seleção de materiais no projeto mecânico - disco abrasivo para máquina de corte em metalografia

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3 1.0. INTRODUÇÃO Quando duas superfícies entram em contato sob uma carga normal Fn e uma desliza sobre a outra, uma outra força Fs se opõe ao movimento. Essa força é proporcional a Fn mas não depende da área da superfície. Esse é o resultado isolado mais significativo dos estudos do atrito, visto que implica que as superfícies não entram totalmente em contato, mas apenas se tocam em pequenos trechos, a área que é independente da área de contato aparente, nominal, An. fazendo assim a relação entre a taxa de desgaste e a dureza, será possível propor um disco abrasivo feito de um material com melhores condições para cortar o Aço Inoxidável temperado.

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Page 1: Seleção de Materiais no Projeto Mecânico - Disco Abrasivo para Máquina de Corte em Metalografia

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1.0. INTRODUÇÃO

Quando duas superfícies entram em contato sob uma carga normal Fn e uma

desliza sobre a outra, uma outra força Fs se opõe ao movimento. Essa força é

proporcional a Fn mas não depende da área da superfície. Esse é o resultado

isolado mais significativo dos estudos do atrito, visto que implica que as superfícies

não entram totalmente em contato, mas apenas se tocam em pequenos trechos, a

área que é independente da área de contato aparente, nominal, An. fazendo assim a

relação entre a taxa de desgaste e a dureza, será possível propor um disco abrasivo

feito de um material com melhores condições para cortar o Aço Inoxidável

temperado.

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2.0. - Disco Abrasivo para Máquina de Corte em Metalografia

2.1. Critérios de seleção:

- Considerações dimensionais;

- Considerações de forma;

- Considerações de peso;

- Considerações de resistência mecânica;

- Resistência ao desgaste;

- Conhecimento das variáveis de operação;

- Facilidade de fabricação;

- Requisitos de durabilidade;

- Número de unidades;

- Disponibilidade de material;

- Custo;

- Existência de especificações e códigos;

- Viabilidade de reciclagem;

- Valor de sucata;

- Grau de normalização;

- Tipo de carregamento.

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2.2. Descrição do Problema:

Desgaste no Disco abrasivo da fabricante Struers para o corte do aço inoxidável

temperado.

- Disco Abrasivo Struers 40A24 - Dureza 540 HV = 1775 MPA. (veja a figura 1.1)

- Aço Inoxidável Temperado - Dureza 550 HV = 1810 MPA.

FIGURA 2.1

2.3. Descrição do Produto

Função: fazer o corte de peças para ensaio metalográfico

Requisitos: resistente ao desgaste, dureza elevada

Objetivo: Minimizar o Custo, reduzir o desgaste

Restrições: Não pode sofrer ruptura, não pode sofrer alto grau de aquecimento.

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2.4. Critérios de Seleção

Quando superfícies deslizam, sofrem desgaste. Perde-se material de ambas

as superfícies, mesmo quando uma é muito mais dura do que a outra. A taxa de

desgaste, W (unidade: m²) é convencionalmente definida como:

W = Volumedematerial removidodasuperf í cie decontato

Dist ância dedeslizamento

2.5. Verificação no Mapa de Propriedades de Materiais

FIGURA 2.2 (Relação entre a taxa de desgaste Ka e a Dureza H (MPA)).

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FIGURA 2.3 Mostra a relação peso-custo

FIGURA 2.4 o coeficiente de atrito sobre aço seco, sobre materiais que deslizam

sobre uma contraface de aço não lubrificada

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2.6. Análise do Mapa e Seleção de Materiais

Sobre os abrasivos possíveis:

SiC

Vidro de Sílica

Aços Ferramenta

CBN

Al2O3

Material Tensão de Escoamento Densidade ρ

SiC 1000 - 5250 (MPa) 3 - 3,21 (Mg/m³)

Vidro de Sílica 1100 - 1600 (MPa) 2,17 - 2,22 (Mg/m³)

Aços Ferramenta 250 - 395 (MPa) 7,8 - 7,9 (Mg/m³)

CBN 60 (MPa) 2,25 g·cm-3 (α-BN, hexagonal) 3,45 g·cm-3 (β-BN, cúbico)

Al2O3 690 - 5500 (MPa) 3,5 - 3,98 (Mg/m³)

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3.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Seleção por mérito do material:

Material Tensão de Escoamento Densidade ρ

Al2O3 690 - 5500 (MPa) 3,5 - 3,98 (Mg/m³)

SiC 1000 - 5250 (MPa) 3 - 3,21 (Mg/m³)

CBN 60 MPa 2,25 g·cm-3 (α-BN, hexagonal) 3,45 g·cm-3 (β-BN, cúbico)

Vidro de Sílica 1100 - 1600 (MPa) 2,17 - 2,22 (Mg/m³)

Aços Ferramenta 250 - 395 (MPa) 7,8 - 7,9 (Mg/m³)

O material abrasivo, como foi analisado através dos mapas, continuou sendo a

alumina, porém foi necessária uma atualização do disco que possibilitasse uma

redução apreciável do desgaste, de forma a então através de normas específicas

como a ABNT NBR 15230:2008 foi possível encontrar um disco com uma para a

máquina especifica de corte chamada Mesotom(Anexo) um disco que como segue

no anexo foi da numeração 50A24 que é composto do abrasivo Al2O3 que é o

material mais indicado para essa aplicação.

Page 8: Seleção de Materiais no Projeto Mecânico - Disco Abrasivo para Máquina de Corte em Metalografia

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4.0. CONCLUSÃO

Através da metodologia desenvolvida por M. F. Ashby. foi possível fazer a

seleção do material com maior índice de mérito para a sua determinada aplicação,

sem comprometer contudo o custo do material, e densidade.

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5.0. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- Teste de Dureza Vickers.

Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6559-teste-de-

dureza-vickers#.VAP9V_ldXZY> Acesso em 1 de setembro de 2014.

- Produto Seleção dos Discos de Corte.

Disponível em: < http://www.struers.com/default.asp?

top_id=3&main_id=8&sub_id=49&doc_id=185> Acesso em 1 de setembro de 2014.

- ABNT NBR 15230:2008

Disponível em: < http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=809> Acesso em 1

de setembro de 2014.

Michael F. Ashby. Título: Seleção de Materiais no Projeto Mecânico. Edição 4ª. Rio de Janeiro : Elsevier, 2012.

6.0. ANEXOS

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- Disco de Corte IRWIN Multimaterial Recursos:

Corte em Variedade de Materiais

1. Atende as normas ABNT NBR 15230*. Máxima

garantia de segurança e performance.

2. Corta todos os materiais - Economia de tempo sem

necessidade de troca de discos.

3. Design ultra fino para menor perda de material,

menos pó e menos ruído.

4. Máxima precisão e cortes retos.

* Esta Norma estabelece critérios para uso, manuseio, segurança, classificação e

padronização de ferramentas abrasivas. Estabelece, ainda, critérios para projetos de capas

de proteção, flanges, placas de fixação e eixos, bem como para o correto armazenamento,

manuseio e montagem das ferramentas abrasivas.

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Máquina de Corte Mesotom

Disco com desgaste excessivo 40A24.

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