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Usinagem de
materiais endurecidos |
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Autor: Francisco E. Lima (*)
(*) Francisco E. Lima pertence aos quadros da Unicamp - Universidade
Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica ? Departamento de
Engenharia de Fabricação ? Núcleo de Manufatura e Qualidade ? NMQ
Com o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte, o
processo de torneamento de aços endurecidos tem estado cada vez mais em
evidência, a ponto de, em alguns casos, substituir o processo de retificação
por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação.
Adicionado a isso, é possível se obter peças com elevado acabamento
superficial e tolerâncias apertadas; contudo, vale ressaltar que as
condições de usinagem empregadas no torneamento de aços endurecidos diferem
daquelas utilizadas no torneamento convencional e a máquina-ferramenta
empregada deve ter alta rigidez e acuracidade. Este trabalho faz um estudo
sobre a integridade superficial de peças endurecidas (58 a 63 HRc) quando
usinadas pelo processo de torneamento utilizando insertos de Nitreto Cúbico
de Boro (CBN). Foram levantados os principais parâmetros de rugosidade,
erros de forma (circularidade) e o nível de tensão residual provocado pelo
processo, tanto na superfície das peças quanto nas camadas subsuperficiais.
Introdução - O interesse na usinagem de aços endurecidos vem
inicialmente das indústrias automotiva, aeroespacial e metalúrgica. Nesses
três ramos industriais, ferramentas de CBN são comumente utilizadas, pois
reduzem o custo na produção e melhoram a qualidade do produto. Por isso, em
muitos casos, o torneamento com esse tipo de ferramenta pode substituir o
processo de retificação na operação de acabamento, principalmente na
produção seriada de peças de transmissão na indústria automotiva. Segundo
Momper (2000), o custo por peça produzida pelo processo de torneamento de
materiais endurecidos, quando comparado com o processo de retificação, pode
ser reduzido em mais de 60%. Adicionado a isso, o investimento menor exigido
para um torno, o tempo de usinagem mais curto e a maior flexibilidade
favorecem a difusão do processo de torneamento de materiais endurecidos.
Na usinagem de materiais endurecidos as forças de corte não são
necessariamente altas, uma vez que a deformação plástica do cavaco é
relativamente pequena e, também, devido à pequena área de contato deste
cavaco com a ferramenta. Não obstante, as forças de corte na usinagem de
materiais endurecidos são de 30 a 80% maiores do que aquelas desenvolvidas
quando se usina materiais de menor dureza, o que nos obriga a escolher
cuidadosamente, a geometria da ferramenta [Abrão et al. - 1996].
Tönshoff et al. (1995) afirma que o desgaste da ferramenta e a integridade
superficial das peças usinadas são fortemente influenciados pela utilização
ou não de fluidos refrigerantes, uma vez que os mesmos agem no sentido de
reduzir a carga térmica na aresta de corte, aumentando, assim, a vida da
ferramenta quando comparado com o corte a seco.
Já é bastante conhecido que o acabamento superficial e a tensão residual
podem, significativamente, afetar a resistência dos componentes quando estes
são submetidos a altos ciclos de fadiga (sob cargas). As trincas geradas por
fadiga, em geral, são nucleadas na superfície das peças e posteriormente se
propagam para o seu interior. Como as trincas se expandem, a resistência da
seção é reduzida e, então, a seção poderá não mais resistir a carga aplicada
e uma falha poderá ocorrer. Consequentemente, o estado de tensão na
superfície, onde as trincas são nucleadas, é de fundamental importância.
Este estado de tensão é a soma de tensões devido à carga aplicada e a tensão
residual gerada durante a usinagem. Se a tensão residual na superfície é
trativa e a tensão aplicada também é trativa, a resistência à fadiga poderá
ser reduzida de maneira significante. |
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