Arestas de corte da ferramenta CBN 7050 em corte interrompido

A Figura 53 mostra a superfície de saída e folga da ferramenta de PcBN da classe alto teor de CBN (CBN 7050) utilizada no corte interrompido.

Figura 53 – CBN 7050 em corte interrompido: a) superfície de folga e b)superfície de saída.

Inicialmente, a análise topográfica da superfície de folga (Figura 53a) e da superfície de saída (Figura 53b) mostra que o desgaste de cratera consumiu por completo o chanfro da microgeometria da aresta de corte. Além disso, é possível observar que o desgaste de flanco, ocasionado pelo mecanismo de desgaste da abrasão, está distribuído regularmente ao longo da região de contato da superfície de folga e da peça. A Figura 53 não mostra evidências de microlascamentos, e além disso, precisamente na aresta secundária de corte (à esquerda da

Figura 53a), os riscos abrasivos apresentam-se encobertos, aparentemente por material da peça.

Para evidenciar com clareza os mecanismos de desgaste atuantes na aresta de corte, realizou-se a ampliação da superfície de folga da ferramenta, a qual é apresentada na Figura 54.

Figura 54 – Topografia do desgaste na aresta de corte da ferramenta CBN 7050 em corte interrompido.

Na Figura 54 é possível observar nitidamente as marcas abrasivas na direção da velocidade de corte, tanto na superfície de folga como na superfície de saída da ferramenta, caracterizando o mecanismo de desgaste da abrasão. No entanto, as marcas abrasivas mostradas na Figura 54 são menos intensas comparadas à ferramenta CBN 7050 no corte contínuo (ver Figura 49). A elevada temperatura gerada durante o corte contínuo promove a redução de resistência ao desgaste abrasivo da ferramenta, proporcionando atuação mais severa do mecanismo de desgaste. A consequência desta afirmação é a menor vida para esta classe de ferramenta ao se comparar o corte contínuo com o corte interrompido.

Apesar da fragilização da aresta de corte em função da alteração do ângulo de saída visualizada na Figura 54, da fração volumétrica de carbonetos na microestrutura do material usinado e dos cíclicos choques térmicos e mecânicos aos quais a aresta de corte é submetida, não foram observados microlascamentos ou quebras. Entretanto, microlascamentos nas arestas de cortes foram observados por diversos autores no torneamento em corte interrompido, dentre eles: Pavel et al. (2005), no torneamento do aço AISI 1137 (classe A) com 48 HRC; Ko e Kim (2001), no torneamento do aço AISI E52100 (classe B) com 60 HRC e Chou e Evans (1999), no torneamento do aço AISI M50 (classe C). Todos os autores atribuíram os microlascamentos aos cíclicos choques térmicos e mecânicos impostos à aresta de corte durante ocorte interrompido.

Mesmo com a ampliação da superfície de folga da ferramenta apresentada na Figura 54a, não está claro o que ocorre na região da aresta secundária de corte. Para evidenciar o fenômeno com maior clareza e verificar qual o material que encobre a região, a Figura 55 mostra a aplicação da região secundária de corte em conjunto com a análise EDS.

Figura 55 – Análise EDS da ferramenta CBN 7050 em corte interrompido na segunda réplica dos experimentos.

A Figura 55 apresenta a análise EDS em dois pontos da superfície de folga da ferramenta CBN 7050, ambos localizados na região secundária de corte. O ponto 1 está posicionado sobre um suposto material aderido. Neste ponto, foram detectados elevados teores de ferro (Fe) e cromo (Cr). Isto indica a presença do mecanismo de desgaste da adesão devido à elevada presença destes elementos na composição química do material usinado. Em contrapartida, o ponto 2 foi posicionado diretamente sobre as marcas da ferramenta, no qual foram detectados elevados teores de Tungstênio (W) e Cobalto (Co), os quais não estão presentes na composição química do material usinado (ver Tabela 8). É importante ressaltar que o Boro, também constituinte do substrato, não pode ser quantificado com clareza por esta técnica em função da massa atômica. O Tungstênio e o Cobalto são elementos químicos presentes na composição da ferramenta CBN 7050. Para confirmar a presença do desgaste da adesão, realizou-se a análise EDS na ferramenta utiliza em outra réplica dos experimentos. A análise é apresentada na Figura 56.

Figura 56 – Análise EDS da ferramenta CBN 7050 em corte interrompido na terceira réplica dos experimentos.

A evidência da presença da adesão está novamente mostrada na Figura 56. O ponto 1 da análise EDS apresenta elevados teores dos elementos químicos cromo (Cr) e ferro (Fe), ou seja, ambos os elementos estão presentes na composição química do material usinado. No entanto, no ponto 2 da análise EDS são observados elevados teores de silício (Si) e cobalto (Co). O silício está presente na composição química do material usinado, porém, em pequenas quantidades; já quanto ao Cobalto, sugere-se que é o material aglomerante da ferramenta de alto teor de CBN (CBN 7050). Esta quantificação sugere que esta é uma região de transição entre adesão de material usinado e substrato da ferramenta.

As Figura 55 e 56 mostram evidências da presença de adesão nas ferramentas de alto teor de CBN (CBN 7050) no corte interrompido. Segundo Trent e Wright (2000), a adesão pode ser observada em baixas temperaturas de corte, como no corte interrompido desta condição. Outro ponto que favorece o aparecimento deste mecanismo de desgaste é a menor estabilidade química da ferramenta de alto teor de CBN (CBN 7050) em relação à ferramenta de baixo teor de CBN (CBN 7025).

A constatação do aparecimento da adesão sugere que ocorreu o fenômeno de desgaste por aderência seguido de arrastamento das partículas de CBN da ferramenta sobre a própria ferramenta de corte (attrition). Esta é uma hipótese concreta para o surgimento das marcas

abrasivas no flanco e na superfície de saída da ferramenta CBN 7050 utilizada em corte interrompido.

A adesão de material usinado em ferramentas de PcBN no corte interrompido também foi observado por Ko e Kim (2001), no torneamento do aço AISI E52100 com 60 HRC. No entanto, os autores não sugerem hipóteses para o aparecimento desta característica. Pavel et

al. (2005) também observaram a adesão no torneamento do aço AISI 1117 com 62 HRC,

contudo, o corte foi realizado em superfícies contínuas. Os autores sugerem que a adesão protege a ferramenta de corte contra o mecanismo de desgaste da abrasão, porém, favorece a interação química entre cavaco e ferramenta.

Na ferramenta da classe de alto teor de CBN (CBN 7050) utilizada no corte contínuo, o principal mecanismo de desgaste foi a abrasão. Neste caso, também notou-se a presença de adesão de material usinado principalmente na aresta secundária de corte. Apesar dos cíclicos choques térmicos e mecânicos promovidos pelo corte interrompido, não foram observadas quebras ou microlascamentos nas arestas de corte.