ILHA SOLTEIRA
XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha Solteira - SP
Paper CRE05-CM03
INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS QUÍMICOS RESIDUAIS (Cr, Ni e Cu) NA TEMPERATURA DE
CORTE NA USINAGEM DE UM AÇO LIVRE CORTE AO Pb
Vitor Tomaz Guimarães Naves1, Nelis Evangelista Luiz2, Álisson Rocha Machado3, Solidônio
Rodrigues de Carvalho4
Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia
Campus Santa Mônica, CEP 38400-089,Uberlândia
E-mail para correspondência:
4
1
[email protected] ;[email protected]; [email protected] [email protected]
Introdução
Os aços de corte livre são aqueles projetados para usinar e têm grande aplicação na fabricação de peças
pequenas em grandes lotes em tornos automáticos de produção seriada (Evangelista et al, 2003). Estima-se
que sejam produzido 1,5 milhões de toneladas por ano destes materiais na Europa (Bertrand e Del Solar,
1998). Uma questão que preocupa os fabricantes destes aços é a heterogeneidade de desempenho de
usinagem entre lotes diferentes. Acredita-se que isto é causado, em grande parte, por pequenas variações de
composição química. Principalmente variações nos elementos não intencionalmente adicionados durante a
fabricação do aço (elementos residuais).
Objetivos
Determinar a influência dos níveis de elementos residuais (Cr, Ni e Cu) e das condições de corte
(velocidade, profundidade e avanço) na temperatura de usinagem dos aços de corte livre utilizando-se o
método do termopar ferramenta peça e através de termopares fixados na ferramenta. Os ensaios foram
projetados de modo a atender um planejamento fatorial 25 [onde os parâmetros de entrada foram: velocidade
de corte, avanço, profundidade de corte, método de medição da temperatura (termopar ferramenta-peça e
termopares colados na superfície da ferramenta) e nível dos elementos químicos residuais (alto e baixo)]
sendo possível verificar o efeito dos fatores estudados e das interações de segunda ordem entre eles através
da metodologia de planejamento de experimentos. Como estes aços tendem a apresentar comportamentos
diferentes em função da faixa de velocidade de corte utilizada, os testes foram realizados em regiões de baixa
e regiões de alta velocidade de corte.
Metodologia
Os ensaios de usinagem de torneamento foram realizados no torno IMOR MAX II-520 disponível no
Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem.
As ferramentas de corte são bits de aço-rápido com dimensões quadradas de 9,5mm de lado e 80mm
de comprimento, com ângulo de folga de 8º, ângulo de saída de 6º, ângulo de posição principal 75º e ângulo
de ponta de 90º. A Tabela 1 mostra a composição química da ferramenta utilizada.
Tabela 1 - Composição química das ferramentas de aço rápido (dados do fornecedor).
%C %Si %Mn %P
%S
%Cr %Mo %Ni %Al %Co %Cu %Nb %Ti %V %W %Sn
0,968 0,523 0,295 0,098 0,0125 4,098 4,859 0,191 0,0296 8,58 0,057 0,119 0,002 3,253 6,34 0,026
Percentuais em peso.
Os valores dos parâmetros de corte utilizados, em regiões de baixa velocidade foram: velocidade de
corte - 35,2m/mim e 88m/mim; avanço - 0,138mm/volta e 0,242mm/volta; profundidade de corte - 1mm e
2mm. Para região de alta velocidade de corte os parâmetros foram: velocidade de corte - 165,1m/mim e
209,2m/mim, avanço - 0,138m/volta e 0,242m/volta e profundidade de corte - 1mm e de 2mm.
A Tab. 2 mostra a composição química dos materiais testados, destacando as faixas altas e baixas dos
elementos químicos residuais.
Tabela 2 – Composição Química dos corpos de prova e matriz de experimentos para os fatores cromo, níquel e cobre..
Código % C % Si % Mn % P % S % Pb % Cr % Ni % Cu
A
0.078 0.03 1.25 0.052 0.279 0.250 0.19 0.18 0.26
B
0.085 0.02 1.25 0.047 0.272 0.240 0.10 0.08 0.11
Nível do fator
Cr Ni Cu
1
1
1
-1
-1
-1
O material “A” possui altos níveis de elementos químicos residuais (Cr, Ni e Cu) e o mateiral “B”
baixos. Foram realizados testes com o sistema termopar ferramenta peça e, em seguida, utilizando a colagem
dos termopares na superfície da ferramenta. Isto permitiu comparações entre os sistemas utilizados.
Resultados
Os pesquisadores ainda não possuem volume de resultados suficientes para análises. Os testes estão
sendo conduzidos, sendo que no momento da preparação deste manuscrito, estava ocorrendo a calibração dos
sistemas de medição da temperatura empregados. Todos os resultados deste trabalho deverão ser publicados
em veículos de informação científica futuramente.
Conclusões
Os testes de medição de temperatura ainda deverão ser realizados, pelas duas técnicas propostas,
permitindo confronto entre elas. Espera-se assim, obter uma resposta confiável da influencia dos elementos
químicos residuais na usinabilidade dos aços de livre corte ao chumbo. Verificar-se-á, também, a influência
dos parâmetros de corte variados nos testes.
Referências Bibliográficas
Barrozo, M.A.S, 2003, “Planejamentos de Experimentos”. Programa de Pós Graduação em Engenharia
Química”, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia Mg.
Bas, J.,1995, “A Usinabilidade dos Aços Especiais”, Relatório Interno Gerdau S.A
Evangelista, N., Galvanini, L., Machado, A.R, 2003, “Tecnologia da Melhoria da Usinabilidade dos Aços
Uma Revisão”, 9o Colóquio de Usinagem, Universidade Federal de Uberlândia
Ferraresi, D., 1977, “Fundamentos da Usinagem dos Metais”, ed. Edgard Blucher, São Paulo
Machado, A. R. e Da Silva, 2004, Usinagem dos Metais, Editora UFU, Universidade Federal de Uberlândia,
254 pgs.
Bertrand, C ; Del Solar. M , 1998 “ Behavior of Materials in Machining: Opportunities and Prospects for
Improved Operations” .