Arestas de corte da ferramenta CBN 7025 em corte contínuo

Na condição utilizando a classe de baixo teor de CBN (CBN 7025) no corte contínuo, o principal mecanismo de desgaste identificado também foi a abrasão. A Figura 50a mostra a superfície de folga e a Figura 50b mostra a superfície de saída.

Figura 50 – CBN 7025 em corte contínuo: a) superfície de folga e b) superfície de saída.

Conforme a Figura 50a, verifica-se a presença do desgaste de flanco com maiores valores na extremidade e também uma cratera formada por desgaste abrasivo. Além disso, as Figura 50a e 50b mostram a presença de microlascamentos na aresta de corte.

A topografia da região do desgaste da classe CBN 7025 em corte contínuo difere da classe anterior (CBN 7050 em corte contínuo) em relação à intensidade do desgaste de flanco, ao desgaste de cratera e à presença de microlascamentos. Por outro lado, a vida da classe CBN 7025 (baixo teor de CBN) em corte contínuo foi aproximadamente 200% superior à classe CBN 7050 (alto teor de CBN) na mesma condição de corte.

As arestas de corte, tanto da classe CBN 7025 como da classe CBN 7050 utilizadas em corte contínuo, foram fragilizadas devido à alteração da geometria da ferramenta em função do intenso desgaste de cratera. Entretanto, a Figura 50a (classe CBN 7025) apresenta uma aresta de corte remanescente mais aguda (menor ângulo de cunha) em comparação à aresta mostrada na Figura 49a (classe CBN 7050). Esta condição proporciona maior fragilidade à aresta de corte, favorecendo o surgimento de microlascamentos.

Conforme Astakhov (2006), Trent e Wright (2000), quando analisada a topografia do desgaste de cratera em ferramentas de metal duro, a superfície apresenta-se lisa devido à difusão ser realizada por trocas no nível atômico entre partículas do cavaco e da superfície de saída da ferramenta. No entanto, esta característica não é observada na topografia do desgaste de cratera apresentada na Figura 50. Para evidenciar este fenômeno, foi realizada a ampliação da superfície de folga da classe CBN 7025, conforme mostrado na Figura 51.

Figura 51 – Topografia do desgaste na aresta de corte da ferramenta CBN 7025 em corte contínuo.

A Figura 51a mostra a topografia do desgaste na superfície de folga da classe CBN 7025 (baixo teor de CBN), enquanto que a Figura 51b mostra o desgaste de cratera e sua influência na fragilização da aresta de corte. Por fim, a Figura 51c evidencia o microlascamento ocorrido na aresta de corte. Conforme a topografia do desgaste de cratera mostrada na ampliação da região B (Figura 51b), o desgaste tipo cratera apresenta marcas abrasivas na direção da velocidade de corte, indicando que o mecanismo de desgaste predominante é a abrasão. Deste modo, o desgaste do tipo cratera não foi formado pelo mecanismo da difusão, conforme descrito por Astakhov (2006) Trent e Wright (2000). A inexistência de difusão é uma evidência da ausência da zona de aderência, a qual é dificultada devido à fração volumétrica de carbonetos na microestrutura do material usinado, na qual a ação abrasiva destes carbonetos remove ciclicamente a camada de material estacionária na superfície de saída da ferramenta. No torneamento de materiais com restrita presença de carbonetos na microestrutura, a zona de aderência ocorre. Um indicador para este fenômeno foi relatado por Yallese et al. (2009), por Katuku, Koursaris e Sigalas (2010) e por Diniz e Oliveira (2008) (ver a Figura 18), em que os autores relataram o mecanismo de desgaste da difusão em ferramentas de PcBN. Nestes casos, a superfície da cratera diferencia-se da

mostrada neste item em função de uma topografia lisa. Segundo Trent e Wright (2000), a presença da zona de aderência é uma condição necessária para ocorrer o desgaste difusivo.

A hipótese sugerida no parágrafo anterior para a ausência do mecanismo de desgate da difusão está baseada na complexibilidade microestrutural (elevada presença de carbonetos) do ferro fundido branco com alto teor de cromo. Contudo, considerando a descrição do mecanismo de desgaste da difusão realizada por Astakhov (2006) e por Trent e Wright (2000), é pertirnente sugerir também, que o desgaste de cratera mostrado na Figura 51b pode ter sido ocasionado por mecanismos de desgaste combinados, neste caso, a abrasão e a difusão.

Ainda referente à Figura 51b, é nítida a percepção de que a progressão do desgaste de cratera alterou a geometria da superfície de saída de cavacos, reduzindo a resistência da aresta de corte, consequentemente favorecendo o surgimento de microlascamentos. Desta forma, uma das causas para o microlascamento visualizado na Figura 51c pode ter sido a fragilidade da aresta depois da cratera formada, além de ser auxiliado pelo carregamento mecânico dos carbonetos da microestrutura do material sobre a aresta de corte. Os microlascamentos em ferramentas de PcBN são mais comuns no torneamento de materiais endurecidos em superfícies interrompidas. No entanto, estas avarias também foram observadas por Ren et al. (2001) no torneamento em corte contínuo de uma liga de Fe-Cr-C depositada pelo processo de soldagem, na qual 50% da microestrutura da camada depositada era formada por carbonetos. A menor tenacidade das ferramentas CBN 7025 (baixo teor de CBN) comparada às CBN 7050 (alto teor de CBN) (Tabela 5), pode ter contribuído para o surgimento dos microlascamentos nas arestas da ferramenta CBN 7025 no corte contínuo.

Além do desgaste de cratera e do surgimento de microlascamentos, a topografia do desgaste de flanco da classe CBN 7025 possui significativas diferenças em relação à classe CBN 7050. Estas diferenças foram observadas em todas as réplicas dos experimentos, porém o fenômeno ocorrido na superfície de folga da ferramenta tornou-se mais pronunciado na aresta mostrada na Figura 52.

Figura 52 – Topografia do desgaste na aresta de corte da ferramenta CBN 7025 em corte contínuo evidenciando desgaste na superfície de folga da ferramenta.

A Figura 52a mostra a topografia do desgaste de flanco da ferramenta da classe CBN 7025 no corte contínuo em outra réplica dos experimentos. A Figura 52b evidencia que apesar de não ter ocorrido microlascamentos nesta aresta de corte, ocorreu a alteração do ângulo de saída dos cavacos, fragilizando a aresta de corte. A Figura 52c mostra a ampliação dos sulcos abrasivos formados na superfície de folga da ferramenta, enquanto que a Figura 52d os mostra em vista de topo (aplicação da superfície de saída da ferramenta).

Observa-se nas Figura 51a e 51b que as marcas abrasivas na superfície de folga são maiores e mais profundas comparadas às marcas na ferramenta CBN 7050 em corte contínuo (ver a Figura 49). Estes canais ou sulcos na superfície de folga têm uma distribuição uniforme ao longo da aresta de corte, com distância de aproximadamente 60 µm de comprimento (ver a Figura 52d). O surgimento desta topografia de superfície está relacionado ao mecanismo de desgaste da abrasão. Uma hipótese para explicar a formação dos sulcos é a contribuição dos carbonetos fortemente ancorados na microestrutura do material usinado. Como estes carbonetos são relativamente grandes (maiores que 100 µm em seção transversal da célula eutética), podem, simultaneamente, entrar em contato com a superfície de folga da ferramenta

e continuar ancorados na matriz do material, possuindo rigidez e estrutura para provocar severas marcas abrasivas na superfície de folga da ferramenta, conforme as mostradas na Figura 52. Assim, os carbonetos da microestrutura do material ocasionam a dissociação do material aglomerante com as partículas de CBN da ferramenta, permitindo a formação dos sulcos no desgaste de flanco. Este processo é facilitado pela elevada temperatura na interface cavaco-ferramenta, a qual reduz a resistência da ferramenta em função do efeito térmico. Outro ponto preponderante para esta hipótese é a elevada rigidez e estabilidade dinâmica do sistema de usinagem utilizado, caso contrário, o impacto dos carbonetos ocasionaria repentinas avarias na aresta de corte.

Poulachon et al. (2003) observaram morfologias de desgaste similares no torneamento em corte contínuo do aço-ferramenta AISI D2. Os autores atribuíram a formação dos sulcos no flanco da ferramenta aos carbonetos presentes na microestrutura do aço AISI D2, como também relacionaram o comprimento do sulco do desgaste de flanco com os tamanhos dos carbonetos. Os autores realizaram esta associação devido aos sulcos na superfície de folga da ferramenta serem formados sobre as marcas abrasivas de menor intensidade na aresta de corte (ver a Figura 19). Entretanto, Arsecularatne et al. (2006), conforme mostrado na Figura 20, visualizaram a mesma característica no desgaste nas ferramentas de PcBN no torneamento do aço-ferramenta AISI D2. Porém, esses autores atribuem os sulcos do desgaste de flanco às partículas de CBN dissociadas das ferramentas devido à dissolução química do material aglomerante. A atribuição à topografia do desgaste de flanco sugerida por Arsecularatne et al. (2006) é pouco provável para esta pesquisa, pois em termos de volume, as partículas de CBN são insignificantes comparadas às partículas de carbonetos do material usinado, e o tamanho das partículas de CBN é relativamente pequeno comparado ao tamanho dos sulcos formados na superfície de folga da ferramenta (Figura 52d).

As severas marcas abrasivas no flanco da ferramenta (sulcos), formadas na classe de baixo teor de CBN (CBN 7025) no corte contínuo, podem influenciar drasticamente a rugosidade da superfície usinada, mesmo sendo a região secundária de corte da ferramenta, a qual não possui sulcos tão profundos (à esquerda da Figura 50 e Figura 52a), a região da ferramenta com maior parcela na formação da rugosidade. Diante da profundidade das marcas abrasivas (sulcos) na superfície de folga da ferramenta, é pertinente imaginar que a aresta secundária de corte não conseguirá remover todos os picos e vales da rugosidade da superfície usinada formados pelas severas marcas abrasivas (sulcos) da aresta de corte. Diante desta condição, e comparando a morfologia dos desgastes das ferramentas, a classe CBN 7025 no

corte contínuo deve promover maiores valores de rugosidade. A avaliação dos valores de rugosidade será realizada no item 4.4.1.

Conforme descrito anteriormente, a condição de corte contínuo promove elevada temperatura na interface cavaco-ferramenta, a qual favorece o aparecimento do mecanismo de desgaste da difusão. No entanto, o comportamento da microestrutura do material usinado na interface cavaco-ferramenta não permite a manutenção da zona de aderência, a qual, segundo Astakhov (2006), Trent e Wright (2000), é uma condição necessária para ocorrer o desgaste difusivo.

Para as ferramentas da classe de baixo teor de CBN (CBN 7025) no corte contínuo não foram observados os mecanismos de desgaste da difusão e da adesão. Nesta condição, o único mecanismo de desgaste observado nas arestas de corte foi a abrasão. Contudo, para esta classe de ferramenta também foram observadas avarias na forma de microlascamentos nas arestas de corte.