4.2.2.2 Rugosidade da peça
Peça 3 (Irregular) Média do desgaste de flanco VBmax no jogo de pastilhas
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 70,5 140,9 211,4 281,8 352,3 422,8 493,2 563,7 634,1 704,6 775,1 845,5 916,0 986,4 1056,9 1127,4 1197,8 1268,3 1338,7 1409,2 1479,7 1550,1 1620,6 1691,0 1691,0 1761,5 1832,0 1902,4 1972,9 2043,3 2113,8 2184,3
Volume de cavaco removido (cm3)
VBmax med (mm) Vc700-discord
Vc840-discord Vc1000-discord
DESBASTE CERÂMICA - PEÇA 3 - VB médio Para vol cavaco = 1042,8 cm3
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
700 DISC 840 DISC 1000 DISC
Vc e sentido de usinagem
VB médio
Finalmente, para determinar qual a velocidade de corte mais adequada para a usinagem desta peça, podemos fazer a seguinte análise. O aumento da velocidade de corte de 840 m/min para 1000 m/min significa, em termos quantitativos :
• Aumento de 19% na velocidade de corte, portanto redução na mesma proporção do tempo de usinagem;
• Diminuição drástica do volume usinado em 29,03%, segundo análise da Figura 4.45 (até atingir fim de vida).
Em função dessas considerações, qual velocidade de corte deve ser utilizada para usinagem desta peça? Isso dependerá do que se deseja obter. Lembrando as considerações feitas no item 4.1, podemos concluir que, se o objetivo for MAXIMIZAR VIDA ÚTIL DA FERRAMENTA, a velocidade a ser utilizada é 840 m/min ou, dependendo do grau de sub-utilização da máquina, usar 700 m/min, que proporcionou a maior vida útil de todas as ensaiadas (não foi possível determinar o fim de vida nesse ensaio pelo lento crescimento do desgaste). Se o objetivo for MAXIMIZAR A PRODUTIVIDADE, tendo baixos tempos de produção, situação considerada prioritária no setor produtivo, provavelmente a velocidade a ser utilizada é 1000 m/min.
• Análise do desgaste/avaria - Ensaio 2 – vc = 700 m/min - sentido discordante
Neste ensaio, foi usinada uma peça inteira (110 passes), apresentando todas as pastilhas desgaste de flanco mínimo (VB = 0,1 mm). Após a troca da peça, este desgaste foi mantido em todas as pastilhas até a passada 190, porém, após a passada 210, a pastilha 8 sofreu um lascamento repentino na parte inferior do chanfro de aproximadamente 0,7 mm em forma semelhante aos ensaios 10 e 5. Entretanto, neste caso aconteceu após a passada 190 e não na mudança da peça feita após a passada 110, por esse motivo, o lascamento não pode ser atribuído à dureza superficial da peça nova.
Como mostrado na Figura 4.47, este lascamento apresenta uma estrutura diferente da apresentada no ensaio 5. Observa-se uma região lisa mais definida na ponta, o que pode indicar fadiga do material, já que não houve lascamento progressivo e sim repentino. Em peças
submetidas a esforços repetitivos, o aparecimento de uma fissura interna se propaga até a superfície, provocando quebra da peça, apresentando na região fraturada uma superfície lisa semelhante a uma concha. Segundo Trent (1996), a fratura pode ser iniciada também por deformação da ferramenta, seguida por uma formação de trincas, às vezes dificilmente perceptíveis, a fratura mecânica seria a última fase da falha. O mecanismo foot forming (ver capítulo 2.4.2) também pode ter provocado este lascamento, porém a espessura de corte nesta peça é pequena em grande parte da usinagem. Antes do lascamento, todas as pastilhas apresentaram desgaste de flanco mínimo VB = 0,1 mm. O ensaio atingiu fim de vida por
lascamento repentino de uma aresta, embora nas outras pastilhas somente se observou desgaste de flanco mínimo provocado por difusão.
Como em todos os casos anteriores, baseado na análise EDS (ver Tabela 4.24), não existe adesão de Fe na região desgastada (ponto 1 – da Figura 4.47 ), porém, diferentemente das peças 1 e 2, também não existe adesão de Fe na região intermediária (ponto 2). Observando a região desgastada, parece que tem riscos abrasivos. Aquele desgaste mínimo antes do lascamento deve ter sido causado por abrasão, mas o que levou a ferramenta ao fim de vida foi fadiga mecânica mesmo. A ferramenta resistiu tanto ao desgaste e, com isso, a vida cresceu tanto, que ela fadigou devido ao número excessivo de pancadas.
Figura 4.47 - Lascamento da pastilha (x100) - ensaio 2 - vc = 700 m/min – Peça 3 - sentido
discordante – desbaste cerâmica - Microscopia eletrônica de varredura com elétrons secundários (20 kV)
Lascamento da superfície
Figura 4.48 - Lascamento da pastilha do ensaio 2 (foto digital)
Tabela 4.24 - Análise química por energia dispersiva (EDS) - ensaio 2
Concentração em peso %
Si Pastilha 08 - ensaio 02_pt1 100.00
Pastilha 08 - ensaio 02_pt2 100.00
Este ensaio teve que ser repetido e os resultados da repetição são mostrados na Figura 4.45. Na repetição não foi observado lascamento e o desgaste de flanco teve um crescimento muito pequeno, motivo pelo qual o ensaio foi detido após a usinagem de 220 passes (duas peças), atingindo desgaste de flanco mínimo VB = 0,1 mm.
• Análise de desgaste/avaria - Ensaio 6 vc = 840 m/min – sentido discordante
Este ensaio apresentou desgaste uniforme em todas as pastilhas, atingindo fim de vida por desgaste após 320 passes (VB = 0,2 mm em 4 pastilhas). Embora a Figura 4.45 só mostre até essa
passada, o ensaio foi continuado até 440 passes (4 peças usinadas), quando todas as pastilhas atingiram VB = 0,2 mm.Em relação ao ensaio anterior, observamos que o aumento na velocidade
de corte acelerou o desgaste de flanco das pastilhas, porém não provocou lascamento em nenhuma delas.
A Figura 4.49 mostra o desgaste de flanco de uma pastilha. Não se nota nenhum risco paralelo à direção de corte que poderia indicar desgaste abrasivo. O aspecto polido da superfície desgastada indica que o desgaste de flanco pode ser devido à difusão. Para confirmar a difusão, recorre-se à análise EDS. A Tabela 4.25 mostra que existe presença de Fe na região fronteiriça do desgaste (ponto 2 da Figura 4.49 ) e nenhuma na região desgastada (ponto 1). Uma hipótese aceitável para o mecanismo de desgaste desta ferramenta é similar àquela da ferramenta que usinou a peça 2 com vc = 1000 m/min no sentido discordante (ensaio 9), isto é, o Fe difunde-se
ou adere principalmente na fronteira do desgaste. Este ferro aí presente gera difusão entre material da ferramenta e este elemento, e faz com que esta fronteira seja deslocada, aumentando o valor do desgaste. Na região já desgastada, não existe Fe, provavelmente devido a que o contato com a peça o removeu.
Há que se explicar, porém, por que neste ensaio, com maior velocidade de corte e, portanto, maior freqüência de choques aresta-peça e maior energia do choque, a ferramenta não entrou em fadiga, mesmo depois de ter usinado uma quantidade tão grande de material, enquanto no ensaio 2 (ver item anterior), com menor velocidade de corte, ocorreu fadiga com um volume usinado menor, que lascou a ferramenta quando esta tinha menores valores de desgaste do que os aqui obtidos. Ainda mais, como veremos a seguir, no ensaio com vc = 1000 m/min, a ferramenta
voltou a lascar. A única explicação é a característica aleatória do lascamento e quebra. Quando se reaplicou o ensaio 2 e se obteve a curva de desgaste de flanco X volume de cavaco removido ( Figura 4.45), não ocorreu lascamento da aresta. Portanto, crê-se que também com vc = 840 m/min
a ferramenta estava suscetível à quebra, o que somente não ocorreu devido à natureza aleatória deste processo.
Figura 4.49 - Desgaste por difusão (x200) - ensaio 6 - vc = 840 m/min – Peça 3 - sentido
discordante – desbaste cerâmica - Microscopia eletrônica de varredura com elétrons secundários (20 kV)
Tabela 4.25 - Análise química por energia dispersiva (EDS) - ensaio 6
Concentração em peso % Al Si Ti Mn Fe Zn Pastilha 08 - ensaio 06_pt1 0.44 97.84 1.72 Pastilha 08 - ensaio 06_pt2 70.29 18.38 11.33 Pastilha 08 - ensaio 06_pt3 80.73 19.27 Pastilha 08 - ensaio 06_pt4 90.62 0.79 8.59
• Análise de desgaste/avaria - Ensaio 11 – vc = 1000 m/min – sentido discordante
Neste ensaio, todas as pastilhas apresentaram desgaste de flanco mínimo até a passada 70, sem lascamentos. Na passada 90, as pastilhas 1 e 8 apresentaram lascamento pequeno (0,2 mm) no chanfro inferior, de forma semelhante aos ocorridos nos ensaios 10, 5 e 2. Após a passada 110, o lascamento da pastilha 8 aumentou para 0,3 mm e, após a passada 190, aumentou para 0,4 mm. Finalmente, na passada 220, o lascamento atingiu o valor de 0,6 mm, o que determinou o fim de vida do ensaio por lascamento excessivo em uma pastilha. A pastilha 1 manteve o lascamento na mesma dimensão inicial. As outras pastilhas mantiveram desgaste de flanco inferior a VB = 0,2
mm sem existência de lascamento.
lisa indicando fadiga, somente superfície porosa característica do lascamento repentino. Aparentemente, o mecanismo de desgaste de flanco foi a difusão. Existe uma leve adesão de Fe na região intermediária (P3) e praticamente nenhuma na região de desgaste de flanco (P2) (ver Tabela 4.26). O mecanismo de desgaste foi similar àquele já explicado para outras ferramentas, isto é, difusão nas fronteiras do desgaste, que empurrava esta fronteira e fazia o desgaste crescer.
Figura 4.50 - Lascamento da pastilha (x100) - ensaio 11 - vc = 1000 m/min – Peça 3 -
sentido discordante – desbaste cerâmica - Microscopia eletrônica de varredura com elétrons secundários (20 kV)
Figura 4.51 - Lascamento da pastilha do ensaio 11 Aresta Secundária
Tabela 4.26 - Análise química por energia dispersiva (EDS) - ensaio 11 – Concentração em peso %
Si Mn Fe
Pastilha 08 - ensaio 11_pt2 95.08 1.55 3.37
Pastilha 08 - ensaio 11_pt3 84.09 15.91