Pastilhas PDC (polycrystalline diamond compact) são compósitos diamantados, onde o suporte de metal duro (WC/Co) absorve a energia de impacto sofrida pela camada diamantada, aumentando a vida útil da ferramenta. A pastilha é formada através da compactação e sinterização de pós de diamante com materiais ligantes (cobalto) utilizando técnicas de alta pressão e alta temperatura (HPHT). Esta ferramenta é utilizada para corte e usinagem, e em perfuração de poços de óleo e gás (brocas). Face à questão estratégica industrial, poucos estudos foram publicados sobre o processamento e caracterização destas ferramentas. Neste tocante, este trabalho visa o estudo da influência de alguns parâmetros de corte no desgaste dos cortadores PDC, simulando a situação de corte, quais sejam: forças sobre o cortador, temperatura na zona de corte, rotação da mesa de granito e ângulo de corte. Correlacionando estes parâmetros, descobrem-se quais deles influenciam mais no desgaste das pastilhas. Os ensaios foram realizados em um simulador físico de corte e abrasão que forneceu os resultados para análise. No presente estudo, a condição de corte que propiciou melhores resultados, foi 15kgf/30rpm/10º, onde se obteveram-se os menores valores de desgaste - 0,00002g.

PCD bits (poly-crystalline diamond) are composites in which the hardmetal (WC/Co) base absorbs the impact loading, thus increasing the PCD lifetime. The bit is processed by the high pressure - high temperature sintering (HPHT) of a mixture monocrystalline of diamond powders with a binder phase, usually cobalt (Co). This tool is used in cutting and grinding operations, as well as in oil and gas holes drilling. This work deals with the study of the influence of some cutting parameters on the PCD bit's wear, simulating the real drilling operation in a cutting and abrasion physical simulator, wich are: loads on the bits, cutting edge temperature, granite base rotation, and bit cutting angles. In this work, the smoothest wear condition was 15kgf/30rpm/10º - 0.00002g.

A importância do Nitreto cúbico de Boro (cBN) reside em processos de usinagem de metais ferrosos de elevada dureza. Apesar do cBN ser superado pelo diamante em termos de dureza, ele é mais resistente a oxidação provocada pelo ferro sob altas temperaturas em torno de 700ºC. Os cristais de cBN podem ser obtidos pela síntese a partir da mistura de Nitreto hexagonal de Boro (hBN), aplicando altas pressões e altas temperaturas (HPHT), durante um determinado tempo. Para facilitar os processos de transformação do hBN em cBN, podem ser utilizados um ou mais catalisadores, tais como o magnésio, lítio e bário e outros. No presente trabalho o magnésio na forma de partículas de até 53µm foi utilizado como catalisador nas tentativas de síntese de cBN. Com o objetivo de identificar os parâmetros de síntese (HPHT) que possibilitam a obtenção de partículas de cBN, foram feitas calibrações de temperatura e pressão na prensa hidráulica de 630 toneladas utilizada nos experimentos. As sínteses foram realizadas, utilizando a mesma temperatura para quatro pressões de 5,0; 6,0; 7,0; e 8,0 GPa, durante 5 minutos. E logo após as sínteses foram obtidas imagens por microscopia eletrônica de varredura (MEV) de cada amostra fraturada, o que mostrou algumas formações de cBN.

The importance of the cubic Boron Nitride (cBN) lies in processes of machining of ferrous metals of raised hardness, where it substitutes the diamond. Despite the cBN being surpassed by the diamond in hardness terms, it has more oxidation resistance provoked by the iron under high temperatures around 700ºC. The cBN crystals can be gotten by the synthesis through the hexagonal boron nitride (hBN) applying High Pressures and High Temperatures (HPHT), during determined time. To facilitate the transformation of hBN to cBN, there can be applied one or more catalytic, such as magnesium, lithium, barium and others. In this work the magnesium in the particle form of until 53µm was used as catalytic in the attempts of cBN synthesis. With the objective to identify the synthesis parameters (HPHT) that they make possible the cBN particle attainment, calibrations of temperature and pressure in the hydraulic press of 630 ton used in the experiments had been made. Synthesis was carried out with the same temperature and four different values of pressure 5.0; 6.0; 7.0 and 8.0 GPa, for 5 minutes. After the synthesis, images had been gotten for Scanning Electron Microscope (SEM) of each broken sample, what it showed some formations of cBN.

O presente trabalho desenvolve o processamento e ensaios abrasivos de compósitos a base do sistema epóxi-sílica (SiO2 na forma quartzo), e avaliação da possibilidade de sua aplicação tecnológica nas coroas de polimento de rochas ornamentais, normalmente feitas a base do compósito cimento magnesiano (SOREL)-SiC. Neste sentido, foram produzidos compósitos nas estequiometrias epóxi - (70-75-80-85-90) % em peso SiO2, via mistura e posterior cura, mediante emprego de catalisador. Os compósitos foram submetidos a testes de desgaste, simulando uma situação de polimento de rochas ornamentais. Confrontando os resultados obtidos para os compósitos produzidos com os do compósito cimento magnesiano (SOREL) - SiC das coroas comerciais, observa-se a viabilidade técnica do uso deste novo compósito (epóxi-SiO2) na indústria de rochas ornamentais.

This work deals with the processing and abrasive tests in epoxy - Silica composites, and the evaluation of the possibility of their technological application in dimension stones polishing crowns - commonly made of magnesian mortar (named SOREL) - SiC.. In this sense the composites were processed at the compositions epoxy - (70-75-80-85-90) weight % SiO2, by mixing and curing. The composites were submitted to wear tests, simulating a dimension stone polishing operation. Comparing the results obtained from the processed composites with those from the SOREL-SiC - commercial crowns, it was observed the technical feasibility of using the polyester-SiC composite in the dimension stone industry.

Carbonado é a denominação de um diamante policristalino opaco e de cor escura, naturalmente encontrado no Brasil e na República Central Africana. Artificialmente é possível produzir-se um diamante sintético policristalino do tipo carbonado. Devido a sua microestrutura constituída de muitos grãos, este diamante é mais duro e mais tenaz que os comuns. Assim, pode ser usado com vantagens em brocas para perfuração de petróleo e outras ferramentas resistentes à abrasão. O objetivo deste trabalho foi, pela primeira vez, produzir o carbonado no Brasil e apresentar suas características microestruturais. Este carbonado foi sintetizado a altas pressões e temperaturas utilizando grafite brasileiro no setor de Materiais Superduros da UENF. As características avaliadas o colocam como um material compatível para utilização em ferramentas de corte e perfuração.

Carbonado is the name given to a polycrystalline, opaque and dark color diamond, which is naturally found in Brazil and in the Central Republic of Africa. Artificially, it is possible to produce a carbonado type synthetic polycrystalline diamond. Owing to its microstructure, which is constituted by many grains, this diamond is harder and tougher than the common ones. Therefore, it can be used with advantage in petroleum perforation drill and other wear resistant tools. The objective of this work was, for the first time, to produce a synthetic carbonado in Brazil and to present its microstructural characteristics. This carbonado was synthesized at high pressure and high temperature, using Brazilian graphite, at the sector of Superhard Materials of the State University of the Northern Rio de Janeiro, UENF. The evaluated characteristics indicated that this carbonado is a proper material for cutting and drilling tools.

Os materiais compósitos à base de metal duro (matriz) e nitreto cúbico de boro (cBN) ainda são raramente utilizados em aplicações de tecnologias industriais. Apesar de possuir propriedades físicas similares as do diamante, o cBN possui a característica inconveniente de reagir com o material da matriz durante seu processo de obtenção, feita através da sinterização. Uma maneira de eliminar este efeito negativo é aplicar altas pressões (até 9,0 GPa) durante o processo de sinterização. Em experimentos realizados, misturas de pó de metal duro (WC15%Co) e cBN (16% do volume) foram submetidas a altas pressões, entre 6,0 e 7,0 GPa, e a altas temperaturas, entre 1200 e 1400º C, durante 40 s. Depois de realizada a sinterização, a amostra que apresentou melhores resultados possuía densidade de 14,81 g/cm3, dureza Knoop média de 20,8 GPa, limite de compressão médio de 5,2 GPa, e desgaste na razão de 0,21 g a cada 5 min.

"Hard metal - cubic boron nitride (cBN)" composite materials are rarely used in industrial applications. Although its physical properties are similar to diamond, cBN has the inconvenience of reacting with hard metal during the sintering process. A way to eliminate this negative effect is to apply high pressures (up to 9,0 GPa) during the sintering process. In the experiments, hard metal (WC+15%Co) and cBN (16% of the volume) powder mixtures had been submitted to high pressures about 6,0 and 7,0 GPa, and temperatures from 1200 to 1400º C, for 40 seconds. After the sintering processes, the sample that showed the best result had density of 14,81 g/cm3, Knoop hardness of 20,8 GPa, compression limit of 5,2 GPa, and a wear of 0,21 g per each 5 min of use.

Coroas abrasivas são ferramentas de desbaste e polimento utilizadas no beneficiamento de pedras ornamentais, tais como mármore e granito, com o objetivo de promover acabamento final.Foram preparadas uma série de coroas a base de poliéster com 85, 80 e 75% (em peso) de sílica. Após a mistura da sílica abrasiva com a matriz de poliéster, procedeu-se a posterior cura em moldes com o formato das coroas industriais. Os testes finais foram feitos a nível industrial em empresa do ramo, os quais foram acompanhados via medidas de rugosidade do material trabalhado. A partir da diminuição nas dimensões da coroas abrasivas, e perda de massa, mediu-se o desgaste. Os resultados mostraram que as coroas abrasivas de sílica (quartzo) embebidas em poliéster, podem ser utilizadas como ferramentas abrasivas comerciais, resultando em um produto alternativo, de baixo custo e de qualidade satisfatória, quando comparadas às coroas comerciais de SiC-Sorel.

Abrasive crowns are grinding (thinning) and polishing tools used on ornamental rock preparation, like marble and granite, with the objective of promoting a good finish. A series of crowns were prepared using polyester with 85, 80 and 75% (in weight) of silica in the form of quartz, cured in moulds in the shape of industrial crowns. The final tests were made using the industrial facilities of a company specializing in ornamental rock production. Measurements of the surface roughness were performed. The wearing performance of the abrasive crowns was assessed by measuring the reduction in its dimensions. The results showed that the silica (quartz) embedded in polyester crowns can be used as commercial abrasive tools resulting in an alternative product of satisfactory quality. The silica-polyester crowns presented a smaller weight loss than commercially available crowns, resulting in a longer useful life of the tool while providing a similar surface quality in the case of the 85% silica crowns.

O Nitreto Cúbico de Boro (cBN) é uma forma alotrópica sintética do nitreto de boro que é obtida sob condições de altas pressões e altas temperaturas (HPHT), geralmente a partir do nitreto hexagonal de boro (hBN). Compactos sinterizados de cBN são produzidos sinterizando cBN e ligantes na faixa de 6,0-8,0GPa e cerca de l600-2000°C em tempos que variam até 30 minutos. No presente trabalho, compósitos de cBN com ligantes a base de titânio em l0%p foram sinterizados em parâmetros de 7,7GPa e 2000K. Análises por MEV apresentaram uma estrutura parcialmente sinterizada. A dureza e resistência ao desgaste foram estudadas demonstrando resultados promissores. As propriedades mecânicas dos compósitos foram avaliadas em situações reais de trabalho, por meio de usinagem do aço AISI 4140 endurecido a 54-HRC.

Cubic boron nitride (cBN) is a synthetic allotropic form of boron nitride that is obtained under high pressure and high temperature (HPHT) conditions, usually from hexagonal boron nitride (hBN). Cubic boron nitride compacts are produced by sintering cBN with binder into HPHT conditions at range of 6,0-8,0GPa and temperature between 1600-2000°C during up to 30 minutes. In the present work, composites of cBN with titanium-based binders with cBN ratio of 90%w were sintered under HPHT conditions, 7,7GPa and 2000K. SEM analysis observations showed some porous, as sash, the structure was partially sintered. Hardness and wear resistance were carried through demonstrating good results. The mechanical investigations were performed using a turning machine and a AISI 4140 hardened steel cylinder with 54HRC, in real work conditions without cooling.