Pastilha TNMG 160408 QM 1005 – PVD comercial

Por observação simples, é praticamente impossível perceber alguma diferença entre as pastilhas TNMG 160408 QM 1005 de tratamento padrão industrial e as texturizadas a laser. A única diferença perceptível, que foi vista com auxilio de microscópio eletrônico utilizando imageamento com elétrons retro espalhados, é a existência de micro destacamentos do

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revestimento que ocorrem na aresta de corte das pastilhas comerciais (figura 4.49). Estes destacamentos micrométricos, com comprimento variando de 150 a 195 μm e largura de 30 a 46 μm, localizam-se na aresta principal de corte, na região do raio de arredondamento da aresta, próximo ao raio de ponta da ferramenta.

Figura 4.49 Fotos de aresta de corte da ferramenta TNMG 160408 QM 1005 – PVD padrão sem desgaste. (a) presença de destacamentos na região do raio de arredondamento de aresta. (b) presença de destacamentos na região do raio de arredondamento de aresta. (c) exposição de substrato provocada pelo destacamento e ausencia de marcas de choque que justifiquem falhas de

manuseio.

Na figura 4.49a e b pode-se observar a forma e o posicionamento destes destacamentos. Cada pastilha triangular possui seis arestas de corte e este defeito estava presente em todas as pastilhas observadas e em todas as arestas das pastilhas.

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Não foram encontradas nas amostras evidências que estes destacamentos fossem consequências de choque mecânico entre as pastilhas quando do manuseio fabril ou transporte delas. Tal como pode ser visto na figura 4.49c, não há nenhuma marca de amassamento ou choque nas áreas onde o destacamento ocorreu.

Na avaliação destas ferramentas comerciais submetidas ao teste de torneamento com velocidade de corte de 300 m/min, pode-se observar que a forma de desgaste dominante que leva a ferramenta até o fim de vida é o desgaste de entalhe que ocorre nas regiões 1 e 2 conforme indicado na figura 4.50. As imagens que compõem as figuras 4.50 e 4.51 foram realizadas após o término do ensaio de torneamento sem a utilização de ataque químico para remoção de material aderido. Comparado com o desgaste de flanco, o desgaste de entalhe desenvolve-se muito mais rapidamente e forma uma ranhura na borda de corte. A ação mecânica da borda do cavaco, a oxidação e a interação química aceleram o mecanismo de desgaste (PAVEL, 2005). Neste caso, os defeitos já existentes na aresta mostrados na figura 4.49 incentivaram a formação do entalhe.

Figura 4.50 Desgaste de entalhe nas ferramentas TNMG 160408 QM 1005 – PVD padrão. vc =

300 m/min sem ataque químico. (a) adesão de material na região „1‟ e „2‟ onde ocorre desgaste de entalhe. (b) ampliação da região „3‟ onde se nota marcas de abrasão no revestimento de

TiAlN.

Uma vez estabelecido, o desgaste levou à ruptura do filme na região de entalhe, e foi acelerado pelo mecanismo de “attrition” que se estabelece entre o material da peça e o substrato

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exposto. Observa-se ainda que os pontos 1 e 2 da figura 4.50 são equivalentes aos pontos E e F da figura 4.42a.

Contrastando com a extensão do desgaste de entalhe, que ocorreu nas extremidades 1 e 2 da aresta de corte (figura 4.50a) e que levou à remoção do revestimento, a região central da aresta indicada pelo número 3, possui o revestimento intacto. A ampliação desta região limitada pelos dois desgastes de entalhe mostra uma superfície com marcas de abrasão apresentando ranhuras paralelas entre si que foram formadas na direção de fluxo de material em contato, na direção de corte (figura 4.50b). Ao longo da extensão destas ranhuras nenhum droplet foi encontrado, sugerindo que o mecanismo de abrasão, que pode envolver deformação plástica e fratura de fragmentos, foi o responsável pela remoção dos “droplets” que, em conjunto com os fragmentos liberados, agiram como um terceiro corpo duro no mecanismo gerador da abrasão. O comprimento dos sulcos abrasivos medidos após o raio de arredondamento da aresta de corte limita-se a 45 μm. Nesta região não houve exposição dos grãos do substrato. Este resultado sugere que, nos outros ensaios em que o desgaste de flanco (e não o de entalhe) foi o responsável pelo fim de vida da ferramenta e em que o mecanismo de “attrition” foi o responsável pelo grande valor do desgaste, a abrasão foi o mecanismo inicial, isto é, a abrasão foi a responsável pelo desgaste no início da vida da ferramenta. A abrasão removia a camada de cobertura e, com isso, propiciava a adesão de material da peça sobre a superfície de folga da ferramenta, gerando condições para que o “attrition” ocorresse.

A observação da superfície de saída (Figura 4.51a) da ferramenta utilizando elétrons retro espalhados mostra uma propagação de destacamentos do revestimento para uma região da aresta de corte onde não ocorre a ação de corte, isto é, para uma região onde não ocorre contato com o material do cavaco. Este destacamento pode ter sido provocado pela ação da perda de controle do escoamento de cavaco provocado pela mudança de geometria em função da geração do entalhe. Vale observar que entre os dois entalhes não houve destacamento do revestimento. Provavelmente a formação e crescimento do desgaste de entalhe da superfície de folga e da superfície de saída podem ter sido facilitados pelos destacamentos que já existiam na aresta nova.

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Figura 4.51 Desgaste de entalhe nas ferramentas TNMG 160408 QM 1005 – PVD padrão. vc =

300 m/min sem ataque químico.(a) imagem obtida com eletrons retroespalhados evidenciando exposição do substrato e desgaste de entalhe. (b) detalhe da região „1‟ onde se nota a adesão de

material no desgaste de entalhe e a exposição do substrato.

A figura 4.51b é uma ampliação da região de entalhe identificada com “1” da figura 4.51a. Nesta ampliação pode-se observar a adesão de material e a exposição de cavaco que ocorrem na região do entalhe

A figura 4.52a mostra a superfície de folga de uma ferramenta ensaiada com velocidade de corte de 360 m/min. Na fase inicial do teste de desgaste em observações com microscópio ótico o desgaste de entalhe era perceptível. À medida que a usinagem prossegue, os entalhes formados crescem fragilizando a aresta de corte e promovendo uma falha abrupta da ferramenta. Como a ferramenta ainda se encontra em movimento de corte, a cinemática da usinagem imprime um desgaste de flanco pronunciado em um pequeno intervalo de tempo. Na observação desta superfície em microscópio eletrônico após o término do ensaio de desgaste e a remoção do material aderido com ataque ácido, não se percebe mais o desgaste de entalhe que propiciou a falha da ferramenta. Provavelmente o desgaste de entalhe cresceu rapidamente devido à maior velocidade de corte e causou a destruição total da aresta de corte, como mostrado na figura 4.52a.

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Figura 4.52 Desgaste nas ferramentas TNMG 160408 QM 1005 – PVD padrão. vc = 360 m/min

com ataque químico para remoção de material aderido. (a) desgaste na superficie de folga com indicações de destacemento do revestimento na região da borda da aresta de corte. (b) superficie de saida evidenciando destruição da aresta de corte pelo desgaste de flanco, presenca de desgaste

de cratera e destacamentos do filme na região da aresta de corte.

Na superfície de saída (figura 4.52b) nota-se o destacamento do revestimento na aresta principal próximo à região de trabalho e a formação de uma cratera. Esta foi a cratera mais extensa dentre todas as que ocorreram nos ensaios deste trabalho. Percebe-se também a presença de um destacamento do revestimento nas arestas da ferramenta na região fora da área de corte. Provavelmente a baixa aderência do revestimento revelada pelos ensaios de indentação facilitou a remoção do filme.