O fluido de corte foi aplicado a uma frequência de 200 pulsos por minuto, o que pode ser equiparado ao método convencional (ou jorro) se consideradas as proporções dos processos. Este alto número de pulsos foi determinado em uma segunda bateria de ensaios preliminares onde pôde-se constatar que para pulsos com intervalo muito grande, havia falta de fluido na interface de corte e a qualidade da superfície se deteriorava.
Conforme pode ser observado na Fig. 4.4 a), ao avaliar toda a extensão de um canal com 30 pulsos por minuto, fica evidente uma região deteriorada, o que não ocorre na Fig. 4.4 b). Os canais apresentados foram realizados com vc = 50,3 m/min e fz = 5,0 µm. Vale
ressaltar que a região sem fluido de corte é pior do que a apresentada nos ensaios a seco (Item 4.1, Fig. 4.2 b)), pois as microfresas utilizadas nos ensaios de fluido não eram novas.
De fato, o comprimento usinado pela microfresa, e consequentemente o seu desgaste, ao realizar o canal da Fig. 4.4 b) era maior do que ao realizar o canal da Fig. 4.4 a). Desta forma, é possível que a presença de maiores rebarbas na Fig. 4.4 b) em relação à Fig. 4.4 a) esteja relacionado ao desgaste da microfresa.
a) Canal com 30 pulsos por minuto. b) Canal com 200 pulsos por minuto. Figura 4.4 – Diferença na qualidade dos microcanais em relação à frequência de aplicação do fluido de corte: a) Canal com 30 pulsos por minuto e b) Canal com 200 pulsos por minuto.
Região deteriorada devido à falta de fluido
Região com novo
fornecimento de
fluido
Região com bom acabamento devido ao fluido 800 µm D ir eçã Sentido de rotação
De maneira mais detalhada, a Fig. 4.5 contém a imagem da região do canal em que há a transição da região com restrição de fluido de corte para região com fluido de corte suficiente.
Figura 4.5 – Influência do fluido de corte na qualidade do canal.
Ainda em relação à Fig. 4.5, é possível observar a elevada qualidade do canal na presença de fluido de corte, não apresentando material aderido no fundo do canal, nem rebarbas no fundo do canal do lado discordante, além de redução nas marcas de avanço.
Para comprovar que realmente havia lubrificação insuficiente na interface, foram avaliadas as forças de corte, já que o fluido de corte está diretamente relacionado às excitações e forças do sistema (LIU et al., 2017 e MITTAL et al., 2017). Os ensaios foram realizados com velocidade de corte de 13,8 m/min, para que a rotação da microfresadora fosse baixa, devido às limitações do sistema de medição, conforme explicado no Capítulo III, sub-item 3.6.4.
Superfície com baixa qualidade. Presença de rebarbas e material aderido no fundo do canal.
Superfície com alta qualidade. Redução nas rebarbas e sem material aderido no canal.
Região sem fluido de corte Região com fluido de corte Direção do avanço Sentido de rotação Novo pulso de fluido de corte
a) Ensaio a seco b) Ensaio com 30 pulsos por minuto
c) Ensaio com 200 pulsos por minuto d) Comparação entre ensaios
Figura 4.6 – Forças de corte em função do fluido de corte.
Na Figura 4.6 a) é apresentado o sinal da força para microusinagem a seco, neste gráfico é possível verificar que a forças de corte aumentam de 4,6 N a 8,7 N durante a microusinagem, indicando que houve um desgaste significativo no comprimento usinado de 15 mm, o que foi observado no Item 4.1 deste Capítulo, nos resultados de desgaste, Fig. 4.3.
Ao comparar o resultado de força, Fig. 4.6 a), do ensaio a seco com a o ensaio com fluido de corte aplicado em alta frequência, Fig. 4.6 c) é possível observar que a força inicial é similar, porém não há um aumento significativo com o comprimento usinado, e a força
máxima durante a usinagem do canal com fluido em alta frequência é próxima a 6,7 N, o que indica que o fluido reduziu as forças e de corte e consequentemente as taxas de desgaste da microfresa.
Ao avaliar a baixa frequência de aplicação de fluido de corte, 30 pulsos por minuto, é possível notar, Fig. 4.6. b) que o valor inicial da força é alto (uma vez que este ensaio foi realizado com a microfresa no ensaio com aplicação de fluido em alta frequência de pulsos) e possui picos de força, que podem estar relacionados à falta de fluido de corte na interface.
Os resultados obtidos estão de acordo com a literatura, que aponta que a aplicação de fluido de corte no microfresamento de Inconel 718 favorece o processo uma vez que a lubrificação evita a adesão do material da peça na microferramenta, o que resulta também em menores atritos que por sua vez reduzem diretamente as forças de corte (UCUN et al., 2013 e ZHOU et al., 2013). Estes efeitos reduzem a difusão do material da peça com a ferramenta, um efeito comum ao se usinar Inconel 718. A redução combinada destes fatores auxilia não apenas na qualidade do canal como no aumento da vida da microfresa (DUDZINSK et al., 2004 e EZUGWU, 2005).
Os resultados computacionais se mostraram robustos e foram similares aos experimentais. Na Fig. 4.7 é possível observar os resultados de força para uma volta em que a microfresa ainda não havia entrado completamente na peça. Este sinal não equivale ao primeiro contato pois foi utilizado pre boolean cut, para que a simulação iniciasse com ambas as arestas dentro da peça.
Figura 4.7 – Resultado de força obtido através de simulação computacional.
Para favorecer a comparação, a Fig. 4.8 contém em detalhe o início do corte para a condição com fluido de corte.
Figura 4.8 – Variação do sinal de força de corte durante o início do processo de usinagem com fluido de corte.
Ao observar o início do microfresamento na Fig. 4.8, é possível perceber que as forças de corte quando a microfresa está iniciando o canal são bem reduzidas. De acordo com Wang et al. (2017), para uma microfresa de 100 µm, com ap de 50 µm, as forças iniciais variam de
0,2 N para um fz = 0,5 µm até aproximadamente 0,8 N para fz = 4,0 µm. O que está de acordo com o apresentado. Apesar da boa qualidade dos resultados de força eles serão apresentados apenas neste Item e no Item 4.9.2, sobre usinagem com avanços elevados.
Por fim, a respeito da aplicação de fluido de corte, pôde-se comprovar qualitativa e quantitativamente os benefícios de seu uso para o microfresamento de Inconel 718. Desta forma, serão apresentados a seguir, do Item 4.3 ao Item 4.8, os resultados obtidos para ensaios realizados na presença de lubrificante, após o microfresamento de 12 canais de 15 mm de comprimento.