Superligas para válvulas de motor de combustão interna

Nos motores de combustão interna de quatro tempos de ignição ou centelha, existem basicamente dois tipos de válvulas, as de admissão e as de exaustão. Esses motores são máquinas termodinâmicas, nas quais uma mistura formada por ar-combustível, parcialmente vaporizado no sistema de alimentação, é admitida no seu interior (1º tempo: Admissão), comprimida (2º tempo: Compressão), inflamada por uma centelha elétrica e queimada (3º tempo: Combustão e expansão). O calor liberado por essa queima aumenta a pressão da mistura previamente comprimida, a qual é transformada em trabalho mecânico por meio do movimento retilíneo de um êmbolo. Posteriormente, esse movimento é transformado em movimento rotativo por uma árvore de manivelas. Quando o pistão atinge o ponto morto inferior, no final do tempo da combustão, os gases existentes no interior do cilindro já se encontram em baixa pressão e não têm mais energia para ser aproveitada e logo devem ser descartados para que uma nova mistura ar-combustível possa ser admitida (4º tempo: Exaustão) (LANDULFO, 2015). A Figura 2.7 ilustra estes quatro tempos de motor.

Figura 2.7 – Tempo da Admissão, tempo da Compressão, tempo da Combustão e expansão e tempo da Exaustão (LANDULFO, 2015).

As válvulas de admissão têm como função permitir a entrada da mistura de ar- combustível na câmara de combustão e vedar perfeitamente a abertura, enquanto necessário. Como esse componente precisa obrigatoriamente resistir à temperaturas elevadas, desgaste mecânico e corrosão, são fabricadas de aços especiais.

As válvulas de exaustão têm como funções a saída dos gases resultantes da combustão e vedar perfeitamente essa abertura, enquanto necessário. Devido à elevada temperatura dos gases de escapamento, essa válvula é fabricada com metais ainda mais resistentes a temperaturas do que a de admissão, podendo também ter, em seu interior, insertos de sódio metálico (LANDULFO, 2015).

Para que o motor de combustão interna realize o seu ciclo de trabalho, as válvulas de admissão e de exaustão de cada um dos cilindros, devem se abrir e fechar sincronizadamente com os tempos do motor. Isso, para que as misturas ar-combustível entrem e os gases queimados saiam. As válvulas dos motores de combustão interna são hastes que possuem uma das extremidades achatadas em forma de disco, que se assentam perfeitamente em sedes no interior das câmaras de combustão (UFSM, 2013), conforme mostra a Figura 2.8.

Figura 2.8 – Detalhes da posição da Válvula do motor de combustão interna e seus componentes (UFSM, 2013).

As sedes de válvulas, quando em contato com as faces de assentamento das válvulas, têm por função propiciar uma perfeita vedação entre as válvulas e os dutos de admissão e escapamento do cabeçote, quando se encontram fechadas. Usualmente são fabricadas em aços especiais resistentes a altas temperaturas. Quando não fazem parte integrante do corpo do cabeçote são instaladas nos seus respectivos alojamentos por interferência. As sedes são usinadas com um ângulo idêntico ao da face de assentamentos das válvulas, para que, durante o contato, propiciem uma eficiente vedação à câmara de combustão (LANDULFO, 2015). A Figura 2.9 ilustra as diversas partes de uma válvula típica.

As válvulas de motores de combustão interna se dividem em monometálicas, bimetálicas e ocas. As válvulas monometálicas são válvulas extrudadas a quente ou são estampadas. As válvulas bimetálicas tornam possível o uso de combinação ideal de materiais tanto na haste como na cabeça. E as válvulas ocas servem para reduzir o peso e a temperatura. Elas são preenchidas com sódio metálico, cujo ponto de fusão é de 97,5°C. O efeito do movimento do sódio líquido, faz com que o calor da válvula possa se deslocar da cabeça da válvula à sua haste, conseguindo assim, uma redução de temperatura de (80° a 150°C) (MAHLE, 2019). A Figura 2.10 mostra diversos tipos de válvulas de motores.

Figura 2.10: Várias formas construtivas de válvulas de motores de combustão interna (LEWIS at al., 2002).

As válvulas são componentes que sofrem altas cargas térmicas e mecânicas e que também estão expostas à influência da corrosão. A válvula de escape é aquecida adicionalmente pela corrente dos gases de escapamento quentes no tempo do escape.

O esfriamento das válvulas ocorre principalmente pela dissipação do calor pelo anel do assento de válvula para o cabeçote. A parte menor do calor é dissipada pela guia da válvula ao cabeçote. As válvulas de admissão e exaustão por estarem em contato direto com a combustão, são bastante solicitadas, isto é, as hastes das vávulas chegam a temperaturas na faixa de 300° a 450°C e a sede atinge temperaturas médias de 600° até a ordem de 800°C. Por isso, a maioria dos materiais das válvulas são ligas Cr–Ni que suportam temperatura de até 800°C. Para valores acima desse limite são utilizadas válvulas com resfriamento interno por sódio (BRUNETTI, 2012).

A Figura 2.11 mostra o perfil de temperatura em uma válvula de exaustão. Para promover a homogenização da temperatura da cabeça e também manter a sede da válvula sempre isenta de impurezas, dota-se a válvula de exaustão de um dispositivo que produz movimento de rotação.

Figura 2.11 – Fluxo de calor através das válvulas e Perfil de temperatura a plena carga (BRUNETTI, 2012).

A concorrência existente no mercado automotivo tem exigido cada vez mais o desenvolvimento de novas ligas para motores cada vez mais econômicos e com melhor desempenho. Esse esforço todo tem como parceiros os fabricantes de aço inoxidável para produzirem os aços utilizados na produção das válvulas para motores de combustão interna.

Os aços válvula têm a vantagem de suportarem temperaturas elevadas, com boa resistência ao ataque corrosivo dos gases de combustão dos motores e aos choques térmicos e mecânicos. Por exemplo, o aço válvula (VAT 80A®) ou (ASTM B367), (UNS N07080), (DIN 17.742) e (DIN 2.4952), é uma superliga ferro-níquel-cromo endurecida por precipitação, cuja composição química está apresentada na Talea 2.2., possui boa resistência à fluência até 760ºC, resistência mecânica, boa resistência à fadiga e à oxidação em altas temperaturas. Esse aço tradicional é utilizado na fabricação de válvulas de motores de combustão interna, parafusos e moldes usados em altas temperaturas.

As primeiras aplicações das ligas a base de níquel forjado foram as paletas de turbinas, no início dos anos 40, por sua admirável resistência à oxidação e resistência mecânica. Estas caracrterísticas foram melhoradas consideravlmente, pela adição de uma pequena quantidade de titânio e alumínio em sua composição. A primeira liga nesta concepção foi a (Nimonic 80), a qual foi posteriormente modificada para (Nimonic 80A). Mais tarde, com adição de (20%) de cobalto, resultou no desenvolvimento da liga (Nimonic 90), que suportava temperaturas de até 50°C, superiores que a liga (Nimonic 80A). Com o crescimento das demandas solicitadas nos projetos de turbinas mais eficientes em altas temperaturas, foram adicionados outros elementos químicos na composição do (Nimonic 90), como titânio, alumínio e molibdênio, que resultaram em outras ligas, como a (Nimonic 105), (Nimonic 115) e outras (EZUGWU et al., 2003).

Outro exemplo de aço válvula tradicional no mercado é o (VAT 751®) ou (UNS N07751), (SAE J775) e (Alloy 751), uma superliga ferro-níquel-cromo endurecida por precipitação. Esta liga é a liga (Inconel X750) com ligeiras modificações para aumentar a resistência à fluência à temperatura de 870ºC, com as mesmas aplicações da liga (Inconel X750), utilizada na fabricação de válvulas de exaustão de motores diesel, com a composição química também mostrada na Tabela 2.2.

Tabela 2.2: Composição química dos Aços Válvula (VAT 80A®) e (VAT 751®) (VILLARES METALS, 2018). Material (VAT 80A®) Material (VAT 751®) Porcentagem do peso [%] Porcentagem do peso [%] 1 C 0,05 0,05 2 Si 3 Mn 4 P 5 S 6 Cr 19,00 15,50 7 Al 1,40 1,10 8 Ti 2,25 2,30 9 Nb 1,00 10 Mo 11 Ni Restante Restante 12 Co 13 Cu 14 W 15 Fe 2,00 7,00 ITEM Elemento químico Composição Química

2.2.2.1 Superligas (VAT 30®_{) e (VAT 36}®₎

O Aço Válvula (VAT 30®) é uma superliga ferro-níquel-cromo endurecida por precipitação. As aplicações desta liga são em válvulas de motor a combustão interna ou outras aplicações em alta temperatura, quando se requer que a liga possua propriedades mecânicas em alta temperatura e muitas outras, como resistência à corrosão a ácido sulfúrico, oxidação a quente e corrosão a quente. Esta liga tem como característica importante a alta resistência a quente através da precipitação do Ni3(Al, Ti, Nb) e resistência à oxidação maior quando

comparado aos Aços Válvula Austeníticos (VILLARES METALS, 2018).

O Aço Válvula (VAT 36®) também é uma superliga ferro-níquel-cromo endurecida por precipitação. A aplicação desta liga é em válvulas de motor a combustão interna ou outras aplicações em alta temperatura e aplicação de corrosão, nas quais se requer que tenha propriedades mecânicas em alta temperatura e muitas outras propriedades, como resistência à corrosão a ácido sulfúrico, oxidação a quente e corrosão a quente (VILLARES METALS, 2018).

Na Tabela 2.3 estão apresentadas a composição química das ligas de Aços Válvula (VAT 30®) e (VAT 36®).

Tabela 2.3: Composição química do Aço Válvula (VAT 30®) e (VAT 36®) (VILLARES METALS, 2018).

Pela comparação das composições químicas das Tabelas 2.2 e 2.3, observa-se que diferentemente das ligas tradicionais (VAT 80A®) e (VAT 751®), as ligas (VAT 30®) e (VAT 36®) apresentam maiores teores de nióbio e menores teores de níquel (FARINA et al., 2013).

Baseado na microestrutura, o projeto da liga (VAT 30®) proporciona propriedades similares às ligas de alto níquel, como a (VAT 751®_{), usada nas válvulas de motor de combustão}

interna, associado com a redução de custo significativa da liga por causa do seu menor teor do níquel. Esta liga apresenta matriz austenítica com dispersão fina de carbonetos (Nb,Ti)C e após envelhecimento, uma dispersão fina da fase (γ’) – Ni3(Al,Ti) (VILLARES METALS, 2018).

Quanto ao projeto da liga (VAT 36®), este proporciona propriedades similares ou maiores do que de ligas de alto níquel, como a liga (VAT 751®), usada nas válvulas de motor de combustão interna, associado com a redução de custo significativa da liga por causa do seu menor teor do níquel. Esta liga (VAT 36®) apresenta uma matriz austenítica com uma fina dispersão de carbonetos (Nb, Ti)C e após envelhecimento, uma fina dispersão das fases γ’ –

Material (VAT 30®) Material (VAT 36®) Porcentagem do peso [%] Porcentagem do peso [%] 1 C 0,03 ~ 0,08 0,04 ~ 0,06 2 Si 0,50 max. 0,50 max. 3 Mn 0,50 max. 0,50 max. 4 P 0,015 max. - 5 S 0,010 max. - 6 Cr 13,50 ~ 15,50 19,00 7 Al 1,70 ~ 2,10 1,95 8 Ti 2,40 ~ 2,90 1,20 9 Nb 0,55 ~ 0,80 2,00 10 Mo 0,60 ~ 0,80 - 11 Ni 30,00 ~ 33,00 36,00 12 Co 1,00 max. - 13 Cu 0,50 max. - 14 W 0,50 max. - 15 Fe Restante Restante ITEM Elemento químico Composição Química

Ni3(Al,Ti) e γ’’ – Ni3Nb. Apresenta propriedades mecânicas muito similares a das ligas (VAT

751®) e (VAT 80A®) (VILLARES METALS, 2018).

A Figura 2.12 (a) mostra a micrografia obtida com microscópio óptico e ataque com reagente glicerégia da amostra do Aço Válvula (VAT 80A®); a Figura 2.12 (b) do Aço Válvula (VAT 751®_{); a Figura 2.12 (c) do Aço Válvula (VAT 30}®_{) e a Figura 2.12 (d) do Aço Válvula}

(VAT 36®). Nas Figuras 2.12 (a), (b), (c) e (d) observa-se que todas as ligas apresentam matriz austenítica com tamanho de grão (ASTM 6) ou mais fino e dispersão de carbonitretos do tipo (Nb,Ti)(C,N) ricos em (NbC) com tonalidade acinzentada predominante sobre a típica tonalidade alaranjada dos nitretos de titânio.

Observa-se que a liga (VAT 751®) apresenta uma microestrutura maclada, a qual não foi observada nas demais ligas analisadas (FARINA et al., 2013).

(a) (b)

Figura 2.12: (a) A Liga de Aço (VAT 80A®_{) foi solubilizada a (1.120°C) por (30 min) (ar) e}

envelhecida a (700°C) por (16 h); (b) A Liga de Aço (VAT 751®) foi solubilizada a (1.120°C) por (30 min) (ar), estabilizada a (840°C) / (24 h) e envelhecida a (700°C) por (2 h) (FARINA et al., 2013).

(c) (d)

Figura 2.12: (c) A Liga de Aço (VAT 30®_{) foi solubilizada a (1.050°C) por (30 min) (ar) e}

envelhecida a (750°C) por (4 h); (d) A Liga de Aço (VAT 36®) foi solubilizada a (1.100°C) por (30 min) (ar) e envelhecida a (750°C) por (4 h) (FARINA et al., 2013) e (VILLARES METALS, 2018).

Devido à dispersão dos carbonetos muito finos, a liga (VAT 30®) tem uma boa usinabilidade como barra laminada ou na condição solução recozida, quando comparada às ligas endurecidas por carboneto de nióbio (NbC). Essa é uma liga muito difícil de ser trabalhada a quente com uma faixa muito estreita de temperaturas para, preferencialmente entre (900º) e (1.100ºC) (VILLARES METALS, 2018).

O Aço (VAT 30®) foi projetado especialmente para a aplicação em válvula de combustão interna, mas ele pode ser usado em aplicações que requeiram resistência mecânica a quente, fluência, até (870ºC), especialmente corrosão contra ácido sulfúrico e resistência à fadiga, como substituto do (VAT 80A®) e (VAT 751®) em algumas aplicações (VILLARES METALS, 2018).

O Aço Válvula (VAT 36®) tem uma boa usinabilidade na condição laminado ou solucão sólida precipitada quando comparada às ligas resistentes por carbonetos de (NbC). Essa é uma liga de excelente trabalhabilidade a quente também, por causa do teor de titânio mais alumínio (Ti+Al) menor do que (4,0 %) (porcentagem de massa), o que é muito importante para dutilidade a quente da liga. Esta liga tem como sua característica importante a alta resistência a quente através da precipitação do Ni3(Al,Ti,Nb) e resistência à oxidação maior quando

comparado às ligas de nível mais alto de desenvolvimento (VILLARES METALS, 2018). A liga (VAT 36®) foi especialmente projetada para substituir as ligas (VAT 751®) e (VAT 80A®) na aplicação de válvulas de motor de combustão interna e outras aplicações que requeiram resistência mecânica, à fadiga, à fluência, dureza a quente, e resistência à corrosão (VILLARES METALS, 2018).

Nas Figuras 2.13 estão mostrados os resultados dos ensaios de tração a quente das ligas (VAT 30®), (VAT 80A®), (VAT 751®) e (VAT 36®) na condição envelhecida. Destes resultados observa-se que as ligas (VAT 30®) e (VAT 751®) apresentam limite de escoamento similar e acima dos valores das ligas (VAT 36®) e (VAT 80A®) também com limite de escoamento similar (FARINA et al., 2013) e (VILLARES METALS, 2018).

(a)

(b)

Figura 2.13: (a) Curvas de tração a quente das ligas (VAT 30®) na condição envelhecida; (b) das ligas (VAT 80A®), (VAT 751®) e (VAT 36®) na condição envelhecida (VILLARES METALS, 2018).

Nas Figuras 2.14 (a) e (b) estão apresentados os resultados dos ensaios de dureza a quente das ligas (VAT 80A®), (VAT 751®), (VAT 30®) e (VAT 36®).

(a)

(b)

Figura 2.14: (a) Dureza a quente das ligas (VAT 751®), (VAT 80A®) e (VAT 30® ou NCF3015); (b) da liga (VAT 36®), (VAT 751®) e (VAT 80A®) (VILLARES METALS, 2018).

Destes resultados mostrados nas Figuras 2.14 (a) e (b), observa-se que a liga (VAT 30®₎

apresenta a maior dureza a quente, sendo que até (650°C) a dureza permanece com o valor da dureza em temperatura ambiente de (345 HV 10 kg). As ligas (VAT 36®) e (VAT 751®) permanecem com praticamente a mesma dureza da temperatura ambiente até (650°C), quando ocorre redução abrupta da dureza dessas ligas. A liga (VAT 80A®) apresentou a menor dureza

a quente dentre as quatro ligas avaliadas (FARINA et al., 2013) e (VILLARES METALS, 2018).

Na Tabela 2.4 está a comparação entre algumas propriedades mecânicas dos Aços Vávula (VAT 80A®), (VAT 751®) em comparação com as dos Aços (VAT 30®) e (VAT 36®).

Tabela 2.4: Propriedades Mecânicas dos Aços Válvula (VAT 80A®_{), (VAT 751}®_{), (VAT 30}®₎

e (VAT 36®) (VILLARES METALS, 2018) e (FARINA et al., 2013).

O Aço Válvula (VAT 36®) apresenta propriedades mecânicas similares às propriedades das ligas (VAT 751®) e (VAT 80A®) (VILLARES METALS, 2018).

2.3 Usinabilidade

A usinabilidade expressa a facilidade com que um determinado material pode ser usinado por uma ferramenta de corte, de maneira que certos níveis pré-determinados de forma, tamanho e grau de rugosidade da superfície possam ser alcançados. (STAHL et al., 2012).

A usinabilidade também pode ser entendida como o grau de dificuldade de se usinar um determinado material. Ela depende não somente das condições intrínsecas do material, mas das condições de usinagem, características da ferramenta, condições de refrigeração, rigidez do sistema máquina-ferramenta-peça-dispositivo de fixação e tipos de trabalhos executados pela ferramenta (DINIZ et al., 2014).

ITEM Propriedade Mecânica / Aço Válvula VAT 80A® VAT 751® VAT 30® VAT 36®

1 Limite de Escoamento em 800°C [MPa]. 591 372 N/A 534 2 Ruptura sob tensão: Tempo para ruptura a 800°C e

carga de 100 MPa [h]. 1.100 1.240 N/A 1.056 3 Dureza à quente: Dureza Vickers 10 kg em 760°C

[HV]. 261 270 300 270 Nota: N/A (Não avaliado)

A usinabilidade não é uma propriedade de um único material, mas sim a propriedade resultante da combinação de três materiais, o material da ferramenta combinado com o material da peça usinada e com a substância do meio gasoso, líquido ou sólido, no qual se realiza a usinagem. Além de ser uma grandeza tecnológica, implica também em considerações econômicas, principalmente o custo de fabricação por peça (FERRARESI, 1977).

Diferentes aspectos de usinabilidade dos metais são afetados pelo comportamento dos processos de corte envolvidos. Muitos dos eventos físicos que estão presentes durante o processo de corte são dependentes uns dos outros (STAHL et al., 2012).

Os parâmetros de resultado da fabricação de peças que deveriam ser levados em conta em conexão com a usinabilidade, podem ser ditos como terem um efeito decisivo na economia da produção. Na avaliação da usinabilidade do material da peça de trabalho deve-se levar em conta não apenas esses parâmetros de resultado, mas também os custos das ferramentas de corte, das máquinas e do pessoal. Em muitos casos, os custos do material da peça podem afetar sua usinabilidade numa maneira indireta (STAHL et al., 2012).

Os eventos ou comportamentos aplicados aos processos de corte podem ser divididos nos seguintes cinco grupos principais de fatores de comportamento de usinagem, que representam a base do conceito de usinabilidade tradicional (STAHL et al., 2012):

1. Superfícies produzidas e características da superfície a. Topografia

b. Tensões residuais c. Estrutura

d. Composição química 2. Comportamento do cavaco

a. Tipo do cavaco e dinâmicas de segmentação b. Forma do cavaco

c. Dureza

d. Propriedades micro-geométricas 3. Forças de corte e potência de corte

a. Consumo de energia

b. Estabilidade dimensional, deformações da peça de trabalho e equipamento c. Robustez da fixação

e. Estabilidade do processo 4. Desgaste da ferramenta de corte

a. Desgaste de flanco uniforme b. Desgaste localizado

c. Desgaste de cratera

d. Desgaste de entalhe e lascamento e. Formação de trincas

f. Quebra

g. Deformação plástica h. Difusão e reações químicas i. Mudanças estruturais 5. Fatores ambientais

a. Geração de poeira b. Reações alérgicas

c. Aditivos de processo, fluidos de corte d. Nível de ruído

Algumas das características do material da peça e fatores materiais, que mais afetam o fenômeno físico e eventos durante o processo de corte, estão descritos abaixo (STAHL et al., 2012):

1) Dureza da matéria-prima – Como uma regra, um aumento da resistência à deformação conduz a um aumento da força de corte e, portanto, a um aumento na resistência de corte também. A dureza de um material é usualmente diretamente associada com a resistência à deformação e, portanto, com a resistência ao corte do material também (STAHL et al., 2012). Um aço de baixo carbono, com baixa dureza e alta ductilidade tem tendência à formação de aresta postiça de corte, favorecendo ao desgaste da ferramenta e consequentemente, à redução da vida, além de provocar a deterioração superficial do material. Já um aço com porcentagem de carbono um pouco maior, tem dureza um pouco maior, ductilidade menor e portanto, melhor usinabilidade. Entretanto, um aço com dureza maior ainda, além de um determinado valor, provoca o surgimento do desgaste da ferramenta devido à abrasão e à difusão, o que afeta negativamente a usinabilidade do material (DINIZ et al., 2014).

2) Limite de resistência à tração – A remoção do cavaco se dá por cisalhamento. Porém, como o limite de resistência ao cisalhamento é uma grandeza que é relacionada com a resistência à tração do material, utiliza-se esta última, como um parâmetro levado em conta para se avaliar a usinabilidade. A resistência ao corte, que é avaliada pela resistência à tração, afeta fortemente a temperatura do processo. Um aumento de (1%) na resistência ao corte resulta em um aumento de cerca de (1%) na temperatura do processo (STAHL et al., 2012).

3) Condutividade térmica – A condutividade térmica do material da peça de trabalho afeta a temperatura do processo. O aumento de (1%) na condutividade térmica do material da peça de trabalho resulta em várias dezenas de graus Celsius (°C) decrescidos na temperatura do processo (STAHL et al., 2012), que geralmente conduz a uma diminuição da taxa de desgaste da ferramenta e, consequentemente, a um aumento da vida da ferramenta (DINIZ et al., 2014). 4) Abrasividade – Num material multi-fase, uma das fases frequentemente tem um

grau de usinabilidade mais baixo que outras. Consequentemente ocorre que uma das fases é mais frágil que as outras. E a fase frágil, frequentemente é a mais dura. Os aços de baixa-liga tendem a ter a usinabilidade ótima e distribuição estrutural envolvendo um total de teor de carbono de somente (0,3%) a (0,5%). Um teor de carbono mais baixo gera um material mais adesivo, enquanto que um teor de carbono mais alto gera o material mais abrasivo. A abrasividade do material pode ser quantificada ao obter-se uma pontuação baseada na diferença de dureza entre as fases estruturais do material e a quantidade, forma e tamanho destes componentes duros de que o material é composto (STAHL et al., 2012). 5) Coeficiente de encruamento – As características dos cavacos produzidos são

afetadas pela taxa de encruamento do material da peça, o qual resulta em variação considerável nas características deste material, quando ocorre a usinagem. A taxa de encruamento em combinação com a baixa condutividade térmica pode resultar em usinabilidade bastante baixa do material (STAHL et al., 2012). Alguns tipos de usinagem são mais sensíveis ao aumento da taxa de encruamento. Por exemplo, numa operação de furação em cheio, o fundo do furo na sua região central sofre bastante deformação plástica, devido às baixas velocidades de corte envolvidas (vc = 0 no centro do furo). Com isto, na furação

resistência mecânica aumentada, o que aumenta bastante a força de avanço necessária para realizar este furo (DINIZ, 1985).

6) Dutilidade – Quanto maior a dutilidade de um material, que é medida pelo seu alongamento até a ruptura, menor é o tamanho que o raio do cavaco precisa para ocorrer a ruptura. O alongamento para ruptura determina o tipo de cavaco produzido e está relacionado com as dinâmicas do processo de corte (STAHL et al., 2012). Quanto menor a ductilidade, maior a tendência de se formar cavacos curtos, o que costuma beneficiar a usinabilidade, devido à menor perda de energia com o atrito do cavaco com a superfície de saída da ferramenta, já que o cavaco se esparrama menos sobre esta superfície. Também, quanto menor a ductilidade, menor a tendência à formação de aresta postiça de corte (DINIZ et al., 2014).

7) Calor específico – O calor específico, isto é, a quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura de uma substância, do material da peça é o fator de efeito mais forte na temperatura do processo. O aumento de (1%) no valor do calor específico da peça resulta numa redução de vários graus Celsius (°C) na temperatura do processo (STAHL et al., 2012).

Esses sete fatores citados acima e ilustrados na Figura 2.15 são capazes de individualmente ou em combinação um com outro, parcialmente ou completamente controlar as características do material da peça que afetam a usinabilidade, bem como seu comportamento durante o processo de corte em outros aspectos.

Figura 2.15 – As sete características dos materiais, que afetam suas respectivas usinabilidades (Adaptada de STAHL et al., 2012).

Outro método, que se pode usar para comparar a dificuldade de usinagem de dois materiais, é o do uso de diagramas polares. Coloca-se nos cinco vértices desses diagramas, os valores das propriedades que influenciam a usinabilidade tanto de um material de referência, como de um material em estudo, como Dutilidade, Resistência à tração, Condutividade térmica,