Rugosidade da superfície usinada

A rugosidade é um conjunto de desvios micro geométricos, caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes em uma superfície. É um parâmetro de controle da qualidade do processo de usinagem, além de um indicador do estado da ponta da ferramenta utilizada no processo.

A figura 4.4 contém os resultados de rugosidade média (Ra) para os experimentos realizados na Fase-1. Vê-se nesta figura que:

Figura 4.4 - Rugosidade (Ra) contra Tempo de Corte na Fase-1.

a) Quando a ferramenta está em início de vida, os valores de rugosidade foram todos similares (próximos a 0,55 µm), exceto para o ensaio que utilizou pastilha alisadora no corte longitudinal (Corte 6) - o valor teórico da rugosidade máxima (Rmaxteor = f2/8.r) para o corte longitudinal com avanço de 0,1 mm/volta era da ordem de 1,56 µm. Este valor não pode ser comparado com a rugosidade média medida (Ra), mas sim com a rugosidade máxima (Rt ou Rz) que, para os ensaios que obtiveram Ra = 0,55 µm, era da ordem de Rz = 3 µm. Isto significa que a contribuição geométrica dada pelo avanço e raio de ponta para a formação da rugosidade era responsável por cerca de 50% da rugosidade. O que passava disso era de responsabilidade do fluxo lateral de cavaco (porção de material da peça que foi deformada pela ferramenta mas não se transformou em cavaco) e da vibração da ferramenta e/ou da peça. Como tanto a ferramenta quanto a peça eram bastante rígidas, conclui-se que a contribuição geométrica e o fluxo lateral de cavaco influenciaram bastante a rugosidade da peça, o que era de se esperar, dada a alta ductilidade do material usinado. Pode-se ainda concluir que realmente, quando se utiliza pastilha alisadora, pode-se utilizar o dobro do avanço, sem prejuízo para a rugosidade, pois todos os cortes cônicos, que na segunda passada (aquela com avanço paralelo ao eixo) tinham avanço igual a 0,2 mm/volta.

b) Quando se fez corte longitudinal com pastilha alisadora, esta não foi capaz de, com o dobro do avanço (Corte 6), manter a rugosidade próxima à obtida com pastilha convencional e avanço menor (Corte 1) - vê-se na figura que no corte longitudinal com pastilha alisadora, a rugosidade no início de vida foi da ordem de Ra = 0,68 µm, bem maior que nos outros ensaios. A impressão que se tem é que, neste corte, a aresta alisadora não foi capaz de proporcionar todo o alisamento da superfície que se esperava dela. A explicação para isto deve estar ligada ao fato de que, quando a aresta alisadora da pastilha, ao encontrar as saliências de rugosidade deixadas pelo raio de ponta da pastilha, ao invés de completamente removê-las, promove certa deformação delas devido à alta ductilidade da liga, fazendo com que, em parte, elas se transformem em rugosidade. Isto não ocorreu quando a pastilha alisadora foi utilizada nos cortes cônicos (Cortes 2, 3 e 4) porque à medida que a ferramenta caminhava na passada paralela ao eixo da ferramenta (segundo passe), que é o responsável por gerar a rugosidade final na peça, a aresta alisadora removeu material já endurecido (encruado) pelo primeiro passe. Portanto, esse processo reduziu a possibilidade da aresta alisadora promover deformações das saliências de rugosidades deixadas pelo raio de ponta (pois essa porção de material estava menos dúctil), possibilitando que parte desse material fosse removido, gerando menores valores de rugosidade. Com isso conclui-se que a pastilha alisadora não é adequada para o torneamento de materiais de ductilidade elevada, como o aço inoxidável super duplex utilizado neste trabalho, pois a geometria alisadora somente consegue atingir seu objetivo principal (gerar o mesmo valor de rugosidade obtido com o uso da pastilha convencional, porém com o dobro do avanço) quando a superfície a ser usinada já esteja endurecida (encruada) por um passe anterior de usinagem.

c) O comportamento da rugosidade com o tempo de corte (e, consequentemente, com o desgaste da ferramenta) variou de ensaio para ensaio - nos ensaios com cortes 1, 4 e 6 a rugosidade cresceu continuamente com o tempo de corte. Isto significa que a forma da ponta da ferramenta (que se reproduz na rugosidade da peça) foi se modificando continuamente e ficando cada vez mais irregular e diferente da forma original, devido ao desgaste e/ou ao depósito de material sobre a ponta da ferramenta causado pela APC. Como no corte 1 não houve APC (como visto no item anterior) e sim um pequeno valor de desgaste até momentos antes de um forte lascamento da aresta (como também visto no item anterior) que determinou o fim da vida da ferramenta, a curva de rugosidade teve crescimento inicial mais lento seguido por um crescimento mais abrupto. Já no experimento do corte 3, a curva de rugosidade teve crescimento inicial seguido por um decréscimo perto do fim da vida da

ferramenta, fazendo com que o valor da rugosidade ao fim da vida da ferramenta fosse menor que dos outros ensaios. Uma explicação para este comportamento pode estar ligado ao fato de que o lascamento da ferramenta gerado pela quebra da APC não se deu propriamente em sua ponta, mas a uma certa distância dela (ver figura 4.2-b2), o que tornou possível que a forma da ponta não fosse tão diferente de sua forma original (forma que se tinha no início da vida da ferramenta).

d) O experimento do corte 5 (corte cônico com pastilha convencional) apresentou valores de rugosidade muito mais altos. Assim, fez-se uma figura para mostrar quanto maior ele foi (figura 4.5), já que, se todas as curvas de rugosidade estivessem na figura 4.4, teria sido difícil a análise da rugosidade dos outros ensaios, já que o fundo de escala do gráfico seria muito grande. Isto era de se esperar, já que este corte foi feito com uma ponta convencional da ferramenta e com o dobro do avanço. Se o avanço foi o dobro, era de se esperar, baseado na equação da rugosidade teórica (Rmaxteor = f2/8.r), que o valor da rugosidade fosse 4 vezes maior que no corte longitudinal com avanço baixo (corte 1). Porém, a rugosidade obtida no corte 5 foi mais de 5 vezes maior que no corte 1. Isto demonstra que o aumento da profundidade de corte que ocorre à medida que a ferramenta avança na segunda passada do chamado corte cônico promove um fenômeno ainda mais intenso que aquele já explicado no item b, isto é, ao encontrar as saliências de rugosidade deixadas pelo raio de ponta da pastilha, ao invés de completamente removê-las, promove certa deformação delas devido à alta ductilidade da liga, fazendo com que, em parte, elas se transformem em rugosidade.

Figura 4.5 - Rugosidade (Ra) contra Tempo de Corte na Fase-1.

Juntando-se os resultados tanto de vida de ferramenta quanto de rugosidade da peça, há que se concluir que, dentre as condições testadas, a que apresentou melhor desempenho foi aquela que utilizou corte longitudinal, avanço baixo e pastilha convencional (Corte 1), pois obteve a mais longa vida da ferramenta dentre todos os experimentos, com valores de rugosidade baixos, tanto no início quanto no fim de vida da ferramenta. Outro ensaio que apresentou vida tão longa da ferramenta quanto o corte 1 foi o ensaio com o corte 5. Porém, esta condição não deve ser utilizada em ambiente industrial, pois apresentou, devido ao alto valor de avanço utilizado, alto valor de rugosidade da peça. Existe uma outra condição que não deve ser descartada. É a condição chamada como corte 3 (corte cônico com primeira passada - aquela com trajetória cônica da ferramenta - com o dobro do avanço). Quando esta condição foi utilizada, a vida da ferramenta foi pouco menor que aquela obtida com o corte 1 e a rugosidade foi do mesmo nível (até menor ao fim da vida da ferramenta). Porém, o tempo de corte para se usinar uma peça é menor que no corte 1, já que a primeira passada, devido ao maior avanço, era mais rápida. Assim, em uma operação gargalo, na qual se prioriza o tempo de produção de uma peça e não a vida da ferramenta, esta condição pode ser utilizada.