Ferramentas de corte à base de nitreto de silício (Beta-Si3N4) podem alcançar uma maior durabilidade ao serem submetidas a altas velocidades de corte durante a usinagem de ferro fundido cinzento, utilizado na fabricação de motores. A explicação, com imagens em escalas nanometricas, está na tese de doutorado de Adriana Ana Pereira premiada em 2011 pela Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas.
A diminuição do desgaste da ferramenta com o aumento da velocidade de corte identificada por diversos autores chamou atenção da pesquisadora Adriana Ana Pereira, durante a pesquisa de mestrado. A maioria das hipóteses para explicação do fenômeno era a atuação da inclusão de sulfeto de manganês (MnS), presente no ferro fundido cinzento, como lubrificante, mas ao verificar que o mesmo não ocorria nos aços de corte fácil, que também contem MnS, a pesquisadora precisou elencar novas possibilidades e alterar o método de pesquisa.
“Precisávamos analisar seções transversais do material aderido na ferramenta com técnicas de resolução nanométrica, o que foi possível com o emprego das técnicas de FIB e TEM”, conta Pereira que utilizou laboratórios do Centro de Nanociência e Nanotecnologia César Lattes/MCT e do Inmetro para a execução do estudo.
As técnicas de Fib e Tem permitiram identificar uma nova camada de cinco nanômetros formada pela interação do óxido de alumínio e nitreto de silício presentes na ferramenta. É esta camada ultrafina, com propriedades não totalmente caracterizadas, que permite a aderência e a manutenção da inclusão de sulfeto de manganês, na superfície da ferramenta, atuando como lubrificante. Os testes foram feitos na Fundição Tupy, com um intervalo de velocidade de corte de 300 a 700 metros por minuto.
O primeiro registro do aumento da vida da ferramenta de corte com o aumento da velocidade de corte foi feito em 1979 pelo orientador de Pereira, Lourival Boehs, na usinagem do ferro fundido maleável de núcleo preto.
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