ARQUIVO DE TECNOLOGIA

Cobertura Miracle: Evolução de uma tecnologia à frente do seu tempo.

O caminho para criar novos produtos dignos de serem chamados de "Miracle".

No final dos anos 1980, quando o revestimento TiN estava no auge de sua popularidade, surgiu o revestimento de Al-TiN rico em alumínio, atraindo os holofotes por mudar completamente as convenções existentes. A tecnologia foi denominada Cobertura Miracle. Este artigo descreve a trajetória desta cobertura que mudou a história das ferramentas de metal duro.

Parte 1. 1987~ A Cobertura Miracle foi o resultado de um esforço unificado.

O revestimento TiN rico em alumínio chegou ao mercado em 1987. Este novo revestimento foi desenvolvido pela Kobe Steel Co. Ltd., um fabricante de ferramentas de aço rápido que se tornaria mais tarde a Planta de Akashi da Mitsubishi Materials Corporation. Naquele momento, a Kobe Steel entrava nos negócios de ferramentas de corte de metal duro. Embora o revestimento de cor violeta escuro seja comum nos dias de hoje, a tendência na época era o revestimento dourado de TiN. A confiança em relação à tecnologia era indiscutível, mas havia dúvidas quanto à aceitação do novo revestimento no mercado. As amostras foram exibidas na feira JIMTOF em 1988 e a broca de metal duro com a Cobertura Miracle foi lançada em 1990. Em 1991, a fresa de topo Miracle também foi introduzida no mercado de ferramentas de metal duro. Apesar das preocupações antes do lançamento, a fresa Miracle foi muito elogiada como um produto excelente e diferente de tudo que até então existia no mercado. Como resultado, a empresa decidiu aumentar em 5 vezes a sua capacidade de produção. Além disso, a fresa Miracle causou um grande impacto por possibilitar a usinagem de moldes após o tratamento térmico, algo que era impensável na época. No processo convencional, depois do tratamento térmico, as peças passavam por operações de eletroerosão. Com a possibilidade de usinar as peças depois do tratamento térmico, o tempo de fabricação de moldes foi reduzido significativamente. A fresa Miracle tornou-se uma ferramenta literalmente milagrosa. Ironicamente, como a durabilidade da Cobertura Miracle era muito maior do que se imaginava, isto causou uma escassez de peças para avaliação de desempenho. Na empresa, isso ainda é um grande problema e um ponto de discussão entre os desenvolvedores de revestimento, que querem avaliações em testes de usinagem, e os responsáveis por testes de aplicação que, por sua vez, buscam reduzir os custos de testes. Em 1995, as fresas Miracle receberam o Prêmio Técnico da Sociedade Japonesa de Engenheiros Mecânicos, o mesmo prêmio que a Nozomi Shinkansen recebeu naquele ano. O reconhecimento das fresas Miracle em mesmo grau de importância que um Shinkansen (trem bala) é motivo de grande orgulho.

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Parte 2. 1996~ Expansão da tecnologia de Cobertura Miracle

A expansão da tecnologia de Cobertura Miracle para outros produtos teve como base: o (Al,Ti)N rico em alumínio, principal característica da Cobertura Miracle original, e o 'know-how' de fabricação para obter a máxima eficiência desta característica.

Por exemplo, a cobertura (Al,Ti,Si)N resultou da busca por dureza e temperatura de oxidação ainda maiores do que a Cobertura Miracle. A Mitsubishi Materials foi provavelmente a primeira empresa a adicionar o Si, que é amplamente utilizado nas atuais coberturas PVD. Em conjunto com os novos desenvolvimentos de substrato de metal duro e geometrias, a cobertura (Al,Ti,Si)N possibilitou a usinagem de aços com dureza superior a 60HRC.

Outro exemplo é a linha com cobertura Violet, composta por ferramentas em aço rápido com cobertura (Al,Ti)N. A aplicação do revestimento sobre o aço rápido é mais difícil do que o metal duro. O processo de cobertura deve ser realizado em temperaturas elevadas para obter o máximo desempenho das propriedades de uma cobertura, mas a dureza do aço rápido se deteriora em temperaturas superiores a 550ºC. Portanto, foi preciso buscar a otimização das propriedades da cobertura dentro de uma faixa de equilíbrio. Todos que participaram do desenvolvimento de produtos com a Cobertura Violet, de geração em geração, em algum momento se depararam com este grande desafio e quando conseguiam superá-lo, resultava no avanço da tecnologia. O desenvolvimento das brocas Violet foi um processo difícil, mas são produtos consagrados até hoje. E o trabalho intenso dedicado para desenvolver uma ferramenta bem-sucedida no mercado faz valer todo o esforço.

Parte 3. 2000~ Rumo à principal tecnologia de cobertura de insertos e brocas de metal duro

Em 2000, a Planta de Akashi tornou-se uma subsidiária direta da Mitsubishi Materials Corporation. Logo a tecnologia de Cobertura Miracle foi aplicada às brocas inteiriças de metal duro e aos insertos de metal duro, especialidades da Mitsubishi Materials. Na época, a cobertura CVD era a principal cobertura para insertos e a PVD era uma cobertura secundária. No entanto, com as propriedades da Cobertura Miracle e o desenvolvimento das geometrias de ferramenta, a tecnologia de cobertura PVD ganhou importância.

A VP15TF, em particular, tornou-se uma das principais classes de inserto devido à sua versatilidade, que resulta das características combinadas do substrato e da Cobertura Miracle. Diz-se que “quando há dúvidas sobre a seleção de classe, a primeira recomendação é a VP15TF”, o que evidencia a versatilidade desta classe, que é bem conceituada até os dias de hoje. A Cobertura Miracle também foi aplicada às brocas inteiriças de metal duro. Infelizmente as brocas Miracle produzidas na Planta de Akashi em 1990 não eram tão rentáveis como se esperava. Mas a Cobertura Miracle foi aplicada às brocas da Mitsubishi Materials, da linha ZET1 desenvolvida no mesmo período e da linha WSTAR com nova geometria. Com isso, a Cobertura Miracle prosperou também nas ferramentas de furação.

Para as fresas de topo inteiriças, foi desenvolvida a nova cobertura Impact Miracle, que combina Al-Ti-Si-N e a tecnologia de cobertura em camada única de nanocristais. Finalmente, a fusão entre a nova cobertura e a tecnologia do substrato de metal duro da Mitsubishi Materials resultou na criação das fresas Impact Miracle. Devido à sua capacidade de usinar HSS, a nova geração de fresas Impact Miracle marcou o início de novos tempos na usinagem.

Insertos (VP15TF) com Cobertura Miracle

Cobertura Impact Miracle, com tecnologia de cobertura em camada única de nanocristais

Brocas Miracle ZET1 – Brocas inteiriças de metal duro

Parte 4. 2012~ Evolução da linha Miracle

Com o desenvolvimento de coberturas PVD específicas para cada aplicação, as coberturas de alto desempenho tornaram-se uma tendência nos últimos anos. Além das coberturas com camada única, a sobreposição de múltiplas camadas e a combinação de novas tecnologias permitiram a evolução contínua e acelerada das coberturas.

“Miracle Sigma” refere-se ao conjunto das mais avançadas tecnologias de cobertura PVD da Mitsubishi Materials, apresentadas a seguir.

A Cobertura Smart Miracle foi desenvolvida para usinagem de materiais de difícil usinabilidade. Devido à sua composição com base N(Al-Cr), proporciona excelente vida útil na usinagem de ligas de níquel e ligas de titânio.

A tecnologia "ZERO-μ Surface" reduz significativamente a adesão de material usinado e o esforço de corte, proporcionando uma eficiência excepcional.

Para os insertos de fresamento, foram desenvolvidas seis classes diferentes nas séries MP61, MP71 e MP91. Estas classes de alto desempenho são otimizadas para atender necessidades específicas na usinagem de materiais do grupo P, M e S da classificação ISO.

A Tecnologia TOUGH-Σ refere-se à cobertura Al-Ti-Cr-N multicamadas, ideal para solucionar problemas de desgaste e trincas térmicas no fresamento.

No torneamento, as classes da série MP90 para materiais de difícil usinabilidade têm como base a cobertura Al-Ti-N com alto teor de alumínio. Embora sua característica principal seja a mesma da Cobertura Miracle original, a série MP90 possui um teor de alumínio ainda maior.

Na furação, foi desenvolvida a classe DP1020 para uso geral, com cobertura Ti-Al-Cr-N multicamadas, otimizada para as brocas inteiriças de metal duro, reduzindo significativamente o desgaste na guia. Combinada à tecnologia ZERO-μ Surface e à tecnologia TRI-cooling com exclusiva geometria do furo de refrigeração, a DP1020 proporciona maior eficiência na expulsão de cavacos, um problema comum na furação. Além disso, reduz o esforço de corte, tornando a operação de furação mais estável.

Fresa para materiais de difícil usinabilidade
[SMART MIRACLE]

Insertos de metal duro com cobertura PVD para fresamento
[Séries MP61 / MP71 / MP91]

Insertos com cobertura PVD para materiais
de difícil usinabilidade [MP9005 / MP9015]

Progresso da Cobertura Miracle

Nestes 28 anos desde o lançamento da Cobertura Miracle, os requisitos de desempenho das coberturas PVD têm se tornado cada vez mais exigentes. Continuaremos empenhados em desenvolver tecnologias e produtos capazes de superar as expectativas dos clientes em relação à "Cobertura Miracle".

Natsuki Ichimiya Líder do Grupo de Cobertura do Departamento de P&D

História do desenvolvimento da Cobertura Miracle

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