• Nenhum resultado encontrado

2.2 CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA

2.2.7 Rugosidade

A rugosidade é uma medida de defeitos microgeométricos na superfície dos materiais, já que a rigor não há processamento capaz de produzir uma superfície isenta de irregularidades. Macroscopicamente a superfície pode aparentar ser completamente lisa, sem defeitos ou irregularidades, no entanto, microscopicamente existem saliências e reentrâncias formados pelos processos produtivos e de acabamento utilizados no material. A rugosidade é um fator de importância no processamento de matérias já que influencia o coeficiente de fricção (y) e por consequência afeta o desgaste, o escoamento de lubrificantes, a aderência de camadas superficiais protetoras, a corrosão, e a estética das superfícies. Os diferentes valores de rugosidade são gerados por imperfeições nos mecânicos de máquinas operatrizes, vibrações, desgastes das ferramentas de corte, entre outros motivos, quando se trata de processos de usinagem. Na laminação de chapas planas a rugosidade é definida pelo

acabamento do rolo de trabalho, que essencialmente imprime as imperfeições de seu acabamento no metal conformado. As normas NBR 6405/1988 e NBR ISSO 4278/2002 tratam do assunto de rugosidade e citam alguns conceitos necessários para um melhor entendimento deste tipo de medida. A chamada superfície geométrica é tida como referência e representa a superfície perfeita, isenta de defeitos. A superfície real é resultante do método de processamento pelo qual o material passou e possui as irregularidades e imperfeições provenientes do método de fabricação da peça. A superfície efetiva é a aproximação da real condição da superfície avaliada pela medição de parte da peça. A Figura 31 mostra as representações das superfícies acima mencionadas.

Figura 31 – Desenhos das superfícies geométricas, real, e efetiva. Fonte: Agostinho, 1995.

Pelo perfil efetivo de uma peça é possível medir a rugosidade, ondulações, ou desvios de maior magnitude. A Figura 32 mostra um perfil efetivo com indicações de altura e comprimento, junto aos três tipos de defeitos mencionados acima. Os valores de rugosidade são obtidos após a aplicação de filtros que eliminam o efeito da ondulação e do desvio de forma no resultado, fazendo com que apenas as irregularidades microgeométricas sejam consideradas.

Figura 32 – Perfil da superfície efetiva, perfil de rugosidade, ondulações, e desvio de forma. Fonte: Agostinho, 1995.

Para medição dos valores de rugosidade, geralmente expressos em ym ou em ypol, utiliza se uma amostra da superfície estudada, descrita como ou comprimento total. A norma especifica que sejam realizadas cinco medições, ou cinco amostragens de rugosidade, dentro do comprimento total realizado, descritas como . O comprimento total de medição abrange também a distância necessária para o equipamento chegar a velocidade correta para a coleta de dados e a distância até a parada do dispositivo, a soma dos comprimentos de amostragem ( ) é chamada de comprimento de medição ( ). O comprimento de amostragem serve também para minimizar os efeitos de outros desvios na medição da rugosidade. A Figura 33 ilustra os diferentes comprimentos especificados acima.

Figura 33 – Especificação de comprimentos utilizados na medição da rugosidade. Fonte: Agostinho, 1995.

Existem dois sistemas para a medição da rugosidade, um chamado de sistema médio e outro chamado de sistema de linhas envoltórias. As NBRs supracitadas utilizam o sistema médio, no qual uma linha imaginária é traçada de forma que a soma das áreas dos perfis acima e abaixo desta marcação sejam iguais. A Figura 34 ilustra o conceito da linha média. As medidas de rugosidade podem ser divididas em parâmetros de amplitude, espaçamento, e uma mistura dos dois. No presente trabalho uma medida de amplitude, chamada de rugosidade média ou Ra( ), foi utilizada.

Figura 34 – Conceito da linha média utilizado na medição da rugosidade. Fonte: Agostinho, 1995.

A medida Ra é a média aritmética dos pontos mais altos e mais baixos em

relação à linha média. O Ra é calculado como a média de todos os dados obtidos no percurso

de medição ( ), e geralmente é expresso em ym. A Equação 18 mostra o cálculo da média das distâncias e a Figura 35 mostra a linha média, as distâncias yi, entre as saliências e

reentrâncias e a linha média, o comprimento de medição , e uma linha tracejada que representa o valor obtido de Ra.

E

8

=

hCJ h JhLiJ … h (18) Onde:

Ra= Rugosidade media ( )

yi= distância entre pontos mais altos e mais baixos em relação a linha média

Figura 35 – Medida de Ra( ). Fonte: Agostinho, 1995.

Existem outros indicadores de rugosidade, como o R , ou rugosidade máxima, que leva em conta a maior amplitude entre um pico e um vale dentre os cinco comprimentos de amostragem ( ), ou ainda o Rt, ou rugosidade total, que leva em consideração o maior

comprimento entre o topo de uma saliência e o limite de uma reentrância em todo o percurso de medição ( ). Dentre os vários indicadores um dos mais comumente utilizados para especificação de superfícies é o Ra. A NBR 8404/1984 sobre estados de superfícies em

desenhos técnicos identifica diferentes classes de rugosidade baseada em valores médios. A medição da rugosidade é possível pelo uso de equipamentos especificamente desenvolvidos para esta finalidade, são dois os principais tipos utilizados, um cujo contato com a superfície estudada é físico e outro que utiliza um feixe de luz. A Figura 36 mostra desenhos dos dois métodos atualmente empregados para medição de rugosidade.

Figura 36 – Métodos de medição da rugosidade, (a) com ponteira, (b) com feixe de luz. Fonte:WWW.olympus ims.com

A importância da rugosidade no bom desempenho do processo de

utilizado para representar a razão entre o coeficiente de fricção da interface punção metal (yp) com a interface matriz metal (yd). Quanto menor for o resultado maior será a tensão na parede da lata, o que pode causar microtrincas e levar a falha (KANG, 2009). Em outras palavras, quanto maior o coeficiente de fricção do ironing die (matriz), que logo após a reafiação chega a ter rugosidade de 0,02 ym, em relação ao punção, que na forma texturizada ( + ) possui rugosidade entre 0,15 e 0,30 ym, maior será a tensão exercida na parede da lata em conformação, aumentando a probabilidade de falha. Como a rugosidade dos laminados varia de acordo a condição do rolo de trabalho e dos parâmetros de lubrificação utilizados no processamento do material quanto maior o DFR (yp > yd) maior será a janela operacional proporcionada para que haja um bom desempenho (KANG, 2009). A rugosidade do laminado também influencia a dificuldade da remoção da peça conformada do punção, alterando com isso parâmetros de ajustes nos equipamentos e consequentemente janelas de operação.