A figura 5.33 mostra a superfície de folga da ferramenta, após atingir o critério de fim de vida, com a aplicação de Óleo Integral empregando a técnica MQF.
A imagem superior da figura 5.33 mostra que na superfície de folga da ferramenta ocorreram microlascamentos e adesões do material do corpo-de-prova na aresta de corte. Nos ensaios de fases anteriores, as ferramentas desta classe de metal duro, GC1025 com cobertura de TiN/TiCN, apresentaram mecanismos de desgaste e/ou avaria com as mesmas características. Entretanto, além de microlascamentos e de adesões do material do corpo-de-prova, com a aplicação de Óleo Integral utilizando a técnica MQF, no lado direito da imagem, é possível identificar de trincas perpendiculares à aresta de corte.
Trincas perpendiculares à aresta de corte e que se propagam tanto pela superfície de saída quanto pela superfície de folga da ferramenta são descritas como trincas de origem térmica. No fresamento, trincas de origem térmica são originadas em função da alternada expansão e contração das camadas superficiais da ferramenta, as quais são aquecidas durante o período de corte e resfriadas durante o período em que não há corte. As trincas são normalmente iniciadas na superfície de saída e se propagam pela aresta de corte e pela superfície de folga. Caso ocorram poucas trincas ao longo da vida da ferramenta, o efeito na redução o tempo de corte é pequeno. Entretanto, caso ocorram numerosas trincas ao longo da aresta de corte, elas podem se encontrar e causar o desplacamento de fragmentos da aresta de corte (TRENT e WRIGHT, 2000).
Ainda na imagem superior da figura 5.33, duas regiões de microlascamentos foram identificadas e ampliadas nos detalhes “A” e “B”. No detalhe “A”, com o auxílio de análises EDS, identificam-se elevados teores de tungstênio, indicando a exposição do substrato. Em uma região central desta ampliação, verificam-se uma trinca e adesões do material do corpo-de-prova. O interessante neste caso é que no interior da trinca, com o auxílio de outra análise EDS, identifica-se elevados teores de ferro, o qual é proveniente do corpo-de-prova. Nordin et al. (2000) também identificaram elevadores teores do material usinado dentro de trincas de origem térmica. O preenchimento destas trincas pelo material usinado ocorre principalmente por estas serem perpendiculares à aresta de corte e alinhadas com a direção da velocidade de corte, o que facilita tanto a entrada de material procedente do cavaco, na superfície de saída da ferramenta, quanto a entrada de material da peça, na superfície de folga. O detalhe “B” também é caracterizado pela presença de trincas perpendiculares à aresta de corte (de origem térmica) em regiões em que o substrato está exposto.
A figura 5.34 mostra a superfície de folga da ferramenta, após atingir o critério de fim de vida, com a aplicação de Óleo Integral aditivado com Teflon empregando a técnica MQF.
Figura 5.34 – Superfície de folga com aplicação de MQF (Óleo Integral com Teflon) Conforme a figura 5.34, a superfície de folga da ferramenta é novamente caracterizada por microlascamentos e adesões do material do corpo-de-prova na aresta de corte. Na imagem superior desta figura, duas regiões foram identificadas e ampliadas nos detalhes “A” e “B”. No detalhe “A”, com o auxílio de análises EDS, identificam-se elevados teores de tungstênio em uma região central da figura, demonstrando que toda cobertura foi removida e que o substrato está exposto. Nos detalhes “A” e “B”, análises EDS em regiões com manchas escuras identificam elevados teores de silício, ferro e tungstênio ou simplesmente silício e tungstênio. Como descrito no item 5.2.1, o silício é um componente do material do corpo-de-prova e demonstra elevada
força de adesão com o tungstênio do substrato. Entretanto, nos detalhes “A” e “B”, o fato que diferencia o mecanismo de desgaste e/ou avaria das condições testadas em fases anteriores é a presença de trincas. Em ambos os detalhes, as trincas são perpendiculares à aresta de corte indicando que sua formação teve origem na variação cíclica da temperatura ao longo da usinagem.
As trincas de origem térmica podem interagir com as trincas de origem mecânicas e causar os microlascamentos. Portanto, os microlascamentos identificados nas figuras 5.33 e 5.34 podem ter como causa este fenômeno. Uma evidência deste fato é que, nos detalhes “A” e “B” da figura 5.33, as trincas estão localizadas em regiões em que ocorreram os microlascamentos. No caso dos detalhes “A” e “B” da figura 5.34, a continuidade da usinagem por poucos minutos poderia promover o destacamento de regiões que estão entre as trincas, o que agravaria o problema de microlascamentos nesta aresta de corte.
A utilização de um Óleo Integral com o aditivo de Teflon não produziu diferenças nos mecanismos de desgaste e/ou avarias nas arestas de corte quando comparadas com as arestas utilizadas com o Óleo Integral sem este aditivo. Isto demonstra que o objetivo de aumentar a lubrificação no corte utilizando a pulverização de uma pequena quantidade de óleo em forma de névoa com o auxílio do ar comprimido, independentemente do tipo de óleo usado, não teve um efeito positivo para estas condições de usinagem. Como discutido anteriormente, as elevadas rotações no eixo-árvore podem ter dificultado a penetração do fluido na região de corte.
O monitoramento da progressão do desgaste de flanco no item 5.2.1 (Fase 2) permite fazer uma comparação entre os mecanismos de desgaste e/ou avaria com os mesmos parâmetros de usinagem sem a aplicação de fluido e com a aplicação da técnica MQF.
A presença de microlascamentos e de adesões de material do corpo-de-prova na aresta de corte também ocorreu nas ferramentas utilizadas sem a aplicação da técnica MQF (ver figura 5.25). Entretanto, não houve a identificação de trincas perpendiculares à aresta de corte como no caso da figura 5.33. Ainda, sem a aplicação da técnica MQF, os microlascamentos somente foram identificados com um tempo de usinagem de 50 minutos, conforme a figura 5.24. Na média, as ferramentas utilizadas com a aplicação da técnica MQF, independente do tipo de óleo, não atingiram este tempo de usinagem. Sem a aplicação da técnica MQF e com o tempo de usinagem
de 40 minutos - tempo médio de vida das ferramentas com aplicação da técnica MQF-, não há presença de trincas perpendiculares à aresta de corte (ver figura 5.23).
A associação dos resultados de menor vida de ferramenta e a presença de trinca de origem térmica nas arestas de corte com a aplicação da técnica MQF sugerem a ocorrência do efeito contrário ao desejado inicialmente com a aplicação da técnica MQF. A idéia inicial era promover uma pequena lubrificação no corte, minimizando o atrito na interface cavaco-ferramenta para reduzir o efeito da flutuação da temperatura na aresta de corte. Entretanto, os resultados sugerem que o efeito da lubrificação permaneceu em segundo plano ao passo que a refrigeração teve grande influência na vida da ferramenta. Apesar de o ar comprimido ter pouca capacidade de refrigeração, a presença de trincas de origem térmica nas arestas de corte com a aplicação da técnica MQF indica que a capacidade foi suficiente para promover variação na temperatura e a conseqüente redução da vida da ferramenta.
No entanto, os microlascamentos foram determinantes para o fim de vida da ferramenta com a aplicação da técnica MQF. Como descrito anteriormente, as trincas de origem térmica podem interagir com as trincas de origem mecânicas e causar os microlascamentos. Portanto, uma explicação para a redução da vida da ferramenta com a aplicação da técnica MQF é o incentivo à formação e à propagação de trincas de origem térmica. A interação das trincas de origem térmica com as trincas de origem mecânica promove aceleração nos microlascamentos e, conseqüentemente, redução na vida da ferramenta.
Portanto, caso exista a necessidade de remoção dos cavacos da região de corte em condições de usinagem similares às apresentadas neste trabalho, se possível, o fluxo do ar comprimido não deve ser direcionado para a aresta de corte. Normalmente, nos centros de usinagem, o sistema de fluxo de ar está ligado ao eixo-árvore e o seu direcionamento pode ser orientado em regiões adjacentes da aresta de corte. O objetivo desta ação é minimizar o efeito da refrigeração promovida pelo fluxo de ar na aresta de corte e manter a remoção dos cavacos da região de corte. Outro ponto importante é que a aplicação de óleo em forma de névoa com o auxílio do fluxo de ar comprimido não proporcionou vantagens ao processo e sua aplicação nestas condições de usinagem pode ser desprezada.
5.3.2 – Rugosidade
As figuras 5.35 e 5.36 mostram os valores de Rugosidade Média (Ra) nas réplicas 1 e 2,
respectivamente.
Figura 5.35 – Rugosidade Média (Ra) vs Mínima Quantidade de Fluido (réplica 1)
As figuras 5.37 e 5.38 mostram os valores de Rugosidade Média (Rz) nas réplicas 1 e 2,
respectivamente.
Figura 5.37 – Rugosidade (Rz) vs Mínima Quantidade de Fluido (réplica 1)
Figura 5.38 – Rugosidade (Rz) vs Mínima Quantidade de Fluido (réplica 2)
A aplicação da técnica MQF, independentemente do tipo de óleo integral, não causou uma qualitativa diferença nos resultados de rugosidade, ao longo da vida da ferramenta, quando
comparada com a utilização do fresamento sem a aplicação de fluido. No sentido transversal à direção de avanço, o valor médio da rugosidade com o parâmetro Ra é de 1,00 µm. No sentido
longitudinal à direção de avanço, o valor da rugosidade com parâmetro Ra é de 0,61 µm. Com o
parâmetro Rz, o valor médio da rugosidade transversal à direção de avanço é de 5,25 µm, e no
sentido longitudinal à direção de avanço é de 2,77 µm.
Os valores de rugosidade são principalmente determinados pelos parâmetros de usinagem e pela geometria da ferramenta. Contudo, ao longo da vida da ferramenta, os mecanismos de desgaste e/ou avarias têm uma influência significativa na rugosidade. Com a aplicação da técnica MQF, ocorreu um incentivo à formação e à propagação de trincas de origem térmica o que, consecutivamente, acelerou a ocorrência de microlascamentos na aresta de corte. Este fenômeno causou a redução da vida da ferramenta quando comparada com a utilizada no corte sem aplicação de fluido. Entretanto, mesmo sem a aplicação de fluido, o principal mecanismo de desgaste e/ou avaria da aresta de corte foram os microlascamentos. Desta forma, com a utilização dos mesmos parâmetros de usinagem, geometria da ferramenta e a similaridade nos mecanismos de desgaste e/ou avarias na aresta de corte, torna-se coerente a não ocorrência de uma qualitativa diferença nos valores de rugosidade ao longo da vida da ferramenta.