8º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação
18 a 22 de maio de 2015, Salvador, Bahia, Brasil
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ESTUDO DOS PROCESSOS DE DESBASTE E ACABAMENTO POR
FRESAMENTO
ENTO DE SUPERFÍCIES DE AÇO LIGA Mn+Si,
Mn+ Si, DEPOSITADO
EM SUBSTRATO DE AÇO ABNT 1020
Código do trabalho: COBEF 2015-0158
0158
Sandro da Costa Silva, [email protected] e 2
Sandro Cardoso Santos, [email protected]
1
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG, mestrando em engenharia
ngenharia de materiais.
Instituto Federal Minas Gerais - IFMG - Campus Governador Valadares, docente da área de processos industriais.
3
Centro Federal de Educação
ação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET-MG,
MG, docente do mestrado em engenharia de
materiais e do Departamento de Engenharia Mecânica.
M
2
Resumo: A tecnologia aplicada a processos
processos de usinagem permite a redução de custos e aumento de produtividade em
processos de fabricação. O processo de fabricação de componentes para máquinas para montagem e desmontagem de
trilhos é estudado neste trabalho. A análise global das etapas de fabricação
fabricação da máquina permite determinar os pontos
críticos que são os processos de desbaste e acabamento dos mancais do braço articulável para movimentação de
trilhos. O processo de usinagem é o fresamento frontal de uma peça de aço ABNT 1020, revestida
r
com aço liga
Mn+Si, obtida através de metais de adição do arame maciço cobreado classe ASME SFA-5.18
5.18 ER70S-6,
ER70S de diâmetro
1,0 mm, depositado a partir de processo
cesso de soldagem MIG. O processo
so de fresamento foi investigado por meio do
monitoramento do desgaste de flanco(VBmax.)
lanco(VBmax.) e análise de avarias das ferramentas de corte, nas operações de
desbaste e acabamento; com base nos resultados obtidos foi possível avaliar as condições mais favoráveis por meio de
análise conjunta do desbaste e acabamento associados aos parâmetros
parâmetros de corte na geometria da ferramenta e nas
variáveis do processo.
Palavras-chave: usinagem de metais, fresamento, ferrramentas de corte.
1. INTRODUÇÃO
O tema proposto para este trabalho de pesquisa é sobre avarias, desgaste e vida útil de ferramentas de corte. A partir
do tema proposto, o desenvolvimento do trabalho foi executado com base em um processo específico da usinagem de
metais: o fresamento. O fresamento é um processo de desbaste e acabamento de materiais com vista a obtenção de
peças e dispositivos com geometrias diversas
d
e complexas, além de ser um processo com opção de subprocessos a
fresagem em si. O desbaste de material pode ser executado com a aplicação de diferentes ferramentas de corte.
A primeira fresadora universal, foi desenvolvida por J.R. Brow, no ano de 1862, e utilizada inicialmente para a
produção de canais em brocas helicoidais. Outro desenvolvimento importante no processo de fresamento
fr
ocorreu em
1896, quando F.W. Fellows desenvolveu uma máquina capaz de produzir praticamente qualquer tipo de engrenagem.
No século XX, surgiram produtos feitos de materiais com maior resistência mecânica que não eram usinados
facilmente pelas ferramentas
ramentas até então desenvolvidas. A partir deste período surgiram novos materiais e novas ligas
metálicas, que deram origem as primeiras
primeira ferramentas de aço rápido e de carbonetos de tungstênio, permitindo assim a
usinagem de materiais de elevada dureza e resistência. Durante o período pós Segunda Guerra Mundial,
M
os processos
não convencionais de usinagem,, inicialmente chamados de CN (comando
(comando numérico), passaram a ganhar importância
importâ
pela capacidade de produção de peças de geometrias complexas em materiais
materiais de difícil usinabilidade, garantindo assim
acabamento de elevada qualidade
ualidade e tolerâncias cada vez menores.
menores
Após 1955, as máquinas operadas por comando numérico,
numérico, evoluíram com a integração de computadores na
manufatura, originando um novo sistema de comando
coman
na fabricação
ricação de peças, tecnologia identificada por CNC
(comando numérico computadorizado), que atualmente é a principal forma de manufatura em centros de usinagem de
produção de peças seriadas e com elevado controle de qualidade.
Nos processos industriais, existem uma grande diversidade de tecnologias e métodos aplicados para obtenção de
novos produtos ou subprodutos, estes controlados rigorosamente para entrada em uma nova etapa produtiva ou
destinados ao consumo final.. Um processo industrial em
e particular, evidencia-se
se no meio produtivo por ser
praticamente a última etapa da transformação e conformação do aço, é a usinagem de metais. (TRENT apud
MACHADO, 2009, p.1 ).
Entender o processo pelo qual as ferramentas se desgastam é extremamente importante
importante para promover ações
corretivas e efetivas para
ra o aperfeiçoamento desse
dess processo,, prolongando assim a vida da aresta de corte da ferramenta
aplicada. Neste estudo espera-se
se verificar a influência que o processo de desbaste de material pode causar no processo
p
de acabamento executado logo após a aplicação dos insertos de desbaste.
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2. O PROCESSO DE FRESAMENTO
O fresamento, segundo FERRARESI (1977, p.242 ), pode ser definido como: "Processo mecânico de usinagem
destinado a obtenção de superfícies com o auxílio
auxílio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tanto, a ferramenta
gira e a peça ou a ferramenta se deslocam segundo uma trajetória qualquer". Segundo Machado (2009, p.7), a operação
de fresamento é reconhecida pela versatilidade na produção de geometrias
geometrias diversas, além de garantir elevadas taxas de
remoção de material, visto que a ferramenta (fresa) possui múltiplas arestas de corte, que se multiplicam
proporcionalmente a quantidade de insertos fixados na fresa. Neste grupo de operações, a ferramenta
ferrame
gira enquanto a
peça, presa à mesa, é responsável pelos movimentos de avanço longitudinal e transversal. Em situações especiais, a
peça pode ficar estática enquanto a ferramenta executa todos os movimentos.
O fresamento frontal é o processo observado no desenvolvimento dos experimentos planejados, para análise de
avarias, desgaste e vida útil dos insertos de desbaste de alto rendimento e de acabamento
cabamento utilizados na usinagem do
material. Usualmente utiliza-se
se a relação aproximada representada pela Eq.(1),, para a escolha do diâmetro da fresa (D),
isso se deve ao fato de que o choque fresa-peça
fresa peça não deve ocorrer quando a fresa tem diâmetro igual ou pouco maior que
a largura da peça (ae),, os cavacos formados
formado no início do corte serão finos com grande valor dee pressão.
pressão
D = 1,3 * ae
(1)
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Esse trabalho foi desenvolvido através de estudo bibliográfico do tema, coleta e análise de dados de processos de
usinagem de metais, realizado através de visitas técnicas programadas em centro de usinagem
sinagem previamente selecionado
para execução do processo de fresamento. Durante a execução dos experimentos previamente planejados,
plan
microscópios
óticos e eletrônicos de varredura foram aplicados à análise de desgaste e avarias das ferramentas de corte, e também
para auxiliar a análise de acabamento
amento superficial usinado, também foi realizado ensaio de dureza Rockwell com
durômetro de bancada DIGIMESS para obter dados referentes a condição mecânica dee resistência a penetração e
desgaste da superfície usinada, e a resistência dos insertos.
O material usinado é um substrato de aço ABNT 1020, com 0,2% de C, revestido com liga de Mn e Si depositados
através de processo automatizado de soldagem MIG, conferindo-lhe
confer
dureza média de 34,4 HRC. Para realizar o ensaio
de dureza e análises microscópicas, com o objetivo de uma caracterização mais detalhada do material usinado,
usinado foi
confeccionado um CP (corpo de prova)) conforme dimensões na Fig. (1), seguindo rigorosamente
amente todos os parâmetros
do processo de desbaste e acabamento por fresamento observado.
VVV (Ra 0.8 µm)
Figura 1. Medidas do corpo de prova e acabamento superficial obtido após fresamento
(autoria própria, 2015).
Para todos os experimentos realizados neste trabalho, os parâmetros de corte do desbaste e do acabamento seguiram
as recomendações técnicas ideais, considerando
consid
o material a ser usinado e o tipo de ferramenta aplicada (quanto a sua
su
geometria e revestimento). Estes
stes parâmetros estão descritos na Tab.(1).
Tabela 1. Parâmetros de corte utilizados nos experimentos.
Processo
Desbaste
Acabamento
vc (m/min)
219,8
455,9
f (mm/min)
10.000
1.400
fz(mm/dente)
1,786
0,106
ap(mm)
3,5
0,5
D(mm)
50
44
RPM
1400
3300
Tempo de corte
42 min/peça
54 min/peça
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Os parâmetros de corte para f,, ap, D, RPM, tempo de corte, foram coletados na memória de programação CNC da
máquina operatriz e no conjunto montado fresa e insertos, considerando estes valores invariáveis para cada processo, e
variáveis entre os processos,, conforme registrado na Tab. (1).
(1
Para cálculo da vc (velocidade de corte), foi aplicada a Eq.(2).
vc = π x D x N
(unid.= m/min.)
1000
Onde:
vc = velocidade de corte
π = 3,1416
D = diâmetro da fresa
N = rotações por minuto (RPM)
(2)
Para cálculo do fz (avanço por dente ou aresta cortante), foi aplicada a Eq.(3).
fz =
f
ZxN
Onde:
(unid.= mm/dente)
(3)
fz = avanço por aresta cortante
f = avanço da mesa
Z = número de dentes ou arestas
N = rotações por minuto (RPM)
Os processos de desbaste e acabamento foram acompanhados simultaneamente, com o registro das medições de
desgaste de flanco VBmax.,, até a condição de troca do inserto por perda da aresta de corte (no caso do inserto de
acabamento), e por avarias na superfície de folga e na aresta de corte
corte (no caso do inserto de desbaste).
desb
Para o registro
das medições de desgaste de flanco,, foi utilizado microscópio ótico SA 4600, fornecido
fornecido pela SANDIVK, com aumento
de 10x, apesar da microscopia eletrônica de varredura ser aplicada para a análise dos mecanismos de desgaste e
caracterização das avarias nos insertos, também foi associado a imagem gerada no MEV para validar os registros
obtidos
idos através da leitura do microscópio ótico, mais sujeito a erros de paralaxe e histerese.
A máquina-ferramenta
ferramenta utilizada foi um centro de usinagem ROMI D1500,
D1500, rotação máxima 12.000
12
RPM e potência
nominal de 30 cv, controlada por CNC SIEMENS 828D. O sistema
sistema de fixação tanto do CP, quanto do conjunto de
mancais usinados do braço articulável de movimentação de trilhos ferroviários é considerado rígido, pela aplicação de
dispositivos laterais, longitudinais e transversais ao longo das seções laterais dos objetos
objetos usinados.
As ferramentas utilizadas para o 1º processo de desbaste foram 04 insertos intercambiáveis triangulares em metal
duro com revestimento
estimento TiAlN PVD, classe P15-P30,, triangular com 80º de ponta de ferramenta, negativa, montados em
uma fresa de Ø 50 mm, como ilustrado na Fig. (2).
(2)
Figura 2. Inserto de desbaste ISO P15-P30,
P15 P30, geometria de corte e fresa aplicada (ISCAR 2012).
Na tabela 2, observa-se as principais dimensões referentes ao conjunto montado para o inserto de desbaste do
processo analisado.
Tabela 2.. Principais dimensões do conjunto fresa e inserto de desbaste P30
D
D1
Da
Z
L
ap
ε
α
34,70
50,0
22,0
4
45,0
3,50/7,50
80º
5º
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As ferramentas utilizadas para o 2º processo (acabamento) foram 04 insertos intercambiáveis prismáticos
retangulares em metal duro com revestimento TiN PVD, classe P30, com 90º de ponta de ferramenta, positiva,
positiva
montados em uma fresa de Ø 44 mm, como ilustrado
ilust
na Fig. (3)
Dm
Figura 3. Inserto de acabamento ISO P30, geometria de corte e fresa aplicada (SANDVIK 2014).
Na tabela 3, observa-se
se as principais dimensões referentes ao conjunto montado
montado para o inserto de acabamento do
processo analisado.
Tabela 3. Principais dimensões do conjunto fresa e inserto de acabamento.
Dm
Da
Z
L1
L3
ap
ε
α
44
63,0
4
164,4
89,5
0,5
90º
5º
Todo o material
aterial coletado in loco (resíduos metálicos-cavacos,
metálicos cavacos, e ferramentas com desgaste), foi recolhido para
realizar as análises propostas. O registro
egistro por foto e vídeo dos fenômenos
fenômenos do processo de usinagem, documentaram
através de imagens, os parâmetros que envolvem o processo.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O 1º experimento proposto foi realizar o ensaio
ensai de dureza dos insertos de desbaste
aste e acabamento, e compará-los com
a dureza do aço
ço ABNT 1020 revestido com camada de solda MIG
G de arame maciço composto de Mn e Si.
Os resultados dos ensaios de dureza, foram obtidos sob norma ASTM E-18, em durômetro de bancada DIGIMESS.
Na Figura (4) pode-se observar
rvar a resistência do material usinado e dos respectivos insertos analisados.
analisados
DUREZAS MÉDIAS
68,3
80
70
60
50
40
30
20
10
0
71,3
34,4
HRC
Figura 4:: Comparação entre os resultados dos ensaios de dureza realizados no material usinado e nos
no insertos
em estudo, conforme norma ASTM E-18
E 18 (autoria própria, 2014)
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Comparativamente observa-se
se uma condição favorável ao corte, promovendo o mecanismo de formação de cavaco
sem agravos, tanto no desbaste, quanto no acabamento, pela elevada dureza dos insertos
sertos em relação a dureza medida na
superfície a ser usinada.
O conjunto usinado a ser analisado neste processo é demonstrado na Fig.(5), com a sequência respectiva das
superfícies
uperfícies desbastada e em acabamento final, usinadas pelos insertos de desbaste e pelos
pe
inserto de acabamento. A
insertos
caracterização de cada parte do processo foi realizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV).
(ME
No caso
da superfície analisada
ada foi necessário a confecção de um corpo de prova normalizado seguindo os mesmos parâmetros
parâme
de usinagem dos mancais e mantendo a mesma composição do substrato 1020 e do revestimento de Mn+Si.
(a)
(b)
(c)
Figura 5: (a) Mancais com superfícies desbastada e em acabamento final, (b) CP preparado para análise
microscópica (c) Imagem gerada pelo MEV em 500x
500 do CP (autoria própria, 2014)
A exigência de um acabamento superficial de baixa rugosidade e de alta resistência a abrasão, requer um material
com propriedades mecânicas de variações restritas, principalmente no que se refere a dureza superficial obtida. Na
Figura (5-c), observa-se comparativamente a estudos já realizados em depósitos semelhantes, que a microestrutura da
liga de deposição de Mn+Si no substrato em aço 1020 é composta de poros em pequenas proporções (áreas pretas),
óxidos formados no processo de deposição (áreas cinza claro) e a fase metálica com maior proporção na fração da
imagem (área cinza escuro), o detalhamento da composição química da superfície do material usinada depende ainda de
uma análise mais específica, que neste caso será realizada por meio de ensaio de EDS, para quantificar a porcentagem
de cada elemento que compõe a liga depositada sobre o substrato em questão.
Os insertos de desbaste aplicados na usinagem tem um desgaste inicial lento devido a alta resistência das camadas
do revestimento,
mento, de acordo com DINIZ (2010), este desgaste pode chegar entre 0,3 mm e 0,4mm, a partir de então o
corte do material passa a ser feito pelo substrato, e consequentemente o desgaste da ferramenta cresce rapidamente,
favorecendo o início de avarias na aresta de corte, e nas superfícies
s rfícies de saída e de folga; na Fig.(6), observa-se
observa o perfil
do inserto de desbaste com lascamentos iniciais propagando-se
propagando se da aresta de corte para a superfície de folga,
caracterizando a perda do revestimento após desgaste de flanco, chegando ao substrato da ferramenta que geralmente é
composto de cabornetos metálicos, principalmente formados com tungstênio.
(a)
(b)
Figura 6.(a)
(a) Microscopia da seção transversal do inserto de desbaste (SANDVIK, 2014) ;(b) Imagem da aresta
de corte com 0,2 mm de desgaste de flanco e inicio do lascamento (aumento 20x, autoria própria, 2014)
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Na Figura (7) pode-se
se observar a progressão do desgaste de flanco (VBmax.) na aresta de corte, propagando a partir
de 0,2mm o início de avaria de lascamento no sentido da aresta de corte para a superfície de folga, sentido este
justificado pela característica de ferramenta de desbaste negativa,
negativa com ângulo de folga de 5º, e com ap de 7,5mm.
(a)
(b)
Figura 7. (a) Imagem da aresta de corte com 0,3 mm de VBmax. e propagação do lascamento
lascame
para superfície de
folga, (b)) colapso da ferramenta após
a
0,3 mm de VBmax. (aumento 20x, autoria própria, 2014)
Um jogo de 04 insertos de desbaste
aste montados em uma fresa de Ø50mm,
50mm, foram monitorados durante os meses de
novembro e dezembro de 2014, os desgastes de flanco até o fim da vida útil são apresentados
presentados no gráfico da Fig.(8),
Fig.(8
onde foram substituídos devido lascamentos na aresta de corte e na superfície de folga, que causam a esta superfície
s
um
processo de degradação acentuada e colapso da ferramenta.
ferramenta
Maior desgaste
medido-aresta4
DESGASTE DE FLANCO-DESBASTE
FLANCO
VBmax
0,35 .(mm)
0,3
0,3
0,25
0,25
0,2
0,2
0,2
0,2
VBmax.média
0,25
0,2
ARESTA1
0,18
0,16
0,15
0,1
0,1
0,16
ARESTA2
0,1
ARESTA3
0,09
0,05
ARESTA4
0
media
42
84
126
168
210
252
294
tempo (min.)
Figura 8. Monitoramento do desgaste de flanco de 04 insertos triangulares de 80º de ponta de ferramenta
(ɛ), medidos por aresta em cortes simultâneos. (autoria própria, 2014).
2014)
Para análise do tipo de desgaste sofrido pela ferramenta, foi realizado a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
juntamente com a análise química proporcionada pela Espectrometria Eletrônica Dispersiva de Raio-X
Raio
(EDS).
Analisando a Figura (9) observa-se
se que a superfície de folga da ferramenta apresenta desgaste acentuado,
acentuado a forma do
desgaste é catastrófica e não apresenta marcas de abrasão.
abra
Além disso, nota-se
se que no ponto (1)
(1 o revestimento está
praticamente intacto, e nos pontos (2, 3 e 4) o substrato está exposto onde há elementos químicos da ferramenta e da
peça (W e Co elementos do substrato da ferramenta, e Si elemento oriundo da peça), devido a presença do Si
encontrado nos pontos 2, 3 e 4, pode-se
se afirmar que ocorreu adesão de material da peça na ferramenta.
ferramenta
Quando ocorre adesão de material da peça na ferramenta, posteriormente essa parcela aderida é removida levando
consigo porções do revestimento, depois o substrato exposto reage mais facilmente com o material da peça, ocorrendo
nova adesão. De acordo com Diniz et al (2010), apesar de este fenômeno ser característico de baixas velocidades de
corte, ele pode ocorrer em velocidades maiores desde que o fluxo irregular de cavaco ocorra. Este mecanismo causador
de desgaste é conhecido como aderência (attrition).
(a
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2
3
1
4
Figura 9. MEV+EDS da composição do inserto de desbaste
d
desgastado (MEV-CEFET,
(MEV
2015).
Os insertos de acabamento aplicados na usinagem dos mancais são trocados obrigatoriamente peça por peça,
portanto para estes insertos não foi possível fazer um monitoramento do desgaste do flanco obtendo uma curva para a
propagação deste tipo de desgaste. Para cada peça usinada o inserto faz um ciclo de 54 min. de corte, quando sofre um
desgaste de flanco que desfaz o gume da aresta de corte, como pode ser observado na Fig.(10)).
(a)
(b)
Figura 10. (a) Microscopia da seção transversal do inserto de acabamento (SANDVIK, 2014); (b) Inserto de
acabamento com desgaste de flanco (aumento
(
20x, autoria
toria própria, 2014).
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Os insertos de acabamento foram monitorados simultaneamente ao controle de desgaste de flanco dos insertos de
desbaste, logo após a execução
xecução do processo de desbaste o processo de acabamento é executado, com 04 insertos
prismáticos montados
ontados em uma fresa de Ø44 mm, neste processo em particular é efetuado a troca do inserto a cada peça
usinada, mesmo que esteja apresentando apenas o desgaste de flanco normal por tempo de uso, isto devido a
necessidade de obter um acabamento com rigor dimensional
mensional e superficial exigido pelo cliente.
Na figura (11) observa-se
se o desgaste de flanco medido nos insertos de acabamento com a relação de 01 aresta de
corte para uma peça, ou seja, é uma medição de característica discreta, onde a aresta de corte utilizada
util
na peça 1, não
será utilizada na peça 2, e assim por diante, não sendo possível obter uma curva válida para o desgaste de flanco do
processo de acabamento em função do tempo.
tempo
DESGASTE
DESGASTE-FLANCO
ACABAMENTO
VBmax.(mm)
0,3
0,25
0,25
0,2
0,15
0,2
0,15
0,2
0,15
0,15
0,1
0,1
DESGASTE-FLANCO
FLANCO ACABAMENTO
0,05
0
temp.corte =54
54 min/peça
Figura 11: Medidas do VBmax. dos insertos de acabamento medidos por peça usinada. (autoria própria, 2014)
Para análise do tipo de desgaste sofrido pelo inserto de acabamento,
acabamento também foi realizado MEV e EDS.
EDS Analisando
a Figura (12) observa-se que a aresta de corte,
corte sofreu desgastee de flanco. Além disso, nota-se
nota
que no ponto (1) o
revestimento está praticamente
aticamente intacto, e no ponto (2) o substrato está exposto onde há elementos químicos da
ferramenta e da peça (W elemento do substrato da ferramenta, e Si elemento oriundo da peça), devido a presença do Si
encontrado no ponto 2, assim como foi analisado o inserto de desbaste, pode-se afirmar que ocorreu adesão (attrition).
(a
2
1
Figura 12. MEV+EDS da composição do inserto de acabamento desgastado, aumento 1000x,
1000x (MEV-CEFET,
autoria própria, 2015).
Os insertos de desbaste e acabamento para usinagem dos mancais do braço articulável de equipamento de
manutenção ferroviária, foram selecionados e preparados para monitoramento do desgaste a partir do 1º passe.
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Na figura (13), observa-se o gráfico
ico de desgaste de flanco médio dos insertos de desbaste correlacionados com o
desgaste de flanco
anco dos insertos de acabamento.
acabamento
VB max.
DESGASTE DE FLANCO DE DESBASTE x INSERTOS DE ACABAMENTO
(mm)↓
0,35
0 42
84
126
168
210
252
294
→
0,3
0,3
0,25
0,25
tempo de corte-desbaste
corte
(min)
INSERTO-ACABAMENTO
INSERTO
*tc=54min/peça
0,2
0,15
medida aresta 04-INSERTO04
DESBASTE *tc=42 min/peça
0,1
media-INSERTO-DESBASTE
media
*tc=42min/peça
0,05
0
PEÇA1
PEÇA2
PEÇA3
PEÇA4
PEÇA5
PEÇA6
PEÇA7
→ medições discretas do acab./peça
Figura 13:: Comparação das medições do monitoramento de desgaste de flanco entre o inserto de desbaste
(medida média dos 04 insertos observados), e dos insertos de acabamento (medidas individuais
individuais por peça usinada
das 07 arestas de corte distintas utilizados no processo) - (autoria própria,
própria 2015).
O inserto de desbaste é substituído em média entre a 6ª peça e 8ª peça usinada, totalizando 14 faces usinadas por
peça, em um tempo médio entre 252 e 336 minutos.
minutos A troca do inserto, ou inversão da aresta de corte,
corte ocorreu com
desgaste de flanco de 0,3 mm da aresta de corte do inserto 04, o desgaste médio foi de 0,25
,25 mm. Quando
Q
se inicia um
processo de lascamento na aresta de corte e craterização na superfície de folga, que se desconsiderados levarão a
ferramenta ao colapso total, comprometendo a superfície usinada.
A rápida degradação da aresta de corte do inserto
inserto de acabamento durante a usinagem de 01 (uma) peça com tempo
médio de usinagem de 54 min., compromete a utilização desta ferramenta em outra peça a ser usinada, sendo necessária
a sua troca sempre peça por peça; o estudo e monitoramento do
d desgaste do flanco
nco dos insertos de desbaste,
desb
tem por
objetivo identificar possíveis causas que comprometem a vida útil do inserto de acabamento. Esta hipótese da possível
relação do desgaste dos diferentes insertos pode ser comprovada analisando e comparando os resultados
resultad de medições
entre os desgastes de flanco de desbaste
desba
e acabamento no gráfico da Fig.(13),
), pode ser observado neste gráfico a
progressão ascendente e cíclica do desgaste de flanco do inserto de desbaste entre 0,1 e 0,2mm (1º ciclo), e entre 0,2 e
0,3mm (2º
2º ciclo), o que não por coincidência, ciclicamente ocorre com o desgaste de flanco dos insertos de acabamento
(analisados individualmente por peça), que apresentam um desgaste também ascendente nas faixas do ciclo de desgaste
dos insertos de desbaste.
5. CONCLUSÕES
Para a proposta deste trabalho de análise comparativa entre a progressão de desgaste dos insertos de desbaste, e sua
provável influência hipotética no desgaste de flanco dos insertos de acabamento, comprova-se
comprova
a existência de uma
relação entree os desgastes dos diferentes insertos, considerando a progressão ascendente e cíclica de ambos os
processos, no desbaste entre 0,1 e 0,2mm (1º ciclo), e entre 0,2 e 0,3mm
0,3mm (2º ciclo); respectivamente no acabamento
entre 0,15 e 0,25mm (1º ciclo), e entre 0,1 e 0,2mm (2º ciclo). O desgaste analisado para o inserto de desbaste foi o
lascamento acentuado da aresta de corte para a superfície de folga, levando a ferramenta ao colapso total, devido além
dos lascamentos,
camentos, a adesão (attrition) de material da peça (Si) na ferramenta. O desgaste analisado para o inserto de
acabamento foi o desgaste de flanco com a adesão do material da peça na ferramenta.
As propostas para continuidade desse
dess trabalho estão focadas na manipulação de variáveis importantes no processo
de fresamento, das quais a mais relevante no momento é a substituição dos insertos de desbaste por um jogo de
ferramentas com propriedades diferentes dos insertos utilizados atualmente (um jogo de insertos
inserto de maior dureza e
menor tenacidade; e um jogo de insertos de maior tenacidade e menor dureza),
dureza), com objetivo de aumentar a longevidade
do inserto de acabamento.
8º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação
18 a 22 de maio de 2015, Salvador, Bahia, Brasil
Copyright © 2015 ABCM
6. AGRADECIMENTO
À empresa SUPERMETAL pela concessão do centro de usinagem para realização dos experimentos e coleta de
dados, ao CEFET-MG
MG e IFMG pela orientação no desenvolvimento do trabalho e disponibilidade de equipamentos e
laboratórios para realização das medições e ensaios, e a ESCANDIA-SANDVIK
SANDVIK pelo apoio técnico e disponibilidade
de microscópio
oscópio SA 4600 para medições de desgaste de flanco.
7. REFERÊNCIAS
Almeida, C. M. Avaliação do desgaste da ferramenta de metal duro revestida com TiN no fresamento do aço
ABNT 4140 laminado a quente e temperado/revenido. Dissertação de mestrado. Pontifícia Universidade Católica
de Minas Gerais, 2010.
Cardoso, F.G.; Araujo, A.C. Análise de forças no fresamento de roscas API. Revista Máquinas e Metais, edição nº
582 de junho de 2014, São Paulo: Editora Aranda, p.18-31.
p.18
Callister, Willam D. Jr.. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: Editora LTC, tradução
da 5ª edição em língua inglesa, 2002. 817p.
Chadid, Thiago; Marroques,
arroques, Pollyane Parreiras; Rodrigues, José Geovane; Silva,, Sandro da Costa. A padronização
aumenta a eficiência da capacidade produtiva. São Paulo: Banas Excelência Metodologia, Edição de FEV./MAR
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fresamento do aço ABNT 4140 a seco e com fluído sintético 8% em água. Belo Horizonte: PUC, 92 f. Dissertação
(mestrado) - Programa de Pós-Graduação
Graduação em Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas
Gerais, 2011.
Fisher, Ulrich& outros autores. Manual de tecnologia metal mecânica. São Paulo: Editora Blucher,
Bluche tradução da 43ª
edição alemã, 2008. 412 p.
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tolls 1993.
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1201
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Editora Blucher, 2009. 371 p.
Sandvik Coromant. Dicas de uso: aplicação, manutenção e manuseio das ferramentas.
ferramentas SANDVIK do Brasil
Industria e Comércio, São Paulo, 2014.32p.
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Santos, Rezende Gomes dos. Transformações de fases em materiais metálicos. 1 ed. Campinas, SP: Editora da
UNICAMP, 2006. 432 p.
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Falco Aspectos tribológicos da usinagem dos materiais.
materiais 1 ed. São Paulo:
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tradução da 6ª edição em língua inglesa, 2008. 546 p.
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CREA
edição 11, p.14
e 15, Belo Horizonte, MG, 2012.
Souza, Leopoldo Ferreira de. Desenvolvimento
envolvimento de ferramenta cerâmica de alumina-ítria
alumina ítria para aplicação em ferro
fundido nodular. Volta Redonda: UniFOA, 110 p. Dissertação (mestrado)
(mest
- Programa de Pós-Graduação
Pós
em
Materiais da Universidade da Fundação Oswaldo Aranha, 2013
8. DIREITOS AUTORAIS
Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.
8º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação
18 a 22 de maio de 2015, Salvador, Bahia, Brasil
Copyright © 2015 ABCM
STUDY OF ROUGH PROCEDURES AND FINISH FOR MILLING
SURFACE ON Mn+Si STEEL DEPOSITED STEEL SUBSTRATE ABNT
1020
Labour Code: COBEF 2015-0158
Sandro da Costa Silva, [email protected]
Sandro Cardoso Santos, [email protected]
1
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas
M
Gerais- CEFET-MG, master's degree in materials engineering.
Instituto Federal Minas Gerais - IFMGIFMG Campus Governador Valadares, teacher of the area of industrial processes.
3
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas GeraisGerais CEFET-MG, teacher of the master's degree in materials
engineering and the Department of Mechanical Engineering.
Engineering
2
Abstract: The technology allows machining processes to reduce costs and increase productivity in manufacturing
processes. The component manufacturing process machinery for assembly and disassembly rails is studied in this
work. The global analysis of machine manufacturing steps to determine the critical points which are the roughing and
finishing processes of articulated arm bearings to drive rails. The machining process is the face milling of a piece of
steel ABNT 1020, coated steel alloy Mn + Si, obtained by addition of metal solid wire copper-class
copper
ASME SFA-5.18
ER70S-6,
6, diameter 1.0 mm, deposited from MIG welding process. The milling process has been investigated by means
of flank wear monitoring (VBmax.) And failure analysis of cutting tools, in roughing and finishing operations; based
on the results it was possible to assess the most favorable conditions through a joint analysis of roughing and finishing
fini
cutting parameters associated with the geometry of the tool and the process variables.
Keywords: metal machining, milling, cutting tools.