contribuição para aumento de produtividade na usinagem de...

PALESTRA Contribuição para aumento de

Laboratório deEnsino e Pesquisaem UsinagemUNIVERSIDADE FEDERAL

DE UBERLÂNDIA

Contribuição para aumento de produtividade na usinagem de

ferros fundidos grafíticos

Prof. Rosemar Batista da Silva, PhD

Joinville, 18 de setembro de 2014

ONDE ESTÁ UBERLÂNDIA?

R: No Triângulo Mineiro

VIA RODOVIÁRIA CENTROS

NACIONAISKM

Belo Horizonte 556

Rio de Janeiro 979

São Paulo 590

Brasília 435

Vitória 1081

Campinas 497

Goiânia 360Goiânia 360

Salvador 1661

São José dos Campos 669

A CIDADE DE UBERLÂNDIA - 655 MIL HABITANTES (IBGE 2013)

A UNIVERSIDADE

WWW.UFU.BR

� Prof. Álisson Rocha Machado, PhD (University of Warwick, Inglaterra, 1990): Área de atuação:

LEPU - PESSOAL PERMANENTE - DOCENTES

Prof. Marcio Bacci da Silva,PhD (University of Warwick,Inglaterra, 1998). Área deatuação: usinagem1990): Área de atuação:

usinagem convencionalatuação: usinagemconvencional.

Prof. Wisley

4

Prof. Eder Silva Costa, Dr(UFU, 2004). Área deatuação: usinagemconvencional.

Prof. Rosemar Batistada Silva, Dr (UFU,2006)/London SouthBank University -Inglaterra. Área deatuação: usinagemconvencional/ nãoconvencional

Prof. WisleyFalco Sales(UFU, 2014).Área de atuação:usinagemconvencional eFabricaçãoAssistida porComputador

Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem – LEPU / Lab. Usinagem Convencional

LOCALIZAÇÃO: CAMPUS SANTA MÔNICA -UBERLÂNDIA - BLOCO 1 - O

O LEPU:Criado em 1991

5

PESSOAL FLUTUANTE

Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem – LEPU / Lab. Usinagem Convencional

� 10 alunos de doutorado

� 10 alunos de mestrado

� 14 alunos de iniciação científica

6

PARCEIROS

7

TÓPICOSTÓPICOSTÓPICOSTÓPICOSTÓPICOSTÓPICOSTÓPICOSTÓPICOS

1) Comentários gerais sobre Ferros Fundidos

2) Introdução ao processo de formação do

cavaco

3) Características da usinabilidade das

diferentes classes de ferros fundidos

4) Materiais para ferramentas na usinagem de

ferros fundidos

5) Estudos de casos

6) Conclusões

Comentários gerais sobre Ferros Fundidos�Ferro fundido: liga de Fe-C-Si (com C > 2%, em quantidade superior à que pode ser retida

em solução sólida na austenita, de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de

veios ou lamelas de grafita (Chiaverini, 1988).

�A maioria dos ferros-fundidos contém Sic entre 1 e 3% e enxofre, podendo ou não haver

• Os ferros fundidos grafíticos ocupam posição de destaque com aplicações:

- na indústria automobilística: como peso, resistência mecânica e custo do material; eixos

�A maioria dos ferros-fundidos contém Sic entre 1 e 3% e enxofre, podendo ou não haver

outros elementos de liga.

� Constituem um grupo de ligas importantes para as indústrias pela sua capacidade de alterar

suas propriedades em função da presença de outros elementos de liga e por meio de

tratamentos térmicos. Assim, destinam-se a aplicações que outrora eram exclusivamente aos

aços.

- na indústria automobilística: como peso, resistência mecânica e custo do material; eixos

diversos, máquinas etc

- Mas em relação a custo de usinagem, eles ainda carecem de mais estudos, o que desperta o

interesse de pesquisadores e usuários de usinagem devido às suas características que posam

como desafios tecnológicos.

- Ex: a vida da ferramenta é menor.

Diagrama de Equilíbrio Fe-C

Comentários gerais sobre Ferros Fundidos

Sistema de classificaçãoO sistema de classificação varia de acordo com o tipo de ferro

fundido em função das suas faixas de composição química (veja


fundido em função das suas faixas de composição química (vejatabela a seguir)

Tipo C Si Mn P S

Cinzento 2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,002 - 1,0 % 0, 02 - 0,25 %

Grafítico compacto

2,5 - 4,0 % 1,0 - 3,0 % 0,2 - 1,0 % 0,01 - 0,1% 0,01 - 0,03 %

Dúctil 3,0 - 4,0 % 1,8 - 2,8 % 0,1 - 1,0 % 0,01 - 0,1 % 0,01 - 0,03 %

Branco 1,8 - 3,6 % 0,5 - 1,9 % 0,25 - 0,8 % 0,06 - 0,2 % 0,06 - 0,2 %Branco 1,8 - 3,6 % 0,5 - 1,9 % 0,25 - 0,8 % 0,06 - 0,2 % 0,06 - 0,2 %

Maleável 2,2 - 2,9% 0,9 - 1,9 % 0,15 - 1,2 % 0,02 - 0,2 % 0, 02 - 0,2%

MICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOSMICROESTRUTURA DE FERROS FUNDIDOS

Algumas propriedades


- Ferro fundido cinzento: é frágil e quebradiço devido a sua


- Ferro fundido cinzento: é frágil e quebradiço devido a suamicroestrutura, não servindo muito bem a aplicações que requeiramelevada resistência à tração.- Sua resistência e ductilidade são maiores sob compressão, ótimacapacidade de amortecimento de vibrações e elevada resistência aodesgaste mecânico.

.- Ferro fundido dúctil (nodular): sua estrutura nodular confere maioresresistência mecânica e ductilidade ao material, aproximando suasresistência mecânica e ductilidade ao material, aproximando suascaracterísticas das do aço. Suas aplicações incluem válvulas, carcaçade bombas, virabrequins, engrenagens, pinhões, cilindros e outroscomponentes de máquinas e automóveis.

- Ferro fundido branco: extremamente duro e frágil, chegando a ser inadequadopara a usinagem em alguns momentos. Aplicações onde exige-se dureza elevada eresistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação;

AplicaçõesComentários gerais sobre Ferros Fundidos

resistência ao desgaste são necessárias, como nos cilindros de laminação;- Ferro fundido grafítico compacto (vermicular): suas propriedadesintermediárias entre ferro fundido cinzento e as do dúctil (nodular).Os grafíticos compactos possuem maior resistência mecânica que os cinzentos,maiores ductilidade e tenacidade e menor oxidação a temperaturas elevadas.- Comparando com FoFo dúcteis, possuem menor coeficiente de expansão térmica,maior condutibilidade térmica, maior resistência ao choque térmico, maiorcapacidade de amortecimento, melhor fundibilidade e melhor usinabilidade.Aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a diesel,Aplicações típicas, podem ser citadas: base para grandes motores a diesel,cárteres, alojamentos de caixas de engrenagens, alojamentos paraturboalimentadores, suportes de rolamentos, rodas dentadas para correntesarticuladas, engrenagens excêntricas, moldes para lingotes, coletores de descargade motores e discos de freio.

� O ferro fundido vermicular: ainda recente no mercado- produto de propriedades intermediarias entre o ferro fundido

cinzento e o ferro fundido dúctil ou nodular (Machado et al., 2011).- Ele possui melhor resistência mecânica e ductibilidade em relação ao

Comentários gerais sobre Ferros Fundidos Vermiculares

- Ele possui melhor resistência mecânica e ductibilidade em relação aocinzento, além de um melhor acabamento na usinagem.

- comparado com o ferro fundido nodular, o vermicular apresenta umamaior capacidade de amortecimento, condutividade térmica elevadae uma melhor usinabilidade

� aplicações em blocos de motor, e sua usinabilidade são normalmentecomparadas com a do ferro fundido cinzento.

� devido às diferenças de formação do cavaco e maiores forças decorte envolvidas é menor a usinabilidade do vermicular;corte envolvidas é menor a usinabilidade do vermicular;

� além disso, o vermicular é produzido com baixo teor de enxofre, nãoestando presentes então as partículas de sulfeto de manganês.

� A usinabilidade desta classe de ferro fundido decresce à medida quese caminha para classes de maior resistência, devido ao aumento daquantidade de perlita na matriz.

� Nos ferros fundidos, a presença de partículas duras de cementita eutética,formadas na solidificação, reduzem consideravelmente a usinabilidade.

� A variação da forma da grafita de lamelar para vermicular faz com que sealtere o modo de ruptura do cavaco, passando a ser mais dúctil.

� O comportamento frágil do ferro fundido cinzento faz com que os contatos do


� O comportamento frágil do ferro fundido cinzento faz com que os contatos domaterial com o flanco e a face de saída da ferramenta sejam intermitentes,existindo, portanto intervalos de tempo em que não existe contato abrasivosobre a ferramenta (Mocellin, 2002). O aumento de quantidade de perlitareduz consideravelmente a vida de brocas, comportamento este maisusualmente observado em ferros fundidos.

� A aresta postiça de corte (APC) se forma em baixas velocidades de corte eela persiste a velocidades de corte maiores que quando comparados nausinagem dos aços.

� Attrition é tipo de desgaste predominante em relação à distribuição de� Attrition é tipo de desgaste predominante em relação à distribuição detemperatura na ferramenta (diferente daquela dos aços)

� O cavaco não é continuo na usinagem dos ferros fundidos a máximatemperatura é observada bem próxima à aresta de corte da ferramenta, istofaz com que assim a velocidade de corte máxima se torne limitada peladeformação plástica (Machado; Da Silva, 2004).

Aplicações

FERROS FUNDIDOSBloco de motor

EngrenagensEixos de comando de válvulas

Aplicações

Estruturas de máquinas

Introdução a Formação do Introdução a Formação do Cavaco

USINAGEM – FORMAÇÃO DO CAVACO :

1) Recalque do material da peça contra a face da

ferramenta

2) Material recalcado sofre deformação plástica que

aumenta progressivamente até atingir a tensão de

cisalhamento necessária ao deslizamento. Inicia-se o

deslizamento do material recalcado segundo os planosdeslizamento do material recalcado segundo os planos

de cisalhamento. Os planos instantâneos definem uma

região entre a peça e o cavaco denominada região de

cisalhamento.

3) Com a continuidade da penetração da ferramenta

(movimento relativo) ocorre ruptura parcial ou

completa na região de cisalhamento, dependendo das

condições de usinagem e ductilidade do materialcondições de usinagem e ductilidade do material

4) Com a continuidade do movimento relativo

(peça/ferramenta) ocorre o escorregamento da porção

de material deformado e cisalhado (cavaco) sobre a

face da ferramenta. O processo se repete,

sucessivamente, com o material adjacente.

Nos ferros fundidos nodulares:

- quebra de cavaco não ocorre tãofacilmente, de modo que o cavacopermanece por maior tempo em contato

Cavacos Descontínuos

Se formam na usinagem demateriais frágeis ouheterogêneos, que não são

Formação do cavaco em ferros fundidos

permanece por maior tempo em contatocom a ferramenta, acentuando-se osmecanismos de desgaste.

- Nas zonas de cisalhamento ocorredeformação plástica acentuada. Esta maiordificuldade de quebra do cavaco resultaque, em certas operações (furação, porexemplo), nodulares com 20% perlitaapresentem melhor usinabilidade que 100%

heterogêneos, que não sãocapazes de suportarem grandesquantidades de deformaçãosem fratura.- A trinca aberta na ponta daferramenta se propaga por todaa extensão do plano decisalhamento primário docavaco.

apresentem melhor usinabilidade que 100%ferrita.

- Mesmo assim, os nodulares mostramusinabilidade superior aos aços de cortefácil.

CavacosDescontínuos



Sequência esquemática de

formação de cavacos em ferros fundidos (Cohen et

al., 2000).al., 2000).

Características da usinabilidade dos

ferros fundidos

ANÁLISE DO EFEITO DOS MICROCONSTITUINTES DOS FERROS FUNDIDOS NA USINABILIDADE

1 - GRAFITA

� Dureza relativamente baixa

� Promove a quebra do cavaco (descontinuidades)

� Atua como agentes lubrificantes

� O efeito depende da quantidade, da distribuição e da morfologia,� O efeito depende da quantidade, da distribuição e da morfologia,sendo que a quantidade é mais importante que a morfologia edistribuição. Quanto maior a quantidade, maior a usinabilidade.

� A grafita afeta também o acabamento Superficial.

� A morfologia determina o tipo de ferro fundido.

Flocos ⇒ FoFo Cinzento

Nódulos ou glóbulos ⇒ FoFo maleável ou Nodular.

2 - FERRITA


ferros fundidos

2 - FERRITA

� Baixa dureza (100 a 150 HB)

� A maior parte da ferrita nos ferros fundidos contém Si.

� Baixos teores (até 1%) , boa usinabilidade

� Médios Teores (de 1 a 3%), pouca influência usinabilidade

� Alto teores (acima de 3%), baixa usinabilidade (ferrita endurecidapor solução sólida)

� Quanto maior a quantidade de ferrita e menor a de perlita, melhora usinabilidade.

3 - PERLITA


ferros fundidos

� Constituída de lamelas alternadas de ferrita e cementita

� Dureza: de 150 a 430 HB

� É predominante nos FoFo mais usados

� Possui boas propriedades mecânicas com razoável usinabilidade

� O tamanho dos grãos influencia a usinabilidade:� O tamanho dos grãos influencia a usinabilidade:

� Perlitas grossas, geralmente, são mais fáceis de usinar que as perlitasfinas.

4 - MARTENSITA


ferros fundidos4 - MARTENSITA

� Produto da têmpera de alta dureza e resistência mecânica

� Se tornam usináveis quando revenida, com a redução da dureza.

� Usinabilidade vai depender da temperatura de revenimento.

5 - BAINITA

Possui estrutura acicular, obtidas pelo tratamento de austêmpera� Possui estrutura acicular, obtidas pelo tratamento de austêmpera

� A dureza pode chegar a 50 HRc e as propriedades se assemelham muitocom as propriedades da martensita revenida

� Presente usualmente nos FoFo ligados

� Possui baixa usinabilidade.

6 - CEMENTITA

� Possuem elevada dureza (pode ultrapassar 800 HV) e são muito


ferros fundidos

� Possuem elevada dureza (pode ultrapassar 800 HV) e são muitoabrasivos

� Usinabilidade depende da quantidade de cementita presente. Quantomaior o teor de cementita, menor usinabilidade (menor as velocidadesde cortes).

7 - AUSTENITA

� Possui dureza baixa.� Possui dureza baixa.

� Presente nos FoFo com alto teor de Ni, ou FoFo Nodulares

� Possui usinabilidade semelhante a da ferrita, porem com maiorpossibilidade de encruamento

� FoFo austeníticos com Cr, apresentam carbonetos de Cr na matriz, oque diminui a usinabilidade.

EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA E DE COMPOSTOS1- FÓSFORO- Teores de 0.15% promovem o aparecimento do eutético fosforoso

denominada de STEADITA. Ela está presente independentemente nos FoFo

Características da usinabilidade dos ferros

fundidos

denominada de STEADITA. Ela está presente independentemente nos FoFoCinzentos ou Nodulares, ou associadas com os carbonetos no FoFo Branco.Possui extrema dureza, com alta resistência à abrasão- A usinabilidade é reduzida, principalmente em teores de P acima de 2%. Oaparecimento da steadita nos FoFo perlíticos promove a transformação departe da perlita em ferrita, o que pode compensar o efeito na usinabilidade.

2 - ESTANHO- Efeito contrário ao do fósforo. Teores de 0.05 a 0.15% no FoFo Cinzento

aumenta a usinabilidade e a vida da ferramenta. Promove uma menor faixa dedureza ao longo do material fundido (mais uniforme).dureza ao longo do material fundido (mais uniforme).3 – CARBONETOS

- Possuem alta dureza e diminuem a vida da ferramenta, mesmo em pequenasquantidades. A vida da ferramenta cai drasticamente com o aumento de Vc. Asforças de usinagem são elevadas.

4 – ÓXIDOS- São inclusões duras (Al2O3, MgO, etc....). Diminuem a vida da ferramenta eaumentam as forças de usinagem.

EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA E DE COMPOSTOS


ferros fundidos

EFEITO DOS ELEMENTOS DE LIGA E DE COMPOSTOS

5 - SULFETOSInclusões de sulfetos de Manganês aumentam a vida da ferramenta.Diminuem a resistência ao cisalhamento e atuam como lubrificante nainterface cavaco-ferramenta.6 - SILICATOS E NITRETOSPossuem dureza e abrasividade, diminuindo a vida da ferramenta eaumentam o desgaste abrasivo.7 - COBREÉ um suave grafitizador e anti-ferritizador durante as transformações noÉ um suave grafitizador e anti-ferritizador durante as transformações noestado sólido, logo: elimina pontos duros (carbonetos) e elimina pontosmoles (ferrita), formando uma mistura mais homogênea, aumentando ausinabilidade.8 - MAGNÉSIOA presença do Mg nos FoFo Nodulares aumenta a usinabilidade destes, porpromover a grafitização. A usinabilidade, assim vai depender da dureza damatriz do FoFo Nodular.

Desgaste ↓, TRM ↑, Fc ↓, Nc↓


ferros fundidos

Desgaste ↓, TRM ↑, Fc ↓, Nc↓

� A superfície usinada do FoFo cinzento é fosca, mas ideal para ocontato de deslizamento.

� O cavaco gerado é descontínuo e durante a usinagem há a poluiçãodo ambiente com partículas de grafite, necessitando filtros deproteção para o operador.

� O comprimento de contato cavaco-ferramenta, L, é pequeno �

h’ ↓, Fc ↓, Nc ↓

� Os flocos de grafita, que podem ser largos e ocupar uma áreaapreciável na extensão dos planos de cisalhamentos, tambémcontribuem para reduzir Fc (ver Tabela 1 (9.3 do Trent)).


ferros fundidos

Tabela 1: Forcas de corte medidas durante a usinagem de ferrofundido perlítico com flocos de grafita – comparação com aço médiocarbono.


ferros fundidos

� As forças de avanço dos FoFos são maiores que as forças de corte, epróximas dos valores de Ff para os aços

� Razão: menor quantidade de deformação plástica no plano primárioque no plano secundário de cisalhamento.

� Os FoFos de baixa resistência (ferrita + grafita) são os queapresentam melhores características de usinabilidade � vc ↑.apresentam melhores características de usinabilidade � vc ↑.

� Para os FoFos perlíticos as velocidades de corte são menores edecrescem com aumento de dureza e resistência. HB ↑ ou σr ↑ �

vc ↓

FERRAMENTAS DE CORTE

Materiais para ferramentas na usinagem de ferros fundidos

� As ferramentas de corte mais utilizadas são: HSS, M.D com ou semrevestimentos (classe K), cerâmicas (Al2O3 e Si3N4) e CBN. A Tabela 2(Tab 9.4 do Trent) apresenta algumas condições de corte


(Tab 9.4 do Trent) apresenta algumas condições de corterecomendadas para a usinagem do FoFo cinzento.

� O emprego de ferramentas cerâmicas ou de CBN permite a usinagemem altas velocidades, gerando bom acabamento superficial, podendoeliminar a operação de retífica.

� Os FoFos altamente ligados e os FoFos coquilhados, com pouca grafitae grandes quantidades de Fe3C e outros carbonetos se tornam muitodifíceis de serem usinados.

� O FoFo coquilhado branco � vc = 3 a 10 m/min, com MD � usarcerâmica ou CBN. Para dureza de 430 HV � vc = 50m/min comAl2O3. Para durezas de 600 - 650 HV � vc= 80m/min com CBN(f = 0.48 mm/v).


Tabela 2: Velocidades de corte recomendadas para oTabela 2: Velocidades de corte recomendadas para otorneamento de ferro fundido com flocos de grafita comdiferentes ferramentas de corte.

� A grafita é considerada um lubrificante sólido, inibindoa aderência, embora não exista evidencias claras queela promova sua eliminação por completo.

� A maioria dos FoFos são ferríticos ou perlíticos e a usinabilidadevai depender da resistência e da ductilidade (ou fragilidade).

� A grafita é considerada um lubrificante sólido, inibindo a


� A grafita é considerada um lubrificante sólido, inibindo aaderência, embora não exista evidencias claras que ela promovasua eliminação por completo.

� A APC se forma a baixas velocidades e ela persiste a velocidadesmaiores que quando usinando os aços (ver Figura 2 (7.18 doTrent)).

� Na zona de fluxo, os FoFos cinzentos ferríticos com flocos de� Na zona de fluxo, os FoFos cinzentos ferríticos com flocos degrafita e os FoFos cinzentos perlíticos se comportam comomateriais plásticos (por isto, muitas vezes, Ff > Fc).

� Na presença da APC, devido a formação do cavaco descontínuo,ela (APC) é mais estável, mesmo em corte interrompido.

Materiais para ferramentas na usinagem de

ferros fundidos

Figura 2: Parâmetros decorte (vc e f)recomendados para ausinagem de ferro fundido

ferros fundidos

usinagem de ferro fundidoperlítico com flocos degrafita utilizandoferramenta de metal duro.

� O desgaste que predomina é por attrition (Figuras 3 e 4 (3.8 e3.9 do Trent)) e quanto mais fino os grãos de MD da classe K,maior a vida da ferramenta (Figura 5 (Figura 7.22 do Trent)).


maior a vida da ferramenta (Figura 5 (Figura 7.22 do Trent)).

� A velocidades de corte mais alta, a APC desaparece e o desgastede cratera por difusão pode tornar um problema maior. Nestecaso, deve-se usar um MD com granulação fina, contendo adiçõesde TiC e TaC.

� Ferramentas revestidas de MD permitem maiores velocidades decorte e vida mais longas das ferramentas.corte e vida mais longas das ferramentas.

� A distribuição de temperatura nas ferramentas de corte diferemdaquelas usadas para usinar aços. Como o cavaco não é contínuoa máxima temperatura é observada bem próxima a aresta decorte. Assim, a velocidade de corte máxima é limitada peladeformação plástica por compressão (Figura 6 (Figura 7.18 doTrent))


Figura 5: Curvas de desgaste na ponta de ferramentas de metalduro mostrando a influência do tamanho de grão do carboneto nausinagem de ferro fundido em condições de attrition.

� Apesar dos FoFos nodulares e maleáveis possuírem melhorespropriedades mecânicas, o comportamento deles na usinagem sãomuito similares aos FoFos cinzentos, com grafitas em flocos, e podem


muito similares aos FoFos cinzentos, com grafitas em flocos, e podemser usinados com as mesmas técnicas.

� Os nódulos de grafita fragilizam o material no plano de cisalhamentoprimário e inicia a fratura, mas são menos efetivos que as grafitas emflocos. Portanto, os cavacos são formados com segmentos mais longos(com maior número de lamelas) nos FoFos nodulares, mas, também,bastante quebradiços.

� Nos FoFos Nodulares ferríticos o material na zona de fluxo éextremamente dúctil e a adesão pode se estender para a superfície defolga da ferramenta, quando usinando a altas velocidades de corte.

� �� Fc ↑↑↑↑, T ↑↑↑↑, Ra ↑↑↑↑ . Parte do problema pode ser contornado usando ↑↑↑↑ αααα.

� Os FoFos cinzentos são, geralmente, usinados sem fluidosde corte.


de corte.

� Entretanto, uma emulsão de óleo mineral pode ser útil pararefrigerar e remover os cavacos da região de corte.

� Na usinagem dos FoFos maleáveis, se for usar um fluido decorte, usar óleo puro, pois os cavacos tendem a reagir comcorte, usar óleo puro, pois os cavacos tendem a reagir comas emulsões em água.

� Na usinagem dos FoFos brancos, onde a dureza e aresistência são elevadas, deve-se usar fluidos com aditivosEP.

Estudos de casos

Torneamento em CGI (com baixa e alta proporção de perlita) e cinzento (Reuter et al., 2000; Gastel et al., 2000).

Estudos de casos

Fresamento em CGI (com baixa e alta proporção de perlita) e cinzento (Reuteret al., 2000).

46

Estudos de casos

Furação em CGI (com baixa e alta proporção de perlita) e cinzento (Reuter et al., 2000).

Torneamento de faceamento de ferros fundidoscom inserto cerâmico ISO CNGA 120412T(camada dupla de revestimento: Al2O3 e TiCN.fn = 0,20 mm/rotação, ap = 1 mm e vc = 800m/min (Meurer et al., 2007)

Estudos de casos

Estudos de caso

Torneamento de ferro fundido nodular ferritizado com nióbio utilizando ferramentas de metal duro (José Marcelo Teles (Iscar do Brasil), João Roberto Ferreira (UNIFEI-Itajubá-MG), Wisley Falco Sales (Faculdades do Sul da Bahia) -2009)

O Nb é um microconstituinte quase inerte, pois pouco interfere na densidade do ferro fundido e não modifica as microestruturas (grafita, perlita, etc).

Vc= 150 m/min, f= 0,4 mm/vol e ap=4 mm.

Estudos de caso

mm/vol e ap=4 mm.

IC428 da classe ISO K05 - dupla cobertura (TiC e Al2O3).

Conclusões - A ferramenta de metal duro IC4028 tripla cob. (TiCN, Al2O3 e TiN) apresentou o melhor

desempenho em termos de desgaste e vida da ferramenta.- Devido à alta abrasividade da sílica (SiO2) presente na camada externa do corpo de prova

notou-se grande desgaste de entalhe em todos os insertos de metal duro ensaiados.- A vida da ferramenta foi reduzida no torneamento sem fluido de corte. A queda da vida da

ferramenta foi maior para as ferramentas com aresta de corte menos robusta.O desempenho da cobertura de óxido de alumínio na camada superior dos insertos IC8048 e IC428 foi inferior ao baixo coeficiente de atrito do revestimento TiN do inserto IC4028.

Avaliação do desgaste de brocas helicoidais de aço rápido na furação do ferro fundido (Kleckow, F; Souza, A.J., Preste, R.S., Rost, B. e Bassani, A. Revista Máquinas e Metais – Out. 2013 – COBEM 2009) – FERRO FUNDIDO CINZENTO (G3000 (200HB) com 4 brocas.

Estudos de caso

Estudos de casosESTUDO DO EMPREGO DE BROCA ESPECIAL EM SUBSTITUIÇÃO AOALARGADOR NA PRODUÇÃO DE FUROS EM FERRO FUNDIDO VERMICULAR (DosReis, Alcione; Da Silva, Rosemar – 2014)

Ferramentas Descriminação

Broca (a)Brocas MD sem refrigeração interna Ø 9,5 mm.

Brocas MD sem refrigeração interna Ø 9,7 mmBroca (b)

Brocas MD sem refrigeração interna Ø 9,7 mm

AlargadorAlargador de Metal Duro sem revestimento – Ø10 mm - H7

Broca Especial Broca de Metal Duro Especial sem refrigeraçãointerna com dupla margem - Ø 10 mm H7

Peça: barras retangulares de ferro fundidovermicular (CGI), com dimensões de 500 mm X200 mm X 50 mm.

- Rugosidade e Erro de Cilindricidade versus número de furo para as diferentes ferramentas (alargador e brocas espec ial)

Estudos de casos FERRO FUNDIDO VERMICULAR

Erro de cilindricidade em Erro de cilindricidade em função do número do

furos.

Desvios de diâmetros

Estudos de casos

FERRO FUNDIDO VERMICULAR

Desvio dimensional para alargadores ebroca especial.

- Desgaste das ferramentas (Brocas de Metal duro - IS CAR)FERRO FUNDIDO VERMICULAR

Estudos de casos

Valores de desgaste de flanco máximo VBBmáx em função do número de furos

IMAGENS DAS FERRAMENTAS DE CORTE: ALARGADORES (ESTEROMICROSCÓPIO)

FERRO FUNDIDO VERMICULAR Estudos de casos

Superfície de

Folga

Superfície de

Folga

Superfície de

Saída

Superfície de

Saída

(a) Após sobremetal = 0,5mm (b) Após sobremetal= 0,3mm;

c) Após sobremetal = 0,5mm d) Após sobremetal = 0,3mm

IMAGENS DAS FERRAMENTAS DE CORTE: ALARGADORES (MEV)

FERRO FUNDIDO VERMICULAR Estudos de casos

(a) Flanco: Após sobremetal = 0,5mm (b) Sup. Saída Após sobremetal=0,3mm

c) Flanco: Após sobremetal = 0,5mm d) Sup. Saída: Após sobremetal = 0,3mm

IMAGENS DAS FERRAMENTAS DE CORTE: Brocas Especiais (MEV)FERRO FUNDIDO VERMICULAR

(a)

57

microdureza (HV)Pontos de endentação paramedição da microdureza apósalargamento com sobremetal de0,5 mm.

FERRO FUNDIDO VERMICULAR

58

Relação entre tempo, custo e qualidade de trabalhoproporcionados – alargador x broca especial

� Conhecer/estudar as características e propriedades dos materiais;

� Ser meticuloso e investigador: pesquisar na literatura e entenderfenômenos relacionados com a formação de cavaco e desgastes dasferramentas, ler os trabalhos sobre ferros fundidos.

Conclusões

ferramentas, ler os trabalhos sobre ferros fundidos.

� Testar mais de um material de ferramenta de corte (se possível demais de um fabricante) - utilizar materiais novos mas sempreutilizar teoria e prática do passado;

� Boa relação entre engenharia, materiais e chão-de-fábrica(compartilhar com colegas os problemas de usinagem de ferrosfundidos);fundidos);

� Ensaios chão-de-fábrica devem ser reproduzidos em laboratórios –testes de usinagem de cunho científico;

� Ser ousado e ajustar parâmetros de corte;

� Analisar sempre a relação benefício/custo e interesses da empresa.

OBRIGADO A TODOS !!!

CONTATO:

Prof. Dr. Rosemar Batista da Silva

Universidade Federal de Uberlândia (UFU)

Faculdade de Engenharia Mecânica

Av. João Naves de Avila, 2121 – Bloco 1M – Campus Santa MônicaAv. João Naves de Avila, 2121 – Bloco 1M – Campus Santa Mônica

Uberlândia – MG

Email: [email protected]

contribuição para aumento de produtividade na usinagem de...

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