO FILGUEIRA | Examinador Externo |
| MARCELO BERTOLETE CARNEIRO | Examinador Interno |
| PATRICIA ALVES BARBOSA | Presidente |
Resumo: O metal duro, constituído basicamente de carboneto de tungstênio (WC) e cobalto (Co), é o material de ferramenta de corte mais utilizado no setor metal-mecânico. Mesmo com suas excelentes propriedades de dureza e tenacidade, este material continua sendo foco de constantes desenvolvimentos, como a adição de grafeno. Este nanoaditivo tem prometido aumentar o desempenho de materiais convencionais com melhoria das propriedades mecânicas e de lubrificação. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo fabricar, caracterizar e avaliar o desempenho em usinagem de metal duro com adição de grafeno com poucas camadas (FLG – Few Layer Graphene). Para tanto, foram sinterizadas por plasma pulsado (SPS) à 1400°C, com pressão uniaxial 40MPa em vácuo, amostras de WC-10Co+0,1FLG e WC-10Co. Parte destas amostras foram utilizadas para caracterização microestrutural, dureza, tenacidade à fratura e densidade. Outra parte foi retificada para gerar insertos de usinagem. As ferramentas sinterizadas por SPS sem e com adição de grafeno foram comparadas com um inserto comercial (WC-Co - Comercial). Ensaios de torneamento a seco em ferro fundido cinzento FC250 foram executados com condições de corte constante (Vc=150 m/min, f=0,15 mm/volta e ap=1,5 mm). Foram avaliadas as respostas de força de usinagem, coeficiente de atrito, temperatura, rugosidade e desgaste. Os resultados mostraram que a adição de 0,1% em massa de FLG tem pouca influencia sobre a densificação, sem efeito na dureza, todavia, promoveu um aumento médio de 13,82% na tenacidade à fratura. A adição de grafeno também promoveu de maneira geral ganho no desempenho da ferramenta de metal duro, reduzindo significativamente a força de usinagem; o coeficiente de atrito; temperatura de corte; e desgastes de cratera e de flanco, com mecanismo dominante por attrition; além de melhorar o acabamento da superfície da peça usinada. Dessa forma, a adição de 0,1% de grafeno com poucas camadas (<10) à composição do metal duro se mostra como alternativa promissora e eficiente na sustentabilidade do processo.
Palavras-chave: metal duro; grafeno; SPS; ferramentas de corte; usinagem.
