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tese_pedro reis_mem-mtf_[final] - Repositório Científico do Instituto

1. 145 3 6 1 4 Fresa DORMER Spectrum S812HA 27 para 8 ciclos 148 3 6 1 4 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa DORMER 2Z 148 3 6 1 4 2 de desgaste para 8 ciclos Fresa DORMER 2Z 149 3 6 2 Resultados para 16 ciclos percurso de maquinagem de 15 metros 151 3 6 2 1 Fresa WALTER Protostar N45 Compact H30140418 4 para 16 ciclos 151 3 6 2 1 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa WALTER 4Z 151 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX NDICE 3 6 2 1 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa WALTER 4Z 152 3 6 2 2 Fresa HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 37 para 16 ciclos 156 3 6 2 2 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa HPMT 3Z 156 3 6 2 2 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa HPMT 3Z 157 3 6 2 3 Fresa HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 47 para 16 ciclos 159 3 6 2 3 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa HPMT 4Z
2. 5 Figura 36 Representa o das principais modalidades de fura o Chiaverini 1977 52 Figura 37 Par metros envolvidos na fura o Sandvik Defini es na fura ao 52 Figura 38 Broca de pastilhas intercambi vel Sandvik Defini es na fura o 53 Figura 39 Brocas de pontas intercambi veis Sandvik Defini es na fura ao 53 Figura 40 Conicidade Sandvik Defini es na fura ao 53 Figura 41 Profundidade do furo Sandvik Defini es na fura ao 53 Figura 42 Representa o esquem tica de uma furadora de coluna Chiaverini 1977 55 Figura 43 Exemplo de opera es especiais facejamento de superf cies de apoio e sangramento de discos recortar Borges MMBorges Fura o 2008 57 Figura 44 Diferentes tipos de brocas tanto s lidas como de pastilha para opera es comuns e especiais Costi 20 IE ses cuit I EE E 58 Figura 45 Broca canh o para furos profundos Borges 2008 58 Figura 46 Tipos principais de mandris iiid
3. Ferramenta do tipo A WALTER Protostar N45 Compact 14018 4 3 3 2 Ferramenta do tipo B HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 G6110 23 3 3 3 Ferramenta do tipo C HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS xxvi NDICE 3 3 4 Ferramenta do tipo D DORMER Spectrum 5812 122 3 4 Caracteriza o do material a maquinar sesei erara a a a a eTEN 123 SE Composicao QUIMICA cis 125 3 4 2 Propriedades Mecanicas to cassa bil 126 3 4 2 1 A altis temperaturas adi 127 3 4 2 2 LO Lo EP Cnm 128 34 3 Propriedades FISIEdS ii O 128 3 4 3 1 Resistencia a COMO sa ii dais 129 3 4 3 2 Pitting e corrosdo Intersticial esee eue o pne pe pA SEN oU p u u uu u 129 3 4 3 3 COITOSaO atl TIOS IT IC acd eor ME obe a vie AA 130 3 4 3 4 Corros o SOD TEN emu 130 3 4 3 5 CorrosaodntergranmnuldE aide odii d ul deal n 130 3 4 3 6 A u RR 131 3 5 Caracteriza o dos meios laboratoriais de an lise utilizados 131 5571 RUBOSIMENO saca suu Sa uuu ui ua MM LI a Dro Utere EE 132 3 5 2 Microsc pio Electr nico de Varrimento occccoocccnncnnccnnonnnonnnnnacononononononanonnnnanonnnnnacnnnnnos 133 3 5 3
4. 33 Figura 21 Fresagem frontal Schneider 2002 34 Figura 22 Fresagem concordante Schneider 2002 ua ayaq upa u aaa 34 Figura 23 Fresagem discordante Schneider 2002 nun a uuu Susa 35 Figura 24 Fresagem combinada Schneider 2002 36 Figura 25 Principais componentes de uma fresadora hortzontal 38 Figura 26 Algumas opera es de fresagem horizontal Chiaverini 1977 38 Figura 27 Principais componentes de uma fresadora vertical 39 Figura 28 Algumas opera es de fresagem vertical Chiaverini 1977 39 Figura Fresadora Universal ia 40 Figura 30 Outros tipos de fresadoras especiais Chiaverini 1977 4 Fieura 31 Eres de topo de laminas AA A A asqa 42 Figura 32 Principais perfis dos dentes e desenho esquem tico de uma fresa 42 Fieura 39 Exemplo de TUTO aeree dps A AA A e 47 Figura 34 Fura o a Movimento de corte b Movimento de avan o Borges 2008 50 Figura 35 Partes constituintes de uma broca DORMER 2010
5. 163 Figura 102 Composi o relativa zona Z2 na ferramenta HPMT 4Z 163 Figura 103 Resultados de Ra Rz e Rmax obtidos relativos aos 8 ctclos 169 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX NDICE DE FIGURAS xix Figura 104 Resultados de Ra Rz e Rmax obtidos relativos aos 16 cticlos 170 Figura 105 Evolu o da rugosidade radial nas 4 fresas em estudo 171 Figura 106 Evolu o da rugosidade tangencial nas 4 fresas em estudo 171 Figura 107 Relevo na zona de fronteira do eene eene eene eene 172 Figura 108 Fen meno da quebra das extremidades das arestas de corte e desgaste dos flancos 172 Figura 109 Quebra da ferramenta no final da zona til de trabalho 173 Figura 110 Valores de VB das arestas obtidos de cada ferramenta relativos 8 ciclos 173 Figura 111 Valores de VB das arestas obtidos de cada ferramenta relativos 16 ciclos 174 Figura 112 Aparas recolhidas ap s ensaios de 8 ciclos da HPMT 3Z esquerda e da DORMER 2Z EEE E
6. m dia 4 5s 4 5s Geral S A E M trico Ar necess rio Capacidade do l quido de refrigerac o 4 scfm 100 psi 55 gal 113 L min 6 9 bar 208L 3 2 2 Dispositivos de fixa o das pe as Na fixac o da peca tarugo foi utilizada uma bucha de tr s mordentes conc ntrica com aperto cil ndrico de acordo com a norma DIN 6350 montagem frontal de corpo em aco da marca Bison Esta bucha aperta a peca de trabalho e centra a simultaneamente durante o aperto PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 113 A bucha foi fixada na mesa da m quina do centro de maquinagem como se pode ver na Figura 82 Figura 82 Fixa o do tarugo na mesa de trabalho do centro de maquinagem As caracter sticas da mesma s o apresentadas nas tabelas seguintes Tabela 28 Dimens es e algumas caracter sticas da bucha Bison 3575 E pn 1 Satz harte Aufsstzhacken 1 Set al hard tap jawas 1 Satz harte Grundisacken 1 Set cl hard master jaws p 1 Sthlissel Superf cies de trabalho temperadas e rectificadas Prato equilibrado Sistema de montagem flex vel montagem da parte de tr s e da frente usando um prato adaptador A B B E F 6 1 P 728 4 125 420 140 6xM10 32 430 6xM10 10 0 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PE
7. 59 47 Tipos de escareadores Costa 2014 a ct 59 Figura 48 Opera es de escareamento e fura o Costa 2014 60 Figura 49 Processo abrasivo de remoc o de material Senai Torneamento e Rectificac o 2009 62 Figura 50 Tipos de interacc o dos gr os abrasivos com o material da peca de trabalho Senai Toracamentoe Rectiticdcaqo 2009 Dae ead Fats eredi u a a UU s 62 Figura 51 Representa o esquem tica de algumas opera es de rectifica o Senai Torneamento e Recifica o 2000 Rp cias anciano 64 xviii NDICE DE FIGURAS Figura 52 Rectificadora plana e respectivos movimentos principais Chiaverini 1977 65 Figura 53 Representac o esquem tica dos principais componentes e dos movimentos de uma rectificadora de superf cies externas Chiaverini 1977 eee 65 Figura 54 Rectificadora universal Chiaverini 1977 66 Fieura 55 Rectifica o de enerenagells aT Rub Drogo e eb eae Pavo oce 67 Figura 56 Formas e aplica es dos rebolos Senai Torneamento e Rectifica o 2009 69 Figura 57 Especifica o dos rebolos Senai Torneamento e
8. 159 3 6 2 3 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa HPMT 4Z 160 3 6 2 4 Fresa DORMER Spectrum S812HA 22 para 16 ciclos 163 3 6 2 4 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa DORMER 2Z 164 3 6 2 4 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa DORMER 2Z 164 SP oc MEME als EET 167 3 6 3 1 An lise da rugosidade superficial rr 167 3 6 4 do desgaste das ferramentas eese 171 3 6 5 3Analise dads aparas recodo 175 OY D SOT cd 178 5 Bibliografia e outras fontes de informa ao rr 180 A 180 5 2 Outras fontes de Informa o 180 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS INTRODU O 1 1 Introdu o 1 1 Enquadramento A maquinagem actualmente um dos processos mais usados na ind stria metalomec nica em termos mundiais Este vem dar resposta necessidade de se obterem pe as com alguma complexidade atrav s de um processo relativamente f cil e quase independente da dureza do material A forte evolu o registada nos equipamentos para maquinagem nomeada
9. Sa 125 Tabela 42 Propriedades mec nicas do Aco Duplex CDAMCuN MatWeb CES Edupack 2005 126 Tabela 43 Propriedades de tracc o a altas temperaturas do Duplex LDX 2101 Sandvik Material Center Datasheet LD 0550 3 anh a fias ro ada RE 127 Tabela 44 Resultados dos ensaios de fadiga por vibra o do Duplex CD4MCuN 128 Tabela 45 Propriedades f sicas do Duplex LDX2101 Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2D ec cr PETRA 128 Tabela 46 Resultados do teste de corros o sob tens o de dobragem em MgC Sandvik Material Center Datasheet LDX2T101L 2015 daa 130 Tabela 47 Dados t cnicos do rugos metro 132 Tabela 48 Dados t cnicos do microsc pio ptico de varrImento 133 Tabela 49 Par metros de maquinagem utilizados 135 Tabela 50 Caracter sticas gerais e par metros dos ensalos 137 xxii NDICE DE FIGURAS Tabela 51 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela WALTER 4Z 8 ciclos Valores Cm LA uy P 139 Tabela 52 Resultados de desgaste obtidos na
10. Aco sem liga e de baixa Aco de corte livre 220 750 ee Classificac o dos principais grupos de materiais e respectivos c digos de letras Material da peca materiais Tracc o Rm 0 liga 300 380 1010 1280 A o de alta ligaea o Recozido 20 670 ee ferramenta de alta liga 0 0 Temperado e revenido 300 40 1010 1360 ee F c EC Aeg recozido Aco inoxid vel Martens tico beneficiado 1110 p Austen tico duplex 230 780 e Aco inoxid vel Austen tico temperado 300 1010 PH wg coe l a Ferro fundido cinzento ics Ferr tico perl tico 365 grafita nodular o pam j Estabilidade da m quina fixac o e peca Boa Tabela 33 Dimens es da ferramenta Walter Protostar N45 Compact Norma P 5 h la E E mm mm mm mm Z H3014018 3 39 12 g 32 re 6 3 5 3 2 6 x 5 6 a 8 4 amp 4 5 5 8 Haste DIN 5535 HA Do s Z 6 3 4 s m m m p B 2 l 2 T Quanto aos par metros de maquinagem aconselhados pelo fabricante temos Tabela 34 Par metros recomendados pelo fabricante V m min A D VT 2 mE Classificac o dos principais grupos Dureza R tracc o de materiais e respectivos c digos HB Austen tico Aco Inox ferr tico 230 778 50 70 100 duplex Dados de corte indicados s o valores m dios de ref
11. REVIS O BIBLIOGR FICA Revestimentos disponibilizados comercialmente Os tipos de revestimento mais comuns para ferramentas s o os seguintes Daggett 2005 HARVEY TOOL PEDRO REIS Nitreto de tit nio TiN revestimento monocamada aplicado por PVD de uso geral que aumenta a dureza e tem uma alta temperatura de oxida o Geralmente aplicado a ferramentas de a o r pido HSS High Speed Steel apresentando boa capacidade de corte Nitreto de carboneto de tit nio TiCN a adi o de carbono adiciona mais dureza e melhor lubricidade superficial Este revestimento multicamada ideal para ferramentas em HSS Nitreto de tit nio alum nio TiAIN ou AITiN a camada formada de xido de alum nio garante maior resist ncia em aplica es de alta temperatura Este revestimento escolhido principalmente para ferramentas de metal duro HM Hard Metal onde pouco ou nenhum lubrificante usado O AITIN oferece uma dureza de superf cie mais elevada do que o TiAIN juntamente com percentagens diferentes de alum nio e tit nio uma outra opc o vi vel na ind stria de maquinagem r pida HSM High Speed Machining Os materiais que pode trabalhar s o ligas de aco acos inox acos ferramenta tit nio n quel entre outros Nitreto de Cr mio CrN As propriedades anti gripagem deste revestimento faz dele a escolha ideal em situa es onde comum a forma o de arestas posti as BUE Built u
12. o se necess rio e Definir condi es de maquinagem que minimizem as vibra es tais como a rota o da rvore n mero de dentes da ferramenta e posi es relativas etc ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 32 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 2 2 Fresagem A fresagem um processo de gerar superf cies maquinadas pela remoc o progressiva de uma quantidade pr determinada de material da peca de trabalho a uma taxa de movimento ou avanco relativamente baixa mediante uma fresa que gira a uma velocidade comparativamente alta A caracter stica principal do processo de fresagem que cada aresta de corte da fresa remove a sua parcela do material na forma de aparas individuais pequenas DORMER 2010 Durante a fresagem a ferramenta realiza o movimento de corte enquanto a peca de trabalho a mesa da m quina onde a peca de trabalho est montada executa o movimento de avanco As t cnicas de fresagem s o definidas de acordo com a orientac o do eixo da ferramenta relativamente peca e forma da mesma Tsch tsch 2008 Ferramenta f P 8 Transia o Figura 18 Fresagem As tr s opera es b sicas de fresagem s o mostradas abaixo A fresagem lateral B fresagem facial e C fresagem de topo Figura 19 Opera es b sicas de fresagem DORMER 2010 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO
13. o pode ser minimizada atrav s da selec o de uma dureza m xima a frio e a quente para a ferramenta assim como uma afinidade m nima com o material a cortar Este fen meno pode resultar numa grande altera o na geometria da ferramenta alterando assim o sistema das for as de corte Para tentar evitar que este problema ocorra as solu es passam por redu o da velocidade de corte redu o do avan o selec o de uma ferramenta mais robusta e utiliza o de fluido de corte na maquinagem Silva 2008 designado como desgaste de entalhe a anomalia formada na aresta principal de corte nas extremidades do flanco da ferramenta tendo como prov veis caracter sticas concentra es de microfissuras tens es na ferramenta e uma camada abrasiva de xido na superf cie a ser maquinada Shaw 1984 Figura 70 Desgaste de entalhe na superf cie de sa da Kim 2004 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 94 REVIS O BIBLIOGR FICA Este tipo de defeito pode ser devido a choque c clicos provocados pela utilizac o de forcas de corte excessivas provocada pela constante variac o de carga sobre a ferramenta n o sendo esta no entanto suficiente para promover a sua fractura directa O in cio do corte e as varia es de magnitude da for a de corte sobre a ferramenta poder o ser demasiadas para a resist ncia e tenacidade da ferramenta As fissuras produzem
14. 3 750 x 15 00 10 7 mm SE HPMT3Z chip Figura 112 da HPMT 3Z em 8 ciclos e pormenor da face de esmagamento A apara proveniente da fresa HPMT 3Z mais irregular e apresenta os rebordos mais deformados recortados Isto pode dever se a uma maior dificuldade de extracc o da com a presenca de maior atrito no processo impulsionado pelo facto de se tratar de uma fresa com mais l minas e do ngulo de ataque ser menos incisivo Por esta raz o a face de esmagamento da aparenta que estiveram envolvidas maiores forcas na sua extracc o ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 176 DESENVOLVIMENTO 5 CEMUP 160 1500 kV 105 SE HPMT3Z chip Figura 113 Face de corte da da HPMT 3Z Seguidamente podem ser visualizadas as aparas ao pormenor da DORMER 27 N A A Ew A gt T M 5 NG E X b k MA A Woro mag O HV det WD mode 500 um Wr mag D HV det WD mode 200x 15 00 kV ETD 12 2 mm SE DMR2Z chip 3 750 x 115 00 kV ETD 120 mm SE DMR2Z chi Figura 114 Apara da DORMER 2Z em 8 ciclos e pormenor da face de esmagamento A da DORMER 27 parece resultar de um corte mais limpo devido facilidade de extrac o da mesma e consequente menor atrito envolvido evidenciado pelos rebordos mais
15. BSED 20 3 mm Z Cont End mill WTR4Z 0 5 16c CEMUP 50x 15 00kV ETD 20 3 mm S End mill WTRAZ 0 5 16c I Atrito e Seleccionar uma aresta mais viva Oxidac o e Diminuir o ngulo de posi o Materiais pastosos e Seleccionar uma ferramenta com e ou endurecidos por cobertura CVD para maior trabalho resist ncia ao desgaste Uso de ngulo de Seleccionar uma ferramenta com posi o de 90 cobertura PVD para resist ncia A geometria muito escama o e aresta posti a negativa Variar a profundidade de corte Condi es inst veis Tornar as condi es da m quina mais Classe muito est veis dura quebradi a Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 153 An lise das arestas de corte VB 69 50 um UI mag o HV det WD mode CEMUP 500 x 15 00 kV BSED 11 9 mm Z Cont VB 78 50 um orto mag O det WD mode 200 um 500x 15 00 BSED 10 1 mm Z Cont End mill WTR4Z 0 5 Aresta d m H CE VB 63 50 um moo magol HV det WD mode 200 um CEMUP 500x 15 00 kV BSED 10 1 mm Z Cont End mill WTR4Z 0 5 1 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 154 DESENVOLVIMENTO Aresta de corte 4 VB 42 50 um lou mag o HV det WD mode 200 pm CE
16. Tabela 27 Alguns problemas associados maquinagem de acos duplex e respectivas solu es OUTOKUMPU Machinability of Duplex SS 2011 Desgaste do flanco Tipo de desgaste esperado de uma maquinagem com par metros de maquinagem bem estabelecidos Para maior longevidade da ferramenta deve se reduzir a velocidade de corte a partir deste ponto Entalhe Tipo de desgaste t pico da maquinagem de duplex Aumentar a velocidade de corte reduz este problema mas aumenta o desgaste do flanco Se poss vel usar uma Material agarrado Esta situacdo deve se ao uso de velocidade de corte demasiado baixa promovendo a ades o de material ferramenta Portanto deve se aumentar a velocidade profundidade de vari vel Quebra de ferramenta entrada A entrada na peca pode provocar danos na ferramenta especialmente em classes duplex de alta liga Com uma entrada em curva suave pode se evitar esta situa o Quando a ferramenta passa por furos ou cavidades deve se reduzir a velocidade de corte e avan o 25 Deforma o pl stica um problema comum em opera es de torneamento Aparas longas Pode levar a ferramenta quebra de Reduzir velocidade de corte e avan o Aumentar avan o E bo E o O O ES a Segundo um estudo realizado neste campo Maquinagem de aco inoxid vel duplex com ferramenta revestida a AITIN e AICrN atrav s de PVD a grande dificuldade de maq
17. fixada uma placa magn tica para fixar a pe a a ser rectificada Na coluna est ligado o rebolo dotado de movimento de rota o e que pode ser movimentado para cima e para baixo de modo a aproximar se ou afastar se da pe a PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 65 placa magn tica Figura 52 Rectificadora plana e respectivos movimentos principais Chiaverini 1977 Nesta m quina o eixo do rebolo paralelo a mesa ou a superf cie de trabalho Se o eixo for perpendicular a mesa a rectificadora chamada plana vertical Na Figura 53 mostra com maiores detalhes os componentes e os movimentos de uma rectificadora plana ou de superf cie rebolo pieca magn tica movimento transversal movimento longitudinal Figura 53 Representa o esquem tica dos principais componentes e dos movimentos de uma rectificadora de superf cies externas Chiaverini 1977 A Figura 54 representa uma rectificadora do tipo universal com a qual se podem realizar rectifica es externas de superf cies cil ndricas rectifica es externas de superf cies c nicas rectifica es internas de superf cies cil ndricas e rectifica es internas de superf cies c nicas ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 66 REVIS O BIBLIOGR FICA rebolo para retifica o
18. mag O HV det WD mode 500 um CEMUP 150x 15 00 BSED 12 4 mm Z Cont End mill HPMT4Z 8c Como j foi referido esta fresa teve um desempenho lastim vel e inesperado As tentativas de justifica o s o v rias e j foram referidas acima mas a hip tese mais plaus vel ser a exist ncia de heterogeneidades na zona onde se iniciou a maquinagem sob a forma de inclus es de fases diferentes e provavelmente mais duras que atrav s de imagens recolhidas por SEM das aparas p s ensaio se podem observar nas figuras seguintes ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 148 DESENVOLVIMENTO Goa ss Ye 4 a ad i IN a d y LE e C S ko ios 5 2 4 Woro mag O det WD mode A j 100 um Woi mag O HV det WD mode 20 um CEMUP 1 000 x 15 00 BSED 11 6 mm Z Cont DMR2Z chip CEMUP 4 000 x 15 00 BSED 10 6 mm Z Cont HPMT3Z chip Figura 94 Inclus es de heterogeneidades fases mais duras no material encontradas atrav s da an lise das aparas p s ensaios Nestas imagens poss vel verificar a presenca dessas mesmas inclus es seguidas de uma esp cie de rasto que formado ap s o embate da fresa nessas forma es demonstrando a viol ncia deste fen meno o que se julga ser a resposta para o maior desgaste sofrido em algumas das ferramentas
19. normalmente perpendicular s arestas de corte O desprendimento de part culas por fadiga t rmica da ferramenta poder promover a destrui o da aresta de corte principalmente das suas extremidades A varia o da espessura da apara afecta tamb m a aresta de corte A utiliza o de fluido de corte poder aumentar os problemas de fadiga t rmica Para minimizar a ocorr ncia deste problema para n o variar deve se reduzir a velocidade de corte e avan o e aumentar o caudal de fluido de corte Silva 2008 Outro desgaste comum a rotura da aresta de corte Isto acontece essencialmente quando a aresta de corte quebra em detrimento de se desgastar Na sua base est o tamb m fen menos de fadiga originando o desprendimento de part culas de tamanho apreci vel do gume cortante Uma das principais causas deste fen meno poder ser a utiliza o da ferramenta em corte interrompido Uma cuidadosa inspec o da ferramenta poder auxiliar na detec o atempada deste fen meno Este fen meno tem como variantes a microfissura e a fractura localizada Dos desgastes mais graves temos a fractura da ferramenta Trata se da quebra repentina do gume cortante Poder dever se a uma deteriora o excessiva da aresta de corte a qual dever ser evitada sempre que poss vel a ultima fase de alguns dos mecanismos de desgaste falha anteriormente focados Resulta numa mudan a da geometria de corte debilidade da aresta cortante incremento
20. 15 Figura 7 Posicionamento dos suportes de ferramentas no torneamento SANDVIK Coromant 18 Figura 8 Ferramentas motorizadas Axial direita e Radial esquerda 19 Figura 9 Montagem das cabe as motorizadas na torreta de ferramentas 19 Figura 10 Componentes do torno mec nico convencional Borges 2008 20 Rota Li ebore NG A u core nnda non euni deua ce epus 21 Figura 12 Principais faces e arestas das ferramentas ISO ISO 241 1994 26 Figura 13 Algumas varia es das ferramentas de corte de torneamento Tsch tsch 2008 26 Figura 14 ngulos caracter sticos e montagem correcta da ferramenta de corte CENFIM 28 Figura 15 Propriedades mais relevantes dos insertos consoante a sua geometria Sandvik Manual Tocntcos 20 TD osse totos O 30 Figura 16 Raio de canto da ferramenta e respectivo acabamento Smith 2008 30 Fisua T7 Tomeamento de 31 5 0 209 Saes ISO ua LU LM ano Gabe dna EAR 32 Figura 19 Opera es b sicas de fresagem DORMER 2010 32 Figura 20 Fresagem tangencial Schneider 2002
21. 3 2 1 2 Especifica es t cnicas do centro de maquinagem Cursos S A E M trico Eixo X 30 762 mm Eixo Y 16 406 mm Eixo Z 20 508 mm Nariz da rvore mesa m x 24 610 mm Nariz da rvore mesa m n 4 102 mm Mesa S A E M trico Comprimento 36 914 mm Largura 14 356 mm Largura do rasgo em T 5 8 16 mm A ao centro do rasgo 4 92 125 0 mm Numero de rasgos em T normalizados w Lr rvore S A E M trico Pot ncia m xima 30 hp 22 4 kW Velocidade m xima 10000 rpm 8100 rpm ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 112 Forca m xima Sistema de transmiss o For a m xima c caixa de transmiss o opcional Cone Lubrifica o do rolamento 90 ft lb 2000 rpm Inline Direct Drive 250 ft lb 450 rpm CT or BT 40 Air Oil Injection DESENVOLVIMENTO 122 Nm 2000 rpm Inline Direct Drive 339 Nm O 450 rpm CT or BT 40 Air Oil Injection L quido de refrigerac o Liquid Cooled Liquid Cooled Avanco S A E M trico Em X 1000 in min 25 4 m min Em Y 1000 in min 25 4 m min Em Z 1000 in min 25 4 m min Em corte m xima 650 in min 16 5 m min Motores do eixo S A E M trico Forca m x X 2550 lb 11343 N Forca m x Y 2550 lb 11343 N Forca m x Z 4200 Ib 18683 N Trocador de ferramentas S A E M trico Tipo Carrossel Carrossel Capacidade 20 20 Re Tw o mm Peso m xima da ferramenta 12 Ib 5 4 kg a ferramenta 42 lt
22. End mill Fresagem de placas Facejamento Fresagem de topo Outras Opera es PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 45 Tabela 10 Alguns tipos de fresas mais utilizadas DORMER 2010 Possuem arestas cortantes perif ricas e malis arestas cortantes numa face com rasgo de chaveta para fixac o no fuso FRESAS PERIFERICAS FACIAIS F T iis ae TRE Fresas de Disco Fresas de Perfil Radial Possuem arestas de corte nos lados e tamb m na periferia As facas est o em zig zag de modo que cada faca alternada Nas fresas de perfil as arestas de corte perif ricas localizam se num cone e n o num cilindro Pode ser originado um ngulo simples ou duplo corta num lado determinado do rasgo Isto permite que sejam feitos cortes profundos e pesados FRESAS DE TOPO Fresas com raio de Fresas de topo Fresas boleadas forma nos Estas fresas de topo Fresas de topo com possuem um di metro de corte pequeno raio de at 1 mm extremidade Estas fresas de topo A t m um ngulo recto extremos das fresas na extremidade da uma semiesfera fresa Algumas fresas t m como caracter stica poderem desbastar em mergulho directamente para baixo como uma broca Isto deve se ao facto de algumas l minas constituintes das fresas n o se estendem at ao centro da face de topo Contudo es
23. Figura 42 Representa o esquem tica de uma furadora de coluna Chiaverini 1977 Uma furadora de coluna consta essencialmente de base fixa da coluna que pode ser de forma cil ndrica ou prism tica Esta ltima proporcionando uma constru o mais robusta e s lida de modo a evitar vibra es durante a opera o de maquinagem Este tipo de furadora muito vers til realizando opera es de fura o comuns ou trabalhos em s rie mediante a utiliza o de gabaritos ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 56 REVIS O BIBLIOGR FICA Os tipos de furadoras mais comuns est o representados na Tabela 12 Tabela 12 Tipos de furadora t picas De bancada De coluna Radial De furos m ltiplos CNC ponto a ponto PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 57 As furadoras CNC s o normalmente implementadas na produc o em massa As suas principais vantagens s o e Poupan a de tempo de troca de ferramenta e Maior velocidade de execu o e Minimizacao da varia o do di metro dos furos realizados maior precis o 2 2 3 3 Ferramentas espec ficas para utilizar em furadoras As ferramentas mais utilizadas nas opera es de fura o s o e Broca para realizar furos Mandril alargador utilizado para mandrilar ou seja rectificar alargar furos
24. Superficie lateral da Folga Passo Comprimento do Canal Anel de Marca o Ling eta de Extra o Espessura do N cleo Angulo da Helice Angulo Lateral de Folga Flanco urasta Transversal de Corte da Guia Figura 35 Partes constituintes de uma broca DORMER 2010 51 A broca dotada de um movimento girat rio cont nuo e de um movimento rectil neo de avanco segundo o eixo de perfurac o As l minas da ferramenta arrancam material e a apara resultante medida que retirada enrola se em forma de espiral cil ndrica deslizando pelos canais helicoidais de extracc o A ferramenta recebe os movimentos fundamentais de rota o e de avan o por interm dio de m quinas chamadas furadoras A Figura 36 representa esquematicamente as v rias modalidades de fura o ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 52 REVIS O BIBLIOGR FICA AVE TAZ fura o alargamento fura o broqueamento de fura escalonada ZN L Alm 7 222222 rebaixamento escariamento alargamento de furo de precis o Figura 36 Representac o das principais modalidades de furac o Chiaverini 1977 A produtividade na fura o est fortemente relacionada com a taxa de penetra o Figura 37 Par metros envolvidos na fura o Sandvik Defini es na fura o No caso das brocas de pastilhas intercambi
25. Tabela 63 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 3Z para 16 ciclos 157 Tabela 64 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT AZ 16 ciclos yau una T ad Sa A e a 160 Tabela 65 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 47 para 16 ciclos 160 Tabela 66 Defini o das diferentes zonas encontradas na superf cie da fresa da HPMT 4Z 163 Tabela 67 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela DORMER 2Z 16 ciclos Valores ert Ibo ici 164 Tabela 68 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta DORMER 2Z para 16 ciclos 165 Tabela 69 Globalidade de valores de rugosidade Ra Rz e Rmax obtidos das superf cies maquinadas pelas 4 fresas para 8 e 16 ciclos Valores em um seesesesseessssssssssseseeseeee nnn nnne nennen nennen nnne nnn nnns 168 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX NDICE DE FIGURAS xxiii ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS NDICE xxiv ndice a uM e vii RESUMO Suecus ML M I C EI EA LE E iM MM EU IM UE M iX ADS faci uu a M natans xi Lista d Simbolos e Abreviaturas eive s NO ER UE TR
26. a 90 no fundo do furo As fresas normalmente s o utilizadas como complemento na operac o de furac o 2 2 4 Rectifica o A rectifica o tem como objectivo corrigir as irregularidades de car cter geom trico produzidas por opera es de maquinagem reduzir rugosidades ou sali ncias de superf cies maquinadas noutras m quinas ferramenta dar exactid o dimensional a superf cie da pe a corrigir pe as que tenham sido deformadas num tratamento t rmico remover camadas finas de material endurecido por t mpera cementa o etc As m quinas utilizadas s o as rectificadoras as quais utilizam como ferramentas os rebolos constitu dos de material abrasivo Os rebolos s o s lidos de revolu o Compreendem uma grande variedade de formas e dimens es tendo em vista a grande variedade de servi os que podem ser realizados por interm dio da rectifica o Os v rios tipos de rebolos distinguem se tamb m pela natureza do abrasivo tipo de gr o dureza etc Os principais objectivos desta opera o s o Senai Torneamento e Rectifica o 2009 e Reduzir rugosidades ou sali ncias e rebaixos de superf cies atrav s de opera es produzidas por m quinas ferramenta tais como furadoras tornos plainas fresadoras entre outras e Obter um acabamento adequado entre IT4 e IT6 e Gerar pe as com maior exactid o dimensional e Corrigir pequenas deforma es causadas por tratamentos t rmicos PEDRO REIS ESTUDO COM
27. e Comandos dos movimentos e velocidades manivelas e alavancas cabecote cabecote fixo arvore porta lemamenta contra m vel D ai carra ponta mnm transversal Figura 10 Componentes do torno mec nico convencional Borges 2008 O que diferencia uns dos outros a capacidade de produc o se autom tico ou n o e o tipo de comando manual hidr ulico electr nico por computador etc Neste grupo enquadram se os tornos revolver copiadores autom ticos por comando num rico ou por comando num rico computorizado Actualmente os tornos mais utilizados s o os que est o providos de comando num rico sendo a constituic o destes ligeiramente diferente da convencional PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 21 Figura 11 Torno CNC O comando num rico computorizado sigla CNC do ingl s Computer Numeric Control um sistema que permite o controlo de m quinas sendo utilizado principalmente em tornos e centros de maquinagem Permite o controlo em simult neo de v rios eixos atrav s de uma lista de movimentos escrita num c digo espec fico o c digo G O Comando funciona como um meio de comunicac o do operador programador com a m quina A introduc o do CNC na ind stria mudou radicalmente os processos industriais Curvas s o facilmente executadas complexas estruturas com 3 dimens es tornam se relativa
28. interna rebat vel cabecote girat rio de 803 contraponta E HOUSES rebolo para retifica o externa Figura 54 Rectificadora universal Chiaverini 1977 Nestas m quinas as partes fundamentais s o a mesa que desliza longitudinalmente geralmente por comando num rico CNC o cabecote girat rio porta pecas o contraponto para segurar a peca o suporte porta rebolos que pode afastar se ou aproximar se rapidamente da peca mediante acc o hidr ulica Esse suporte apresenta ainda um sistema rebat vel para rectificac o interna As rectificadoras sem centro apresentam como principio b sico de operac o como se pode visualizar na Figura 51 sujeitar a peca rectificac o atrav s da de um rebolo de maior di metro garantindo a fixac o da peca a ser rectificada mediante um rebolo de apoio que gira a grande velocidade e comprime a peca fazendo a girar sobre si mesma devido ao atrito provocado pelo rebolo menor o qual gira no sentido indicado na seta Os eixos dos rebolos n o s o paralelos mas formam entre si um ngulo que pode ser definido de 1 e 3 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 67 Tabela 14 Tipos de rectificadoras Cil ndrica plana Cil ndrica universal A bastante utilizada no alinhamento de engrenagens rvores de cames cambotas superf
29. mina come a o corte numa zona j previamente cortada e Contamina es ou escamas na superf cie n o afectam a vida da ferramenta e O processo de corte suave desde que as l minas da fresa estejam bem afiadas Quanto s desvantagens DORMER 2010 e A ferramenta tem tend ncia a vibrar e A pe a de trabalho tem a tend ncia de ser puxada para cima sendo importante uma fixa o adequada e Desgaste mais r pido da ferramenta do que na fresagem ascendente e As aparas caem na frente da fresa disposi o das aparas dif cil e necess ria uma pot ncia maior devido ao atrito aumentado provocado pelo come o da apara na espessura m nima e acabamento da superf cie prejudicado devido s aparas serem transportadas para cima pela aresta de corte O movimento combinado ocorre portanto quando a fresa tem o seu eixo dentro do campo de corte da pe a Assim uma parte do corte realizada em fresagem concordante e outra em discordante Schneider 2002 Parte Concordante Parte Discordante Dira o de avan o Figura 24 Fresagem combinada Schneider 2002 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 37 Um dos grandes problemas na fresagem a vibra o As causas s o v rias Schneider 2002 Resist ncia que a pe a faz na ferramenta e Frequ ncia de contacto do dente da fresa e Ress
30. mm rot o movimento axial da ferramenta ou radial no torneamento de face Quando o avanco radial em direcc o ao centro da peca a rotac o vai aumentar at chegar ao limite de velocidade do fuso da m quina PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 15 Quando se ultrapassa essa limita o a velocidade de corte Vc ir diminuir at parar no centro da pe a Figura 5 fa comprimento maquinado por minuto mm e Espessura apara ha mm igual a fn quando se usa um porta ferramentas com um ngulo de posic o a 90 Ao usar um ngulo de posic o menor h reduzido Figura 5 e Inclina o A uma medida do ngulo em que a pastilha montada no suporte Figura 6 e ngulo de ataque y o ngulo de ataque a medida da aresta em rela o ao corte Figura 6 hu f X sim _ TXDXA Y 1000 m min h espessura m xima do cavaco Figura 5 Movimentos e cotas de torneamento Sandvik Manual T cnico 2010 Figura 6 Inclina o A e ngulo de ataque y Sandvik Manual T cnico 2010 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 16 REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 3 Par metros geom tricos MMBorges Torneamento Principais movimentos 1 Rotac o da peca corte rpm o movimento
31. ncia oxida o PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 73 e Baixa tend ncia fus o e caldeamento e Resist ncia abras o e Condutividade t rmica calor espec fico e expans o t rmica Relativamente ao material utilizado na fabrica o das ferramentas de corte tem havido grandes evolu es ao longo do tempo Cronologicamente temos Silva 2008 e A o ferramenta 1868 e A o r pido HSS 1905 e Stellite 1910 e Metal duro 1926 e Cer micas 1960 e Metal duro revestido 1970 e Diamante mono e policristalino 1950 e Nitreto de boro c bico HSS revestido 1980 e Cer mica de alta performance 1986 Need Year Development 1900 HSS W 18 Cr 4 V 1 D 96 Automobile 1910 Stellite WW 1920 HSS V 2 4 Co 5 12 in W amp Cr Aircraft 1930 Sintered Carbide for WW II 1940 Carbide for steels Chem Petro chem NU amp 1950 HS5 with high V Mo Co amp C polymer industries Plain ceramics Syn Diamond 1960 Ceramics and Cermets Space programmes Reduction of cost of 1970 Coated carbides PM 55 PCD manufacturing Defence 1980 CBN coated HSS SIALON Superalloys 1986 High performance ceramics Just in time Diamond coated carbides Figura 58 Evolu o cronol gica dos materiais utilizados nas ferramentas de corte Helmi A Youssef 200
32. superf cie ensaiada Estranhamente os resultados obtidos para esta fresa no que diz respeito aos valores de Ra radial e tangencial apresentaram valores maiores do que para 16 ciclos apesar de terem trabalhado menos Apesar da diferenca ser relevante seria partida expect vel obterem se valores inferiores n o sendo encontradas explica es v lidas para esta situa o De qualquer forma os valores obtidos de rugosidade m dia foram bastante satisfat rios sendo esta a fresa mais regular das quatro em estudo Como grande melhoria encontrada entre 8 e 16 ciclos t m se o facto de se ter obtido valores de Rz radial bastante inferiores aos obtidos para 16 ciclos significando que a superf cie deixada na pe a tem uma diferen a de amplitude entre picos e vales de rugosidade mais baixa e consequentemente uma superf cie n o t o fr gil e sens vel ao desgaste mec nico correndo menos riscos de perder o seu rigor dimensional PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 139 Tabela 51 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela WALTER 4Z 8 ciclos Valores em um Ra R Rmax _0442 _ 0442 3 6 1 1 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa WALTER 42 As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da Walter de 4 l minas podem ser visualizadas nas tabelas
33. veis uma pastilha central e uma perif rica a pastilha central trabalha com a velocidade de corte zero at 50 de V m xima e a pastilha perif rica de 50 V m xima at V m xima A pastilha central forma uma c nica enquanto a perif rica forma uma apara semelhante obtida em torneamento interno com uma grande profundidade de corte PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 53 Figura 38 Broca de pastilhas intercambi vel Sandvik Defini es na fura o As brocas s lidas de metal duro e as de pontas intercambi veis possuem normalmente duas arestas do centro at periferia Figura 39 Brocas de pontas intercambi veis Sandvik Defini es na fura o Uma broca s lida de metal duro ou soldada rectificada e ligeiramente c nica no seu di metro externo para proporcionar folga evitando que a broca fique presa no furo Figura 41 Profundidade do furo Sandvik Defini es na fura o ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 54 REVIS O BIBLIOGR FICA A utiliza o de fluido refrigerante atrav s da ferramenta recomendada na opera o de furac o Serve para manter um fluxo abundante de refrigerante directamente na ponta da broca assim reduzindo a quantidade de calor gerada e consequentemente aumentando a vida til da
34. vibra es Preferir ferramentas em metal duro com uma geometria de l mina que ofere a grande poder de corte garantindo tamb m resist ncia adequada Desta forma a ferramenta gera menos calor e minimiza o encruamento da pe a Usar percursos de maquinagem que permitam uma profundidade de corte abaixo da camada endurecida pelas passagens anteriores de maquinagem Usar velocidade adequada mas n o excessiva para evitar arestas posti as e desgaste r pido As arestas posti as s o um tipo de desgaste causado pela soldadura por press o da apara na ferramenta e como se trata de um material pastoso mais prov vel a sua ocorr ncia A baixa velocidade de corte tamb m aumenta o risco de forma o de aresta posti a Trocar as pastilhas de corte ou afiar ferramenta em intervalos regulares para garantir l minas afiadas Usar fluido de corte abundante leos de corte ou emuls es com press o elevada Com menor calor envolvido garante se uma maior longevidade da ferramenta Usar ferramentas de metal duro revestido com quebra apara de geometria positiva Existem alguns problemas associados maquinagem de duplex que podem ser detectados atrav s da an lise do tipo de desgaste da ferramenta Na Tabela 27 pode se visualizar esses mesmos problemas assim com solu es mais aconselhadas ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 106 REVIS O BIBLIOGR FICA
35. 2 F r ole u apna sua se 54 2 2 3 3 Ferramentas espec ficas para utilizar em 57 2 221 Recep ua ad aa 60 2 2 4 1 Principios basicos da TectifiCaCaO usce ete o 61 2 2 4 2 Eq ipamentos para Fecal 64 2 2 4 3 Ferramentas especificas para rectifica o iman 68 AS A nem 72 NDICE XXV P Materiais para Terraimelit dS Pane o adu cec ese Du EE 2 9 14 A os para ferramenta n o ligados cccoooccnnonncnnnnnnonnnnnnaronnnnaronnnnnnonnnonaronnnnnionnos 2 3 1 2 A A re dose 2313 MECANO TEE T 2 3 1 4 C lI CO ont 2 3 1 5 Ferramentas diamantadas 2 3 2 Grausqepm ta d rebxuuu uuu a aa ERES QUE dade didnt 2 3 3 Revestimentos para ferraMentaS ooocccccnnccnnonnnonnnonaconnnnnnnnnonononnnonaronnonanonnnnnnonnnonanonnss 2 3 3 1 Revestimentos disponibilizados comercialmente 2 3 3 2 Investiga o ligada a revestimentos para ferramentas 2 3 3 2 1 M todos de revestimento das ferramentas de corte 2 3 4 pessaste nas ferramentas ada 2 3 4 1 Crit rios de fim de vida de uma ferramenta 2 3 4 2 Vida util das f
36. Condi es utilizadas nos ensaios de maquinagem 134 3 5 4 Par metros utilizados e respectiva explica o sobre a sua adop ao 134 3 5 5 Realiza o pr tica dos ensaios de maquinagem 136 3 0 Resultados u u US Dam eie Mire ose CS 138 3 6 1 Resultados para 8 ciclos percurso de maquinagem de 7 5 metros 138 3 6 1 1 Fresa WALTER Protostar N45 Compact H30140418 4 para 8 ciclos 138 3 6 1 1 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa WALTER 4Z 138 3 6 1 1 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa WALTER 4Z 139 3 6 1 2 Fresa HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 37 para 8 ciclos 141 3 6 1 2 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa HPMT 32 141 3 6 1 2 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa HPMT 3Z 142 3 6 1 3 Fresa HPMT SE45 Noviano Standard V47BX7024GX040001 4Z para 8 ciclos 144 3 6 1 3 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa HPMT 4Z 145 3 6 1 3 2 de desgaste para 8 ciclos Fresa HPMT 41
37. DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 22 REVIS O BIBLIOGR FICA espec fico para a m quina Atrav s dos sistemas de CAM poss vel transferir todas as coordenadas para que as m quinas efectuem a maquinagem da peca Quanto maior a precis o do desenho gerado no CAD maior ser a precis o dos caminhos de ferramenta gerados pelo CAM e consequentemente conseguir se do obter pecas com maior qualidade Os componentes t picos de uma m quina CNC incluem e Computador realiza todos os c lculos e opera es l gicas de controlo e Eixo de deslocamento e Transmiss es e Encoders Dispositivos de medida de posi o e de deslocamento e Cabe a ou rvore Ferramenta principal e Sistemas de aperto de pe as e Sistemas de mudan a de ferramentas carrocel de ferramentas e Armaz m de ferramentas e Eixos complementares de rota o e de deslocamento A interface com o utilizador feita atrav s de um painel de controlo e v rios dispositivos a ele ligados geralmente relacionados com o armazenamento O aspecto do painel de controlo pode variar consideravelmente em fun o do fabricante no entanto os componentes que nele aparecem podem se agrupar de forma gen rica em monitor comandos para controlo da m quina e controlos de programa o Para garantir o funcionamento correcto da m quina de comando num rico e a aceita o das instru es para o computador o painel de controlo apresenta um
38. OS DUPLEX PEDRO REIS 26 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 2 1 3 Ferramentas espec ficas para torneamento Uma ferramenta de torneamento consiste num suporte e uma ponta de corte Corpo Faca de ataque Ar esta de conte secundaria Chantro da face de 1 folga secund ria Le D Face de folga segundaria Aresta principal de core Chanfro da face de ataque Chanfra da face de folga principal Ponta blica Face de folga principal Face de ataque Plano de refer ncia Face de folga da ferramenta Plano de aresta Figura 12 Principais faces e arestas das ferramentas ISO ISO 241 1994 Uma caracter stica que diferencia estas ferramentas a orientac o da ferramenta Uma ferramenta que corte da direita para a esquerda designada por ferramenta direita enquanto inversamente se uma ferramenta cortar da esquerda para a direita designada por ferramenta esquerda A Figura 13 demostra as formas de ferramentas mais relevantes no torneamento As sec es transversais dos suportes de pastilhas est o definidas na norma DIN 770 Este suporte tem secc o transversal quadrada ou rectangular No corte interior s o cil ndricos e possuem duas superf cies de apoio Em 563 501 803 503 508 897 Figura 13 Algumas varia es das ferramentas de corte de torneamento Tsch tsch 2008 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFEREN
39. Rectifica o 2009 70 Figura 58 Evolu o cronol gica dos materiais utilizados nas ferramentas de corte Helmi A Youssef Do RE a 73 Figura 59 Diferentes grupos de materiais WALTER Cat logo Geral 2012 80 Figura 60 Tipos de graus existentes para a os Sandvik Manual T cnico 2010 81 Figura 61 Tipos de graus existentes para a os inoxid veis Sandvik Manual T cnico 2010 81 Figura 62 Tipos de desgaste em ferramentas e vari veis de medi o ISO ISO 3585 1993 87 Figura 63 Medi o do desgaste dos flancos VB Silva 2008 88 Figura 64 Desgaste VB em fun o da velocidade de corte Silva 2008 89 Figura 65 Representa o da curva de vida T f Vc para o desgaste VB 0 2 mm obtida do gr fico anterior Siva 2005 x uuu a uq Sas 89 Figura 66 Percurso de corte da ferramenta em func o da velocidade de corte para um desgaste VB 0 2 mm obtida do primeiro gr fico Silva 2008 90 Figura 67 Recta associada curva de vida da ferramenta Silva 2008
40. S32750 SAF 2507 Nota se que a temperatura de transic o d ctil fr gil para os duplex est em torno de 50 enquanto que a liga 316L n o apresenta esse fen meno A transi o d ctil fr gil dos d plex caracter stica da fase ferr tica Senatore Finzetto amp Perea 2007 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 102 REVIS O BIBLIOGR FICA im 69200 m SAF 2205 Vr m Re E O Uu a a lt E E c c 50 t 240 195 150 105 80 15 32 75 120 Temperatura CF Figura 78 Resist ncia ao impacto dos acos inox duplex e 316L Ensaio Charpy provetes de sec o 10 x 10 x 50 mm e entalhe em V Os ensaios foram realizados na direc o transversal direcc o de laminac o Charles 1991 2 4 3 Propriedades f sicas A Tabela 26 apresenta as principais caracter sticas f sicas dos acos inoxid veis duplex estabelecendo uma comparac o com as dos acos inoxid veis austen ticos e ferr ticos Tabela 26 Propriedades f sicas Gomes Vi as amp Vatavuk 1999 Ferr tico 543000 460 540 580 17 22 23 532304 490 530 590 16 18 21 Observando a Tabela 26 nota se que os acos duplex apresentam comportamento interm dio entre os acos inoxid veis austen ticos e ferr ticos A condutividade t rmica dos acos inoxid veis duplex maior do que a dos
41. TEHSILE 150 6802 1 Hp Hp Fm Um 2 1 C Si Mn P 5 Cr Hi Mo Cu Hb V W N Co Fe Nimm 0 03 1 00 150 009 002 265 700 350 35 0 m Max Heal meme creme 245 500 250 275 012 Min 4BD B5D Relance 06960 009 002 142 002 OM 2556 595 2980 295 QD 002 004 014 007 Gas 489 787 Really Supplied t 8BD3B DOG 041 148 002 000 2541 608 29 330 QD 002 004 0 19 60 02 f Partis Tarugo 660x300mm The requirements sputetex are satefed All die pod s supplies is made by he same male al and uma melhod s relerenos bu nel necessa very ol he sarna heat Thes fesiroceue amd cediicalion mspectreis monrmded Hy cumpadeesy ster and vat without serie accord de EN 70204 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS HARDNESS A 1507481 ISO 65061 EV HB 5s Jh 22 m 00 30 3 114 267 QUALITY DEPARTMENT A Pedro V Pinho Quality Control
42. Tipos de interacc o dos gr os abrasivos com o material da peca de trabalho Senai Torneamento e Rectificacao 2009 Para que a superficie rectificada apresente exactid o dimensional e bom acabamento necess rio levar em conta o tipo de material a maquinar o tipo de trabalho a ser feito o tipo de granulac o e o aglomerante do rebolo Quanto velocidade da mesa existem as seguintes rela es e Material macio maior velocidade da mesa e Material duro menor velocidade da mesa e Rebolo de liga vitrificada baixa velocidade at 33 m s e Rebolo de liga resin ide alta velocidade at 45 m s Quanto a dureza do rebolo e Material macio rebolo duro e Material duro rebolo macio PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 63 Quanto a estrutura e Desbaste estrutura aberta e Acabamento estrutura fechada semelhan a do torneamento fresagem e fura o pode se calcular a velocidade de corte para rectifica es cil ndricas atrav s da express o T m d n 100 Onde Vc velocidade de corte m min d di metro da peca mm n n mero de rota es por minuto rpm As velocidades de corte de cada material s o determinadas de acordo com a quantidade de material a ser removido a qualidade do acabamento exigido e as propriedades do material a ser rectificado A prof
43. abaixo Tabela 52 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta WALTER 4Z para 8 ciclos Desgaste de ferramentas em 8 ciclos I C M AEN oo MR oer n ES a HV det WD mode 2 mm 0 o mag O HV det WD mode 2 15 00 kV ETD 227 mm SE End mill WTR4Z 8c CEMUP 50x 15 00 kV BSED 16 9 mm Z Cont End mill WTRAZ 8c e Condi es inst veis e Tornar as condi es da m quina mais e Classe muito est veis dura quebradi a e Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 140 DESENVOLVIMENTO VB 45 50 um OUO mag O det WD mode 200 um CEMUP 500 x 1 V 113 8 mm Z __ mill WIR4Z 8c Aresta de corte 2 VB 34 00 um moo mag O HV det WD mode 200 um CEMUP 500x 115 00 BSED 13 7 mm Z Cont _ End mill WTR4Z 8c VB 28 00 um det WD mode 200 um 15 00 kV BSED 13 8 mm Z Cont End mill WTRAZ 8c PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 141 Aresta de corte 4 VB 31 50 um Iron mag O HV det WD mode XM CEMUP 500x 15 00kV BSED 13 9 mm ZCont X End mill WTR4Z 8c Para o percurso de maquinagem mais curto de 7 5 metros a fresa aparenta ter sofrido muito pouco desgaste apresentando um VB muito pequeno
44. acos inoxid veis austen ticos Devido presenca da fase ferr tica os acos inoxid veis duplex possuem menor coeficiente de expans o t rmica que os austen ticos fazendo com que estas ligas apresentem comportamento pr ximo ao dos a os ao carbono A Figura 79 apresenta uma comparac o entre os coeficientes de expans o t rmica do aco inoxid vel d plex com os das ligas austen ticas AISI 316L e 304L e um aco ao carbono PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 103 AISI 316L 304L A o Carbono A os D plex Figura 79 Expans o t rmica x10 C 30 100 C Gomes Vi as amp Vatavuk 1999 2 4 4 Resist ncia corrosdo A resist ncia corros o determinada pela capacidade que esses materiais t m de se passivar e permanecer nesse estado no ambiente a que estiverem expostos Essa propriedade est relacionada principalmente com os elementos de liga presentes na composi o qu mica do a o embora outros factores como tamanho de gr o distribui o e morfologia de inclus es precipita o de fases e qualidade da superf cie tamb m exer am influ ncia Os mecanismos de corros o mais comuns s o corros o por pitting e corros o sob tens o Em geral os a os inoxid veis duplex apresentam elevada resist ncia a todos esses mecanismos de corros o Nos a os inoxid veis austen ticos assim como nos ferr ticos os
45. cies de deslizamento barramentos etc No caso das engrenagens utilizada para dar acabamento ao dente das mesmas ap s O tratamento t rmico ou seja com este processo poss vel corrigir as deforma es no dente decorrentes do tratamento t rmico tal como indicado No processo de rectifica o ap s o tratamento t rmico uma ferramenta diamantada de dressing rectificac o da superf cie afia o rebolo da rectificadora Este por sua vez faz o acabamento da engrenagem Neste processo tanto o flanco como a raiz do dente podem ser maquinados mas normalmente maquina se somente o flanco UN p Y a Figura 55 Rectifica o de engrenagens ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 68 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 2 4 8 Ferramentas espec ficas para rectifica o O rebolo ou m a ferramenta de corte utilizada na opera o de rectifica o Esta possui uma superf cie abrasiva pois geralmente formada por gr os de xido de alum nio ou carboneto de sil cio O desgaste do material a ser maquinado muito pequeno porque o rebolo arranca part culas muito pequenas durante a opera o de corte quando a aresta dos gr os abrasivos incide sobre a pe a O ngulo de ataque desses gr os geralmente negativo O rebolo apresenta cinco elementos a ser considerados e Abrasivo material que comp e os gr os do rebolo e Granulometria tamanho d
46. corte Temperatura Nitreto de tit nio alum nio Nitreto de tit nio alum nio Carboneto de tit nio Tetracloreto de tit nio Nitreto de carboneto de tit nio Nitreto de tit nio Velocidade de corte Velocidade perif rica Avan o da mesa Inspec o visual Tungst nio Carboneto de tungst nio ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX XV PEDRO REIS Xvi Zn PEDRO REIS LISTA DE S MBOLOS E ABREVIATURAS ngulo de ataque Zinco ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX NDICE DE FIGURAS xvii ndice de Figuras Figura 1 Representa o das for as de corte Chiaverini 1977 nennen 9 Figura 2 Rela o da quebra da apara com a profundidade e avan o Tsch tsch 2008 11 Figura 3 Representa o da peca de trabalho 1 ferramenta de corte 2 movimentos de rota o 3 movimento de avan o 4 movimento de penetra o 5 13 Figura 4 Esquema das principais opera es de torneamento Chiaverini 1977 14 Figura 5 Movimentos e cotas de torneamento Sandvik Manual T cnico 2010 15 Figura 6 Inclina o ngulo de ataque y Sandvik Manual T cnico 2010
47. corte podendo tamb m possuir um canal a toda a sua extens o que permite a passagem de fluido de corte Figura 45 Broca canh o para furos profundos Borges 2008 Dentro dos mandris temos dois tipos principais multicortantes e monocortantes conforme ilustrado na Figura 47 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 59 Mandril multicortante RR Mandril monocortante Figura 46 Tipos principais de mandris Os mandris multicortantes possuem l minas que est o dispostas num nico conjunto e encontram se simultaneamente em contacto com a peca Normalmente a vida til desses mandris determinada pelo aumento da rugosidade acima do limite permitido ou por ter atingido a toler ncia mais baixa semelhante aos principais crit rios que determinam a vida til das brocas Geralmente utilizam se mandris de desbaste e de acabamento para se alcancar a melhor qualidade de acabamento e menores desvios geom tricos e dimensionais O resultado desta opera o depende de v rios factores de extrema import ncia aquando da determina o e constru o da ferramenta aplica o manual ou mec nica tipo profundidade e qualidade do furo se o furo passante ou n o espessura da parede da peca a ser maquinada acabamento da superf cie dimens es e toler ncias do furo resist ncia e maquinabilidade do material A operac o de escarear ut
48. de corte as fresas utilizadas nesta t cnica n o t m grande alcance em termos de profundidade de corte pois est o limitadas pelo eixo de rota o horizontal da fresadora Ferramenta Figura 20 Fresagem tangencial Schneider 2002 Na frontal as l minas de corte est o na superf cie frontal da ferramenta cujo eixo perpendicular superf cie a ser maquinada As ferramentas usadas na fresagem frontal s o ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 34 REVIS O BIBLIOGR FICA chamadas fresas frontais ou de topo Esta t cnica permite atingir profundidades de corte elevadas devido configura o destas fresas estando somente limitadas em rela o profundidade m xima para cada di metro Quanto maior a haste da fresa maior o esfor o e vibra o exercidos sobre ela Ferramenta Dire o de avan o Figura 21 Fresagem frontal Schneider 2002 Dentro da fresagem existem tamb m varia es de maquinagem quanto ao movimento relativo entre a pe a e a ferramenta que pode ser concordante discordante ou combinado Designa se por movimento concordante quando a pe a se desloca no sentido de movimento da l mina de corte da fresa O corte inicia se na localiza o mais grossa da apara O deslocamento do avan o e a rota o da ferramenta t m a mesma direc o T p 47 4 p 4 4 UY A Ferrament
49. depois das letras por exemplo P01 M20 K30 que indicam Resist ncia ao desgaste Tenacidade lt as caracter sticas de desgaste de tenacidade correspondente a cada metal duro Estes valores restringem a aplicac o de cada tipo deste material Quanto maior for o n mero maior ser a tenacidade e menor ser a resist ncia corros o e vice versa Os par metros s o 01 10 30 40 50 Por conseguinte o P10 altamente resistente ao desgaste mas muito quebradico portanto n o deve ser usado para facejar em que a aresta de corte submetida a tens es repentinas no in cio de cada corte Nestas circunst ncias a vida da ferramenta seria encurtada por desgaste mas por quebra da aresta de corte Contudo este metal duro seria adequado para maquinar acos de alta resist ncia a velocidades de corte elevadas Tabela 20 Par metros dos metais duros Davis 1995 Tipo de aco Composic o 96 WC 30 92 TiC Tac 1 60 Co 5 17 Resist ncia t rmica C 1000 Dureza operacional HV30 1300 1800 Vel Corte admiss vel m min 80 300 em m dia ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 78 REVIS O BIBLIOGR FICA As aplica es deste material s o e Ferramentas para quase todas as opera es de maquinagem sob a forma de insertos e Ferramentas de desbaste e acabamento e Brocas helicoidais e Brocas para fura o profunda e Fresas de t
50. desbaste fresagem utilizando fresas de 4 mm de di metro de diferentes proveni ncias configura es n de l minas e tipos de revestimentos TAX e AICrN Ap s cada teste foi efectuado um corte transversal no tarugo de modo a preservar os resultados obtidos acabamentos para cada fresa utilizando um serrote mec nico 3 2 1 Centro de maquinagem utilizado O centro de maquinagem utilizado para a realizac o dos ensaios da marca HAAS modelo VF 2 conforme mostrado na Figura 82 Figura 81 Centro de maquinagem HAAS VF 2 3 2 1 1 HAAS VF 2 Resumo do produto Aqui pode ser visualizada uma s ntese das caracter sticas principais do produto e Centro de maquinagem vertical e Configurado para trabalhar apenas com 3 eixos embora possua 4 e 5 eixos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 111 e Montagem de conicidade 40 ISO BT 40 e Accionamento vectorial de 30 hp 22 4 kW e 10000 rpm como rota o m xima dispon vel e Accionamento directo em linha e Troca autom tica de ferramenta tipo carrossel de 20 esta es e Movimentos livres efectuados velocidade m xima de 25 4 m min e Mem ria de programa de 1 MB e Monitor LCD policrom tico de 15 e Porta USB e Interruptor de chave para bloqueio de mem ria e Roscagem r gida e Sistema de refrigera o por imers o total com reservat rio de 208 litros
51. difus n UN ts 4 desgaste junc o desgaste y abrasivo ad siwa por ades o n PECA Figura 75 Modos de desgaste no torneamento Silva 2008 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 98 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 3 4 3 1 Estrutura das camadas de revestimento Ao longo dos anos de desenvolvimento dos revestimentos as estruturas das camadas sofreram grandes mudan as e melhoramentos Em geral existem cinco estruturas de camadas na tecnologia dos revestimentos A estrutura monocamada como o nome sugere composta por uma nica camada de revestimento Observando a estrutura atrav s de um microsc pio s o vis veis colunas altas de revestimento Esta estrutura f cil de aplicar mas tamb m f cil de estalar e danificar Imaginando uma bola a bater uma s rie de colunas estas ir o come ar a cair e as fissuras criadas facilmente penetram at chegar ao substrato As estruturas multicamada s o compostas por diferentes monocamadas umas em cima das outras Figura 76 O a o Damasceno um exemplo hist rico deste tipo de estruturas que combina as propriedades de v rios materiais para criar uma superf cie que tanto dura como forte Revestimento redu o de atrito Revestimento aumento de dureza Revestimento II condu o t rmico Ea s misis A E TM n WEY L Re isola
52. e condi es de maquinagem A Tabela 11 demonstra as particularidades de fresas de duas tr s e quatro l minas Tabela 11 Compara o de fresas com diferentes n meros de l minas DORMER 2010 2 L minas 3 L minas 4 L minas Baixa gt Alta Grande gt Pequeno Espaco grande para Espa o para aparas quase Rigidez mais elevada aparas t o grande como 2 je Maior rea transversal Extrac o f cil de aparas l minas pequeno espa o Boa para fresar rasgos e rea transversal maior aparas Boa para fresagem maior rigidez que com 2 e Produz melhor acabamento pesada l minas da superf cie Menor rigidez devido Melhor acabamento da e Recomendada para perfilar pequena rea transversal superf cie fresagem lateral e rasgos Acabamento da superf cie pouco profundos de qualidade inferior PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 47 2 2 3 Furacdo A furac o um dos processos mais utilizados na maquinagem Esta operac o tem por objectivo abrir alargar ou acabar furos de pecas Os furos podem ser produzidos em dimens es que variam desde poucos mil metros at v rios cent metros de di metro A ferramenta utilizada no processo chama se broca A broca tem um movimento de rotacdo cont nuo velocidade regulada consoante as caracter sticas do trabalho e um movimento rectil neo
53. entre as propriedades mec nicas dos acos duplex a alta resist ncia corros o Na Tabela 42 s o apresentados os intervalos de valores t picos das propriedades para este material Tabela 42 Propriedades mec nicas do Aco Duplex CDAMCuN MatWeb CES Edupack 2005 Propriedades mec nicas valores de refer ncia Densidade Resist ncia tracc o M dulo de Young ens o de ced ncia Alongamento actor de forma oeficiente de Poisson imite de fadiga M dulo volum trico tens o flutua o varia o abaixo da qual o material suporta um n de ciclos infinito sem que haja rotura PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 127 Acos inoxid veis austen ticos e duplex t m propriedades que lhes conferem uma maquinabilidade diferente comparativamente ao a o ao carbono e ao a o inoxid vel ferr tico ou martens tico A maior diferenca a alta ductilidade bem como a sua tend ncia de encruamento e formac o de arestas posticas na ferramenta de corte acumulac o de material na aresta de corte Para al m disso nos acos inoxid veis duplex a gerac o de apara dificultada devido elevada resist ncia destes materiais Em toda a maquinagem que envolva o processamento de acos inoxid veis austen ticos e duplex o encruamento mais pronunciado que nos acos ao carbono e acos inoxid veis ferr ticos ou martens ticos A superf cie
54. ferramenta As brocas de elevado desempenho exigem um aumento na press o do refrigerante pois o seu fluxo n o s arrefece a rea de corte mas tamb m promove uma eficiente evacuac o das aparas com altas taxas de penetrac o Resumindo quanto maior a press o do refrigerante mais eficiente ser o os processos de arrefecimento e de evacua o das aparas Para elevados desempenhos e produtividade aumentada a press o do fluido refrigerante dever ser no m nimo de 20 bar DORMER 2010 2 2 3 2 Furadoras Existem diversos tipos de furadoras constru das em fun o da forma e dimens es das pecas a furar do n mero de furos a realizar do seu di metro da precis o exigida etc Na escolha da furadora mais adequada para cada trabalho a ser realizado devem ser avaliados os seguintes aspectos e Forma da peca e Dimens es da pe a e N mero de furos a serem abertos e Quantidade de pecas a serem produzidas e Diversidade no di metro dos furos de uma mesma pe a e Toler ncias requeridas para o furo O tipo mais usualmente utilizado o de coluna representado esquematicamente na Figura 42 a qual indica tamb m os seus principais movimentos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 55 cabe ote fixo rvore H gt lt ajust vel coluna ajuste vingt cC velocidade do eixo
55. ferramenta WALTER 4Z para 8 ciclos 139 Tabela 53 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 3Z 8 ciclos Valores ETE UU pa q ER NE E RD UU oie 142 Tabela 54 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 3Z para 8 ciclos 142 Tabela 55 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 47 8 ciclos Valores A iecore mudo qo pou bo bu mater cata 145 Tabela 56 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 4Z para 8 ciclos 146 Tabela 57 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela fresa DORMER 2Z S Ciclos Valores cm c dA a 149 Tabela 58 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta DORMER 2Z para 8 ciclos 149 Tabela 59 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela WALTER 4Z 16 ciclos d Valores en im 151 Tabela 60 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta WALTER 47 16 ciclos 152 Tabela 61 Defini o das diferentes zonas encontradas na superf cie da fresa da WALTER 4Z 154 Tabela 62 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 3Z 16 ciclos QUE Ie A CR saa 157
56. j existentes Podem realizar acabamentos na ordem de 0 8 um de toler ncia radial Broca de escarear ou Escareadores dar forma c nica a superf cie que rodeia a entrada do furo para acomodar a cabe a do parafuso A esta opera o tamb m se d o nome de chanfrar e Fresa de rebaixar dar forma cil ndrica superf cie que rodeia a entrada de um furo escalonado e Brocas de ponto obter furos de centro guias para posterior fura o Esta ferramenta evita que o furo saia fora de esquadria Existem ainda brocas especializadas para materiais como vidro cer mica vidrada etc bem como para abertura de sulcos ou outras opera es al m da perfura o semelhantes a fresas Figura 43 Exemplo de opera es especiais facejamento de superf cies de apoio e sangramento de discos recortar Borges MMBorges Fura o 2008 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 58 REVIS O BIBLIOGR FICA Para al m da broca comum s o utilizados outros tipos de ferramentas e brocas especiais Broca Broca de ponto Helicoidal Figura 44 Diferentes tipos de brocas tanto s lidas como de pastilha para opera es comuns e especiais Costa 2014 10 A broca um tipo de broca utilizada para abertura de orif cios de 75 a 750 mm de profundidade O di metro desta broca varia de 2 a 50 mm e possu uma nica l mina de
57. maquinada torna se mais dura medida que a vida til da ferramenta diminui Alguns cuidados a ter na maquinagem deste tipo de acos e Usar ferramentas de corte actuais com uma geometria aconselhada e Mudar a pastilha inserto regularmente caso se aplique 3 4 2 1 A altas temperaturas Se o Duplex CD4MCuN for exposto durante prolongados per odos de tempo a temperaturas acima de 280 C a microestrutura muda o que resulta numa redu o da resist ncia ao impacto Este efeito n o afecta necessariamente o comportamento do material temperatura de opera o Por exemplo a tubagem dos permutadores de calor podem trabalhar a altas temperaturas sem qualquer problema Na Tabela 43 temos os valores de trac o a altas temperaturas do a o duplex LDX2101 em quase tudo semelhante ao Duplex CD4MCunN pelo que se pode fazer uma aproxima o dos valores esperados Tabela 43 Propriedades de trac o a altas temperaturas do Duplex LDX 2101 Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 100 C 150 C 200 C 300 C ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 128 DESENVOLVIMENTO 3 4 2 2 Fadiga A alta resist ncia trac o dos a os duplex implica tamb m que possuam elevada resist ncia fadiga A Tabela 44 apresenta o resultado de ensaios de fadiga por vibrac o R 0 1 temperatura ambiente A resist ncia fadiga foi avaliada durante dois milh
58. maquinagem Muitos estudos t m sido realizados com vista avalia o das v rias for as actuantes na maquinagem em particular as for as exercidas pela ferramenta de corte as for as exercidas na ferramenta e as for as exercidas pelo material da pe a sobre a apara ngulo de corte ngulo de inclina o da ferramenta 5 ngulo de atrito movimento da ferramenta mda maquinada PECA for us do material lorca da ferramenta for as exerckdas da paca sobre f sobre a apara na ferramenta gt Figura 1 Representac o das forcas de corte Chiaverini 1977 Estudos de Ernest e Merchant permitiram estabelecer o diagrama esquem tico da Figura 1 a partir de um angulo em relac o superf cie maquinada chamado ngulo de ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 8 REVIS O BIBLIOGR FICA corte Admite se a forma o de uma apara continua e o corte superficial paralelo superf cie original A ferramenta exerce uma for a R sobre a apara a qual pode ser decomposta em duas componentes Chiaverini 1977 F componente normal N for a de atrito N Para se ter equil brio a apara deve ficar sujeita a uma reac o R igual e oposta da pe a no plano de corte com componentes F normal e Fs de corte ao longo do plano de corte A for a R aplicada na ferramenta expressa em N pode ser de
59. mas com particular incid ncia nesta 3 6 1 4 Fresa DORMER Spectrum S812HA 2Z para 8 ciclos A fresa DORMER 27 utilizada neste ensaio foi j caracterizada conforme pode ser visto no cap tulo 3 3 4 3 6 1 4 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa DORMER 22 Esta fresa teve resultados surpreendentes para este n mero de ciclos ao n vel de Ra e Rz radial e tangencial sendo os mais baixos de todos os ensaios obtendo se tamb m a menor diferenca entre Ra radial e tangencial ou seja o relevo da fronteira entre passagens era quase impercept vel Por outro lado a diferenca dos resultados de 8 para 16 ciclos revelaram que o ritmo de degrada o desta fresa muito r pido n o dando grandes garantias no que diz respeito sua durabilidade PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 149 Tabela 57 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela fresa DORMER 2Z 8 ciclos Valores em um Ra Rz Rmax 0 289 0 289 3 6 1 4 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa DORMER 2Z As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da Dormer de 2 l minas podem ser visualizadas na tabela abaixo Tabela 58 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta DORMER 22 para 8 ciclos Desgaste de ferramentas em 8 ciclos ioi mag OD HV WD model 2
60. o inoxid vel investigado foi o X5CrNil8 10 1 4301 Quanto aos revestimentos em an lise t m se CrN TiN AICrN AITIN e TiAIN Usando par metros de corte iguais e o mesmo tipo de geometria b sica de ferramenta o desempenho alcanc vel de cada revestimento era avaliado recorrendo s forcas envolvidas no processo o desgaste da ferramenta e qualidade superficial Os par metros de maquinagem utilizados foram Vc 100 m min fz 0 011 mm Ap 0 17 mm Ae 0 3 mm A utilizac o de revestimentos TiAIN e AICrN geraram resultados muito bons no que diz respeito ao desgaste da ferramenta Relativamente a qualidade superficial produzida o revestimento AITiN revelou os melhores resultados Biermann Steiner amp Krebs 2013 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS DESENVOLVIMENTO 109 3 Desenvolvimento 3 1 Objectivos do trabalho Neste trabalho pretende se obter dados comparativos de quatro ferramentas de corte mais concretamente quatro fresas de marcas e configurac es diferentes realizando ensaios de maquinagem de desbaste moderados em condi es e par metros controlados e equivalentes ao n vel do avanco por dente profundidade de corte e desbaste lateral de modo a posteriormente realizar an lises de rugosidade da superf cie da peca maquinada e tamb m averiguar o n vel de desgaste ocorrido nas ferramentas ao fim de cada ensaio Foi tamb m anotado o pes
61. produzidas pelo processo de maquinagem resultando assim em acabamentos superficiais de qualidade superior e menor desgaste das ferramentas A vibra o foi mesmo a maior das dificuldades encontradas principalmente devido grande dureza do material maquinado e fixa o da pe a n o ser ideal O cone hidr ulico revelou se bastante eficiente na preven o deste problema pois ap s a mudan a de um porta pin as de aperto por porca para este verificou se uma melhoria significativa ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 136 DESENVOLVIMENTO Quanto ao fluido de corte foi utilizada uma emuls o para refrigerar a peca e ferramenta Como a fresagem um processo intermitente faz com que as temperaturas geradas na aresta de corte flutuem constantemente entre v rios n veis de quente e frio As varia es de temperatura s o agravadas quando a aresta de corte entra e sai do corte A aresta de corte est ent o sujeita a choques t rmicos e tens es c clicas que podem resultar em fissuras e no pior cen rio podem levar ao final prematuro da vida da ferramenta Quanto mais quente a rea de corte mais inapropriado se torna o uso do fluido de corte Em opera es de acabamento a aplica o de fluido n o reduzir a vida til da ferramenta tanto quanto no desbaste devido ao n vel reduzido de calor gerado sendo usado para evitar a abras o de part culas de metais na te
62. realiza o de alguns ensaios de maquinagem bem como ao Eng Joaquim Rocha e Dra Cristina Cadete por facilitar a minha ida ao centro de formac o A Eng Rafaela Casais pela simpatia e paci ncia na ced ncia de tempo dispon vel no CEMUP e ao Dr Rui Rocha pelo magn fico trabalho realizado nas sess es de SEM Aos meus Co Orientadores especialmente ao Eng Jorge Dores de Castro pela disponibilidade e grande apoio demonstrados aquando da realiza o das sess es de an lise de rugosidade e ao Eng Hern ni Lopes por ter facilitado a utiliza o do Centro de Maquinagem do ISEP bem como pela ajuda na correc o orienta o desta tese Ao meu colega de Mestrado e grande amigo Ant nio Pinho da Arsopi por ter cedido o material utilizado nos ensaios de maquinagem Um especial obrigado aos meus pais patr es por todo o apoio orienta o incentivo amor carinho e dedica o e minha namorada c mplice pela grande ajuda paci ncia amor dedica o e alento que me deu para continuar a melhorar n o s neste trabalho mas em todo o meu percurso acad mico A todos os que directa ou indirectamente contribu ram para a realiza o deste trabalho Obrigado por tudo ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS RESUMO viii ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS RESUMO Resumo A maquinagem p
63. revolu o A velocidade de corte a velocidade perif rica ou superficial da pe a em rela o ferramenta e no caso mais geral do torneamento expressa em metros por minuto sendo esta dada pela equa o Chiaverini 1977 Tr D N 1000 Onde v velocidade de corte m min D di metro da peca mm M n de revolu es por minuto rpm A profundidade de corte p em mm a dist ncia entre a superf cie n o cortada da peca e o fundo do corte medida numa direcc o em ngulo recto a superf cie de trabalho da peca Se d o di metro da peca a ser maquinada e d o di metro da peca maquinada a profundidade de corte mm dada por Chiaverini 1977 d do p 2 A for a principal de corte N pode tamb m ser expressa pela rela o Chiaverini 1977 Pm kars Onde S rea de sec o da apara mm7 ks press o especifica de corte N mm ou seja a for a de corte para uma sec o de correspondente a 1 mm Por seu turno a press o espec fica k N mm dada pela equa o Chiaverini 1977 k K S Onde K uma constante que depende das condi es de corte geometria da ferramenta ngulos de trabalho propriedades mec nicas da pe a sob maquinagem rea da ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 10 REVIS O BIBLIOGR FICA sec o da apara etc e a uma constant
64. t pica o UNS S31803 SAF 2205 Apresentam resist ncia corros o interm dia entre os austen ticos comuns TP304L 316L e a os inoxid veis super austen ticos com 5 e 6 de molibd nio e A os inoxid veis duplex de alta liga s o comumente designados por super duplex O UNS S32750 SAF 2507 apresenta elevada resist ncia corros o compar vel aos super austen ticos que possuem entre 5 e 6 de molibd nio ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 100 REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 24 Composi o qu mica dos principais a os inoxid veis Fontana Greene 1986 304 L 0 03 0 5 1 3 18 5 10 Austen tica 316 L 0 03 0 4 b 17 5 13 2 6 Austen tica S 32304 0 03 0 5 4 5 0 1 531803 0 03 1 5 5 3 2 0 18 532750 0 03 0 8 7 4 0 3 2 4 1 1 Microestrutura dos a os inoxid veis d plex A microestrutura duplex pode ser obtida atrav s do equil brio dos elementos de liga e de tratamento termomec nico O equil brio dos elementos de liga nos acos inoxid veis duplex tem por objectivo controlar os teores de elementos estabilizadores de austenite ou gamag nicos tais como n quel carbono azoto e de elementos estabilizadores da ferrite ou alfag nicos cr mio molibd nio e sil cio Esses elementos constituem a composi o qu mica dos duplex O tratamento termomec nico geralmente realizado a temperaturas entre 1000 e 1250 C Nessa faixa de temperat
65. trabalho No gr fico da Figura 109 podem ser observados os valores de VB desgaste de flanco relativos aos ensaios de 8 ciclos medidos recorrendo an lise de microscopia electr nica de varrimento N 1200 m o O lt 1000 p o 00 800 DAresta 1 DAresta 2 CO gt BlAresta 3 Aresta 4 400 M D M dia 117 5 100 00 200 un e M S q S amp 9 8 9 2 o CE ear 1 WALTER 42 HPMT 32 HPMT 42 DORMER 227 Figura 109 Valores de VB das arestas obtidos de cada ferramenta relativos 8 ciclos A fresa mais regular a n vel de desgaste foi a WALTER 4Z seguida da fresa da DORMER 27 que apresentou as melhores m dias de Ra e Rz frente da fresa HPMT 3Z que teve tamb m um n vel de desgaste normal e uniforme deixando para ultimo a fresa com piores resultados no conjunto de todos os testes a HPMT 4Z que teve valores de desgaste record para os quais j foram apontadas algumas poss veis causas para o sucedido mas tratando se apenas de especula es ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 174 DESENVOLVIMENTO O gr fico da Figura 111 mostra os valores de VB desgaste do flanco relativos aos ensaios de 16 ciclos medidos recorrendo a an lise por microscopia electr nica de varrimento 1 000 00 881 80 926 10 903 95 900 00 760 00 800 00 Aresta 1 700 00 DAresta DAresta 2
66. 000 BlRugosidade Radial 10 000 Rugosidade Tangencial 8 000 st mn Ek 5 o x o c ac Rz radial 6 342 Rmax radial 6 450 6 000 Rugosidade um Rmax radial 4 757 Rz radial 3 680 Rz radial 3 185 Rz radial 3 239 4 000 Rmax tang 2 457 Rmax tang 2 697 Rz tang 2 204 Rmax tang 2 187 Rmax tang 1 747 Rz tang 2 185 Rz tang 1 547 Rz tang 1 759 2 000 Ra radial 0 636 Ra radial 1 127 Ra radial 0 527 Ra tang 0 251 Ra tang 0 369 Ra radial 0 568 Ra tang 0 253 Ra tang 0 348 0 000 WALTER 4Z HPMT 3Z HPMT 4Z DORMER 22 Figura 103 Resultados de Ra Rz e Rmax obtidos relativos aos 16 ciclos No gr fico de resultados para 16 ciclos poss vel verificar que a n vel de rugosidade radial temos uma fresa que se destaca pela negativa nos ensaios de 16 ciclos Enquanto que as fresas da Walter 47 HPMT 37 e DORMER 27 mantiveram valores relativamente id nticos de Ra t m se a fresa da HPMT 4Z que com esta orienta o de ensaio revelou maus resultados face s restantes Como j foi referido esta fresa perdeu as extremidades das arestas de corte aquando da maquinagem o que poder explicar o maior relevo na zona de fronteira de passagem que detect vel pelo pico m ximo apresentado e que levou tamb m a incremento significativo do valor de Rz J na an lise tangencial sem zonas de fronteira de passagens os resultados s o bem difer
67. 200 um CEMUP 500x 15 00 kV BSED 12 0 mm Z Cont End mill HPMT 0 5 16 Figura 99 Diferentes zonas detectadas na fresa HPMT 4Z em 16 ciclos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 163 Tabela 66 Defini o das diferentes zonas encontradas na superf cie da fresa da HPMT 42 o substrato da fresa Metal duro Carboneto de Tungst nio Figura 100 22 trata se do revestimento Alcrona Nitreto de Cr mio Alum nio AICrN Figura 101 Label A CEMUP 15keV End mill HPMT 0 5 16 Z1 Counts 5 4k Figura 100 Composi o relativa zona Z1 na ferramenta HPMT 4Z Label A CEMUP 15 End mill HPMT 0 5 16 72 Counts 4 5k Figura 101 Composi o relativa zona Z2 na ferramenta HPMT 42 3 6 2 4 Fresa DORMER Spectrum S812HA 2Z para 16 ciclos ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 164 DESENVOLVIMENTO As caracter sticas t cnicas da fresa DORMER 27 s o apresentadas em detalhe no subcapitulo 3 3 4 3 6 2 4 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa DORMER 22 Os resultados de rugosidade tangencial desta fresa n o s o os melhores ficando na terceira posic o muito longe dos resultados obtidos para 8 ciclos que foram os melhores mas ndo deixam de ser bastante interessantes porque h que ter em conta que s o s duas laminas a fazer o m
68. 24GX040001 4 VS NOVIANO DORMER S812HA 0 0156 OUEN Cone hidr ulico WTE DIN 69871 AD B Centro de maquinagem HAAS VF 2 Verificar cap tulo anterior 16 15 metros de percurso de maquinagem Bucha Bison 3575 de aperto cil ndrico 5 m 2 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 138 DESENVOLVIMENTO 3 6 Resultados Realizados os ensaios de maquinagem procedeu se an lise da rugosidade superficial da peca para avaliar o desempenho espec fico de cada fresa utilizada verificando se tamb m o estado de degradac o resultante em cada ferramenta atrav s do microsc pio electr nico de varrimento 3 6 1 Resultados para 8 ciclos percurso de maquinagem de 7 5 metros Foram realizadas as an lises de rugosidade superficial e desgaste das ferramentas para percurso de maquinagem de 8 ciclos que corresponde a cerca de 7 5 metros de desbaste 3 6 1 1 Fresa WALTER Protostar N45 Compact H30140418 4 para 8 ciclos A fresa WALTER 47 utilizada neste ensaio foi j caracterizada conforme pode ser visto no subcap tulo 3 3 1 3 6 1 1 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa WALTER 42 Os dados obtidos experimentalmente para o percurso de maquinagem de 8 ciclos s o os apresentados na tabela seguinte As respectivas m dias s o consideradas como valores de refer ncia representativos do estado geral do n vel de rugosidade superficial de cada
69. 36 0 452 2 631 5 343 0 260 1 600 2 053 13 1306 13 1302 7 536 0 494 2 765 4 797 0 306 1 991 2 400 17 0490 17 0488 7 536 1 693 9 845 24 457 1 277 6 619 7 963 16 8563 16 8543 7 536 0 284 1 784 2 597 0 180 1 220 1 493 18 9573 18 9499 15 072 6 940 0 251 13 1490 15 072 4 757 0 369 17 1640 15 072 15 103 0 253 16 8304 15 072 6 450 0 348 18 9759 Diferenca mm mm Material Base Revestimento 0 0004 0 0002 0 5 0 0020 0 5 0 0074 0 0000 e eo 0 0005 O 4000 50 27 190 0 0158 0 0000 IS 4000 50 27 180 0 0113 2 Ui e Ui pa pa 0 0014 N 4000 50 27 125 0 0156 2 eo PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX ANEXOS 185 ARSOPI Nr ISEP 001 APARTADO 10 RELVA WILA i 3730 954 VALE DE GAMBRA PORTUGAL TESTS R EPORT DATE 2014 04 30 TELF 351 258 426100 FAX 151256 426 1H According EN 10204 2 2 aro M arsop pt http www arnni pl Page 1 of 1 COSTUMER KSBSEHVIGE GmbH D 56424 HOMBURG industriastrasse DEUTSCHLAND MATERIAL Stamnlass Steel Casbnas EM 10283 1 4517 ASTM 4390 Grade 18 ARSOP 26062 MELTING PROCESS Electric Induction BRAND MARK HEAT TREATMENT Quencning al 113577 lower t 1040 C water cooling m wasa m CHEMICAL ANALYSIS Optical Emission Spectrometer
70. 5 Resist ncia t rmica C At 300 Dureza operacional HRC 62 66 Vel Corte admiss vel m min PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 75 Tabela 16 Aplica es de a os ferramenta n o ligados Davis 1995 Numero de material DIN Em 1 1540 C100W1 Ferramentas de roscagem 1 1550 C110W1 Brocas Ferramentas de brochagem 1 1560 C125W1 1 1750 C75W3 Corpo de serras circulares pincas Benef cios e informac o geral Silva 2008 e Usado principalmente at 1900 e A os com 0 8 1 5 C e ligeiros teores de elementos de liga e Baixo custo e Facilidade de afia o e Tratamento t rmico relativamente simples e Resistem a temperaturas at 250 C e Usado na maquinagem de a os macios com velocidade de Corte inferior ou igual a 25 m min e Usado actualmente em brocas para uso dom stico e em ferramentas para carpintaria 2 3 1 2 A os r pidos Gracas adic o de elementos de liga que formam carbonetos como o cr mio molibd nio tungst nio e van dio estes t m maior dureza a quente substancialmente melhores caracter sticas em termos de resist ncia ao desgaste e elevada de dureza Consequentemente os acos r pidos s o muito mais eficientes que os acos ferramenta poss vel melhorar o desempenho destes materiais ao depositar cr mio duro ou efectuar uma nitrurac o ou cementa
71. 600 00 Aresta 3 kali 500 00 ca B resta 4 gt 400 00 O M dia 300 00 200 00 100 00 L WALTER 42 HPMT 3Z HPMT 42 DORMER 22 Figura 110 Valores de VB das arestas obtidos de cada ferramenta relativos 16 ciclos A fresa que apresentou o menor desgaste semelhanca dos ensaios de 8 ciclos foi a WALTER 4Z que tamb m obteve os melhores resultados de rugosidade tanto radial como tangencial apresentando a maior uniformidade entre dentes a n vel de VB A seguir aparece a HPMT 3Z mas com uma variac o relativamente grande entre dentes Apesar deste n vel baixo de desgaste face s restantes excepto a WALTER 4Z foi a que apresentou piores resultados de rugosidade tanto radial como tangencial A HPMT 47 fica 32 posi o apresentando uma particularidade interessante Dois dentes est o com um VB baixo aresta 2 e 3 enquanto os outros dois aresta 1 e 4 sobem para valores muito altos Poss veis raz es para este fen meno em particular s o dif ceis de encontrar mas poder dizer se que as arestas 1 e 4 ter o sofrido com algum choque de apara ou ent o uma poss vel fragilidade j existente no substrato da ferramenta ou alguma heterogeneidade do material da pe a que ter levado a este desfecho aliado tamb m fadiga t rmica provocada pelo constante aquecimento e arrefecimento da ferramenta e claro vibra es A fresa que revelou piores resultados de VB foi claramente a DORMER 2Z
72. 7000100027 Silva F J 2008 Acetatos de maquinagem 4 Desgaste e avarias nas ferramentas Porto ISEP Silva F J 2008 Acetatos de Maquinagem 5 Materiais para Ferramentas Porto ISEP Silva F J 2008 Acetatos de maquinagem 5 Vida das ferramentas e custos de maquinagem Porto ISEP Smith G T 2008 Cutting Tool Technology Industrial Handbook Springer Obtido em Junho de 2014 de Ebah http www ebah com br content AB AA ABOxoAA ferramentas corte Teeter F J 2006 Thin Wins CTEMag 58 Obtido em Setembro de 2014 de http www ctemag com pdf 2006 0610 Toolcoatings pdf Vieira R Junho de 2014 Torno Mec nico Obtido de ebah http www ebah com br content ABA A ABQ gAD torno mecanico WALTER Cat logo Geral 2012 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS ANEXOS 183 ANEXO I XXXX ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 1 ANEXOS 00 PEDRO REIS MAPA DE EXPERI NCIAS amp RESULTADOS Ferramenta D 4 mm Par metros de corte ERE Modelo icm H30140418 4 4000 50 27 250 0 0156 HPMT 37 E3 ABX0130X0400 AICrN 4000 50 27 190 0 0158 HPMT AZ V4A7BXZ024GX04001 AICrN 4000 50 27 180 0 0113 e S812HA AICrN 4000 50 27 125 0 0156 HEMT ES7ABXO13QXO400 My VATBXZO24GX04001 Rugosidade Radial Rugosidade Tangencial Peso da Ferramenta i i 7 5
73. 8 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 74 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 3 1 Materiais para ferramentas As ferramentas de corte est o sujeitas a enormes esfor os As suas caracter sticas de corte dependem do material de corte seleccionado Devido a esta interac o entre o material a ser removido e material de corte s o utilizados diferentes materiais dependendo do tipo de opera o m todo de corte longevidade de ferramenta aceit vel resist ncia t rmica etc Os materiais para ferramentas de corte podem ser distinguidos pelas seguintes classes Silva 2008 e A os ao Carbono e A os r pidos e Carbonetos WC Co e Carbonetos Ti Ta W e Cer micos SizN e Carbonetos revestidos a TiC ou TiN e Carbonetos revestidos a AO ou TiC AI Os e Carbonetos revestidos a TiC Al Oy TiN 2 3 1 1 A os para ferramenta n o ligados Como estes materiais t m baixa resist ncia t rmica o que por outro lado resulta em baixas velocidades de corte s o materiais de menor import ncia na ind stria Est o francamente em desuso principalmente em opera es sujeitas a elevada press o de pre o e produtividade S o actualmente usadas apenas em casos pontuais As principais caracter sticas destes materiais s o apresentadas em baixo Tabela 15 Dados t cnicos dos acos ferramenta n o ligados Davis 1995 Tipo de aco Teor em carbono C 0 6 1
74. 9 Figura 68 Principais reas de desgaste de uma ferramenta de corte ISO ISO 3585 1993 92 Figura 69 Desgaste de cratera na superf cie de uma ferramenta Kim 2004 93 Figura 70 Desgaste de entalhe na superf cie de sa da Kim 2004 93 Figura 71 Desgaste de flanco na superf cie de sa da de uma ferramenta Kim 2004 94 Figura 72 Desgaste por deforma o pl stica Silva 2008 95 Figura 73 Desgaste por fissura t rmica na ferramenta Silva 2008 95 Figura 74 Fractura da ferramenta Silva 2008 96 Figura 75 Modos de desgaste no torneamento Silva 2008 977 Figura 76 Revestimento multicamada Silva 2008 98 Figura 77 Microestrutura t pica de um aco inoxid vel austen tico AISI 316L x400 e microestrutura t pica de um a o inoxid vel duplex SAF 2205 x400 100 Figura 78 Resist ncia ao impacto dos a os inox duplex e 316L Ensaio Charpy pr
75. AA V det WD mode gt CEMUP 50x 1500kV ETD 14 4 mm BSE End mill DMR 05 16 14 4 mm Z Cont End mill DMR 0 5 16 Desgaste do flanco e Velocidade de corte Reduzir a velocidade de corte Entalhe Lascagem na aresta muito alta Classe muito tenaz Resist ncia ao desgaste insuficiente Materiais pastosos e ou endurecidos por trabalho Uso de ngulo de ataque de 90 A geometria muito negativa Condi es inst veis Classe muito dura fr gil Desgaste excessivo Classe muito tenaz deforma o e quebra Classe muito dura ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX e Seleccionar ferramenta mais adequada de acordo com a exig ncia por tenacidade ou resist ncia ao desgaste Seleccionar uma aresta mais viva Diminuir o ngulo de posi o Seleccionar uma ferramenta com cobertura CVD para maior resist ncia ao desgaste Seleccionar uma ferramenta com cobertura PVD para resist ncia escama o e aresta posti a Variar a profundidade de corte Tornar as condi es da m quina mais est veis Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz Reduzir vibra es ex melhorar as condi es de fixa o tanto da pe a como da ferramenta Alterar os dados de corte PEDRO REIS 166 DESENVOLVIMENTO Aresta de corte 1 VB 881 8 um t HV det WD mode 500 um 220 x 115 00 kV BSED 14 5 mr
76. COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 124 DESENVOLVIMENTO As propriedades mais importantes do Duplex s o Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 Alta resist ncia mec nica aproximadamente duas vezes maior que os acos inoxid veis austen ticos ASTM 304 e 316 Muito boa resist ncia corros o de fadiga Boa resist ncia corros o e pitting Grande poder de absorc o de energia Propriedades f sicas que permitem avancos a n vel de design estrutural Boa tenacidade Boa soldabilidade Facilidade de fabrica o Este material utilizado nos seguintes tipos de ind stria Constru o civil ex componentes estruturais de constru o pontes Canaliza o e tubagens Barras de refor o Tanques de armazenamento Tanques de carga e sistemas de tubagens em navios cisterna ex petroleiros Reservat rios pressurizados Processamento de gua do mar ex esta o de dessaliniza o Paredes anti fogo e anti explos o Permutadores de calor Aquecedores de gua Rotores impulsores e eixos Sistemas de limpeza de gases de combust o F bricas de celulose e papel As grandes raz es para se ter optado por este tipo de material o facto de ser um material relativamente pouco explorado a n vel de maquinagem n o havendo grandes estudos feitos neste campo de fabrica o processamento e tamb m por representar um bom
77. DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 33 Na fresagem perif rica o eixo de rota o da fresa est paralelo superf cie da pe a de trabalho A fresa tem um n mero de l minas na sua circunfer ncia cada uma actuando como uma ferramenta de corte individual para fresagem plana As fresas utilizadas em fresagem perif rica podem ter l minas rectas ou helicoidais gerando uma ac o de corte ortogonal ou obl qua Na fresagem facial a fresa est montada num fuso com uma rota o do eixo perpendicular superf cie da pe a de trabalho A superf cie maquinada resulta da ac o de arestas de corte localizadas na periferia e na face da fresa Na fresagem de topo a fresa geralmente gira num eixo vertical com rela o pe a de trabalho Pode ser inclinada para maquinar superf cies c nicas As arestas cortantes est o localizadas tanto na face terminal da fresa quanto na periferia do corpo da fresa 2 2 2 1 Princ pios b sicos da fresagem Segundo a disposi o das l minas de corte da fresa classifica se a opera o nos seguintes tipos de fresagem fresagem tangencial ou perif rica e fresagem frontal Na fresagem tangencial as l minas encontram se na periferia superf cie cil ndrica da ferramenta e o eixo da ferramenta paralelo superf cie a ser maquinada As ferramentas usadas neste tipo de fresagem s o chamadas fresas cil ndricas ou tangenciais Apesar da sua grande rigidez
78. DRO REIS 114 DESENVOLVIMENTO 3 2 3 Dispositivos de fixa o das ferramentas Para a fixac o das ferramentas foi utilizado inicialmente um porta pincas OZ25 No entanto verificando se que o mesmo permitia que a ferramenta trabalhasse sem um elevado n vel de vibra es o mesmo foi substitu do por um cone hidr ulico da marca WTE modelo DIN 69871 AD B Figura 83 com as caracter sticas indicadas no quadro seguinte Tabela 29 Figura 83 Cone hidr ulico WTE modelo DIN 69871 AD B utilizado nos ensaios Tabela 29 Caracter sticas t cnicas do cone hidr ulico Cone hidr ulico WTE DIN 69871 AD B Caracter sticas e Alta precis o de funcionamento c clico e Efeito de amortecimento da vibra o e Alta rigidez radial e Fixa o sem equipamento adicional Tamanho Dimens es nominal PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 115 3 3 Caracteriza o das ferramentas a utilizar Todas as ferramentas utilizadas nos ensaios tiveram os seguintes crit rios de selec o em comum e Di metro de 4 mm para desta forma n o se desperdi ar material em excesso maximizando assim o percurso de maquinagem e Fresas em metal duro HM revestido apropriado para maquinagem de a o inoxid vel duplex de forma a garantir maior longevidade da ferramenta e prevenir que o material adira s l minas e forme arestas posti as facilitando a ex
79. E u xiii dice Me Fouras ss ELM M DEMEURE MEI MM EI xvii A muc E MN I M E NC MEAE xxi AL Gu OPE E xxiv amp Tt cu cru T tuc T cem 1 TT Enquadramento ni ME Com testet 1 112 DODIBCENIOS siad uu cue Eo ado RR 2 L L Metodo a Led am uc da CH D CI MEC MEL M D E 3 TA cuis c 3 2 RevusadoBIDIIOBPrallCdt sso uu obser aa a os 5 2 1 Maquinagen uti u T E Rte lie iii 5 2 2 Princ pios te ricos ligados maquinagem rr 7 POP AN TOFNCAMENtO 13 2 2 1 1 Princ pios b sicos do torneamento us severe beer voa evi ad 14 2 2 1 2 Equipamentos para tornear a 19 2 2 1 3 Ferramentas espec ficas para 26 2 2 2 TOS OBI u toma usd mbi es dd tet utes ua Nis eite M 32 2 2 2 1 Principios Dasicos da TresdB ITI u S E Evo ec be gabi 33 2 2 2 2 PO 37 2 2 2 3 Ferramentas espec ficas para fresagem r r 41 2 2 3 Lu C HPC PO TE 47 2 2 3 1 Principios basicos dall QC dO aces vote e DE vb iuste qr Er E au 49 22 3
80. EM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 82 REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 23 Especifica es dos graus adequados a a os inoxid veis Sandvik Manual T cnico 2010 Aco inoxid vel Austen tico Ferr tico Martens tico Aco mangan s Ligas de ferro fundido Ferro male vel Aco de corte livre Graus b sicos Graus complementares GC1025 HC M15 M10 M25 Metal duro de micro gr o revestido por PVD Recomendado acabamento de a o inoxid vel com toler ncias apertadas excelente acabamento superficial ou ac o corte vivo Boa resist ncia a choques t rmicos faz deste grau tamb m aplic vel a cortes interrompidos GC2015 HC M15 MO5 M25 TIN E ALO Grau de metal duro revestido por CVD utilizado para acabamento e desbaste ligeiro de acos inoxid veis Um substrato que aguenta altas temperaturas aliado a uma resist ncia ao desgaste faz deste grau a escolha ideal para corte continuo de moderada a alta velocidade de corte GC2025 HC M25 M15 M35 DN lt cw ALO Mio TI C Metal duro optimizado revestido por CVD utilizado em semi acabamento e desbaste de a os inoxid veis a velocidades de corte moderadas Boa resist ncia ao choque t rmico e impacto oferece uma seguranca excelente no corte interrompido GC2035 HC M35 M25 M40 Metal duro revestido por PVD recomendado para semi acabamento e desbaste de aco inoxid vel e a o inoxid vel duplex a baixa v
81. ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 121 Sem raio de canto ngulo de ataque do dente ngulo da h lice da l mina Material de revestimento AICrN Monocamada Microdureza HV 0 05 3200 Temperatura m xima de aplica o lt 1100 Coeficiente de Fricc o 0 3 HPT High Performance Tools Ferramentas de alto desempenho 66110 Sem vibra es 4 L minas de corte Quanto aos par metros de maquinagem aconselhados pelo fabricante temos Tabela 38 Par metros recomendados pelo fabricante 42 FRESAGEM LATERAL materiais d1 mm tempera do 45 55H RC AISI H13 A o inox n quel liga base DEPTH OF CUT Aes0 20 03s0s 05 Aes0 30 06D lt s020 1 50 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 122 DESENVOLVIMENTO 4Z FRESAGEM EM CHEIO SLOTTING materiais Vc m min Vf mm min Aco tempera do 45 55H RC AISI DEPTH OF CUT H13 A o Ae D inox lt 0 05D 00 5 lt 02 Ap lt 1 00 D gt 02 n quel liga base 3 3 4 Ferramenta do tipo D DORMER Spectrum S812HA Por fim temos a ltima ferramenta utilizada a fresa Dormer Spectrum S812HA provida de 2 l minas com corte ao centro O seu revestimento tamb m Alcrona AICrN Principais caracter sticas e Multi aplica o na fresagem de alta per
82. FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 129 3 4 3 1 Resist ncia corros o Devido grande resist ncia corros o do a o inoxid vel duplex CDAMCUN utilizado numa grande variedade de aplica es e ambientes Em condi es normais a resist ncia corros o deste material pelo menos t o boa quanto a da classe de a os inoxid veis Cr Ni como o AISI 304L e em alguns casos chega ao n vel da classe Cr Ni Mo como o AISI 316L Uma breve descri o da resist ncia a diferentes tipos de corros o mostrada em baixo e A corros o geral caracterizada por um ataque uniforme sobre a superf cie do a o em contacto com um meio corrosivo e A resist ncia corros o geralmente considerada boa se a taxa de corros o for menor que 0 1 mm ano 3 4 3 2 Pitting e corros o intersticial A resist ncia ao pitting e a corros o intersticial que causada maioritariamente por ambientes ricos em cloretos aumenta com o teor em cr mio molibd nio e azoto no aco pelo que o Duplex CD4MCUN apresenta boas presta es a este n vel A corros o por pitting foi avaliada usando o Avesta Cell ASTM G 150 que uma pilha electroqu mica adequada para este tipo de testes que desconsidera a corros o intersticial aumentando assim a precis o do ensaio da corros o por pitting Este teste refere se ao Duplex 2101 que mais uma vez usaremos como termo comparativo A Figura 87 mostra que a resist ncia maior do que a normal
83. Instituto Superior de Engenharia do Porto DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MEC NICA ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX Pedro Jorge Carvalho de Melo Reis nstituto Superior de Engenharia do Porto POLIT CNICO DO PORTO 2014 Instituto Superior de Engenharia do Porto DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MEC NICA ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX Pedro Jorge Carvalho de Melo Reis 1120162 Disserta o apresentada ao Instituto Superior de Engenharia do Porto para cumprimento dos requisitos necess rios obten o do grau de Mestre em Engenharia Mec nica realizada sob a orienta o do Doutor Francisco Jos Gomes da Silva Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Mec nica do ISEP e Co Orientado por Jorge Manuel Dores de Castro e Hern ni Miguel Reis Lopes Professores Adjuntos do Departamento de Engenharia Mec nica do ISEP instituto Superior de ISep Engenharia do Porto POLIT CNICO DO PORTO 2014 AGRADECIMENTOS Presidente Orientador Vogal Vogal Vogal Doutor Alexandre Goncalves Santos Santiago Sottomayor Professor Adjunto Instituto Superior de Engenharia do Porto Doutor Francisco Jos Gomes da Silva Professor Adjunto Instituto Superior de Engenharia do Porto Doutor Manuel Jorge Dores da Castro Professor Adjunto Instituto Superior de Engenharia do Porto Doutor Hern ni Miguel Re
84. MENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX xiii PEDRO REIS xiv H HM HPT HRC HSS HV ISO N2 Ni p PCD PVD Qtd PEDRO REIS LISTA DE S MBOLOS E ABREVIATURAS Hidrog nio Cloreto de hidrog nio Espessura da apara Dureza Brinell Metal duro Hard Metal Ferramentas de alto desempenho High Performance Tools Dureza Rockwell C A o r pido High Speed Steel Dureza Vickers International Standards Organization Coeficiente de for a Press o espec fica de corte Comprimento maquinado por minuto Percurso de corte ngulo de inclina o da aresta de corte N de revolu es por minuto Microsc pio Electr nico de Varrimento Cloreto de magn sio Mangan s Molibd nio Rota o da rvore do torno Azoto N quel Press o de corte exercida na superf cie Polycrystaline Diamond Physical Vapor Deposition Quantidade ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX LISTA DE S MBOLOS E ABREVIATURAS Ra Rm Rpo 2 Rz So SAF SEM STD SiC Si T TAX TiAIN ou AITiN TiC TiCL TiCN TiN v e Vc Vf VI WC Rugosidade m dia aritm tica Resist ncia trac o Limite de escoamento Rugosidade m xima rea da sec o transversal da apara antes de sua remo o da pe a rea de sec o da apara Sandvik Austenitic Ferritic Scanning electron microscope Standard Carboneto de sil cio Sil cio Tensdo Tens o de
85. MENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 50 REVIS O BIBLIOGR FICA e Fura o escalonada processo de fura o destinado obten o de um furo com simultaneamente dois ou mais di metros Tamb m utilizado na abertura de caixas para cabe as de parafusos e Fura o de centros pontear processo de fura o destinado obten o de furos de centro para prepara o de futura opera o na pe a Os principais movimentos da fura o s o o movimento de corte e o movimento de avan o Figura 34 Fura o a Movimento de corte b Movimento de avan o Borges 2008 A ferramenta mais utilizada no processo chama se broca representada esquematicamente na Figura 35 que mostra igualmente a nomenclatura usual para designar as partes e os ngulos da ferramenta PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA A B C B D E F o H J F L M N 5 H GQ 1 Quina B8 2 Espessura do N cleo 3 Aresta Transversal de Corte 10 4 Profundidade 11 5 Canal B Di metro da Superficie Lateral de Folga 12 f Gu a 13 E Angulo da Aresta Transversal Comprimento Total Haste Corpo Extremidade c nica neste comprimento Largura do Campo Largura das Costas Ang ula da Ponta Aresta Principal de Corte Di metro da Broca Comprimento da Aresta Principal de Corte Ponta Face
86. MUP 500x 15 00 BSED 10 0 mm Z Cont End mill WTR4Z 0 5 16 Na superf cie da fresa foram detectadas duas zonas diferentes A zona ainda revestida e outra j com o substrato da ferramenta evidenciado Este fen meno acontece devido ao desgaste natural provocado pela fric o da fresa na pe a de trabalho Tamb m se podem verificar pontos brancos ao longo da superf cie provocados pelo choque da apara extra da com a superf cie da fresa Verifica se tamb m uma zona onde aparentemente ficou material da pe a de trabalho e impurezas ex part culas presentes no leo agarradas Esta ades o pode dever se configura o desta fresa ser de 4 l minas que leva a uma maior dificuldade na extrac o da apara da zona de trabalho e posterior acumula o de impurezas diversas Figura 95 Diferentes zonas e impurezas detectadas na superf cie da fresa da WALTER 4Z Tabela 61 Defini o das diferentes zonas encontradas na superf cie da fresa da WALTER 4Z Z1 trata se do revestimento Nitreto de tit nio alum nio TAX Figura 96 ui Z2 material da peca de trabalho part culas de substrato e impurezas Maioritariamente carbono tit nio cr mio ferro e mangan s Figura 97 Z3 o substrato da fresa Metal duro Carboneto de Tungst nio Figura 98 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 155 Label A CEMUP 15 End mi
87. O TE ATE A EE 175 Figura 113 da HPMT 3Z em 8 ciclos e pormenor da face de esmagamento 175 Figura 1114 Pace de corte da aparada HPMT 32 uu t a au g ui tat ERR Dee vn Sp ra ag 176 Figura 115 da DORMER 2Z em 8 ciclos e pormenor da face de esmagamento 176 Figura 116 Face de corte da da DORMER 2Z 177 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS XX PEDRO REIS NDICE DE FIGURAS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX NDICE DE GR FICOS xxi ndice de tabelas Tabela 1 Formas de e taxa de volume de apara Tsch tsch 2008 11 Tabela 2 Volume de lubrificante utilizado para cada tipo de maquinagem Tsch tsch 2008 12 Tabela 3 Par metros geom tricos MMBorges Torneamento 16 Tabela 4 Principais opera es de torneamento U 16 Tabela Isa amp ME TH c e 23 Tabela 6 Tipos de opera es de torneamento externo 27 Tabela 7 Tipos de opera es de torneamento inte
88. ORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 95 Figura 72 Desgaste por deforma o pl stica Silva 2008 Este fen meno resulta da combina o de altas velocidades de corte com elevadas press es exercidas sobre a aresta de corte da ferramenta Velocidades de corte elevadas avan os exagerados e materiais da pe a muito duros geram essencialmente calor e compress es elevadas Portanto torna se essencial uma elevada dureza a quente da ferramenta O arredondamento da aresta de corte ir por sua vez gerar elevadas temperaturas defici ncias geom tricas e desvio do fluxo da apara at a um estado cr tico A geometria da ferramenta e um poss vel refor o da aresta de corte s o caracter sticas importantes para minimizar este tipo de desgaste Para al m disto as solu es s o as tomadas nas situa es anteriores Deve se experimentar reduzir a velocidade de corte reduzir o avan o tentar seleccionar uma ferramenta mais robusta e utilizar fluido de corte As fissuras t rmicas podem tamb m ocorrer na ferramenta Figura 73 Desgaste por fissura t rmica na ferramenta Silva 2008 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 96 REVIS O BIBLIOGR FICA Devem se essencialmente a desgaste por fadiga como consequ ncia dos ciclos t rmicos Acontece principalmente em fresagem interrompida A disposi o das fissuras
89. OS DUPLEX Atrito Oxida o Materiais e ou endurecidos por trabalho Uso de ngulo de posi o de 90 A geometria negativa muito Condi es inst veis Classe dura quebradi a Desgaste excessivo Classe muito deforma o e quebra Classe muito dura tenaz det WD mode 400 um BSED 12 0 mm Z Cont End mill HPMT 0 5 16 Aresta de corte 2 200 End mill HPMT 0 5 16 Seleccionar uma aresta mais viva Diminuir o ngulo de posi o Seleccionar uma ferramenta com cobertura CVD para maior resist ncia ao desgaste Seleccionar uma ferramenta com cobertura PVD para resist ncia escamac o e aresta postica Variar a profundidade de corte Tornar as condi es da m quina mais est veis Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz Reduzir vibra es ex melhorar as condi es de fixa o tanto da pe a como da ferramenta Alterar os dados de corte VB 760 00 um VB 85 50 um PEDRO REIS 162 DESENVOLVIMENTO Aresta de corte 3 VB 86 50 um mag m I CEMUP 500 VB 636 00 um 400 pm End mill HPMT 0 5 16 Na superf cie da ferramenta poss vel verificar pontos brancos os quais dizem respeito a zonas de falta de revestimento Este fen meno acontece devido ao choque da apara extra da com a superf cie da fresa NI eoru mag O HV det WD mode
90. PARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 61 e Remover finas camadas de material endurecido por t mpera cementa o ou nitrura o Os tipos de rectifica o mais comuns s o os seguintes Tabela 13 M todos de rectifica o Senai Torneamento e Rectifica o 2009 2 2 4 1 Princ pios b sicos da rectifica o A rectifica o um processo de maquinagem de acabamento por abras o destinado obten o de superf cies lisas com aux lio de uma ferramenta abrasiva de revolu o Para isso a ferramenta gira e a pe a ou a ferramenta desloca se segundo uma traject ria determinada podendo a pe a girar ou n o As variantes de rectifica o s o a frontal a tangencial plana e cil ndrica A ferramenta utilizada no processo de rectifica o o rebolo formado a partir de gr os abrasivos e um aglutinante ou ligante As figuras a seguir demonstram o processo de ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 62 REVIS O BIBLIOGR FICA remoc o de material atrav s do abrasivo e o princ pio de acc o dos gr os abrasivos em opera es de acabamento Elemento abrasivo NC Rebarba _ Figura 49 Processo abrasivo de remoc o de material Senai Torneamento e Rectificac o 2009 7 Energia gt de Posi o gt de For a gt trajet ria Figura 50
91. S FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 42 REVIS O BIBLIOGR FICA Haste Angulo da h lice Figura 31 Fresa de topo de 2 l minas As l minas de corte n o actuam em simult neo mas sim alternadamente durante a traject ria circular A Figura 32 mostra os principais perfis de l minas de fresas e um tipo de fresa cil ndrica com l minas helicoidais 1 A figura a mostra o perfil dente de serra a figura b o perfil dente reforcado e a figura c o perfil dente curvil neo Figura 32 Principais perfis dos dentes e desenho esquem tico de uma fresa PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 43 Os valores dos ngulos e outros elementos representados na Figura 32 dependem sobretudo do tipo de material de que s o feitas as fresas O ngulo a equivale ao ngulo de ataque enquanto o ngulo se refere ao ngulo de incid ncia N o est indicado nas figuras o angulo de corte B que se situa entre a e de modo que a soma de a mais B mais corresponda sempre a 90 A haste de uma fresa normalmente cil ndrica ou c nica e n o possui aresta de corte Esta zona simplesmente usada para instalac o e fixac o da ferramenta no porta ferramenta A haste pode ser perfeitamente cil ndrica e segura por forca de atrito ou pode ter um rebaixo plano sistema designado por haste Weldon onde u
92. TES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 27 Para as ferramentas demonstradas na figura anterior a ponta de corte em metal duro soldada no suporte haste Para este tipo de ferramentas se for necess rio afiar repetidamente e mudar a ponta em metal duro o seu uso muito dispendioso e demorado A demanda por meios mais econ micos de recuperac o destas ferramentas levou ao desenvolvimento de suportes de aperto de pastilhas Nestes suportes de aperto a pastilha em metal duro presa a partir de um sistema de fixac o As pastilhas intercambi veis est o dispon veis numa ampla variedade de formas e tamanhos diferentes ngulos de ataque etc Assim por exemplo uma ponta de corte quadrada com um ngulo de ataque de 0 tem oito arestas de corte Ao rodar a pastilha no suporte de aperto ou mesmo invertendo a poss vel fazer um acoplamento de oito arestas de corte em torneamento As ferramentas de torneamento podem ser classificadas em ferramentas de desbastar facejar sangrar tornear interno alisar formar e roscar S o basicamente as mesmas tanto para torneamento externo como para interno Tabela 6 Tipos de opera es de torneamento externo qu oer A 1 Sangrar 6 Sangrar com grande dimens o 2 Tornear direita 7 Desbastar direita As ferramentas para tornear internamente podem ser de corpo nico ou com pastilhas Podem ser utilizadas nas opera es de desbaste ou de ac
93. Tabela 90 Ferramentas utilizadas enun a eaa cosa ti asa a haah 115 Tabela 31 Caracter sticas gerais da fresa WALTER Protostar N45 Compact 116 Tabela 32 Fresagem 90 sem raio de canto com fresa WALTER Protostar N45 Compact 117 Tabela 33 Dimens es da ferramenta Walter Protostar N45 Compact 117 Tabela 34 Par metros recomendados pelo fabricante 117 Tabela 35 Propriedades da fresa HPMT SE30 Plunee MlIIl 118 Tabela 36 Par metros recomendados pelo fabricante 119 Tabela 37 Propriedades da fresa HPMT SE45 Noviano Standard 120 Tabela 38 Par metros recomendados pelo fabricante 121 Tabela 39 Propriedades da fresa DORMER S812HA 122 Tabela 40 Par metros recomendados pelo fabricante 123 Tabela 41 Propriedades qu micas do Duplex CDAMCuN Arsopi Certificado 22 Tarugo Duplex DUDA
94. a Na fresagem discordante o movimento de avan o da mesa leva a pe a contra o movimento de rota o da l mina da fresa A maior espessura da apara no final do corte O movimento de avan o oposto ao da rota o da ferramenta A vom ERE Ferramenta a Dire o de avan o Figura 23 Fresagem discordante Schneider 2002 A maioria das fresadoras trabalha com o movimento de avanco da mesa baseado numa fuso Com o tempo e desgaste da m quina ocorre uma folga entre eles No movimento concordante a folga empurrada pela l mina da fresa no mesmo sentido de deslocamento da mesa Esta situac o faz com que a mesa execute movimentos irregulares que prejudicam o acabamento da peca e podem at quebrar a l mina da fresa No movimento discordante a folga n o influi no deslocamento da mesa Por isso a mesa tem um movimento de avan o mais uniforme gerando um melhor acabamento da peca ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 36 REVIS O BIBLIOGR FICA z z Quando a forma construtiva da mesa atrav s de porca e parafuso melhor o movimento discordante Basta observar o sentido de rota o da fresa e fazer a pe a avan ar contra o dente da fresa As principais vantagens da fresagem discordante s o DORMER 2010 e A opera o da l mina de corte n o fun o das caracter sticas da superf cie da pe a de trabalho pois a l
95. a Dira o de avan o Figura 22 Fresagem concordante Schneider 2002 Como vantagens da fresagem concordante temos DORMER 2010 e O componente para baixo da for a de corte mant m a pe a de trabalho no seu lugar especialmente para pe as finas e Disposi o das aparas mais f cil estas s o removidas por tr s da fresa e Menor desgaste a vida da ferramenta aumenta at 50 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 35 e Melhor acabamento da superf cie menos prov vel que as aparas sejam carregadas pelas l minas e necess rio uma pot ncia menor pode ser utilizada uma fresa com ngulo de incid ncia elevado e Esta t cnica exerce uma for a para baixo na pe a de trabalho exigindo dispositivos de fixa o mais simples e mais econ micos As desvantagens da fresagem concordante s o as seguintes DORMER 2010 e Devido s elevadas for as de impacto que resultam quando as facas atingem a pe a de trabalho esta opera o exige uma montagem r gida pelo que se deve eliminar o contragolpe do mecanismo de avan o da mesa e Esta fresagem n o adequada para maquinar pecas que tenham estrias superficiais tais como os metais trabalhados a quente forjados e fundidos As escamas s o duras e abrasivas e causam desgaste excessivo e danos s l minas da fresa reduzindo assim a vida da ferrament
96. a 30 kV BSE 3 0nm a 1kV SE e Baixo v cuo 1 5 nm a 30 kV SE 2 5 nm a 30 kV BSE 3 0nm em SE e Modo de v cuo estendido ESEM 1 5 nm a 30 kV SE e Voltagem de acelerac o 200V 30kV e Corrente da sonda at 100nA continuamente ajust vel Detectores e Everhardt Thornley SED e Baixo v cuo SED LFD e gasoso SED GSED e R CCD e Estado s lido BSED ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX C mara de v cuo e Alto v cuo lt 6e 4 Pa e Baixo v cuo 10 a 130 Pa e ESEM v cuo 10 4000 Pa Sistema de v cuo e 1 2401 5 TMP PVP 2x e Patenteado atrav s da bombeamento e Comprimento do caminho de g s 10 ou 2 mm lente diferencial de C mara e 379 mm esquerda para a direita e 10 mm WD anal tica e 10 portas e EDX angulo de sa da 35 5 eixos motorizados etapa e X Y 100 mil metros e Z 60 mil metros Z folga de 75 mil metros e T 5 a 70 WD dependente e 360 cont nua PEDRO REIS 134 DESENVOLVIMENTO 3 5 3 Condi es utilizadas nos ensaios de maquinagem A maioria dos par metros e condi es mantiveram se iguais para cada ensaio excepto no caso do avan o da mesa que teve de ser ajustado de modo a que avan o por dente seja semelhante para cada ferramenta devido varia o do n mero de l minas e robustez de cada ferramenta garantindo assim resultados mais co
97. a aresta mais Oxida o viva Materiais e ou Diminuir o ngulo de posi o endurecidos por trabalho Seleccionar uma ferramenta Uso de ngulo de posi o com cobertura CVD para maior de 90 resist ncia ao desgaste A geometria muito Seleccionar uma ferramenta negativa com cobertura PVD para resist ncia escama o aresta postica Variar a profundidade de corte Lascagem na aresta Condi es inst veis Tornar as condi es da m quina 6 Classe muito mais est veis dura quebradica Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz Desgaste excessivo Maquinar em opera es mais e Classe muito tenaz curtas tempo em corte deformac o e quebra verificar como o desgaste Classe muito dura comeca e qual o tipo de desgaste dominante Alterar os dados de corte Aresta de corte 1 VB 1 137 mm orto mag OD HV det WD mode 500 um CEMUP 150x 15 00 BSED 12 5 mm Z Cont End mill HPMT4Z 8c PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 147 Aresta de corte 2 VB 866 7 um Monto mag ol HV det WD mode 500 um CEMUP 150x 15 00 BSED 12 5 mm Z Cont End mill 42 8c Aresta de corte 3 VB 1 013 mm tonto mag OD HV det WD mode 500 CEMUP 150x 15 00 BSED 12 4 mm Z Cont End mill HPMT4Z 8c Aresta de corte 4 VB 1 107 mm
98. a o crit rio de fim de vida ISO ISO 8688 1 1989 O percurso de corte estabelecido atrav s da vida da ferramenta t em minutos pode ser expresso pela equa o ISO ISO 8688 1 1989 Lc 1000 Onde Lc Percurso de corte m Vc Velocidade de corte m min PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 87 O percurso de avanco para uma vida da ferramenta pode ser expresso por ISO ISO 8688 1 1989 Lf f n t Onde n rotac o da ferramenta fresagem rpm t tempo s f avan o por rota o mm rot O desgaste pode ser avaliado atrav s de m todos directos nos quais se mede a geometria da ferramenta atrav s de inspecc o visual a olho nu ou utilizando lupas e inspecc o ptica utilizando microsc pios Nos m todos indirectos utiliza se a aquisic o de valores medidos como o aumento de vibra es aumento do ruido diminui o da qualidade superficial da peca e aumento da forca de maquinagem necess ria Por maior que seja a dureza e a resist ncia ao desgaste das ferramentas de corte e por menor que seja a resist ncia mec nica da peca de trabalho a ferramenta sofrer um processo de destruic o que mais cedo ou mais tarde exigir a sua substitui o A Figura 62 Figura 63 mostra alguns tipos de desgaste e respectivas vari veis de medic o no desgaste em ferramentas de maquinagem EF
99. a operac o de desbaste puro com baixa taxa de remoc o de por rotac o produzindo n veis razoavelmente baixos de calor e com utiliza o de refrigera o externa Como a utiliza o de refrigera o gera varia es constantes de temperatura na ferramenta fragilizando a estruturalmente fadiga t rmica h uma grande probabilidade de ter sido a causa dos fen menos de quebra das extremidades das arestas de corte nas ferramentas aliado tamb m ao facto da gera o de vibra es normais maquinagem de materiais duros ser um factor potenciador da nuclea o e futura progress o de fissuras superficiais e subsuperficiais Figura 107 Fen meno da quebra das extremidades das arestas de corte e desgaste dos flancos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 173 Nos ensaios iniciais foram utilizadas fresas com di metro do encabadouro igual ao da zona til de trabalho da fresa ou seja 4 mm mas estas aguentaram a tarefa e quebraram na zona de transic o entre a h lice e o encabadouro Esta situac o ficou a dever se ao material da peca de trabalho possuir uma resist ncia bastante elevada como j foi referido o que em conjunto com uma selec o de par metros n o muito feliz para a ferramenta com consequente produ o de vibra es levou fal ncia da mesma Figura 108 Quebra da ferramenta no final da zona til de
100. abamento variando os angulos de corte e a forma da ponta ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 28 REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 7 Tipos de opera es de torneamento interno Smith 2008 6 Tornear com haste No facejamento o movimento de avan o da ferramenta feito no sentido normal ao eixo de rota o da pe a Tem por finalidade obter uma superf cie frontal plana Nesta opera o bem como em qualquer opera o de torneamento seja exterior ou interior a ferramenta de corte deve estar sempre centrada com o material a trabalhar Figura 14 ngulos caracter sticos e montagem correcta da ferramenta de corte CENFIM O sangramento trata se de um movimento transversal como o facejamento utilizado para cortar a pe a do resto do var o quando esta acabada PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 29 A roscagem uma opera o que pode ser realizada no exterior ou no interior da pe a As particularidades desta opera o s o e O movimento de avan o deve ser igual ao passo da rosca e Deve se escolher um n mero de passagens para o corte de rosca e profundidade de corte adequados e Promover a forma o de aparas para evitar que elas fiquem presas ao redor da ferramenta e Escoamento de aparas especialmente para roscagem inte
101. ada atrav s de perfilometria e o desgaste registado por cada uma das ferramentas utilizadas Palavras chave Maquinagem Maquinagem de Alta Velocidade Ferramentas Desgaste Vida das Ferramentas Acos Inoxid veis Duplex ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS ABSTRACT X PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX ABSTRACT xi Abstract Nowadays machining is one of the most widely used manufacturing process and extremely relevant in the ambit of metalworking industry In addition despite the strong evolution over the last several decades in machining and related equipment tools also have seen their performance strongly improved due mainly to the development of thin coatings mono and multilayer which have provided the set of most appropriate properties for each situation On the other hand the duplex stainless steels have registered a strong increase in their use which in many cases requires the use of machining in order to obtain the final parts Considering these two factors the present work aims essentially to assess the most appropriate tool for working this kind of alloys taking into consideration certain type of machining and cutting conditions Thus different tools were used with the same geometry and the main parameters were selected constituting a common denominator among the valu
102. agem destinada obten o de furos ou cavidades que devem atender a par metros de precis o espec ficos A mandrilagem compreende as seguintes opera es mandrilagem cil ndrica radial c nica etc Fresagem destinada obten o de superf cies diversas geralmente atrav s da utiliza o de ferramentas com v rias l minas de corte Existem dois tipos b sicos de fresagem fresagem cil ndrica tangencial e frontal Roscagem para obten o de roscas por meio da abertura de um ou mais sulcos helicoidais de passo uniforme em superf cies cil ndricas ou c nica A pe a ou a ferramenta gira e uma delas desloca se ao mesmo tempo de acordo ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 7 com uma traject ria rectil nea paralela ou inclinada em relac o ao eixo de rota o A roscagem pode ser interna ou externa e Rectifica o para obten o de superf cies lisas um processo de maquinagem por abras o em que uma ferramenta abrasiva de revolu o rebolo constitu do de gr os abrasivos ligados por um aglutinante gira e se desloca juntamente com a pe a segundo uma determinada traject ria A pe a pode girar ou n o A rectifica o pode ser frontal ou tangencial Esta ltima compreende a rectifica o cil ndrica a rectifica o c nica a rectifica o de perfis a rectifica o sem centros etc 2 2 Princ pios te ricos ligados
103. amentas A Figura 68 demonstra as principais reas de desgaste de uma ferramenta de corte Aresta de corte chantrada Superficie de saida b Superficie principal de folga superficie Ralo de ponta lateral de tolga Figura 68 Principais reas de desgaste de uma ferramenta de corte ISO ISO 3585 1993 Em cada rea de desgaste de uma ferramenta surge um tipo de desgaste espec fico Na zona de sa da por exemplo verifica se desgaste por cratera que est associado a elevadas temperaturas geradas na interface apara ferramenta ocorrendo devido combinac o de mecanismos de desgaste denominados difus o e ades o A profundidade e a largura da cratera formada est o relacionadas com a velocidade e o avanco utilizados no processo de corte Ferraresi 1977 Ocorrendo o crescimento do desgaste de cratera gera se a quebra da ferramenta quando este tipo de desgaste conflui com o desgaste frontal A figura representa o desgaste de cratera de uma ferramenta localizada na superf cie de uma ferramenta PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 93 Figura 69 Desgaste de cratera na superf cie de uma ferramenta Kim 2004 O desgaste por cratera acontece essencialmente na face de ataque da ferramenta Deve se a fen menos de desgaste por abras o e por difus o A cratera gera se devido a desprendimento de material da ferramenta Esta situa
104. arestas de corte e da superf cie em geral de cada ferramenta Os resultados obtidos ser o devidamente tratados e tiradas as respectivas ila es PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX INTRODU O 3 1 3 Metodologia A elabora o do presente trabalho seguiu a metodologia que seguidamente se descreve Estudo do estado da arte referente mat ria em causa e Estudo do material a ser usado como objecto de maquinagem A o Inoxid vel Duplex e Selec o das ferramentas a usar no trabalho pr tico e Estudo dos par metros a utilizar em todos os ensaios a efectuar e Estabelecimento das condi es pr ticas para a realiza o dos testes nomeadamente o plano de ensaios e a Pprepara o de trabalho correspondente em termos de elabora o do programa CNC para a efectiva o dos testes de maquinagem e Realiza o dos testes de maquinagem e An lise por perfilometria do estado superficial da pe a resultante da maquinagem e An lise do desgaste provocado pela maquinagem na ferramenta e Redac o da presente Disserta o 1 4 Estrutura A estrutura deste trabalho est assente essencialmente em duas partes uma Revis o Bibliogr fica inicial onde se pretende enquadrar o leitor com os temas envolvidos nesta disserta o passando em revista os desenvolvimentos t cnicos e cient ficos que foram publicados em livros e peri dicos cient ficos d
105. arte se difunde na ferrite A cementite cont m teores vari veis de MnC Em grandes quantidades e em presenca de carbono aumenta muito a resist ncia abras o O mangan s um poderoso desoxidante e Sil cio Si Prejudica o alongamento tenacidade a condutividade t rmica e a maquinabilidade Reduz a formac o de carbonetos porque de certa forma auxilia a decomposic o de cementite em ferrite Praticamente imposs vel obter um aco isento de sil cio j que al m deste elemento estar presente no min rio de ferro encontra se tamb m nos materiais refract rios dos fornos de onde absorvido aquando do processo de fus o Os acos ao sil cio apresentam boa capacidade de t mpera por ter reduzida velocidade cr tica de arrefecimento e Azoto N Prejudicial ao aco de baixa liga porque diminui a tenacidade al m de causar corros o intergranular Em acos inoxid veis austen ticos o azoto estabiliza a estrutura aumenta a dureza e a tens o de ced ncia 3 4 2 Propriedades Mec nicas O aco inox duplex CDAMCuN tem alta resist ncia mec nica devido sua estrutura duplex e alto teor em azoto possuindo caracter sticas muito especiais Entre elas est o seu excelente comportamento pl stico indicado pelas grandes deforma es s quais pode ser sujeito sem a ocorr ncia de estric o em temperaturas pr ximas de metade da sua temperatura de fus o Al m da sua super plasticidade e resist ncia mec nica est
106. as que gerava uma curva por tr s eixos e usava aqueles dados para controlar os movimentos de m quinas ferramenta e 1949 A U S Air Force concedeu um contrato Empresa Parsons para desenvolver um m todo de produ o r pido de estruturas de dif cil maquina o e 1952 O MIT Laborat rio de Servomecanismos concedeu um contrato e apoiou o sucesso deste modelo de m quina O Governo americano apoiou a iniciativa para O desenvolvimento de uma fresadora de tr s eixos que executasse movimentos simult neos comandada por controlo digital e 1953 Foi admitido pelo MIT o termo Numerical Control NC Comando Num rico e 1956 AU S A F faz um pedido de 170 m quinas de CN a tr s grandes construtores americanos Paralelamente a esta evoluc o certos construtores interessaram se pelo desenvolvimento de outros tipos de m quinas mais simples engenhos de furar que n o requerem movimento cont nuo mas posicionamento preciso e 1957 O NC foi aceite pela ind stria e inicia se a sua utiliza o No Reino Unido a aplica o pr tica do Comando Num rico em m quinas ferramentas apareceu em 1958 tal como na Alemanha A It lia tem tido um grande desenvolvimento produzindo actualmente m quinas ferramenta de elevado n vel O Jap o tem se imposto neste campo de uma forma aguerrida tendo neste momento ndices de produ o bastante elevados ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A
107. b b i zlargura da cratera amp KT zprofundidade da cratera RF zduisiancla da aresta borda da cratera 1 VH desgaste de Manco m dio i des grite de anco 1 E jac dm i CORTE A Y i cratera Figura 62 Tipos de desgaste em ferramentas e vari veis de medic o ISO ISO 3585 1993 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 88 REVIS O BIBLIOGR FICA Figura 63 Medic o do desgaste dos flancos VB Silva 2008 Segundo a norma ISO 3585 desgastes nas ferramentas de corte de aco r pido metal duro e cer mica s o quantificados utilizando se os par metros KT 0 06 0 3f Onde f o avan o por rota o mm rot Como crit rio de vida da ferramenta carbonetos sinterizados temos VB 20 3 mm e VB m x 0 6 mm 2 3 4 2 Vida til das ferramentas A vida de uma ferramenta pode ser definida como sendo o tempo que a mesma trabalha efectivamente sem perder o corte ou at que atinja o crit rio de fim de vida S o v rios os crit rios de fim de vida de entre eles podem ser citados Silva 2008 e Tempo total de trabalho e Percurso de corte e Percurso de avan o e Volume de material removido e N mero de pe as produzidas e Velocidade de corte O desgaste VB tem tend ncia a aumentar consoante a velocidade de corte em fun o do tempo Na Figura 64 p
108. bucha que prende a peca tem de estar naturalmente desprovida de movimento it AS on Figura 9 Montagem das cabecas motorizadas na torreta de ferramentas 2 2 1 2 Equipamentos para tornear LA A m quina que faz o torneamento designada por torno E uma m quina bastante vers til pois al m das opera es de torneamento pode executar opera es que normalmente s o feitas por outras m quinas como fura o fresagem e rectifica o com adapta es relativamente simples O torno mais simples o torno universal Possui um eixo e barramento horizontal e tem a capacidade de realizar todas as opera es referidas anteriormente ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 20 REVIS O BIBLIOGR FICA Assim basicamente todos os tornos convencionais respeitando as suas varia es de dispositivos ou dimens es exigidas em cada caso s o constitu dos pelas partes seguintes Vieira 2014 e Corpo barramento cabe ote fixo e m vel e caixa Norton e Sistema de transmiss o de movimento de eixos motor polia engrenagens e redutores e Sistema de deslocamento da ferramenta e da peca em diferentes velocidades engrenagens caixa de velocidades inversores de marcha fusos vara etc e Sistema de fixa o da ferramenta torre carro porta ferramenta carro transversal carro principal ou longitudinal e da peca placas cabecote m vel
109. c o Quando se deposita cr mio na ferramenta introduz se uma camada muito fina 0 05 0 3 mm na superf cie mas tamb m muito dura Ao introduzir azoto poss vel aumentar muito a dureza na zona superficial e melhorar a resist ncia ao desgaste A cementac o um tratamento t rmico qu mico 950 C do aco r pido e realizada atrav s de um processo de difus o de cementos no estado s lido ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 76 REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 17 Dados t cnicos dos acos r pidos Davis 1995 Tipo de aco Teor em carbono C 0 6 1 6 Elementos de liga mais importantes mY Co 2 16 Cr 4 Mo 0 7 10 V 1 4 5 W 1 2 19 Resist ncia t rmica C At 600 Dureza operacional HRC 62 65 Vel Corte admiss vel m min 30 40 Tabela 18 Aplica es dos a os r pidos Davis 1995 Ferramentas de torneamento e aplainamento Ferramentas modulares Ferramentas de afiamento Brocas convencionais Brocas de alta qualidade com n cleo reforcado Machos roscagem Fresas Corpos de serras circulares e serrotes Escareadores Benef cios e informa o Silva 2008 e A os cujos principais elementos de liga s o W Mo V e Co T pico 1896 W 496 Cr 196 V Super R pido tem adi o de Co Necessitam de Tratamento T rmico complexo Apresentam pre o elevado e Apresentam dureza compreen
110. c o de material enquanto que a outra se limita a dar uma passagem de rectifica o da superf cie gerada pela l mina contr ria sofrendo consequentemente menos desgaste PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 151 3 6 2 Resultados para 16 ciclos percurso de maquinagem de 15 metros Realizaram se as an lises de rugosidade superficial e desgaste das ferramentas para o percurso de maquinagem de 16 ciclos o qual corresponde a cerca de 15 metros de desbaste 3 6 2 1 Fresa WALTER Protostar N45 Compact H30140418 4 para 16 ciclos A fresa WALTER 47 utilizada neste ensaio foi j caracterizada conforme pode ser visto no subcap tulo 3 3 1 3 6 2 1 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa WALTER 42 Os dados de rugosidade obtidos experimentalmente para o percurso de maquinagem de 16 ciclos s o os apresentados na tabela seguinte semelhanca do estudo anterior foram determinadas as respectivas m dias que ser o consideradas como valores de refer ncia representativos do estado geral do n vel de rugosidade superficial da face maquinada Os melhores valores de Ra para 16 ciclos tanto radial como tangencial foram obtidos com esta fresa Devido a sua configura o 4 l minas e robustez torna se ideal para este tipo de aplica es e para maquinar materiais mais duros como o ensaiado nesta experi ncia Como j foi referido anteriormente
111. cess rias for as maiores de corte e consequentemente h um maior desgaste de ferramenta A maior dificuldade de maquinagem comparativamente aos acos austen ticos not ria quando se usa ferramentas de metal duro poss vel observar esta situac o na Figura 80 com o comparativo do ndice de maquinabilidade relativa para alguns acos inox duplex e aco inox 316 Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd Ed 2009 M achirabiliby index 318 2 5Mo 32101 2304 2205 2507 Stemless steel grades Figura 80 Maquinabilidade relativa de aco inox duplex comparada com o tipo 316 para ferramentas em metal duro HM e aco r pido HSS Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd Ed 2009 Seguidamente s o descritas algumas directrizes para maquinagem de acos inox duplex Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd Ed 2009 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 105 recomendado o uso de m quinas de elevada pot ncia e rigidez com forte fixa o tanto da ferramenta como da pe a devido s for as de corte envolvidas serem geralmente mais altas para duplex do que para o a o inox austen tico correspondente Minimiza o de vibra es mantendo a extens o da ferramenta o mais curta poss vel Usar ferramentas com raio de canto n o superior ao necess rio para evitar
112. com processos USINAGEM FURACAO htm Borges M 2008 MMBorges Torneamento Obtido em Junho de 2014 de MMBorges http mmborges com processos USINAGEM TORNEAMENTO htm CENFIM s d Cenfim Opera es b sicas de torneamento Obtido em Outubro de 2014 de http elearning 1efp pt http elearning 1efp pt pluginfile php 48531 mod resource content 0 UP0051 OPERACOES B ASICAS DE TORNEAMENTO pdf CES Edupack 2005 s d CES Edupack 2005 Charles J 1991 Super Duplex Stainless Steels Structure and Properties Proceedings of the Conference on Duplex Stainless Steels Costa V B 2014 Ebah PROCFAB 02 Furac o e Mandrilagem Obtido de Ebah http www ebah com br content ABAAAgUKOAE procfab 02 furacao mandrilagem Daggett S A Novembro de 2005 MoldMaking Technology How to Choose the Right Tool Coating for Your Machining Application Obtido em Junho de 2014 de http www moldmakingtechnology com articles how to choose the right tool coating for your machining application Diniz A E amp Micaroni R 2007 Influence of the direction and flow rate of the cutting fluid on tool life in turning process of AISI 1045 steel International Journal of Machine Tools and Manufacture 47 pp 247 254 DORMER 2010 Technical HandBook Su cia DORMER Drape D Agosto de 2011 Production Machining Cutting Tool Coating Production Obtido em Junho de 2014 de http www productionmachining com articles cutting tool coating pro
113. composi o a excep o do AL 0 O processo PVD faz se a temperaturas mais baixas de 170 a 480 C comparado com os 980 a 1100 normalmente usados no processo CVD Isto significa que PVD pode ser aplicado a uma maior variedade de materiais de substrato do que o CVD que pode danificar materiais de ferramentas sens veis ao calor Desde que a tecnologia PVD foi introduzida nos in cios da d cada de 80 a tecnologia de revestimento tem tentado acompanhar a evoluc o natural das m quinas CNC e respectivos processos e par metros Por exemplo como os fabricantes de m quinas desenvolveram mais depressa equipamentos mais robustos os fabricantes de ferramentas tiveram que responder com ferramentas revestidas que pudessem aguentar velocidades e temperaturas mais altas A tecnologia de revestimento actual permite que as m quinas mais recentes do mercado consigam maquinar mais rapidamente e em muitos casos trabalhar a seco Uma vez que os novos revestimentos possuem dureza tr s ou quatro vezes mais elevada do que o material do substrato da ferramenta proporcionam uma resist ncia ao desgaste excepcional Com um coeficiente de atrito que oferece lubricidade natural e calor reduzido e uma barreira n o reactiva estes revestimentos abrem um leque excepcional de oportunidades de maquinagem a seco ou quase seco Teeter 2006 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 84 2 3 3 1
114. composta nas componentes Fc na direc o do movimento da ferramenta e F normal Os diagramas localizados na parte inferior da Figura 1 representam todas as for as que se verificam pela ac o da ferramenta de corte A espessura da apara t pode ser medida Conhecidos a profundidade de corte ti e o ngulo de ataque a pode se determinar o valor do ngulo de corte Admite se com boa aproxima o Chiaverini 1977 2 sin 2 As componentes Fc e F aplicadas na ferramenta podem ser medidas por meio de um dinam metro A partir dessas forcas e dos angulos conhecidos a e todas as outras quantidades podem ser calculadas por interm dio de simples rela es trigonom tricas Pode se ainda determinar o coeficiente de atrito u entre a e a ferramenta recorrendo a express o Chiaverini 1977 F tana A press o de corte exercida pode ser calculada pela express o simples Chiaverini 1977 Onde p a press o de corte exercida na superf cie N mm So rea da sec o transversal da apara antes de sua remo o da peca expressa mm PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 9 O movimento principal da m quina produz o movimento de corte na pe a O avan o o movimento relativo da ferramenta sobre a pe a para cada curso da m quina e expresso em mm por curso ou
115. comutador do modo de opera o Os principais modos de opera o poss veis s o programa o edi o e gest o modifica o dos dados da ferramenta funcionamento manual e funcionamento autom tico A interface de controlo da m quina est subdividida em m ltiplas conex es de controlo a qual afecta os atuadores dos eixos da rvore principal etc at chegar ao sistema auxiliar de pot ncia Seguidamente Tabela 5 s o apresentados os tipos de tornos mais relevantes PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 23 m ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS Tabela 5 Tipos de tornos 24 REVIS O BIBLIOGR FICA Produc o Semiautom ticos CNC Com o desenvolvimento do Comando Num rico comecou uma etapa importante no ambito da automac o da maquinac o dos metais PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 25 Embora seja j nos anos sessenta que esta nova t cnica tenha surgido nos meios industriais ainda que de forma incipiente foi anteriormente nos Estados Unidos que surgiu a primeira experi ncia conforme se descreve e 1947 O americano John Parsons construtor de h lices de helic ptero concebeu um sistema de comando autom tico com entrada de informa es num ric
116. cou se no entanto alguma ades o de material maquinado na superf cie da ferramenta como se pode visualizar na Figura 92 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 144 DESENVOLVIMENTO mag O HV det WD mode 300 um mon mag pi HV det WD 100 pm CEMUP 300x 15 00 BSED 12 9 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c CEMUP 750x 15 00 kV BSED 12 9 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c Figura 92 Zona de ades o de material no flanco da fresa HPMT 37 para 8 ciclos assinalada como Z1 Este fen meno pode ser o que antecede um poss vel arrancamento de revestimento O gr fico da an lise EDS desta zona mostrado na figura abaixo Label A CEMUP 15 End mill HPMT3Z 8c Z1 Counts Fe i Fe 0 8k 0 6k Figura 93 Composi o relativa zona Z1 na ferramenta HPMT 3Z 3 6 1 3 Fresa HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 42 para 8 ciclos A fresa HPMT 47 utilizada neste ensaio foi j caracterizada conforme pode ser visto no subcap tulo 3 3 3 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 145 3 6 1 3 1 An lise de rugosidade para 8 ciclos Fresa HPMT 42 Os resultados obtidos com esta fresa s o inexplic veis Mantiveram se todos os par metros de maquinagem e condi es de ensaio N o se chegou a nenhuma conclus o relativamente s raz es para que este
117. da temperatura na zona do corte e aumento excessivo das for as de corte os quais geram uma exig ncia acrescida sobre a aresta de corte Para minimizar este problema h que tomar medidas para reduzir o mais poss vel as vibra es PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 97 frequente que na maquinagem de alguns materiais mais pastosos como por exemplo acos inoxid veis haja ades o de material na superf cie de corte da ferramenta Este fen meno cria uma formac o de material da peca de trabalho que se sobrep e a aresta de corte da ferramenta designado por aresta postica Est normalmente relacionada com a temperatura e a velocidade de corte e com a falta de dureza do gume cortante ou de outro tipo de desgaste A elevada afinidade entre o material da ferramenta e da peca a maquinar poder originar este tipo de defeito bem como a exist ncia de press es elevadas e temperaturas baixas atrav s de ades o da apara a face de ataque da ferramenta Este problema afecta a qualidade superficial das pecas maquinadas Neste caso o que se deve fazer aumentar o avanco e velocidade de corte utilizar um fluido de corte mais eficiente e verificar a adequabilidade do quebra aparas utilizado no caso das pastilhas Silva 2008 Na imagem seguinte pode se visualizar alguns desgastes que podem ocorrer no torneamento APARA desgaste por r
118. das em aplica es ligadas ind stria qu mica e transforma o de pol meros necessitando portanto da maquinagem como um processo praticamente incontorn vel de atingir as formas necess rias ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 1 2 Objectivos INTRODU O Este trabalho tem como objectivo principal proceder an lise comparativa de diversas ferramentas de corte por arranque de apara utilizando a fresagem e ferramentas cil ndricas em condi es de maquinagem com utiliza o de fluido de corte e segundo condi es de maquinagem de alta velocidade Assim poder considerar se que o objectivo principal passa tamb m por Seleccionar as ferramentas mais adequadas para a maquinagem do material considerado Analisar as recomenda es dos fabricantes e comprov las Efectuar ensaios de maquinagem em condi es previamente estabelecidas Proceder an lise das superf cies maquinadas e do desgaste provocado em cada uma das ferramentas Para a prossecu o dos objectivos anteriormente referidos tornar se necess rio Estudar as caracter sticas do material a maquinar Definir as condi es de corte que sejam admitidas por qualquer uma das ferramentas envolvidas no estudo Elaborar um plano de ensaios Cumprir com rigor o plano de ensaios estipulado Analisar com rigor a superf cie resultante de cada ensaio assim como o estado das
119. de avan o segundo o eixo de perfura o movimento manual ou autom tico Actualmente existem brocas de pastilhas intercambi veis com canais de refrigerac o e de materiais mais resistentes que o tradicional aco r pido A furac o efectuada em m quinas ferramentas designadas por furadoras Estas m quinas t m como fun o principal a execu o de furos mas outras opera es tais como mandrilagem alargamento e rebaixamento tamb m podem ser realizadas As furadoras possuem um motor que aplica uma rota o a uma ou mais brocas que s o respons veis pela remo o do material Figura 33 Exemplo de furadora As regras gerais para fura o s o as seguintes DORMER 2010 e Seleccionar a broca mais adequada para a aplica o lembrando o material a ser maquinado a capacidade da m quina ferramenta e o fluido refrigerante a ser usado ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 48 REVIS O BIBLIOGR FICA e A flexibilidade entre o componente e o fuso da m quina pode provocar danos na broca no componente e na m quina assegurar sempre uma estabilidade m xima Isto pode ser melhorado seleccionando a broca mais curta vi vel para a aplica o e A fixa o da ferramenta um factor importante na opera o de fura o n o deve permitir se o escorregamento ou o movimento da broca no porta ferramentas e O uso correto das brocas com haste c nica Mor
120. desafio A maquinagem deste material comum em flanges e outros acess rios ligados ao transporte de fluidos corrosivos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 125 3 4 1 Composic o qu mica A composic o qu mica equilibrada do Aco inoxid vel Duplex CDAMCuN ASTM A890 resulta numa microestrutura contendo quantidades iguais aproximadamente de ferrite e austenite depois do material ser recozido uma temperatura de 1040 1135 C Devido ao baixo teor de outros elementos ligados para al m do cr mio e n quel este aco inoxid vel est menos sujeito a precipita es de fases intermet licas do que outros a os duplex A sua composi o qu mica est representada na tabela seguinte Tabela 41 Propriedades qu micas do Duplex CD4MCuN Arsopi Certificado 22 Tarugo Duplex 2014 Ea Ma te NIME ee PE 0 03 0 41 1 48 0 02 25 41 6 08 2 91 3 30 0 01 0 02 0 04 0 19 0 08 60 02 Os efeitos dos principais elementos constituintes deste aco s3o Oliveira 2006 e Cr mio Cr um elemento que favorece a forma o de carbonetos no a o Por conseguinte aumenta a dureza e a resist ncia tracc o do aco Aumenta tamb m a temperabilidade e em grandes quantidades a resist ncia corros o mas diminui um pouco a tenacidade e bastante a sua soldabilidade e N quel Ni Confere ao a o mai
121. dida entre 60 e 67 HRC e Usado nas mais diversas situa es Ferramentas para desbaste e acabamento Machos e caconetes Brocas Alargadores e escareadores 2 3 1 3 Metal duro O metal duro desenvolvido a partir de ligas fundidas de tungst nio cr mio e cobalto As subst ncias b sicas na formac o de carbonetos s o os carbonetos de tungst nio tit nio e PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 77 t ntalo A mistura de p s de carboneto de tungst nio WC ou carboneto de tit nio TiC e cobalto primeiro pressionada num molde e em seguida sinterizada a 1300 1600 C O metal duro identificado por letras cores e n meros As letras P M e K especificam os maiores grupos de materiais de maquinagem Elas indicam que material ou tipo de material cortado s letras s o tamb m atribu das cores especificas de identifica o e P azul para materiais apara longa e M amarelo para materiais polivalentes e K vermelho para materiais de apara curta Tabela 19 Faixas de aplica o dos metais duros Davis 1995 Faixa de aplica o E Letra Propriedades Materiais Materiais de longa como acos acos fundidos male veis etc fundido de liga ferros austen ticos etc Materiais de apara curta ferro fundido cinzento metais ferrosos pl sticos etc S o utilizados n meros
122. do teste de corros o sob tens o de dobragem em Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 Po Logitudinal Transversal Duplex LDX 2101 Sem corros o sob tens o alguma corros o uniforme SF Sem corros o sob tens o alguma corros o uniforme 4301 Corros o sob tens o e pitting Equivalente ao AISI 304 3 4 3 5 Corros o intergranular Devido microestrutura duplex do CD4MCuN apresenta uma resist ncia corros o intergranular muito boa Este material passa nos testes segundo a norma EN ISO 3651 2 m todo A Strauss e m todo C Streicher Estes resultados s o expect veis nos a os duplex pois s o menos suscept veis a este tipo de corros o do que os a os inoxid veis austen ticos PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 131 3 4 3 6 Soldabilidade O Duplex CDAMCuN apresenta uma boa soldabilidade e pode ser soldado usando qualquer um dos processos aplicados aos restantes acos duplex A soldabilidade destes materiais requer cuidados quanto ao sobreaquecimento aporte t rmico temperatura entrepasses n o superior a 150 C e velocidade de arrefecimento pois quando aquecidos e posteriormente arrefecidos formam precipitados que interferem directamente na resist ncia do material soldado especialmente nos testes de impacto Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd Ed 2009 Alguns dos pr
123. dos t cnicos do rugos metro Filtro Selec c ooautom tia Comprimento de travessia conforme 1 75 5 6 17 5 mm conforme EN ISO 12085 1 mm DIN EN ISO 4288 ASME B461 2 mm 4 mm 8 mm 12 mm 16 mm Par metros conforme DIN ISO SEP Ra Rz Rmax Rz Rp Rq Rt R3z Rk Rvk Rpk Mr1 esce d Mr2 Mr Sm RPc as per JIS Ra Rz Ry Sm S tp Tipo de impressao Perfil R ISO JIS perfil P MOTIF curva de rela o do material registo de medic o PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 3 5 2 Microsc pio Electr nico de Varrimento 133 Foi utilizado um microsc pio electr nico de varrimento na an lise do estado de degrada o das fresas ap s os ensaios de maquinagem da marca FEI modelo Quanta 400 FEG PRODUCT DATA Any sample ail data anywhere Figura 89 Microsc pio Electr nico de Varrimento MEV Quanta 400 FEG Os seus dados t cnicos podem ser visualizados na Tabela 48 Tabela 48 Dados t cnicos do microsc pio ptico de varrimento Especifica es essenciais ptica electr nica e Emiss o de campo de alta resolu o SEM coluna optimizada para alto brilho alta corrente e lente objectiva de 45 de geometria com bombeamento diferencial atrav s da lente e aberturas das objectivas aquecidas Resolu o e Alto v cuo 0 8 Nm a 30kV STEM 1 2Nm em 30kV SE 2 5 nm
124. duction Endrino J Fox Rabinovich G amp Gey C 2005 Hard AITiN AICrN PVD coatings for machining of austenitic stainless steel Surface and Coatings Technology 200 pp 6840 6845 Obtido de Science Direct www sciencedirect com PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX BIBLIOGRAFIA 181 Gomes E S Vi as J B amp Vatavuk J 1999 A os inoxid veis duplex propriedades e aplica es na ind stria qu mica Proc Congresso de Automac o e Equipamentso da Ind stria Qu mica ABIQUIM S o Paulo HARVEY TOOL s d Applicaton Guide Coatings and Substrates Obtido em Junho de 2014 de http www harveytool com cms CoatingsChart_16 aspx ISO 1989 ISO 8688 1 Filad lfia ISO ISO 1993 ISO 3565 Filad lfia ISO ISO 1994 ISO 241 Filad lfia ISO Kim S 2004 Design amp Manufacturing II Obtido em Setembro de 2014 de OCW MIT EDU http ocw mit edu courses mechanical engineering 2 008 design and manufacturing ii spring 2004 lecture notes O8cutting 2 6 f pdf MatWeb s d Obtido em Junho de 2014 de MatWeb http www matweb com search DataSheet aspx MatGUID 197b402711304d698504a9be53301 Sed amp ckck 1 Oliveira F 2006 Influ ncia dos elementos qu micos no a o Obtido em Junho de 2014 de Ebah http www ebah pt content AB AA AfUeAAF influencia dos elementos quimicos no aco OUTOKUMPU Machinability of Duplex SS 2011 Ave
125. e avan o taxa de remo o de material e Geometria da ferramenta e Coeficiente de atrito com ou sem revestimento e Teores de fosforo e enxofre no material a maquinar e Lubrifica o Dependendo das diversas combina es destes factores as aparas podem apresentar diversas formas A tabela seguinte sumariza as formas mais importantes de apara A cada forma de apara atribu da uma taxa de volume de apara R PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA Tabela 1 Formas de apara e taxa de volume de apara Tsch tsch 2008 11 Forma da apara Taxa de volume de apara R H lice curta Part culas pequenas R 3 facilmente utiliz vel R 31 60 Utiliz vel com limita es Profundidade de cone Avan o f mmyr Figura 2 Relac o da quebra da com a profundidade e avanco Tsch tsch 2008 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 12 REVIS O BIBLIOGR FICA A an lise da forma da envolve dois crit rios seguranca do operador e transportabilidade De acordo com esta abordagem a apara de fita a emaranhada e a de h lice n o s o as desej veis As formas idealmente pretendidas s o as aparas em h lice curta as de espiral e as part culas pequenas A energia usada nos processos de maquinagem quase exclusivame
126. e n mero de l minas ou dentes De maneira a ter uma maior vida til de trabalho todas as condi es acima descritas devem ser optimizadas bem como as velocidades e avan os de opera o par metros de corte a que a ferramenta vai ser sujeita frequente o uso de ferramentas de corte de pastilhas ou insertos Nestes casos a aresta de corte consiste numa pe a separada de material ou soldada ou fixada ao corpo da ferramenta suporte haste Os materiais mais comuns utilizados nestas pastilhas s o o metal duro diamante policristalino e nitreto de boro c bico As ferramentas de pastilhas podem ser fresas cintas de serra brocas entre muitas outras As ferramentas pequenas n o devem ser projectadas com pastilhas intercambi veis muito por causa das vibra es que s o produzidas No caso das ferramentas s lidas a aresta de corte e o suporte s o uma unidade inteiri a e do mesmo material Schneider Jr 2009 Para produzir produtos de qualidade uma ferramenta de corte deve ter tr s caracter sticas essenciais Silva 2008 e Dureza e resist ncia a altas temperaturas e Robustez suficiente para que as ferramentas n o fissurem nem quebrem e Resist ncia ao desgaste para uma vida til de trabalho aceit vel antes de ser necess ria a sua substitui o e Resist ncia compress o e Tenacidade e Resist ncia flex o e Resist ncia do gume cortante e Resist ncia interna de liga o e Resist ncia a quente e Resist
127. e que depende do tipo de material sob maquinagem aco ferro fundido etc e independente das suas propriedades mec nicas A determinac o dos valores das vari veis citadas depende de muitos factores entre os quais podem ser citados os seguintes Chiaverini 1977 e Opera o de corte torneamento fresagem etc e Condi es da m quina e Condi es de ferramenta de corte em fun o das suas caracter sticas geom tricas e da sua qualidade e Tipo de corte cont nuo ou interrompido e Material sob maquinagem no que diz respeito ao tipo de liga condi o fundida forjada encruada etc e s condi es da superf cie de trabalho e Condi es de refrigera o O tipo de apara gerada durante a maquinagem pode sofrer varia es dependendo das condi es e par metros utilizados A forma o das aparas causada principalmente pela deforma o pl stica Este processo devido ao atrito gerado durante a maquinagem produz calor O calor tem o efeito positivo de aumentar a plasticidade do material da pe a de trabalho por m tamb m apresenta o efeito negativo de aumentar o desgaste da ferramenta Quando o material da pe a de trabalho atinge o seu ponto de rotura a apara produzida A sua forma e desenvolvimento dependem de diversos factores tais como DORMER 2010 e Compatibilidade qu mica e f sica entre os materiais da ferramenta e da pe a de trabalho e Opera o de corte e Condi es de corte velocidad
128. edicados a este tema e o Desenvolvimento do Trabalho Pr tico propriamente dito com refer ncia forma como os testes foram efectuados quais as metodologias de an lise utilizadas e quais os resultados efectivamente obtidos ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 4 INTRODU O PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 5 2 Revis o Bibliogr fica 2 1 Maquinagem Breve introdu o Maquinagem um termo que cobre v rios processos de fabrica o desenvolvidos para remover material indesejado geralmente sob a forma de aparas da pe a de trabalho A maquinagem usada para converter pe as de fundi o forjamento ou mesmo blocos de metal para a geometria pretendida com tamanho e acabamento espec ficos para atender aos requisitos do projecto Quase todos os produtos fabricados t m componentes que necessitam de maquinagem muitas vezes com grande rigor dimensional Portanto este conjunto de processos s o dos mais importantes na fabrica o devido ao valor acrescentado que conferem ao produto final Davis 1989 A maioria das aplica es industriais de maquinagem recai sobre os metais Contudo o processo de corte de metal tem resistido an lise te rica devido em grande parte sua grande complexidade A aplica o destes processos est bastante generalizada no mundo indu
129. ela abaixo Tabela 54 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 32 para 8 ciclos Desgaste de ferramentas em 8 ciclos mag OD HV det WD mode 2mm sa mode 2 mm CEMUP 50x 15 00 12 8 SE End mill HPMT3Z 8c CEMUP 50x 115 00 kV BSED 12 8 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c e Condi es inst veis e Tornar as condi es da m quina mais e Classe muito est veis dura quebradica e Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz Desgaste do flanco Velocidade de corte e Reduzir a velocidade de corte muito alta e Seleccionar ferramenta mais adequada e Classe muito tenaz de acordo com a exig ncia por e Resist ncia ao tenacidade ou resist ncia ao desgaste desgaste insuficiente PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 143 Aresta de corte 1 VB 105 00 um porto mag O HV det WD mode 300 um CEMUP 300x 115 00 BSED 10 9 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c Aresta de corte 2 VB 117 50 um ORTO mag DJ HV det WD mode 300 um 300 x 115 00 BSED 12 9 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c VB 77 50 um 0 O HV det WD mode 300 um 300 x 15 00 kV BSED 10 9 mm Z Cont End mill HPMT3Z 8c Esta fresa obteve resultados de rugosidade satisfat rios que a posicionaram como a terceira melhor deste teste Verifi
130. elementos de liga est o distribu dos numa nica fase fazendo com que a resist ncia corros o desses a os seja relativamente homog nea Nos duplex no entanto caso uma das fases apresente menor resist ncia corros o esta determinar o comportamento do material Embora a concentra o dos elementos de liga seja diferente nas fases ferr tica e austen tica os a os inoxid veis duplex modernos possuem apurado equil brio de elementos de liga em ambas as fases conduzindo a propriedades de corros o bastante equilibradas para as duas fases Senatore Finzetto amp Perea 2007 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 104 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 4 5 Maquinabilidade dos acos inoxid veis Duplex O aco inox duplex tem geralmente o dobro do limite de tens o de ced ncia das restantes classes austen ticas sem azoto na composic o e a sua taxa inicial de encruamento pelo menos compar vel s classes austen ticas normais As aparas formadas na maquinagem deste material s o fortes e abrasivas especialmente nos duplex altamente ligados o que dificulta muito o processo Esta situacdo deve se sobretudo ao facto dos duplex serem produzidos com o menor teor de enxofre poss vel tornando se dif cil a quebra da apara Por esta raz o este material mais dif cil de maquinar que a s rie de aco inox austen tico 300 que tem a mesma resist ncia corros o S o ne
131. elentes capacidades de extrac o de apara menor n mero de l minas Em termos de durabilidade provavelmente tamb m n o ser a que mais eficiente e produtiva especialmente neste tipo de material mas tem como ponto forte o seu preco mais econ mico que faz dela uma boa escolha para uma s rie de aplica es Para esta ferramenta decidiu se que n o seria necess rio uma an lise EDS visto que o custo benef cio dessa an lise era francamente desfavor vel 3 6 2 3 Fresa HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 42 para 16 ciclos Detalhes sobre as caracter sticas da fresa HPMT 4Z s o apresentados no subcap tulo 33 3 3 6 2 3 1 An lise de rugosidade para 16 ciclos Fresa HPMT 42 Esta fresa foi a que apresentou resultados mais inconsistentes Esquecendo os resultados obtidos para 8 ciclos esta fresa apresentou um Ra radial muito elevado para 16 ciclos face s outras Esta situac o pode se dever ao facto de aquando da maquinagem e segundo se pode verificar nas fotos de microscopia a fresa ter perdido as extremidades da ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 160 DESENVOLVIMENTO aresta de corte de uma forma mais not ria o que originou um maior relevo na zona de fronteira das passagens da fresa Por outro lado apresenta um Ra tangencial surpreendentemente baixo fazendo mesmo frente a melhor fresa do teste WALTER 4Z pela sua consist ncia de resul
132. elocidade Boa resist ncia ao choque t rmico faz deste grau ideal para aplica es com corte interrompido r pido PEDRO REIS GC1525 HC M10 MO5 M15 TIN TOA Cer mica revestida por PVD com muito boa resist ncia ao desgaste e boa tenacidade ptima para acabamentos de a o inoxid vel em condi es favor veis Deve maquinar a alta velocidade e avan os relativamente pequenos Fn x ap lt 0 35 GC1005 HC M15 MO5 M20 Metal duro revestido por PVD A combinac o de um substrato duro de gr o fino com uma boa resist ncia deforma o pl stica e revestimento com boa resist ncia ao desgaste a altas temperaturas faz deste graus adequado a acabamento de a os inoxid veis a altas temperaturas GC4025 HC M15 MO5 M20 Grau de metal duro revestido por CVD para acabamento e desbaste ligeiro de a os inoxid veis a combina o do revestimento resistente ao desgaste e um substrato duro faz deste grau adequado na maquinagem de a os inoxid veis de fundi o Grau de metal duro revestido por CVD que pode ser usado em semi acabamento e desbaste de a os inoxid veis a velocidades poderadas Boa resitencia ao choque t rmico e impacto oferece bastante seguran a no corte interrompido Grau de metal duro revestido por CVD utilizado em desbaste de a os inoxid veis e a os inoxid veis de fundi o com capa superficial dif cil A dureza do substrato oferece seguran a ele
133. ensaio tenha corrido t o mal Provavelmente ter sido alguma anomalia do g nero colis o de aparas ou desprendimento de material da pe a que ter chocado contra a superf cie da fresa e ter danificado as arestas de corte bem como a exist ncia de alguma heterogeneidade no material visto este resultar de um processo de fundi o em que a purifica o n o levada exaust o tais como uma inclus o de fases mais duras Tamb m fica em aberto a possibilidade de a fresa ter algum defeito de fabrico que levou fal ncia prematura e bem vincada da mesma Tabela 55 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 42 8 ciclos Valores em um SCdos Ra Rmax 8cRug HPMTAZ Radial 2 1 594 9 432 23 530 3 6 1 3 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa HPMT 4Z As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da HPMT de 4 l minas podem ser visualizadas na tabela abaixo ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 146 DESENVOLVIMENTO Tabela 56 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 4Z para 8 ciclos Desgaste de ferramentas em 8 ciclos HV det WD mode 2mm Woro mag O HV det WD mode 2 mm 15 00 kV ETD 15 5 mm SE End mill HPMTAZ 8c CEMUP 50x 115 00 kV BSED 15 5 mm Z Cont End mill HPMTAZ 8c Atrito e Seleccionar um
134. entas e gera se mais calor na superf cie e no interior da pe a de trabalho Como alternativa ao convencional uso de fluidos de corte e maquinagem a seco s o utilizadas t cnicas que usam uma quantidade m nima de lubrificante pulverizado na zona til de trabalho para arrefecer e reduzir o atrito da ferramenta Tsch tsch 2008 Tabela 2 Volume de lubrificante utilizado para cada tipo de maquinagem Tsch tsch 2008 Tipo de lubrifica o Maquinagem com flu do 10 at 100 l min Lubrifica o reduzida 50 ml h at 1 2 I h A seco PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 13 2 2 1 Torneamento O torneamento definido pela tecnologia de corte de metal onde o movimento de corte efectuado pela pe a de trabalho enquanto a ferramenta realiza o movimento de avan o axial e radial No torneamento de pe as de espessura pequena comum a pe a ser suportada perto da zona de processamento por um bucha ou contraponto e o movimento de avan o ser levado a cabo pelo cabe ote Figura 3 Representa o da pe a de trabalho 1 ferramenta de corte 2 movimentos de rota o 3 movimento de avan o 4 movimento de penetra o 5 No torneamento cil ndrico a ferramenta de corte move se paralelamente ao eixo da pe a de trabalho regra geral da direita para a esquerda Figura 3 Este m todo aplicado ao corte de u
135. entes As melhores fresas foram a WALTER 4Z e a HPMT 47 o que leva a crer que nesta ltima com esta orientac o de ensaio a quebra das arestas de corte n o teve grande influ ncia alcancando resultados muito bons e semelhantes a n vel de Ra e Rz a da WALTER A fresa da HPMT 3Z e a da DORMER 2Z apresentaram tamb m resultados muito aproximados entre as duas a n vel de Ra e Rz As duas apresentam resultados muito satisfat rios a n vel de Ra mas o mesmo n o se poder dizer de Rz Esta vari vel bastante elevada comparativamente s restantes fresas Portanto a superf cie deixada por elas apresenta uma diferenca grande de amplitude entre picos e vales levando a que a superf cie se torne fr gil o que dependendo da aplicac o leva a que havendo contacto mec nico estas possam perder algum rigor dimensional originando folgas PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 171 As evolu es ocorridas nas quatro fresas entre os 8 e os 16 ciclos relativamente s rugosidades radial e tangencial podem ser observadas nos gr ficos das figuras seguintes 1 8 1 6 14 1 2 1 0 0 8 0 6 Rugosidade radial um 0 4 0 2 0 0 1 693 1 127 0 636 0 494 0 568 0 452 0 527 0 284 00 16 Ciclos WALTER 44 DP HPMT 34 D HPMT 4Z DP DORMER 2Z Figura 104 Evolu o da rugosidade radial nas 4 fresas em estudo 1 4 m 1 2
136. entra a ferramenta e a peca que sem o movimento de avanco gera apenas uma remoc o de durante um curso 2 Translac o da ferramenta avanco m min o movimento entre a peca e a ferramenta que junto com o movimento de corte gera um levantamento repetido ou cont nuo de apara durante v rios cursos ou voltas 3 Transversal da ferramenta profundidade o movimento entre a peca e a ferramenta no qual a espessura da camada de material a ser retirada determinada de antem o e Movimento Efectivo de Corte o resultado dos movimentos de corte e avanco realizados de maneira simult nea As principais opera es execut veis atrav s de torneamento s o descritos na forma de diagrama os quais se encontram representados na Tabela 4 Tabela 4 Principais opera es de torneamento Facejamento Torneamento externo PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 17 Torneamento interno Chanframento Workpiece rotation Sangramento Roscagem nm M ili Furac o ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 18 REVIS O BIBLIOGR FICA Como se pode constatar na tabela anterior as ferramentas de torneamento podem adoptar posicionamentos completamente distintos consoante o tipo de operac o No caso do torneamento interno os suportes de pastilhas ferramenta
137. er ncia recomendado um ajuste em aplica es espec ficas ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 118 DESENVOLVIMENTO 3 3 2 Ferramenta do tipo B HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 G6110 Z3 Foram utilizadas duas ferramentas da HPMT Uma delas foi a fresa HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 de 3 l minas com corte ao centro O seu revestimento Alcrona AICrN PLUNGEMILL Special end face gashing improves chip formation and flow Enables plunging on inclined surface Designed to prevent chipping at comer Perfect Edge Grinding Improves surface finishing Enables higher cutting speeds High CNC repeatability within 0 010mm Espania Dinding bs vous f Superior drill like fluting Improves chip evacuation Reduce vibration during Blatting milling Smooth PVD AICrN coating Prolang the tool life Reduce friction Improves chip flow Enables higher cutting speeds Figura 85 Caracter sticas e benef cios HPMT SE30 Plunge Mill Tabela 35 Propriedades da fresa HPMT SE30 Plunge Mill PLUNGEMILL Metal duro Chanfro PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 119 ngulo de ataque do dente ngulo da h lice da l mina Material de revestimento AICrN Monocamada Microdureza HV 0 05 3200 Temperatura m xi
138. erentes x Figura 90 Orienta o da opera o de maquinagem 3 5 4 Par metros utilizados e respectiva explica o sobre a sua adop o Como j foi referido a maioria das condi es de maquinagem mantiveram se independentemente da ferramenta Dos par metros e condi es que n o se alteraram tem se e Par metros de maquinagem Rota o N 4000 rpm Profundidade de corte Ap 0 5 mm Desbaste lateral Ae 3 mm e Cone hidr ulico para isentar o mais poss vel as vibra es na ferramenta e Bucha conc ntrica de tr s mordentes para fixa o da pe a e Emuls o de fluido de corte para reduzir a fric o e temperatura de maquinagem A rota o utilizada foi determinada e ajustada de modo a melhorar o acabamento superficial da pe a utilizando rota o por excesso e tendo em conta como refer ncia os valores recomendados pelos fabricantes das diferentes ferramentas A profundidade Ap e largura de desbaste lateral Ae foram determinadas atrav s de tentativa erro Numa fase inicial utilizou se um Ap de 1 mm excessivo para o diametro da PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 135 ferramenta seleccionada e dureza do material trabalhado e um Ae de 2 mm que se provou prejudicial no que diz respeito ao acabamento superficial e vida til da ferramenta muito por causa da zona de entrada da fresa na peca coincidir com o ce
139. erial usado no processamento de pe as que necessitem de elevado acabamento superficial Contudo a sua tenacidade limita a gama de aplica es Portanto as ferramentas cer micas s o mais utilizadas em torneamento maquinagem de materiais de apara curta como ferro fundido cinzento e no corte de a os mais resistentes c gt 600 N mm Tabela 21 Par metros dos materiais cer micos Davis 1995 Tipo de material Composicao 96 Resist ncia t rmica C mas muito sens vel a tens es t rmicas Dureza operacional dureza Vickers kN mm 12 20 30 Vel Corte admiss vel para aco e ferro fundido cinzento 100 300 Desbaste m min 200 1000 Acabamento 2 3 1 5 Ferramentas diamantadas O material mais duro conhecido de todos o diamante consiste em carbono puro Devido a sua dureza este material muito fr gil e portanto muito sens vel ao impacto e calor As ferramentas diamantadas s o predominantemente usadas para acabamento e super acabamento garantindo superf cies maquinadas que podem alcancar uma rugosidade de at 0 1 um Tamb m proporcionam velocidade de corte de at 3000 m min sendo a gama normal de operac o na ordem dos 100 e 500 m min Os diamantes s o usados essencialmente nos seguintes materiais isentos de carbono Tabela 22 Materiais processados com ferramentas diamantadas Davis 1995 Metais leves Alum nio e suas ligas Metais pesados Cobre e suas ligas cobre cat dico lat o b
140. erramentas su aan ida 2 3 4 3 Tipos de desgaste encontrados nas ferramentas 2 3 4 3 1 Estrutura das camadas de revestimento 2 44 ACOS InoOxidayelS DUPIEX uu u u 24 1 C omposicao quimica TIPICAS nailon dica 2 4 1 1 Microestrutura dos a os inoxid veis d plex 2 4 2 Propriedades mecanicas Price ekdus uestis oso e tuve bu a t dan 243 Propriedades uste te Pot io 2 441 Resistencia a COMOSIO s u uyu u nr u s tu da 2 4 5 Maquinabilidade dos a os inoxid veis Duplex 3 DESENVONMIMEN Ora 3 1 Objectivos do tra DANDO etel divina OE aba oe de bae MEC REED INQUE 3 2 Caracteriza o do equipamento de 3 2 1 Controdemaquinagem utilizado ai 3 2 1 HAAS VF 2 Resumo PrOdULO idad 3 212 Especifica es t cnicas do centro de 3 2 2 Dispositivos de ees e Ever pi epi a Deest 3 2 3 Dispositivos de fixa o das ferramentas 3 3 Caracteriza o das ferramentas a utilizar
141. erramentas de 2 e 3 l minas tender a ser inferior pois cada dente estar sujeito a mais trabalho para o mesmo percurso de maquinagem comparativamente a uma ferramenta de 4 l minas por exemplo independentemente do ajuste no avan o de mesa de modo a manter constante o avan o por dente O a o inoxid vel duplex utilizado neste trabalho demonstrou ser severo para as ferramentas utilizadas j que o percurso de corte se pode considerar reduzido face gravidade dos danos causados pela maquinagem Parece ter ficado claro que a ferramenta da WALTER 4Z apresentou os melhores resultados em termos de desgaste e quase sempre tamb m em termos de qualidade da superf cie gerada De referir ainda que apesar do elevado desgaste sofrido pela fresa da DORMER 22 a qualidade da superf cie gerada fica pouco aqu m dos melhores resultados conseguidos com as fresas concorrentes PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX CONCLUS ES 179 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 180 BIBLIOGRAFIA 5 Bibliografia e outras fontes de informa o 5 1 Bibliografia Chiaverini V 1977 Tecnologia Mec nica Processos de Fabrica o e Tratamento Vol II 2 Edi o Sao Paulo McGraw Hill Davis J R 1989 ASM Handbook Machining Processes Volume 16 E U A American Society for Metals Davis J R 1995 Too
142. es de ciclos e probabilidade de rotura de 5096 Como o teste foi realizado usando barras de teste redondas polidas criadas a partir de chapas laminadas a quente os factores de correcc o de rugosidade superficial entalhes soldas etc s o necess rios de acordo com a teoria cl ssica relacionada com a falha por fadiga Como mostrado na tabela a resist ncia fadiga dos a os duplex corresponde aproximadamente ao limite convencional de escoamento do material Tabela 44 Resultados dos ensaios de fadiga por vibra o do Duplex CD4MCuN Rm Resist ncia fadiga DuplexCDAMCuN 478 696 2320 80 1 4404 1 4404 equivalente ao AISI 316L nestes testes O desvio padr o da resist ncia fadiga para a totalidade da amostra de aproximadamente 30 MPa 3 4 3 Propriedades F sicas As propriedades f sicas do Duplex CDAMCuN podem ser comparadas com as obtidas no aco inoxid vel Duplex 2101 que um material muito semelhante as quais s o mostradas na Tabela 45 Tabela 45 Propriedades f sicas do Duplex LDX2101 Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 Temperatura x10 kg m M dulo de elasticidade Ga Coeficiente de Poisson Po Condutividade t rmica Capacidade t rmica J kg C Resistividade el ctrica nom 800 20 Expans olinear 2 C arce PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA
143. es de rugosidade acentuadas consoante a fresa utilizada e dura o do ensaio 8 e 16 ciclos tendo os ensaios com menor n mero de ciclos apresentado uma rugosidade inferior como seria de esperar ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 168 DESENVOLVIMENTO Tabela 69 Globalidade de valores de rugosidade Ra Rz e Rmax obtidos das superf cies maquinadas pelas 4 fresas para 8 e 16 ciclos Valores em um Ferramentas e respectiva orientac o Beidos 16cidos da an lise de rugosidade Ra Rz Rmax Ra Rz Rmax 5 343 mon E 3 180 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 169 25 Lf st A 20 BlRugosidade Radial l lRugosidade Tangencial 15 Rugosidade um Rz radial 9 845 10 Rmax tang 7 963 Rmax radial 5 343 Rmax radial 4 797 Rz tang 6 619 Rz radial 2 631 Rz radial 2 765 Rmax tang 2 400 Rmax radial 2 597 Rmax tang 2 053 Ra tang 0 180 Rz tang 1 991 Rz tang 1 600 Ra radial 1 693 Rz radial 1 784 Ra tang 1 277 Rz tang 1 220 Rmax tang 1 493 Ra radial 0 452 Ra tang 0 260 Ra radial 0 494 Ra tang 0 306 Ra radial 0 284 WALTER 4Z HPMT 3Z HPMT 4Z DORMER 22 Figura 102 Resultados de Ra Rz e Rmax obtidos relativos aos 8 ciclos Para o percurso de maquinagem de 8 ciclos cor
144. es indicated by the different manufacturers Only cutting fluid machining conditions were considered and the machining process was performed using cutting routes previously determined using end mills in high speed machining conditions Comparative analysis was made taking into account the quality of surface generated by machining evaluated through profilometry and the wear registered on each used tool Keywords Machining process High Speed Machining Tools Wear Tool life Duplex Stainless Steel ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS ABSTRACT PEDRO REIS xii ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX LISTA DE S MBOLOS E ABREVIATURAS Lista de S mbolos e Abreviaturas Ae AISI Al O Ap ASTM CAD CAM CNC Co Cr CrN Cu CVD D e D EDS Fe Fn Ff Fz Largura de desbaste lateral American Iron e Steel Institute Alum nio xido de alum nio Profundidade de corte American Society for Testing and Materials Carbono Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing Computer Numeric Control Cobalto Cr mio Nitreto de Cr mio Cobre Chemical Vapour Deposition Di metro da peca Energy dispersive X ray spectroscopy Ferro Componente normal de forca de maquinagem Avan o por rota o Componente de atrito Avan o por dente ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRA
145. esmo trabalho que as outras ou seja cada dente faz o dobro do trabalho efectuado por uma fresa de 4 l minas por exemplo A n vel de Ra radial situa se tamb m na terceira posic o Com estes resultados pode se concluir que esta fresa apresenta propriedades interessantes a n vel de qualidade superficial produzida principalmente para percursos de maquinagem pequenos mas devido ao seu alto ritmo de degradac o a sua longevidade curta A par da HPMT 3Z a fresa da DORMER 2Z destaca se tamb m pela sua polival ncia relativamente s estrat gias de maquinagem poss veis e gama de materiais onde pode ser aplicada Tabela 67 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela DORMER 22 16 ciclos Valores em um 16 Ciclos Ra Rz Rmax 16cRug Dormer Radial 1 16cRug Dormer Radial 2 _0 579_ 16cRug Dormer Tang 1 16cRug Dormer Tang 2 16cRug Dormer Tang 3 16cRug Dormer Radial 3 0 579 3 400 6 640 3 6 2 4 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa DORMER 22 As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da Dormer de 2 l minas podem ser visualizadas na tabela abaixo PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 165 Tabela 68 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta DORMER 22 para 16 ciclos Desgaste de ferramentas em 16 ciclos To mag O HV det WD mode MN A
146. esta fresa apresentou n veis de Ra e Rz tangencial ligeiramente inferiores para 16 ciclos situa o para a qual n o foi encontrada justifica o Contudo n o se trata de uma diferen a relevante Radialmente os valores de rugosidade pioraram como j era expect vel mas tamb m sem grandes diferen as o que leva a crer que esta fresa apresenta uma longevidade muito acima da das concorrentes n o aparentando grandes sinais de desgaste no fim dos ensaios de maior dura o 16 ciclos Tabela 59 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela WALTER 4Z 16 ciclos Valores em um d cidos o Ra Rma 16cRug Walter Radial 3 0 504 2 784 6 670 1 515 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 152 DESENVOLVIMENTO 3 6 2 1 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa WALTER 42 As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da Walter de 4 l minas podem ser visualizadas nas tabelas abaixo atrav s de an lise de electr es secund rios esquerda e electr es retrodifundidos direita Tabela 60 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta WALTER 4Z para 16 ciclos Desgaste de ferramentas em 16 ciclos Y Eroro mag O HV det WD mode 2 mm mag O HV dett WD mode 2 CEMUP 50x 15 00
147. ex est intimamente relacionado com a caracter stica de cada fase por isso o equilibrio entre as frac es volum tricas de austenite e ferrite deve estar pr ximo de 50 para cada uma das fases a fim de se maximizar as propriedades mec nicas A Tabela 25 compara as propriedades mec nicas dos a os inoxid veis de microestrutura d plex com os a os inoxid veis austen ticos Tabela 25 Compara o entre as propriedades mec nicas dos a os inoxid veis de microestrutura duplex com ligas austen ticas Fontana amp Greene 1986 Resist Resist Alongamento Dureza AISI UNS Escoamento Trac o m nimo Vickers Microestrutura Meal MPa A 304 L 515 680 Austen tica 316 L 515 690 Austen tica S 32304 600 820 531803 680 880 532750 800 1000 Os inoxid veis duplex apresentam alta resist ncia impacto temperatura ambiente 25 A sua tenacidade est limitada fracc o volum trica e distribuic o da ferrite Com uma fracc o volum trica de austenite na ordem dos 4096 obt m se prevenc o efectiva da nucleac o e progress o de fissuras Dessa forma a orientac o e a morfologia da estrutura dos duplex s o importantes na avaliac o da tenacidade Resultados de ensaios de impacto demostram que os acos duplex possuem boa tenacidade A Figura 78 ilustra os resultados obtidos no ensaio de impacto para a liga 316L bem como para tr s qualidades duplex UNS S32304 SAF 2304 UNS S31803 SAF 2205 e UNS
148. f cies de pe as fundidas ou conformadas mecanicamente de modo a se obter melhor aspecto superficial e dimens es mais precisas de acordo com as especifica es de fabrica o e com a finalidade Realiza o de tarefas espec ficas imposs veis de conseguir atrav s de outros processos Fabrica o em s rie de pe as a um custo mais baixo em alguns casos Fabrica o de poucas pe as praticamente de qualquer forma a partir de um bloco de material Nas opera es de maquinagem uma por o do material das pe as retirada pela ac o de uma ferramenta ferramenta de corte produzindo a apara De um modo geral as opera es de maquinagem podem ser classificadas da seguinte forma Chiaverini 1977 PEDRO REIS Torneamento para obten o de superf cies de revolu o em que a pe a gira em torno do eixo principal de rota o da m quina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo determinadas traject rias As v rias modalidades de torneamento incluem torneamento linear cil ndrico c nico radial perfilamento sangramento etc Fura o para obten o de furos geralmente cil ndricos em que a pe a ou a ferramenta giram e ao mesmo tempo a ferramenta ou a pe a se deslocam segundo uma traject ria rectil nea coincidente ou paralela ao eixo principal da m quina As v rias modalidades de fura o s o fura o em cheio escareamento fura o escalonada fura o de centros etc Mandril
149. formance e Redu o de ferramentas armazenadas uma fresa maquina m ltiplos materiais e opera es e revestimento AICrN promove a alta produtividade e acabamentos superiores superf cie das pe as e H lice de 30 toler ncia P9 para desbaste em cheio e Comprimento de corte curto para minimizar as vibra es Tabela 39 Propriedades da fresa DORMER S812HA Desbaste em cheio P9 Slotting N de l minas dentes Comprimento de corte curto Tipo de fresa para a os de baixa a alta resist ncia PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 123 ngulo da h lice da l mina Tipo de haste encabadouro cil ndrico Revestimento em Alcrona AICrN Direc o de corte Slotting desbaste em rampa e mergulho Standard Resist ncia trac o N mm Ferr tico 4 austen tico lt 300 lt 1000 55 0 030 ferr tico martens tico 3 4 Caracteriza o do material a maquinar Dureza Grupo de materiais HB O material escolhido para a realiza o deste trabalho o A o inoxid vel Duplex CD4MCuN ASTM 890 ou 1 4517 EN 10283 Trata se de um a o inoxid vel austen tico ferr tico A combina o das suas propriedades permite obter excelentes presta es em aplica es exigentes no que diz respeito resist ncia manuten o durabilidade e efici ncia de custos a longo prazo ESTUDO
150. g9 Rugosimetro Mahr M2 us uu ss m unu ese oboe bM osos o bd inire 132 Figura 90 Microsc pio Electr nico de Varrimento MEV FEI Quanta 400 FEG 133 Figura 9 Orienta o da opera o de u Du aN 134 Figura 92 Tipo de retriseracao utilizada eio ee EHI a e led Eu c asss 136 Figura 93 Zona de ades o de material no flanco da fresa HPMT 3Z para 8 ciclos assinalada como Z1 pn DS 144 Figura 94 Composi o relativa zona Z1 na ferramenta HPMT 3Z 144 Figura 95 Inclus es de heterogeneidades fases mais duras no material encontradas atrav s da an lise das aparas ds 148 Figura 96 Diferentes zonas e impurezas detectadas na superf cie da fresa da WALTER AZ 154 Figura 97 Composi o relativa zona Z1 na ferramenta WALTER 4Z 155 Figura 98 Composi o relativa zona Z2 na ferramenta WALTER 4Z 155 Figura 99 Composi o relativa zona Z3 na ferramenta WALTER 4Z 156 Figura 100 Diferentes zonas detectadas na fresa HPMT 4Z em 16 ctclos 162 Figura 101 Composi o relativa zona Z1 na ferramenta HPMT 4Z
151. guinte forma Silva 2008 D L S Onde S Sec o da m D D bito de uma ferramenta m Finalmente pode se calcular a taxa de produ o em m min com a express o Silva jq 5 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 91 poss vel estabelecer uma relac o entre a velocidade de corte e tempo de vida Esta equac o pode ser expressa pela Lei de Taylor a qual foi obtida experimentalmente atrav s de testes de vida da ferramenta sendo dada pela seguinte equac o Silva 2008 Onde X o coeficiente de desgaste da ferramenta K a vida de ferramenta para a velocidade de corte de 1m min tabelados para cada material A recta associada curva de vida da ferramenta a seguinte Log T Log K x Log V T Log T LcgE xLogVc X T KVC paravc iliLaogWVcz 0 LoOgqT LoGK T E Logk Locgwc Figura 67 Recta associada curva de vida da ferramenta Silva 2008 Considerando o efeito da penetrac o e do avanco temos Silva 2008 Onde T tempo min p penetra o mm a avanco por rotac o mm rot Vc velocidade de corte m min K3 constante r S X coeficientes ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 92 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 3 4 3 Tipos de desgaste encontrados nas ferr
152. i 10 po o 08 c o 9 06 U S 04 N O e 02 0 0 127 0 369 0 306 0 348 9 260 0 253 0 180 0 251 8 16 Ciclos e WALTER 47 HPMT 37 HPMT 47 9 DORMER 27 Figura 105 Evoluc o da rugosidade tangencial nas 4 fresas em estudo 3 6 4 An lise do desgaste das ferramentas Ap s a realizac o dos ensaios verificaram se tipos de desgaste semelhantes em todas as ferramentas bem como resultados desses problemas na peca de trabalho s variando como seria de esperar a intensidade gravidade dos mesmos ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 172 DESENVOLVIMENTO De um modo geral verificou se a ocorr ncia de fissuras entalhes e lascagem na aresta de corte e at mesmo quebra parcial da extremidade da aresta de corte Verificou se tamb m a ocorr ncia de desgaste nos flancos Tudo isto teve como consequ ncia pr tica o aumento da rugosidade superficial da peca de trabalho e nos casos onde houve quebra da ponta da aresta mais significativa verificou se a formac o de relevos apesar de muito pequenos nas zonas de fronteira entre as passagens e consequentemente valores de rugosidade n o t o satisfat rios Figura 106 Relevo na zona de fronteira do passo Nos ensaios realizados utilizou se um Ap baixo 0 5 mm de profundidade assemelhando se mais a uma operac o de acabamento do que um
153. icularidades Figura 57 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 70 REVIS O BIBLIOGR FICA t m y 2 dm S MBOLO DO ie FABRICANTE SEMPRE EMPREGADO LIGAS OU b AGLUTINANTES MITRIFICADO siicATO 7 Rj BORRACHA CLASSIFICA O F GOMALACA _ DA DUREZA o OXICLORETO DE CARBORUN DUM NORTON E ne a comum i Oxido de aluminio AA mes 38 5094 amp xido de aluminio comum e DA 50 tido de nA ME S IC aluminio branco E Mole sllIclo preto 3781 Meda LMNO ESTRUTURA E sillcia verde ESPA AMENTO ENTRE mentado _ OS GR OS ABRASIVOS wumemeso s s 12 18 pmo af aaj 0 sej se se Doe eof 100 120 me uso isojzoj 20 __ 280 320 400 s00 Fe j 500 800 10 6 1200 1606 Figura 57 Especificac o dos rebolos Senai Torneamento e Rectificac o 2009 A maioria das m s de rectifica o cont m xido de aluminio uma combina o de xido de alum nio e xido de alum nio cer mico ou carboneto de sil cio M s com xido de alum nio e xido de alum nio cer mico s o identificadas pela letra A e as de carboneto de sil cio pela letra C Diferentes variedades de cada tipo de abrasivo poder conter outras letras As diferentes variedades t m v rios n veis de f
154. ilizada em praticamente todos os componentes que maquinados Escareadores s o utlizados na maioria dos casos para furos de conex o com rosca opera es de desbaste para alargador ou para remo o de rebarbas Alguns tipos de escareadores podem ser visualizados na Figura 47 Escareador de Metal Duro Soldado Escareador Aco R pido com Guia Escareador Especial com Guia e com Raio de Proteg o Especial Avellanador Especial Avellanador de Metal Duro Soldado con Gu a y Avellanador de Acero R pido con Gula Espectal Radio de Protecci n Escareador Especial Escareador de Metal Duro Soldado Escareador em Aco R pido Avellanador Especial com Guia Avellanador en Acero Rapido Avellanador de Metal Duro Soldado con Gula Figura 47 Tipos de escareadores Costa 2014 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 60 REVIS O BIBLIOGR FICA Furo e Furo Escariado Furoe Caixa e Caixa Furo Escalonado Furos Chantro Chantro Escariado Caixa Escariado Escalonados Figura 48 Opera es de escareamento e fura o Costa 2014 A execuc o dos furos pode ser realizada com as ferramentas anteriormente descritas mas tamb m poss vel atrav s da utiliza o de fresas apropriadas para esta aplica o ou seja fresas providas de corte de topo corte ao centro n o tendo naturalmente o mesmo desempenho das brocas mas por outro lado permitem obter superf cies planas
155. iores do que a DOMER 27 deixando uma marca de passo com algum relevo Esta ferramenta destaca se pela sua polival ncia em termos de abordagens de maquinagem e materiais admiss veis PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 157 Tabela 62 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 3Z 16 ciclos Valores em 0 633 _0 663 3 194 5 050 0 663 3 6 2 2 2 An lise de desgaste para 16 ciclos Fresa HPMT 3Z As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da HPMT de 3 l minas podem ser visualizadas na tabela abaixo atrav s de an lise de electr es secund rios esquerda e electr es retrodifundidos direita Tabela 63 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 3Z para 16 ciclos Desgaste de ferramentas em 16 ciclos 2 mm P 9 HV det WD mode End mill HPMT3Z 16c 15 00 BSED 17 6 mm Z Cont mag O HV det WD mode 2 CEMUP 50x 1500kVIETD 17 6 SE End mill HPMT3Z 16c e Atrito e Oxidac o e Materiais pastosos e ou endurecidos por trabalho e Uso de angulo de posi o de 90 e A geometria muito negativa ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX e Seleccionar uma aresta mais viva e Diminuir o ngulo de posi o e Seleccionar u
156. is Duplex Os a os inoxid veis d plex com estrutura ferr tica austen tica fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura bif sica composta por uma matriz ferr tica e ilhas de austenite com frac es volum tricas aproximadamente iguais dessas fases Esta classe de materiais caracterizada por apresentar uma interessante combina o de elevadas propriedades mec nicas e de resist ncia corros o e por isso considerada bastante vers til Os a os inoxid veis duplex s o frequentemente utilizados nas ind strias qu mica e petroqu mica de papel e celulose sider rgicas alimentares e de gera o de energia 2 4 1 Composi o qu mica t pica Na Tabela 24 s o apresentados os principais tipos de a os inoxid veis com destaque para os d plex UNS S32304 S31803 e S32750 SAF Sandvik Austenitic Ferritic 2304 2205 e 2507 e suas respectivas composi es qu micas Os diferentes tipos de a os inoxid veis duplex s o normalmente separados em tr s grupos com rela o composi o qu mica Nilsson 1992 e A os inoxid veis duplex de baixa liga devido ao menor teor de elementos de liga s o materiais econ micos n o possuem molibd nio na composi o qu mica e podem substituir a os inoxid veis austen ticos como TP304L 316L Uma qualidade utilizada o UNS S32304 SAF 2304 e A os inoxid veis duplex de m dia liga nessa fam lia enquadram se os d plex mais utilizados A qualidade
157. is Lopes Professor Adjunto Instituto Superior de Engenharia do Porto Professor Doutor Ant nio Paulo Monteiro Baptista Professor Associado com Agrega o Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto AGRADECIMENTOS vi ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS AGRADECIMENTOS vii Agradecimentos S o devidos agradecimentos principalmente ao meu amigo e orientador Doutor Francisco Silva pela orienta o deste trabalho pela luta na aquisi o de recursos essenciais realizac o do mesmo e incans vel ajuda na resoluc o de alguns problemas encontrados ao longo de todo o processo Um sincero obrigado por ter acreditado em mim e por me ter ajudado a evoluir tanto ao longo de todo o Mestrado de Materiais e Tecnologias de Fabrico empresa F Reis M quinas e Ferramentas Lda por ter disponibilizado as fresas e equipamentos a custo zero bem como aconselhamento e orientac o fundamentais realizac o dos ensaios de maquinagem Dormer na pessoa do Sr V tor Almeida por tamb m ter disponibilizado fresas para os ensaios de maquinagem a custo zero e ter demonstrado interesse agrado pelos resultados obtidos Ao Eng Victor Moreira das Oficinas Mec nicas do ISEP pela disponibilidade paci ncia simpatia e dedica o na fase dos ensaios de maquinagem Ao Eng Cl udio Costa do CENFIM Ermesinde pelo apoio dedica o e companheirismo aquando da
158. l Materials ASM Specialty Handbook E U A American Society for Materials Ferraresi D 1977 Fundamentos da Usinagem dos Metais S o Paulo Edgard Bl cher Ltda Fontana M G amp Greene N D 1986 Corrosion Engineering 3rd ed Boston MA McGraw Hill Helmi A Youssef E H 2008 Machining Tecnology Machine Tools and Operations Ist ed E U A CRC Press Hoffman P J Hopewell E S amp Janes B 2012 Precision Machining Tecnology 2nd ed E U A Cengage Learning Nilsson J O 1992 Super Duplex Stainless Steels Materials Science and Technology Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd Ed 2009 Obtido em Junho de 2014 de IMOA http www imoa info download files stainless steel Duplex Stainless Steel 2d Edition pdf Schneider Jr G 2009 Chapter 1 Cutting Tool Materials American Machinist Shaw M C 1984 Metal Cutting Principles 2nd ed Nova Iorque Oxford University Press Tsch tsch H 2008 Applied Machining Technology Dresden Springer 5 2 Outras fontes de informa o Arsopi Certificado 22 Tarugo Duplex 2014 Vale de Cambra Biermann D Steiner M amp Krebs E 2013 Investigation of Different Hard Coatings for Micromilling of Austenitic Stainless Steel Procedia CIRP Forty Sixth CIRP Conference on Manufacturing Systems 2013 7 pp 246 251 Borges M 2008 MMBorges Fura o Obtido em Julho de 2014 de MMBorges http mmborges
159. ll WTR4Z 0 5 16c Z1 Counts Figura 96 Composic o relativa a zona Z1 na ferramenta WALTER 42 Label A CEMUP 15 End mill WTR4Z 0 5 16c Z2 Cownts 720 Cr 640 Fe 560 Fe Mn Ni Fe 400 Figura 97 Composi o relativa zona Z2 na ferramenta WALTER 47 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 156 DESENVOLVIMENTO Label A CEMUP 15 End mill WTR4Z 0 5 16c Z3 Counts Figura 98 Composic o relativa zona Z3 na ferramenta WALTER 4Z 3 6 2 2 Fresa HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 3Z para 16 ciclos As caracter sticas da fresa HPMT 37 utilizada neste ensaio foram apresentadas no subcapitulo 3 3 2 3 6 2 2 1 Andlise de rugosidade para 16 ciclos Fresa HPMT 3Z A rugosidade superficial alcancada por esta fresa coloca a na ltima posic o para 16 ciclos no que diz respeito ao Ra e Rz tangenciais ver Tabela 62 ou seja na qualidade da superf cie gerada embora quase em igualdade de circunst ncias com a fresa DORMER 27 Portanto a superf cie resultante apresenta maior rugosidade m dia e maior amplitude entre picos e vales de rugosidade deixando uma superf cie fr gil com tend ncia a perder as dimens es iniciais comprometendo o seu uso em aplica es onde o toler nciamento dimensional apertado Quanto rugosidade radial apresenta se como a terceira melhor apresentando melhores resultados do que a HPMT 4Z e p
160. m parafuso apertado contra essa superf cie plana de maneira ferramenta aguentar maior bin rio sem escorregar O di metro da haste pode variar consoante o di metro da zona de trabalho zona com arestas de corte para deste modo poder ser segura por um porta ferramentas normalizado Existem muitos tipos de fresas em func o do tipo de maquinagem a ser executada A Figura 32 2 representa um tipo de fresa cil ndrica com l minas helicoidais As fresas cil ndricas podem tamb m apresentar as l minas paralelas ao eixo As l minas helicoidais garantem uma operac o mais segura porque como trabalham simultaneamente n o s o t o suscept veis a vibra es Segundo a disposi o das l minas as fresas podem ser tangenciais ou de topo Quando a espessura da ferramenta relativamente pequena em rela o ao di metro as fresas s o chamadas de disco As fresas c nicas s o utilizadas quase exclusivamente para executar ranhuras prism ticas para mesas de trabalho corredi as ou de outros tipos ou para a produ o de ferramentas como as pr prias fresas Chiaverini 1977 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 44 REVISAO BIBLIOGR FICA Tabela 9 Opera es b sicas de fresagem e ferramentas de corte ilustrando a variedade de superf cies e combina es de superf cies que podem ser realizadas Principais opera es Cutter Spindle spindle
161. ma de aplica o lt 1100 Coeficiente de Fricc o 0 3 HPT High Performance Tools Ferramentas de alto desempenho Sem vibra es 3 L minas de corte Quanto aos par metros de maquinagem aconselhados pelo fabricante temos Tabela 36 Par metros recomendados pelo fabricante mm min 0 4D SUS 0 3D Ap 15xD ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS As 1xD Ap 01 22 5 0 50 SUS 2 5D Ap 83 918 10 SUS 0 5D 120 DESENVOLVIMENTO 3 3 3 Ferramenta do tipo C HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 G6110 Z4 A outra ferramenta da HPMT utilizada nos ensaios foi a fresa HPMT SE45 Noviano Standard V47BXZ024GX040001 provida de 4 l minas com corte ao centro O seu revestimento Alcrona AlCrN NOVIANO ses5op NOVIANO No Vibration 1NOise Perfect Edge Gri Improves surface finishing Enables higher cutting speeds High CNC repeatability within 0 010mm Perfect Edge Erinding PVD coating A carbide selection Supenor wear and chipping resistance due to optimally matched coating and carbite material Prolong the tool He Enables higher cutting speeds Variable index Anti vibration design Figura 86 Caracter sticas e benef cios HPMT SE45 Noviano Standard Tabela 37 Propriedades da fresa HPMT SE45 Noviano Standard Metal duro PEDRO REIS
162. ma ferramenta com cobertura CVD para maior resist ncia ao desgaste Seleccionar uma ferramenta com cobertura PVD para resist ncia escama o e aresta posti a e Variar a profundidade de corte PEDRO REIS 158 DESENVOLVIMENTO Condi es inst veis Tornar as condi es da m quina mais Classe muito est veis dura quebradi a Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz Desgaste do flanco Velocidade de corte Reduzir a velocidade de corte muito alta Seleccionar ferramenta mais Classe muito tenaz adequada de acordo com a exig ncia Resist ncia ao por tenacidade ou resist ncia ao desgaste insuficiente desgaste An lise das arestas de corte VB 380 00 um mag OD HV det WD model 300 300 x 115 00 kV BSED 11 8 Z Cont End mill HPMT3Z 16c VB 229 20 um 0 Ool HV det WD mode 300 300 x 115 00 kV BSED 11 8 mm Z Cont End mill HPMT3Z 16 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 159 Aresta de corte 3 VB 115 00 um 300 um End mill HPMT3Z 16c Esta ferramenta foi a que apresentou os piores resultados em 16 ciclos a n vel de Rae Rz tangencial como j foi referido apesar de mesmo assim serem bastante satisfat rios Esta fresa mais vocacionada para o desbaste em mergulho slotting desbaste em cheio down milling devido s suas exc
163. ma pe a cil ndrica at um certo di metro As ferramentas utilizadas no torneamento geralmente possuem uma aresta de corte principal Tsch tsch 2008 Pe as de trabalho de torneamento simples s o processadas pelo movimento de avan o na direc o do eixo de rota o Os m todos associados s o designados de acordo com a direc o do movimento de avan o durante a maquinagem O perfil final da pe a geralmente criado a partir de v rios cortes Tsch tsch 2008 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 14 Facejamento Figura 4 REVIS O BIBLIOGR FICA Torneamento Torneamento Torneamento c nico externo de contorno de forma TA A Esquema das principais opera es de torneamento Chiaverini 1977 2 2 1 1 Principios b sicos do torneamento Os par metros utilizados no torneamento s o Sandvik Manual T cnico 2010 Velocidade de corte Vc m min a peca gira a um certo n mero de rota es por minuto Isso proporciona uma velocidade de corte espec fica Vc medida em m min na aresta de corte Figura 5 Din T N V 1000 Onde Dm di metro da peca de trabalho mm n rotac o da rvore do torno rpm Profundidade de corte ap mm a diferen a entre a superf cie cortada e a bruta A profundidade de corte medida perpendicularmente direcc o de avanco axial Figura 5 Avan o por rota o fn
164. mas neste caso como se trata de uma fresa com somente duas l minas cada dente trabalhou mais em compara o com qualquer outra ferramenta ensaiada para o mesmo percurso de maquinagem como j foi dito em cima o que pode justificar esta extens o de desgaste Apesar destes valores obtidos a rugosidade superficial produzida por esta fresa foi bastante satisfat ria sendo a 32 melhor nesse campo a n vel de Ra PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 175 3 6 5 An lise das aparas recolhidas Foram recolhidas aparas ap s os ensaios de maquinagem de 8 ciclos das fresas HPMT 37 e DORMER 27 as quais s o mostradas nas imagens seguintes mag O HV det WD mode 2mm oriol mag O HV WD model 2 mm CEMUP 50x 15 00kV ETD 20 0 SE MT3Z chip CEMUP 50x 15 00kV ETD 20 0 SE DMR2Z chip Figura 111 Aparas recolhidas ap s ensaios de 8 ciclos da HPMT 3Z esquerda e da DORMER 2Z direita Desde logo se nota uma diferenca na geometria das duas amostras 1 ug d NN BA X N A 1 AY LY NN q k SN A y Y CX Y D mag DJ HV det WD mode 500 um Worn mag O HV det WD mode 30 um 220x 15 00 ETD 10 8 mm SE HPMT3Z chip CEMUP
165. mente atrav s de uma maior sofistica o dos sistemas de accionamento e controlo vieram trazer novos desafios s ferramentas as quais necessitaram de acompanhar o desempenho conseguido pelos equipamentos em termos de velocidade e precis o de posicionamento Neste aspecto as ferramentas t m evolu do de uma forma not ria atrav s da adi o de revestimentos a graus de metal duro cada vez mais vers teis que permitem adaptar as caracter sticas da superf cie da ferramenta s propriedades e estado de tratamento pr prios de cada material Isso passou a ser conseguido atrav s de um revestimento da superf cie das ferramentas em a o r pido ou metal duro e agora efectuado atrav s de uma s rie de finos revestimentos cada um dos quais com propriedades muito espec ficas que conferem ptimas propriedades de transfer ncia de calor baixo atrito e fundamentalmente elevada dureza e resist ncia ao desgaste Por outro lado o desenvolvimento nas ligas met licas tamb m n o cessou de mostrar ptimos resultados atrav s do aparecimento de a os de alta resist ncia com uma elevada resist ncia mec nica e ligas inoxid veis duplex que aliam ptimas propriedades de resist ncia mec nica e resist ncia ao desgaste mesmo em meios qu micos com elevada agressividade em termos de oxida o e corros o neste contexto que surge o interesse pela maquinagem de ligas de a o inoxid vel duplex as quais come am a ser cada vez mais usa
166. mente f ceis de produzir e o n mero de passos no processo com interven o humana drasticamente reduzido reduzindo tamb m erros humanos o que aumenta a qualidade dos produtos e diminui o desperd cio agilizou as linhas de montagens e tornou as mais flex veis pois a mesma linha de montagem pode agora ser adaptada para produzir outro produto num tempo muito mais curto do que com os processos tradicionais de produ o Acompanhando o desenvolvimento tecnol gico da inform tica e a tend ncia por uma interactividade cada vez maior com o utilizador o c digo e linguagem de m quina tamb m evoluiu O sistema CNC permite agora realizar pe as extremamente complexas e de grande precis o especialmente quando associado a programas de CAD CAM ou seja desenho e fabrica o assistida por computador O desenho assistido por computador ou CAD Computer Aided Design um software utilizado para desenvolver projectos e desenhos t cnicos A fabrica o auxiliada por computador ou CAM Computer Aided Manufacturing est associada ao processo de produ o Qualquer processo auxiliado por microcontroladores ou controladores num ricos pode ser considerado um CNC Os sistemas CAM trabalham tendo como base modelos matem ticos provenientes do sistema CAD Atrav s desses modelos os sistemas geram um c digo de percurso da ferramenta que atrav s do p s processador software gera o programa do comando ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE
167. mente obtida pela classe Cr Ni como por exemplo o AISI 3041 e aproxima se da classe Cr Ni Mo como o AISI 316L CPT C 60 40 20 304L MEL 316LMo LDz2101 SAF2304 SAF2205 Figura 87 Temperaturas cr ticas de pitting em 1M NaCl segundo ao ASTM G 150 usando a Avesta Cell Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 130 DESENVOLVIMENTO 3 4 3 3 Corros o atmosf rica A resist ncia a corros o atmosf rica de um aco est fortemente ligada a sua resist ncia corros o uniforme e localizada como o pitting e corros o intersticial Como o Duplex CDAMCuN mostra uma boa resist ncia a estes tipos de corros o pode se assumir que suficientemente resistente na maior parte dos ambientes 3 4 3 4 Corros o sob tens o Como todos os a os inoxid veis duplex CD4MCuN demonstra uma boa resist ncia corros o sob tens o induzida por cloretos Muitos m todos de teste s o usados para classificar os diferentes tipos de a os no que diz respeito resist ncia corros o sob tens o Um desses m todos o teste de dobragem em U no qual a amostra exposta a uma solu o de 3M de cloreto de magn sio MgCl a 100 C durante 500 horas A dobragem realizada longitudinal e transversalmente direc o de laminagem Os resultados do ensaio para o Duplex LDX 2101 S o OS seguintes Tabela 46 Resultados
168. mento t rmico Ferramenta material de base Figura 76 Revestimento multicamada Silva 2008 Os revestimentos nanocomp sitos t m uma estrutura que combina a robustez da fase aglutinante como exemplo cobalto com carboneto com dureza do revestimento de nanocomp sitos A estrutura de gradiente obt m as suas capacidades atrav s de um n cleo macio e el stico que vai endurecendo medida que se aproxima da superf cie aumentando tamb m a sua resist ncia ao desgaste Drape 2011 Revestimentos para fresagem dif cil roscagem e furac o variam e s o espec ficos para cada aplica o Tamb m dispon veis como j referido em cima est o os revestimentos multicamadas que fissuram at camada imediatamente a seguir em vez de evolu rem at ao substrato da ferramenta proporcionando uma maior longevidade da mesma PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 99 Um revestimento com a melhor rela o custo efici ncia pode depender de v rios factores mas existe normalmente uma ou mais op es vi veis para cada aplica o Fazendo a escolha certa do revestimento e seus atributos pode significar a diferen a entre uma opera o bem sucedida e outra que mostra pouca ou nenhuma melhoria Profundidades de corte velocidades e lubrificantes t m todos efeito na maneira como a superf cie reage Daggett 2005 2 4 A os inoxid ve
169. mm O HV det WD mode gt gt mm CEMUP 50x 15 00kV ETD 147 mm SE End mill DMR2Z 8c CEMUP 50x 115 00 kV BSED 14 7 mm Z Cont End mill DMR2Z 8c Desgaste do flanco Velocidade de corte e Reduzir a velocidade de corte muito alta e Seleccionar ferramenta mais Classe muito tenaz adequada de acordo com a exig ncia Resist ncia ao por tenacidade ou resist ncia ao desgaste insuficiente desgaste Lascagem na aresta Condi es inst veis Tornar as condi es da m quina mais p Classe muito est veis dura quebradica Seleccionar uma ferramenta com uma geometria mais robusta e tenaz ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 150 DESENVOLVIMENTO Aresta de corte 1 VB 62 50 um ortol mag J HV det WD mode 200 um 500 15 00 kV BSED 15 3 mm Z Cont End mill DMR2Z 8c Aresta de corte 2 VB 89 50 um Ro mag O HV det WD mode 200 um 200 x_ 15 00 kV BSED 15 2 mm Z Cont End mill DMR2Z 8c Em concord ncia com os resultados obtidos na an lise de rugosidade superficial que apresentou resultados excelentes esta fresa n o apresenta grandes danos nas suas arestas de corte O que se pode referir que uma das arestas apresenta um VB ligeiramente maior que a outra O que explica esta situa o que a aresta com um VB maior se trata da aresta que faz um desbaste inicial com maior taxa de remo
170. n Z Cont End mill DMR 0 5 16 Aresta de corte 2 VB 926 1 um 500 um End mill DMR 0 5 16 Como j foi referido apesar desta fresa aparentar um desgaste mais acentuado do que as rivais h que salientar que o menor n mero de l minas levou a que cada dente tivesse de trabalhar o dobro daquilo que trabalham as fresas de 4 l minas por exemplo Portanto trabalharam duas vezes mais para o mesmo percurso de maquinagem independentemente do menor avanco por dente aplicado o que pode explicar as imagens de SEM obtidas Contudo os acabamentos superficiais obtidos s o bastante satisfat rios ponto forte de uma fresa com esta configurac o o corte de material em cheio abertura de rasgos Slotting muito por causa do grande poder de extrac o de que minimiza e ou previne a ades o de material na aresta de corte da ferramenta Nesta fresa tal como aconteceu com a HPMT 37 n o se considerou necess rio realizar a an lise de EDS pois n o se verificou nada que a diferenciasse das restantes ferramentas PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 167 3 6 3 Andlises gen ricas Aqui ser feita uma reflex o sobre a globalidade dos resultados obtidos experimentalmente Foram maquinadas 8 pecas iguais no total sendo quatro com 7 5 metros de percurso de maquinagem 8 ciclos e quatro com 15 metros de percurso de maquinagem 16 ciclo
171. nas de corte de cada fresa e as recomenda es do fabricante numa tentativa de manter o avan o por dente sensivelmente igual para todas as ferramentas enquanto a rotac o da rvore foi mantida nas 4000 rpm S no caso da fresa HPMT Noviano de 4 l minas n o foi poss vel manter o avan o por dente semelhante s restantes muito por causa da sua configura o dado que esta possui uma rea de trabalho ligeiramente mais alta do que as restantes Durante os ensaios detectou se a presen a de vibra es atrav s n o s do ruido produzido aquando do desbaste como tamb m atrav s da qualidade de acabamento resultante da pe a As causas deste fen meno podem dever se a v rias limita es referentes ferramenta de corte e seu sistema de fixa o ao centro de maquinagem s caracter sticas da pe a e sistema de fixa o da mesma de referir tamb m que esta vibra o era mais not ria quando a dist ncia da superf cie da pe a ao sistema de fixa o era maior Tabela 50 Caracter sticas gerais e par metros dos ensaios N dentes Z Avan o por Fixa o da pe a Fixa o da ferramenta utilizada Par metros WALTER H30140418 4 c E LL 8 7 5 metros de percurso de maquinagem 1 4 0 0156 HPMT G10040005006 3 0 0158 PLUNGE MILL HPMT 4Z V4A7BXZ2024GX040001 4 NOVIANO DORMER 5812 2 0 0156 WALTER H30140418 4 uos HPMT G10040005006 0 0158 PLUNGE MILL HPMT 4Z V4A7BXZ20
172. nflu ncia do tratamento superficial de p s deposic o na ferramenta na intensidade de desgaste da mesma foi investigada A superf cie do revestimento antes e depois do tratamento de p s deposi o foi analisada utilizando curvas de rela o de Abbot Firestone A intensidade de desgaste ocorrido para as ferramentas com revestimento AITiN nano cristalino para um percurso de maquinagem de 150 metros foi m nima Portanto foram realizados os estudos da import ncia da selecc o do revestimento bem como do p s tratamento superficial na melhoria da maquinabilidade de acos inoxid veis austen ticos Como os p s tratamentos resultam sempre num aumento da longevidade da ferramenta devido a quantificac o das curvas de relac o de materiais indica resultando numa diminuic o da rea de pico e num aumento na rea de vales Uma selecc o de PVD adequada parece tamb m ter um forte impacto na longevidade da ferramenta O revestimento AITIN nano cristalino superou o AITiN refinado na fase p s rodagem de desgaste est vel quase duplicando a sua vida til Quanto aos revestimentos base de AICrN o AICrNbN com estrutura do tipo 200 tem um desempenho muito melhor do que o AICrN com estrutura 111 Endrino Fox Rabinovich amp Gey 2005 Noutro estudo sobre microfresagem do mesmo material tamb m se verificou a diferenca de performance entre v rios tipos de revestimento utilizando fresas de topo de 2 l minas com di metro de 1 mm O a
173. nte transformada em calor o que significa que dependendo do m todo esta energia t rmica detectada na pe a de trabalho ferramenta e apara com intensidades diferentes Durante a maquinagem de alta velocidade poss vel dissipar quase toda a energia com a apara No planeamento dos processos de maquinagem essencial que esta energia t rmica tenha ligeiro ou nenhum impacto negativo na pe a ferramenta e m quina Consequentemente durante o processo s o frequentemente usados refrigerantes e lubrificantes que t m como objectivos os seguintes pontos e Diminuir o desgaste da ferramenta vida til mais longa e Produzir pe as com rigor dimensional reduz a expans o t rmica e Produzir pe as com acabamento superficial satisfat rio e Promover a extrac o da apara da zona de trabalho e Reduzir a influ ncia t rmica na m quina ferramenta Hoje em dia o elevado aumento de custos do uso separa o e descarte destes fluidos de corte em conjunto com as novas legisla es ambientais e protec o para a sa de que esperado que fiquem ainda mais r gidas no futuro levaram necessidade de realizar estudos cient ficos nesta rea de forma a encontrar outras solu es Neste contexto a maquinagem a seco sem lubrifica o que se tornou poss vel conjuntamente com a maquinagem de alta velocidade cada vez mais utilizada e oferece ainda melhores resultados Por outro lado promove o desgaste mais r pido das ferram
174. ntro da ferramenta zona onde o esfor o e vibra es produzidas s o maiores Com estas condi es para al m da produ o de maus acabamentos na pe a tamb m se partiram algumas fresas que n o suportaram as vibra es e impacto de entrada na pe a recomend vel utilizar uma largura de corte passo lateral Ae de cerca de 60 70 do di metro da fresa para garantir abrang ncia m xima de canto raz o pela qual se optou por utilizar um Ae de 3 mm e tamb m um Ap de 0 5 mm para baixar as tens es exercidas na ferramenta O par metro de maquinagem que se fez variar foi o avan o como j foi referido Na Tabela 49 pode se verificar a globalidade dos par metros utilizados Tabela 49 Par metros de maquinagem utilizados Ferramenta e 4 mm Par metros de corte Rota o avanco Modelo aminas Pe eme rte gone rpm m min mm min mm dente mm WALTER soraoa18 d donis nm G10040005006 V4 BXZ024GX040 O encabadouro da ferramenta haste utilizado tamb m teve muita influ ncia na realiza o dos ensaios Foram realizadas algumas experi ncias pr vias com encabadouros de menor di metro do mesmo di metro da zona da h lice da ferramenta 4 mm mas provaram ser ineficientes nesta aplica o partindo prematuramente Com a utiliza o de encabadouros de 6 mm conseguiu se realizar com sucesso todos os ensaios Isto deveu se essencialmente melhor absor o e dissipa o das vibra es
175. o das ferramentas antes e depois da maquinagem para averiguar se houve ou n o varia es significativas na massa das mesmas Os ensaios foram realizados usando duas fases diferentes que variam ao n vel do comprimento de percurso de maquinagem A ordem de realiza o das tarefas foi a seguinte Numa primeira fase realizaram se 8 ciclos para cada ferramenta Cada ciclo corresponde ao desbaste de uma camada com 0 5 mm de profundidade do tarugo de 60 mm de di metro disponibilizado para o efeito Cada camada equivale a um percurso de maquinagem de 0 942 m No total os 8 ciclos correspondem a sensivelmente 7 5 metros de percurso de maquinagem para cada ferramenta Determinou se a rugosidade superficial da peca maquinada atrav s do rugos metro Por fim analisou se o estado de desgaste na ferramenta atrav s de an lise num microsc pio electr nico com vista a obter uma melhor profundidade de campo Utilizando fresas novas realizou se de novo os ensaios de desbaste mas desta vez para 16 ciclos cerca de 15 metros de percurso total de maquinagem Determinou se novamente a rugosidade superficial da peca e desgaste das ferramentas ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 110 DESENVOLVIMENTO 3 2 Caracteriza o do equipamento de maquinagem Foi utilizado um centro de maquinagem vertical CNC Cone 15040 Standard para efectuar operac es de facejamento e posterior
176. o de precis o porque n o produzem bons acabamentos Quando se combina xido de alum nio cer mico e xido de alum nio o resultado uma m dur vel que pode produzir superf cies com bom acabamento e que adequada para a rectifica o de precis o de metais ferrosos e Carboneto de sil cio um abrasivo mais duro do que o xido de alum nio e est dispon vel em duas classes M s verdes cont m a mais pura forma de carboneto de sil cio s o as mais fi veis e s o principalmente usadas para a rectifica o de metal duro M s pretas s o menos fi veis e s o geralmente usadas na rectifica o de ferros fundidos a os inoxid veis e metais n o ferrosos O tamanho de gr o est listado ap s o tipo de abrasivo Quanto menor o n mero mais grosseiro o gr o e quanto menor mais fino o gr o se torna Gr os mais grosseiros removem material mais rapidamente e deixam as superf cies mais rugosas enquanto gr os mais finos ir o remover material mais lentamente mas produzem acabamentos superficiais melhores M s com gr os mais grosseiros tamb m cortam melhor metais macios porque gr os maiores podem penetrar na pe a mais facilmente Na rectifica o de metais mais duros m s com um gr o mais fino e com mais gr os numa dada rea da m ir o proporcionar mais pontos de corte que poder o remover material mais rapidamente do que uma m com gr os mais grosseiros que nunca poder ter a mesma quantidade de gr os
177. ocessos pass veis de serem utilizados s o o processo manual de soldadura por arco com el ctrodos revestidos ou soldadura por arco com protecc o gasosa Devem ser usados materiais de adi o que proporcionem uma soldadura austen tica ferr tica a fim de se obter um metal de soldadura com resist ncia corros o e propriedades mec nicas semelhantes do material base 3 5 Caracteriza o dos meios laboratoriais de an lise utilizados Foram utilizados os seguintes meios laboratoriais todos para 8 e 16 ciclos e Balan a anal tica digital An lise da massa das fresas antes e ap s cada ensaio de maquinagem utilizando uma balan a com sensibilidade at mil sima de grama para verificar se ocorreram grandes varia es a este respeito e Rugos metro de contacto para verifica o do estado da superf cie em termos de rugosidade deixada por cada tipo de fresa utilizada ap s cada ensaio e Microsc pio electr nico de varrimento para verifica o em detalhe do desgaste ocorrido na fresa ap s cada ensaio de maquinagem ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 132 DESENVOLVIMENTO 3 5 1 Rugos metro Foi utilizado um rugos metro para medic o do estado superficial das pecas ap s os ensaios de maquinagem da marca Mahr modelo M2 Figura 88 Rugos metro Mahr M2 Os seus dados t cnicos podem ser visualizados na Tabela 47 Tabela 47 Da
178. ode ser visualizada esta rela o Silva 2008 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 89 Wcosl80m minWVc l 44m minycalzs8m min Deggagt VHl onm Ol de saida ao 40 50 Bo Tempo de Corte jmin Figura 64 Desgaste VB em fun o da velocidade de corte Silva 2008 Por exemplo para um VB de 0 2 mm pode se prever a vida til de uma ferramenta como se v no gr fico da Figura 65 h Vida T irn 16 iB 32 12 256 Ve In min Figura 65 Representac o da curva de vida T f Vc para o desgaste VB 0 2 mm obtida do gr fico anterior Silva 2008 O percurso de corte esperado para um VB de 0 2 mm pode ser visualizado no gr fico da Figura 66 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 90 REVIS O BIBLIOGR FICA 5000 n E 4000 O Ts 3000 2500 amp 1000 0 R L20 LED 258 vVcim min l Figura 66 Percurso de corte da ferramenta em fun o da velocidade de corte para um 2008 2008 desgaste VB 0 2 mm obtida do primeiro gr fico Silva 2008 comprimento de corte em metros pode ser encontrado atrav s da express o Silva Onde Lc Comprimento de Corte m Vc Velocidade de Corte m min tc Tempo de Corte min O d bito de uma ferramenta em m calcula se da se
179. on ncias surgidas no processo e Folgas na fixa o da pe a e Deficiente forma o extrac o de aparas As solu es para este problema s o Schneider 2002 e Massas adicionais na m quina e Altera o da velocidade de corte Vc profundidade Ap ou rota o n e Mudan a de estrat gia concordante discordante e Melhorar a fixa o 2 2 2 2 Fresadoras A m quina que realiza a opera o de fresagem a fresadora Estas m quinas s o classificadas geralmente de acordo com a posic o do seu eixo rvore fixac o da fresa em relac o a mesa de trabalho fixac o da peca Em relac o ao eixo rvore s o classificadas em fresadoras horizontais paralelo mesa verticais perpendicular a mesa e universais com dois eixos rvore horizontal e vertical A Figura 25 representa esquematicamente uma fresadora horizontal com os respectivos componentes principais e movimentos Estes equipamentos s o compostos por uma base que suporta os outros componentes a coluna que cont m a rvore e o seu mecanismo motor e o eixo porta ferramenta o suporte que se move verticalmente o carro fixado no suporte que se move horizontalmente a 90 em relac o ao movimento do carro ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 38 REVIS O BIBLIOGR FICA Torpedo Alavancas para trocas de velocidades Eixo oluna Mesa E Volante pa
180. opo e Mandris e Alargadores e Outros Alguns benef cios e informa o geral Silva 2008 e Desenvolvimento em Leipzig em 1927 e Composi o t pica 81 W 6 C 1396Co e Resistem a cerca de 1000 e Possuem dureza equivalente apresentada pelos a os r pidos temperatura ambiente e Possibilita maiores velocidades de corte do que as ferramentas de a o r pido ou de ligas fundidas e Possibilita um ganho em termos de vida da ferramenta na ordem dos 200 a 400 relativamente s ferramentas de a o r pido e Alta resist ncia de liga o interna gume cortante e Possibilidade de difus o a altas temperaturas lt Vc 2 3 1 4 Cer micos O principal componente dos materiais cer micos o xido de alum nio Al 05 Pode se distinguir entre dois grupos de xidos sinterizados o xido de alum nio puro com baixo teor de elementos de liga de outros xidos de metais e os xidos sinterizados que cont m n o s xido de alum nio mas tamb m grandes quantidades de carbonetos met licos 40 60 As ferramentas cer micas s o muito duras e resistentes ao desgaste Contudo s o muito fr geis e suscept veis a fractura PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 79 Devido sua resist ncia ao desgaste as ferramentas cer micas podem aguentar velocidades de corte muito altas Consequentemente este mat
181. or arranque de apara na actualidade um dos processos de fabrico mais utilizados e de maior relevo no panorama da ind stria metalomec nica mundial Para al m da forte evolu o que se tem registado ao longo das ltimas d cadas nos equipamentos ligados maquinagem tamb m as ferramentas t m visto o seu desempenho fortemente melhorado gra as essencialmente ao desenvolvimento de revestimentos finos mono e multicamada que t m proporcionado o conjunto de propriedades mais indicado a cada situa o Por outro lado os a os inoxid veis duplex t m registado um forte incremento na sua aplica o a qual requer em muitos casos o uso da maquinagem para a obten o das formas necess rias Tendo em considera o estes dois factores o presente trabalho visa essencialmente avaliar qual a ferramenta mais adequada para trabalhar este tipo de ligas em fun o do tipo de maquinagem e condi es de corte Para tal foram utilizadas diferentes ferramentas dotadas da mesma geometria e seleccionados par metros que constitu ssem um denominador comum entre os valores indicados pelos diferentes fabricantes Foram consideradas apenas condi es de maquinagem com utiliza o de fluido de corte e realizados percursos de corte previamente determinados na fresagem utilizando fresas de topo em condi es de maquinagem de alta velocidade A an lise comparativa recaiu sobre a qualidade da superf cie gerada por maquinagem avali
182. or penetra o de t mpera pois diminui consideravelmente a velocidade cr tica de arrefecimento O n quel quando ligado ao cr mio aumenta a tenacidade do aco Em grandes teores junto ao cr mio torna o aco resistente corros o e ao calor e Molibd nio Mo Aumenta a resist ncia a quente e em presen a do n quel do cr mio aumenta o limite da tens o de rotura e a tens o de ced ncia molibd nio dificulta a forjagem melhora a temperabilidade a resist ncia fadiga e propriedades magn ticas Exerce uma not vel influ ncia nas propriedades da solda um elemento formador de carbonetos Em acc es r pidas aumenta a tenacidade mantendo as propriedades de dureza a quente e retenc o de corte e Cobre Cu Melhora os limites da tens o de rotura e a tens o de ced ncia dos acos mas diminui as propriedades de elasticidade Em pequenas quantidades torna o a o resistente corros o e Mangan s Mn Aumenta a temperabilidade a soldabilidade e o limite de resist ncia tracc o ou tens o de rotura com diminuic o insignificante na tenacidade mangan s combina se em primeiro lugar com o enxofre para ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 126 DESENVOLVIMENTO formar o sulfureto respectivo MnS o excedente liga se em parte com o carbono dando o respectivo carboneto MnC composto an logo cementite FeC qual se associa e em p
183. ora universal Para al m destas fresadoras existem tamb m outras para utiliza es especiais as quais se podem visualizar na Figura 30 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 41 Fresadora de portal ou Gantry Fresadoras paralelas Figura 30 Outros tipos de fresadoras especiais Chiaverini 1977 2 2 2 3 Ferramentas espec ficas para fresagem Muitos tipos de ferramentas de corte s o usados no processo de fresagem Um exemplo dessas ferramentas s o as fresas que podem ter arestas de corte ao longo de toda a sua superf cie frontal topo como tamb m podem ter l minas de corte numa parte da sua extens o lateral o que permite realizar desbaste perif rico Ferramentas optimizadas para facejar geralmente possuem arestas de corte nos cantos de topo As faces de corte de uma ferramenta de fresagem s o normalmente constitu das por um material duro e resistente a temperatura para que haja menos desgaste mas por uma quest o econ mica frequente encontrar se estas ferramentas em aco r pido Finas camadas de revestimento podem ser aplicadas por forma a diminuir o atrito ou aumentar mais a dureza da ferramenta As ferramentas de fresagem est o dispon veis em diversas formas e tamanhos Existem tamb m diversos tipos de revestimentos bem como angulos de ataque e n mero de laminas ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTE
184. os gr os abrasivos e Aglomerante material que une os gr os abrasivos e Grau de dureza resist ncia do aglomerante e Estrutura porosidade do disco abrasivo Existem v rios tipos e formas de rebolo adequados ao trabalho de rectifica o que se deseja fazer e principalmente natureza do material a ser rectificado V rios perfis e sec es transversais est o dispon veis dependendo do uso pretendido As formas e aplica es que estas ferramentas podem adoptar podem ser visualizadas na Figura 56 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 69 Aplica o Aflac o de resas frontals fresas de lopo fresas cilin dricas machos ca be otes porta bits Afiac o de brocas e ferramen las diversas Afia o de fresas an gulares rebaixado Pegas res broca de 3 4 arestas cortantes fresas frontais fre sas de topo Relificac o plana de Afia o de machos brocas 59 ataque frontal no fa NL ceamento de superfi Afia o de fresas de forma Farrimanis da Pana fresas detalonadas fresas e estampos cil ndricas fresas frontais em geral fresas de disco pontas montadas Figura 56 Formas e aplicac es dos rebolos Senai Torneamento e Rectificac o 2009 Os rebolos t m uma especificac o comum impressa numa etiqueta do pr prio disco abrasivo que indica as suas part
185. ovetes de sec o 10 x 10 x 50 mm e entalhe em V Os ensaios foram realizados na direc o transversal direc o de lamina o bara e MM ES D RTT T 102 Figura 79 Expans o t rmica x10 C 30 100 Gomes Vi as amp Vatavuk 1999 103 Figura 80 Maquinabilidade relativa de aco inox duplex comparada com o tipo 316 para ferramentas em metal duro HM e aco r pido HSS Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless 2nd rr 104 Figura 81 Centro de maquinagem HAAS 2 esseeeseesssssssssssseeeeeeee nn nnn nnhnene ness esses nn a nnns 110 Figura 82 Fixa o do tarugo na mesa de trabalho do centro de maquinagem 113 Figura 83 Cone hidr ulico WTE modelo DIN 69871 AD B utilizado nos ensaios 114 Figura 84 A Fresagem lateral Side Milling B Fresagem em cheio Slotting 116 Figura 86 Caracter sticas e benef cios HPMT SE30 Plunee Mlll 118 Figura 87 Caracter sticas e benef cios HPMT SE45 Noviano Standard 120 Figura 88 Temperaturas cr ticas de pitting em IM NaCl segundo ao ASTM G 150 usando a Avesta Cell Sandvik Material Center Datasheet LDX2101 2013 129 Pigura
186. p edge Ferramentas de a o r pido ou metal duro apresentam se muitas vezes com este revestimento quase invis vel Diamante o revestimento aplicado atrav s de CVD que apresenta o melhor desempenho no mercado em materiais n o ferrosos ideal para corte de grafite comp sitos de matriz met lica alum nio com elevado teor de sil cio e muitos outros materiais abrasivos Revestimentos de diamante n o devem ser usados na maquinagem de a os pois gerado mais calor e provoca reac es qu micas que decomp em as liga es que promovem a ades o deste revestimento ferramenta ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 85 2 3 3 2 Investiga o ligada a revestimentos para ferramentas Existem cinco raz es principais para o uso de ferramentas revestidas e Aumentar a resist ncia ao desgaste e Aumentar a resist ncia oxida o e Reduzir o atrito e Aumentar a resist ncia fadiga e Aumentar a resist ncia ao choque t rmico Quando as ferramentas est o devidamente revestidas e trabalham como o previsto o resultado para o cliente final s o par metros de corte optimizados maior longevidade da ferramenta e possibilidade de maquinagem a seco sem lubrifica o Drape 2011 2 3 3 2 1 M todos de revestimento das ferramentas de corte S o utilizados dois m todos principais de revestimento de ferramentas Deposi o qu mica de
187. por unidade de rea O uso de m s com gr os grosseiros para a rectifica o de materiais duros ir resultar na fractura dos gr os para fora da m e um excessivo desgaste da mesma Tamanhos de gr o de 46 a 60 s o normalmente usados para opera es de rectifica o de uso geral Hoffman Hopewell amp Janes 2012 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 72 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 3 Ferramentas As ferramentas de corte s o utilizadas para remoc o de material da peca a desbastar Este desbaste pode ser realizado atrav s de ferramentas de uma s l mina ou multi l mina As de uma l mina s o usadas geralmente em torneamento entre outras opera es semelhantes Ferramentas de fresagem e fura o s o geralmente ferramentas multi l mina Ferramentas de rectifica o ex m s abrasivas s o tamb m consideradas ferramentas multi l mina Cada gr o abrasivo considerado uma aresta de corte microsc pica embora de alto ngulo de inclina o negativa As ferramentas de corte t m de ser fabricadas em materiais mais duros que o material que est a ser cortado e t m de ser capazes de suportar o calor gerado no processo de corte de metal Al m disso a ferramenta deve ter uma geometria espec fica com ngulos de sa da concebidos de modo a optimizar a extra o da apara O ngulo da aresta de corte tamb m muito importante como a largura da l mina
188. ra movimenta o Bixo Acionamento do emo Y Acionamento do Base Bixo Anteparo do fluido de corte Alavancas para sele o de avan os autom ticos Figura 25 Principais componentes de uma fresadora horizontal Tem se assim a possibilidade de dotar a pe a a maquinar de tr s movimentos movimento vertical devido ao suporte e dois movimentos horizontais perpendiculares entre si devido ao carro e mesa Na Figura 26 poss vel visualizar algumas opera es de fresagem horizontal E pa peca Figura 26 Algumas opera es de fresagem horizontal Chiaverini 1977 As fresadoras verticais s o aplicadas em certos tipos de servico quando necess rio girar a fresa segundo um eixo vertical Estas m quinas s o constitu das por uma base a qual est ligado o suporte que se movimenta verticalmente Sobre este suporte situa se o carro transversal e a mesa ambos com movimento no plano horizontal e sobre este a mesa na qual as pecas a maquinar s o fixadas Fazendo parte integrante da base situa se um conjunto na parte superior onde se localiza o cabe ote que cont m os rg os de transmiss o que accionam o porta ferramenta segundo um eixo vertical PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 39 Cabe ote Es Porta Ferramenta Ferramenta AF de Cor
189. regulares e menos recortados Apresenta tamb m uma zona de esmagamento com estrias mais espa adas devido tamb m ao menor esfor o de corte proporcionado pelo ngulo de ataque mais incisivo conforme se pode observar na Figura 114 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 177 porto mag O HV det WD mode 500 um CEMUP 220x 15 00 kV ETD 11 7 mm SE DMR2Z chip Figura 115 Face de corte da apara da DORMER 2Z ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 178 DESENVOLVIMENTO 4 Conclus es De um modo geral pode se afirmar que para 16 ciclos as fresas de 4 l minas apresentaram os melhores resultados a n vel dos par metros Ra Rz e Rmax sendo portanto a escolha mais apropriada para desbastes laterais Contudo as restantes fresas tamb m revelaram resultados bastante interessantes e pouco abaixo das rivais de 4 l minas mas efectivamente o ponto forte destas ser no desbaste de mergulho Slotting ou desbaste em cheio down milling onde o n mero inferior de l minas uma clara vantagem pois permite uma maior efici ncia na extra o de apara prevenindo assim problemas de ades o de material da pe a de trabalho na aresta de corte especialmente materiais com a composi o do ensaiado neste trabalho Provavelmente tamb m a durabilidade destas f
190. respondentes a aproximadamente 7 5 metros de comprimento de corte h que destacar principalmente as presta es da fresa da DORMER 27 que n o s teve os menores valores de rugosidade de todos os testes mas tamb m teve a menor diferen a entre valores de Ra radial e tangencial significando por isso que quase n o deixou marcas nas fronteiras entre passagens Os valores de Rz obtidos por esta ferramenta tamb m foram os mais baixos significando que a superf cie resultante dever suportar melhor poss veis contactos mec nicos devido a baixa amplitude entre picos e vales de rugosidade levando a que a peca n o tenha tend ncia a perder o seu rigor dimensional A WALTER 4Z teve estranhamente valores de rugosidade ligeiramente acima para 8 ciclos mas no geral foi a fresa mais regular Obteve o segundo melhor resultado do teste de 8 ciclos A HPMT 37 obteve valores de rugosidade razo veis sendo a terceira melhor para 8 ciclos O seu Rz tamb m a coloca num n vel razo vel para este tipo de teste J a fresa HPMT 47 teve p ssimos resultados n o havendo at ent o justificac o para o sucedido s especula es tais como a exist ncia de heterogeneidades na peca que tenham danificado as arestas de corte da ferramenta ou defeito de fabrico da pr pria fresa ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 170 DESENVOLVIMENTO 16 000 eo o lt Lf 14 000 12
191. riabilidade A friabilidade a capacidade dos gr os abrasivos individuais fracturarem durante a rectificac o para criar novas e mais afiadas arestas de corte M s que s o mais fri veis produzem menos calor na rectificac o e s o geralmente usadas na rectifica o de materiais duros M s menos fri veis s o mais tenazes mant m a sua forma melhor e s o geralmente usadas na rectifica o de materiais macios Hoffman Hopewell amp Janes 2012 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 71 As particularidades dos materiais constituintes dos rebolos s o as seguintes Hoffman Hopewell amp Janes 2012 e xido de alum nio m s de xido de alum nio s o usadas para a rectifica o de a os Existem diferentes cores atribu das as m s de xido de alum nio como o branco cor de rosa e castanho Estas cores em conjunto com qualquer prefixo antes da designa o A indicam a classe do xido de alum nio M s de cor branca cont m a mais pura forma de xido de alum nio e s o das mais fri veis M s cor de rosa cont m algum xido de cr mio e s o mais tenazes e menos fri veis M s castanhas cont m xido de tit nio e s o menos fri veis do que as de cor de rosa e xido de alum nio sint tico m s produzidas inteiramente de xido de alum nio sint tico s o muito dur veis mas n o s o adequadas para a rectifica
192. rna e Evitar vibra es causadas por longos balan os da ferramenta e Alinhamento da ferramenta e altura de centro Tabela 8 ngulo de corte positivo e negativo Smith 2008 Positivo Gimpa de corta Ponta de relerincia de reter ncia do ferramenta p TR ngulo de ataque positivo Pe o Plano de aresta da ferramenta Mais comuns Pr prias para materiais d cteis como a o ao carbono Tamb m teis para materiais que endurecem no corte Adequadas para alta temperatura Negativo a de corte Face de aizacun Pano de raterencio de ferramenta am I Angulo de absque negativo Angulo de folga r p siliv Plana de aresta da ferramenta Positivas Negativas Dobro de superf cie de corte e maior resist ncia Avanco e profundidade de corte maiores Gera um aumento nas forcas de corte Exigem maior pot ncia e rigidez do torno Existem diferentes tipos de pastilhas e sistemas de fixac o As pastilhas podem assumir dupla face e com ou sem quebra apara ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX diferentes formas geom tricas Elas podem tamb m ser classificadas por tipo face simples PEDRO REIS 30 REVIS O BIBLIOGR FICA Maior Resist ncia Maior Vibra o Figura 15 Propriedades mais relevantes dos insertos consoante a
193. rno Smith 2008 28 Tabela 8 ngulo de corte positivo e negativo Smith 2008 20 Tabela 9 Opera es b sicas de fresagem e ferramentas de corte ilustrando a variedade de superf cies e combina es de superf cies que podem ser realizadas 44 Tabela 10 Alguns tipos de fresas mais utilizadas DORMER 2010 45 Tabela 11 Compara o de fresas com diferentes n meros de l minas DORMER 2010 46 Tabela Tipos de Turadora t picas deae puteos Moin oai t topa za EEUU 56 Tabela 13 M todos de rectifica o Senai Torneamento e Rectifica o 2009 61 Tabela TAE Tipos de zecBific ad OP taut iia 67 Tabela 15 Dados t cnicos dos a os ferramenta n o ligados Davis 1995 74 Tabela 16 Aplica es de a os ferramenta n o ligados Davis 1995 75 Tabela 17 Dados t cnicos dos a os r pidos Davis 1995 76 Tabela 18 Aplica es dos a os r pidos Davis 1995 76 Tabela 19 Faixas de aplica o dos metais duros Da
194. ronze etc Metais preciosos Platina ouro prata PRFV Pl sticos reforcados com fibra de vidro papel plastificado baquelites etc Termopl sticos Plexiglass fibra vulcanizada teflon etc Materiais naturais Borracha dura e macia ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 80 REVIS O BIBLIOGR FICA As ferramentas diamantadas t m arestas de corte com uma geometria espec fica Normalmente os diamantes encontram se incrustados em suportes espec ficos mas hoje em dia tamb m s o utilizadas ferramentas com corpos de corte policristalino PCD O PCD Polycrystaline Diamond obtido com recurso a t cnicas de deposi o sintese no v cuo CVD Chemical Vapour Deposition Com esta configura o um elevado n mero de diamantes muito pequenos s o cristalizados sob alta press o e a altas temperaturas na zona da aresta de corte de uma ferramenta de metal duro As pontas de corte fabricadas desta maneira s o normalmente brasadas ao suporte 2 3 2 Graus de metal duro Antes de seleccionar uma ferramenta para maquinar determinado material necess rio perceber a que grupo de materiais pertence visto que est lhes associado um grau de metal duro mais aconselhado Na tabela da Figura 59 poss vel visualizar os diferentes grupos de materiais Grupos Dos materiais a serem Tdasastipasde a o e de a o fundada excepto a o comestrutura a
195. s portanto cada ciclo corresponde a aproximadamente 0 942 metros 3 6 3 1 An lise da rugosidade superficial As pecas foram submetidas verificac o da rugosidade onde o comportamento de cada fresa foi analisado recorrendo a dois tipos de an lises radial e tangencial Foram registados tr s par metros e Rugosidade m dia aritm tica Ra aritm tica significa a soma de todos os valores A m dia da rugosidade o par metro unidimensional e Rugosidade m xima Rz soma da altura do maior pico e profundidade do vale maior dentro de um comprimento de amostra Ir e Maior pico ou vale encontrado Rmax o maior valor de rugosidade encontrado naquele comprimento de amostra Com a an lise radial foi poss vel verificar a rugosidade nas fronteiras do passo ou seja as zonas de uni o das passagens feitas pela fresa e a tangencial permitiu verificar a rugosidade sem estas zonas de uni o Para cada fresa foram realizadas seis an lises 3 radiais e 3 tangenciais de modo a encontrar um valor interm dio representativo do estado geral da rugosidade na superf cie peca Esta tarefa revelou se de certo modo complicada possivelmente devido a folgas no centro de maquinagem vibra es e desgaste das ferramentas terem originado zonas onde a rugosidade era ligeiramente maior do que outras da a necessidade de se achar um valor m dio para cada situac o Na an lise superficial das pecas verificaram se varia
196. s necess rio o uso de ferramentas PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 49 que o permitam O uso de mandris alargadores serve para alargar furos j existentes melhorando a toler ncia dimensional e o acabamento superficial desejado Mandris s o ferramentas de m ltiplas arestas de corte que atrav s dos movimentos de corte e avanco servem para alargar e acabar furos Os mandris s o divididos em multicortantes e monocortantes Tamb m dentro dos processos de furac o temos o escareamento O escareamento um processo de maquinagem destinado a fazer um alargamento c nico ou cil ndrico na entrada de um furo usado para embutir a cabeca do parafuso na peca por exemplo Este alargamento quando cil ndrico pode tamb m ser chamado de rebaixamento 2 2 3 1 Principios b sicos da fura o Existem v rios tipos de fura o e Fura o em cheio sem furo pr vio tamb m designado por furo passante ou vazado um processo de fura o destinado abertura de um furo cil ndrico numa pe a removendo todo o material compreendido no volume do furo final na forma de apara e Fura o com pr fura o processo onde realizado um furo anterior com um determinado di metro para posterior utiliza o de uma broca de maior di metro num furo j existente ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTA
197. s crie uma aresta postica Slotting Figura 84 B prs Pus ua Figura 84 A Fresagem lateral Side Milling B Fresagem em cheio Slotting 3 3 1 Ferramenta do tipo A WALTER Protostar N45 Compact H3014018 4 Uma das ferramentas utilizadas nos ensaios foi a fresa da marca Walter modelo Protostar NA5 Compact H3014018 de 4 l minas com corte ao centro O seu revestimento de Nitreto de Tit nio Alum nio TiAIN Tabela 31 Caracter sticas gerais da fresa WALTER Protostar N45 Compact Fresagem a 90 Canais Maquinagem Fresas de topo de metal duro ngulo de h lice A 45 1401 Haste DIN 6535 HA Compact N45 Material base Metal duro com revestimento TAX Nitreto de tit nio alum nio I A camada TAX utilizada nos casos em que for necess ria uma elevada resist ncia temperatura como por exemplo na maquinagem de acos temperados N l mnas 4comcotenocenro S O Norma P S At 48 HRC Aplica es P 4 Fresagem de canal a 0 5 x Dc Fresagem a 90 a lt 0 6 x D PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 117 O seu campo de aplicabilidade o seguinte Tabela 32 Fresagem a 90 sem raio de canto com fresa WALTER Protostar N45 Compact Aplicac o secund ria Recozido beneficiado 210 eee
198. s s o montados no torno de forma transversal em relac o peca Figura 7 No torneamento interno os suportes de pastilhas ferramentas s o montados de forma longitudinal e beneficiar da maior penetrac o da ferramenta na peca Figura 7 Figura 7 Posicionamento dos suportes de ferramentas no torneamento SANDVIK Coromant Esta abordagem aplica se para qualquer tipo de operac o facejamento torneamento exterior e interior roscagem fura o sangramento etc salvo algumas opera es especiais em que n o seja poss vel a adop o de um posicionamento convencional Dependendo da tarefa um dos aspectos mais importantes o ngulo de ataque da pastilha consoante o ponto de entrada desejado e de modo a evitar colis es do suporte com a pe a Existem tamb m as cabe as motorizadas que consistem basicamente em porta ferramentas dotados de movimento de rota o As cabe as motorizadas dividem se entre axiais e radiais Figura 8 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 19 Figura 8 Ferramentas motorizadas Axial a direita e Radial a esquerda Estas ferramentas garantem uma enorme polival ncia ao torno permitindo realizar operac es como por exemplo furac o e ou roscagem de exc ntricos na zona frontal da peca de trabalho ou na zona lateral cil ndrica da mesma furos transversais Na realizac o destas tarefas a
199. se depende de um ajuste eficiente entre as superf cies c nicas da ferramenta e do porta ferramenta Dever ser utilizado um martelo de borracha para prender a broca no porta ferramenta e Recomenda se o uso de fluidos refrigerantes e lubrificantes adequados conforme exigido pela opera o espec fica de fura o Quando do uso de fluidos e lubrificantes assegurar um abastecimento abundante especialmente na ponta da broca e essencial a evacua o das aparas durante a fura o para garantir o procedimento correto de fura o desaconselhado que as aparas permane am presas nos canais e Aquando do afiamento de uma broca deve se verificar sempre que seja produzida a correta geometria da ponta e que qualquer marca de desgaste tenha sido removida O UN crit rios de selec o de uma broca s o DORMER 2010 e Material a ser furado e Profundidade do furo e Capacidade da m quina e Fluido refrigerante usado e Condi es da m quina e Exig ncias de produtividade e Escolha do porta ferramentas e Estabilidade da fixa o da pe a de trabalho e Fura o horizontal ou vertical e Broca estacion ria ou girat ria e Controlo das aparas e Exig ncias dimensionais do furo O processo de fura o basicamente um processo de desbaste que gera pe as com toler ncias relativamente imprecisas ISO IT11 IT14 Quando s o necess rios melhores acabamentos superficiais ou toler ncias mais apertada
200. se principalmente numa direcc o paralela aresta de corte As correcc es passam sempre pela reduc o de par metros como o avanco e velocidade de corte Silva 2008 Outro tipo de desgaste encontrado poder estar localizado na superf cie de folga da ferramenta pois apresenta perda neste angulo de folga durante a maquinagem designado desgaste de flanco Este desgaste considerado o mais comum na fresagem sendo apontado como a raz o de falha cr tica da ferramenta Diniz amp Micaroni 2007 Figura 71 Desgaste de flanco na superf cie de sa da de uma ferramenta Kim 2004 incentivado pelo aumento da velocidade de corte o tipo de desgaste mais comum nas ferramentas de corte Incide essencialmente sobre os flancos da pastilha ou ferramenta s lida promovendo ainda um ligeiro arredondamento do raio da aresta de corte Deve se principalmente a fen menos de desgaste por abras o portanto resulta da fricc o existente entre a ferramenta e o metal da peca antes e depois da formac o da Como consequ ncia verifica se um decr scimo da qualidade da superf cie obtida por maquinagem bem como imprecis o dimensional e aumento da for a necess ria de corte Solu es poss veis para esta situac o recaem na reduc o da velocidade de corte e troca da ferramenta por uma mais robusta Silva 2008 Outra anomalia pass vel de ocorrer a deformac o pl stica da ferramenta PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMP
201. sta Su cia Sandvik Defini es na fura o s d Obtido em Julho de 2014 de Sandvik Coromant http www sandvik coromant com pt pt knowledge drilling formulas and defimtions drilling definitions Pages default aspx Sandvik Manual T cnico 2010 Sandvik Material Center Datasheet LDX2 101 Novembro de 2013 Obtido em Junho de 2014 de Sandvik Materials Technology http www smt sandvik com en au materials center material datasheets plate and sheet aus Idx 2101 aus Sandvik Torneamento de perfis s d Obtido em Outubro de 2014 de http www sandvik coromant com http www sandvik coromant com pt pt knowledge general turning choice of application external turning profile turning Pages default aspx SANDVIK Coromant s d CoroTurn 107 Obtido de Sandvik http www sandvik coromant com en us products coroturn 107 pages default aspx Schneider J 2002 Cutting tool applications Tooling amp Production Obtido em Junho de 2014 de Ebah http www ebah com br content AB AAAB V TcAL introducao aos processoa fabricacao fresagem Senai Torneamento e Rectificac o Outubro de 2009 Obtido em Setembro de 2014 de http dc706 4shared com doc aJtPJGW g preview html Senatore M Finzetto L amp Perea E 2007 Estudo comparativo entre os acos inoxid veis d plex e os inoxid veis AISI 304L 316L Obtido em Julho de 2014 de Scielo http www scielo br scielo php script sci arttext amp pid 80370 4467200
202. strial Os processos de maquinagem s o realizados numa grande variedade de m quinas ferramenta Alguns exemplos de m quinas ferramenta b sicas s o as fresadoras fresagem tornos torneamento furadoras fura o rectificadoras rectifica o serrotes mec nicos corte entre outros sendo que cada um destes tipos de m quinas pode apresentar uma s rie de configura es diferentes Os tornos por exemplo podem ser tornos horizontais verticais de placa de revolver copiadores semiautom ticos autom ticos entre outros Os tornos seguiram tamb m a tend ncia de outras m quinas ferramenta e hoje em dia bastante comum encontrar se m quinas destas com controlo num rico computorizado Estes processos podem ser combinados em m quinas multitarefa conhecidas como centros de maquinagem Para cada tipo de m quina ferramenta b sica existe uma grande variedade de ferramentas de corte suportes das ferramentas e da pe a de trabalho resultando numa enorme lista de equipamento e processos Para alguns tipos de pe as outros processos de fabrica o convencionais n o apresentam as melhores condi es de custo e produtividade ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS REVIS O BIBLIOGR FICA O processo de maquinagem possibilita atingir se esses e outros objectivos os quais em consequ ncia podem ser assim resumidos Chiaverini 1977 Acabamento de super
203. sua geometria Sandvik Manual T cnico 2010 Tamb m o raio de curvatura da ponta do inserto muito importante depende da configura o da pe a a ser trabalhada e dos requisitos de qualidade superficial exigidos pelo cliente Raios de curvatura muito pequenos apresentam pontas fracas muito sujeitas a fracturas e fissuras no entanto garantem um maior controlo das aparas tipo e tamanho e menor ru do mais utilizado em acabamento pois permitem obter superf cies menos rugosas Os raios de curvatura muito grandes originam ru do e vibra es excessivos pequena espessura de apara e aumento da for a passiva Exigem a utiliza o de m quinas robustas Esta configura o mais utilizada quando se pretende realizar grandes desbastes permitindo grandes avan os por rota o por pastilha A correta selec o do tamanho do raio de curvatura um dos factores mais importantes no que diz respeito ao n vel de suavidade superficial desejada Figura 16 9 ELEA kaw wak tutapa Figura 16 Raio de canto da ferramenta e respectivo acabamento Smith 2008 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 31 As ferramentas usadas para torneamento de perfis est o sujeitas a grandes varia es quanto s tens es e profundidades de corte devido s diferentes direc es de maquinagem e mudan as de di metro Uma das propriedades mais impor
204. tados com a vantagem de ser muito mais barata No entanto de prever que n o tenha uma durabilidade semelhante como se pode comprovar pelos fen menos apontados acima Tabela 64 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 42 16 ciclos Valores em 16 Ciclos Ra Rz Rmax 16 HPMT4Z Radial 1 16cRug HPMT4Z Radial 2 1 117 6 105 15 440 16cRug HPMT4Z Radial 3 1079 l6cRug_HPMT4Z Tang 1 0 259 1 849 2 500 16cRug HPMT4Z Tang 2 0 255 1 758 2 100 16cRug HPMT4Z Tang 3 0 246 1 671 1 960 1 079 3 6 2 3 2 Andlise de desgaste para 16 ciclos Fresa HPMT 42 As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da HPMT de 4 l minas podem ser visualizadas na tabela abaixo atrav s de an lise de electr es secund rios esquerda e electr es retrodifundidos direita Tabela 65 Resultados de desgaste obtidos na ferramenta HPMT 4Z para 16 ciclos Desgaste de ferramentas em 16 ciclos oo HV del WD mode 2 mm PONTO mag C HV det WD mode 52x 115 00 kV IETD 21 5 mm BSE End mill HPMT 0 5 16 52x 115 00 BSED 15 0 mm Z Cont PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 161 Problemas Causas poss veis Poss veis solu es Entalhe ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A
205. tantes de uma ferramenta de perfilamento a acessibilidade As pastilhas com um ngulo de ponta de 35 ou 55 permitem uma boa acessibilidade Figura 17 Torneamento de perfis O ngulo de posi o e a ponta da pastilha s o factores importantes para a acessibilidade O perfil da pe a deve ser analisado para seleccionar o ngulo de c pia mais adequado Deve se considerar um ngulo de corte livre de pelo menos 2 entre a pe a e a pastilha Por m por quest es de superf cie e vida til da ferramenta recomenda se um ngulo de pelo menos 7 Para optimiza o e acessibilidade deve se optar por um suporte com um formato de pastilha de 55 e um ngulo de posi o 107 Para multifun o escolha um suporte com um formato de pastilha de 55 e um ngulo de posi o de 93 Sandvik Torneamento de perfis As vibra es s o um problema comum nos processos de maquinagem Correspondem a um movimento relativo entre a pe a de trabalho e a ferramenta de corte As consequ ncias deste fen meno traduzem se em vibratos na superf cie da pe a e acabamentos n o t o satisfat rios dif cil contornar este problema mas existem ac es preventivas que se devem adoptar tais como e Estabilizar ao m ximo a pe a a ferramenta e a m quina e Escolher a ferramenta mais indicada para cada situa o em termos de ngulos dimens es acabamento superficial desejado etc e Seleccionar suportes com sistemas anti vibra
206. tas ferramentas de corte podem cortar para baixo com um ngulo de 45 ou semelhante As que possuem corte ao centro podem funcionar quase como uma broca tendo a capacidade de mergulhar no material ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 46 REVIS O BIBLIOGR FICA Para al m das ferramentas s lidas temos tamb m as ferramentas de pastilhas intercambi veis onde a aresta de corte consiste numa pe a separada da haste suporte e que pode estar brasada soldada ou fixa por parafuso ou alavanca As pastilhas s o normalmente constitu das por metal duro diamante policristalino ou nitreto de boro c bico As vantagens dos insertos s o e S uma pequena por o da ferramenta necess ria para realizar o corte e Devido ao pequeno tamanho do inserto pastilha a sua fabrica o mais f cil do que uma ferramenta s lida do mesmo material o que reduz os custos devido ao suporte poder ser constitu do por um material mais barato e tenaz e Em algumas situa es as pastilhas s o melhores do que as ferramentas inteiri as porque combinam a robustez do suporte com a dureza da pastilha Como desvantagens temos e jun o do suporte e pastilha reduz a rigidez muito importante ter em aten o o n mero de l minas da fresa utilizada para cada situa o Esta escolha deve ser feita tendo em aten o o material a ser maquinado dimens o da pe a de trabalho
207. te Morsa Mesa de Trabalha e Coluna Movimento Lengitudinal c E aee X menn B Tee IS B 1 Base Articulada da Mesa Coluna da Base Articulada Manivela do Movimento Vertical Base Manivela do Movimento Transversal Figura 27 Principais componentes de uma fresadora vertical Na Figura 28 poder o ser observadas em representac o esquem tica algumas opera es de fresagem vertical C gt gt Figura 28 Algumas opera es de fresagem vertical Chiaverini 1977 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 40 REVIS O BIBLIOGR FICA As fresadoras universais s o m quinas que permitem o posicionamento da ferramenta segundo um dos dois eixos horizontal e vertical ou segundo um eixo inclinado ou obl quo qualquer Esta m quina satisfaz portanto todas as condi es de fresagem podendo executar formas e perfis variados Contudo n o s o m quinas aconselhadas para produ o em s rie Uma caracter stica importante destas fresadoras a possibilidade de aplicar se sobre a mesa um dispositivo chamado divisor universal que permite realizar um determinado n mero de opera es de fresagem equiangulares ao redor de uma circunfer ncia e executar ranhuras helicoidais ao longo de uma superf cie cil ndrica Figura 29 Fresad
208. tendo sido identificado um s tipo de desgaste lascagem na aresta que n o teve nenhuma ou quase nenhuma influ ncia nos resultados recolhidos correspondentes rugosidade Nas imagens a fresa apresenta diversas forma es na superf cie que n o passam de impurezas como leo e aparas que se devem essencialmente a uma limpeza n o muito cuidada da ferramenta 3 6 1 2 Fresa HPMT SE30 Plunge Mill G10040005006 32 para 8 ciclos A fresa HPMT 37 utilizada neste ensaio foi j caracterizada conforme pode ser visto no subcap tulo 3 3 2 3 6 1 2 1 Andlise de rugosidade para 8 ciclos Fresa HPMT 3Z Nesta fresa os valores obtidos para 8 ciclos no que diz respeito ao Ra foram melhores face aos obtidos para 16 ciclos se bem que a diferenca n o seja elevada Os valores de Rz que foram claramente inferiores obtendo se uma superf cie com menos amplitude entre picos e vales de rugosidade mas sem resultados t o bons como a fresa da WALTER mesmo assim ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 142 DESENVOLVIMENTO Tabela 53 Valores de rugosidade Ra Rz e Rmax das superf cies maquinadas pela HPMT 3Z 8 ciclos Valores em Ra Rz Rmax 3 6 1 2 2 An lise de desgaste para 8 ciclos Fresa HPMT 3Z As imagens resultantes da an lise de microscopia electr nica de varrimento realizada na fresa da HPMT de 3 l minas podem ser visualizadas na tab
209. todo envolve a deposic o de filmes finos em v cuo pela condensac o de uma forma vaporizada do material sobre o substrato usando uma fonte de energia t rmica ou el ctrica o que permite que o material vaporizado adira ao substrato Uma polarizac o do substrato e dos alvos permite uma melhor ades o dos revestimentos As vantagens deste processo s o a variedade de materiais de revestimento dispon veis temperatura de operac o relativamente baixas volta dos 450 C o que permite o revestimento de arestas de corte afiadas As desvantagens lt que o revestimento interno de superf cies dif cil o revestimento requer uma linha de vis o do material vaporizado para o substrato e os requisitos da superf cie do substrato s o maiores Drape 2011 2 3 4 Desgaste das ferramentas A vida de uma ferramenta de corte pode ser entendida como sendo o tempo que esta trabalha eficazmente at que se atinja um crit rio previamente estabelecido O desgaste dessa mesma ferramenta considerado como uma perda cont nua e microsc pica de part culas da ferramenta devido acc o do corte Este fen meno considerado um problema cr tico nos processos de maquinagem pois prejudica a produc o e diminui a qualidade do produto final ao longo do tempo 2 3 4 1 Crit rios de fim de vida de uma ferramenta A vida til de uma ferramenta definida como sendo o tempo em que esta trabalha efectivamente sem perder o corte ou at que se atinj
210. trac o de apara e permitindo manter a efici ncia de corte n o comprometendo o acabamento e Encabadouro de 6 mm para evitar a mais poss vel as vibra es Foram realizadas experi ncias teste com encabadouros de 4 mm que provaram ser ineficientes nesta tarefa partindo prematuramente pela zona imediatamente a seguir zona til de trabalho sinal claro de excesso de esfor o imposto na ferramenta As caracter sticas que variam foram e N mero de l minas 2 3 e 4 dentes e 2tipos de revestimento Alcrona e Nitreto de tit nio alum nio e Altura da zona til de trabalho no caso da fresa HPMT de 4 l minas esta zona ligeiramente maior As ferramentas utilizadas nos ensaios foram as seguintes Tabela 30 Ferramentas utilizadas Ferramenta D 4 pm nu EN Protostar H30140418 4 N45 mo ovos AS AICrN Plunge Mill HPMT SE45 Noviano dr dE HM AICrN 4 Standard Spectrum ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX PEDRO REIS 116 DESENVOLVIMENTO recomend vel a utilizac o de fresas com maior n mero de l minas 47 por exemplo nas operac es onde a extracc o de facilitada tais como desbaste lateral Side Milling Figura 84 A No caso de o desbaste ser em cheio mais indicado utilizar um menor n mero de l minas 27 e 37 de maneira a prevenir que o material fique agarrado ferramenta ou por outras palavra
211. uinagem deste material fica a dever se a sua alta plasticidade e tend ncia a encruar principalmente nos acos inoxid veis austen ticos AISI 316 dureza 160 HB semelhantes ao do caso de estudo que levam a condi es de corte muito severas Para al m disso este tipo de material tem uma baixa condutividade t rmica comparado com os acos ao carbono estruturais Isto inflige alto impacto t rmico na zona de contacto que por sua vez aumenta significativamente o desgaste da ferramenta A sua maquinabilidade pode ser melhorada com a utiliza o de ferramentas de corte revestidas Os revestimentos PVD com baixa condutividade t rmica que permitem bons acabamentos superficiais devem ser utilizados PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 107 Isto leva a grandes melhoramentos a n vel de caracter sticas de fric o na interface pe a ferramenta bem como no processo de extrac o de apara Neste estudo em particular foram maquinadas placas deste material usando fresas de topo de acabamento com 8 mm de di metro em metal duro com quatro revestimentos diferentes AICrN AICrNbN AITiN refinado e AITiN nano cristalino Os par metros de maquinagem foram Vc 120 m min f 0 05 mm min Ap 10 mm Ae 0 5 mm Ambos os revestimentos base de AITiN e AICrN t m alta resist ncia oxidac o devido formac o de alumina na superf cie das suas camadas A i
212. undidade de corte poder variar em operac es de desbaste em torno de 0 025 mm a 0 1 mm e para acabamentos de 0 006 mm a 0 01 mm Tamb m como par metro importante temos a velocidade perif rica do rebolo que a rela o entre o di metro do mesmo e o n mero de rota es Senai Torneamento e Rectificac o 2009 OT d n 60000 Onde V velocidade perif rica m s d di metro da pe a mm n n mero de revolu es de 5000 a 15000 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 64 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 2 4 2 Equipamentos para rectificar As rectificadoras podem ser divididas nos seguintes tipos e De superf cies externas e De superf cies internas e Universais e Sem centro e Verticais e Horizontais e Especiais rebolo Pega peca RETIFICA O RETIFICA O RETIFICA O CILINDRICA EXTERNA CILINDRICA INTERNA SUPERFICIAL RETIFICA O SEM CENTROS Figura 51 Representa o esquem tica de algumas opera es de rectifica o Senai Torneamento e Rectifica o 2009 A Figura 51 apresenta algumas das opera es mais comuns de rectifica o A Figura 52 representa uma rectificadora de superf cies externas tamb m chamada rectificadora plana e os seus principais movimentos Como se v ela constitu da basicamente pela base sobre a qual corre a mesa dotada de movimento longitudinal Na mesa
213. ura os a os inoxid veis apresentam um comportamento muito pr ximo do equil brio est vel e metaest vel produzindo uma estrutura lamelar com gr os alongados na direc o de laminagem e composta por uma matriz ferr tica com ilhas de austenite sendo de aproximadamente 35 55 de ferrite e 45 65 de austenite conforme ilustra a Figura 77 z 2 VER E AS A B NS 1 u SS AN UN UN ero vFerrte a f RA SA p El q 2 AN N x y 3 2 NUS Nc 75 A T 94 x 9 NP AN NUI S Austenite VON ROSEO A y ARAS SA NU RU Oo Nr qo NU 8 1 y 2 P ANS VA N Figura 77 Microestrutura t pica de um a o inoxid vel austen tico AISI 3161 x400 e microestrutura t pica de um aco inoxid vel duplex SAF 2205 x400 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 101 2 4 2 Propriedades mec nicas principais A combina o entre os elevados valores de alongamento da austenite com a elevada tens o de limite el stico da ferrite nos a os inoxid veis duplex forma um conjunto de not veis propriedades mec nicas Os a os inoxid veis duplex apresentam elevada tens o de limite el stico na ordem de duas vezes o valor dos a os austen ticos Al m disso apresentam um alongamento m nimo em torno de 25 O comportamento mec nico dos a os inoxid veis dupl
214. ustan tca maxid vel austeniboo e a o a o fundido austentbocs ferr ticos Ferro fundado onzenta ferre fundado Ferro fundido cam graft esf rca fundida masive Erro fundado cam grafita vermicular Auring outros metas nda farrasas Hetais n o ferrosos matenaj n o ferrosos L gasaspecasresstentesa atas temperaturas com bass nique e canasta bt ns e 5gas de titan Ligas termormesiste n tes ligas de tit nio Materials Curos Pl sticas p sbcas refarcaddas cam fibras de vidro cabana grafite Figura 59 Diferentes grupos de materiais WALTER Cat logo Geral 2012 PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 81 Para os a os a variedade de graus a que se pode visualizar na Figura 60 2 E Graus basicos Graus complementares E i E E mii Tanida princi pal Y T Area fecomendada Figura 60 Tipos de graus existentes para acos Sandvik Manual T cnico 2010 Para os acos inoxid veis a variedade de graus a que se pode visualizar na Figura 60 z 9 lt Graus basicos Graus complementares Resini iile E Figura 61 Tipos de graus existentes para a os inoxid veis Sandvik Manual T cnico 2010 ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAG
215. vada que permite a este grau aguentar corte interrompido pesado de baixas a moderadas velocidades de corte ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX REVIS O BIBLIOGR FICA 83 2 3 3 Revestimentos para ferramentas yA Uma maneira encontrada para diminuir o desgaste das ferramentas aumentar a dureza superficial da ferramenta depositando sobre ela um revestimento duro e fino Esses filmes s o formados geralmente por materiais cer micos de dureza bastante elevada e baixa afinidade em relac o as pecas de trabalho Os revestimentos s o ben ficos n o apenas para diminuir o desgaste das ferramentas mas tamb m para melhorar a qualidade superficial do produto para aumentar a produtividade e para diminuir ou evitar o uso de lubrificantes A deposic o qu mica por vapor CVD Chemical Vapor Deposition uma t cnica de revestimento que revolucionou as ferramentas de corte quando foi introduzido nos finais da d cada de 60 Nos in cios da d cada de 80 esta t cnica evoluiu para revestimentos de composi o multicamada como TiC TiCN e Al 03 O revestimento Al O4 tem sido o mais importante para opera es de corte de alta velocidade alta temperatura e continua insuper vel A t cnica de deposic o f sica por vapor PVD Physical Vapor Deposition foi desenvolvida depois na d cada de 80 apresentando vantagens distintas e p de substituir os revestimentos CVD da mesma
216. vapor CVD Chemical Vapor Deposition e Deposi o f sica de vapor PVD Physical Vapor Deposition Cada m todo tem as suas pr prias vantagens e desvantagens A deposi o qu mica de vapor CVD foi o principal m todo de revestimento usado durante muitos anos Este processo envolve aquecer o substrato com um reactor qu mico e exp lo a um fluxo de g s Estes gases decomp em se na superf cie do substrato formando uma camada de revestimento Em geral a deposi o qu mica de vapor requer temperaturas na ordem dos 1000 Um revestimento comum usa tr s gases TiCL tetracloreto de tit nio H Hidrog nio N azoto para produzir TiN nitreto de tit nio cloreto de hidrog nio O HCl um subproduto do processo que tem de ser eliminado segundo apertadas regula es ambientais As vantagens do m todo CVD incluem ptima ades o das camadas bem como distribui o consistente e uniforme As desvantagens s o as altas temperaturas necess rias que afectam o substrato poucos materiais de revestimento aplic veis visto que que este aplicado sobre a forma de g s e longos tempos de ciclo Provoca tens es mais elevadas no revestimento ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE A OS DUPLEX PEDRO REIS 86 REVIS O BIBLIOGR FICA A deposic o f sica de vapor PVD uma t cnica mais recente de revestimento que est a tornar se muito popular na ind stria Este m
217. vis 1995 JJ Tabela 20 Par metros dos metais duros Davis 1995 77 Tabela 21 Par metros dos materiais cer micos Davis 1995 79 Tabela 22 Materiais processados com ferramentas diamantadas Davis 1995 79 Tabela 23 Especifica es dos graus adequados a a os inoxid veis Sandvik Manual T cnico 2010 82 Tabela 24 Composi o qu mica dos principais a os inoxid veis Fontana amp Greene 1986 100 Tabela 25 Compara o entre as propriedades mec nicas dos a os inoxid veis de microestrutura duplex com eas austeniticas Fontana de Greene 1986 unido Sura ve tira ci cO axo E M anu ta 101 Tabela 26 Propriedades f sicas Gomes Vi as amp Vatavuk 1999 102 Tabela 27 Alguns problemas associados maquinagem de a os duplex e respectivas solu es OUTOKUMPU Machinability of Duplex SS 2011 106 Tabela 28 Dimens es e algumas caracter sticas da bucha Bison 3575 113 Tabela 29 Caracter sticas t cnicas do cone hidr ulico 114
218. xtura da superf cie e para lubrificar e arrefecer a peca No caso de utilizac o de l quido refrigerante este deve ser aplicado em abund ncia Fluxo externa Figura 91 Tipo de refrigerac o utilizada 3 5 5 Realiza o pr tica dos ensaios de maquinagem Os ensaios de maquinagem realizados tiveram em comum o tipo de percurso de corte Visto tratar se de uma peca de revoluc o com 60 mm de di metro optou se por desbastar em espiral de fora para dentro com uma entrada suave na peca em rampa ou seja a fresa aproximou se gradualmente sem que houvesse uma entrada brusca prevenindo assim um embate forte que se poderia traduzir numa mais r pida degradac o da ferramenta sob a forma de quebra prematura das suas arestas de corte Este percurso em espiral foi realizado mantendo sempre a mesma altura de corte mesmo Ap de 0 5 mm Desbastando um n vel que corresponde a um ciclo a fresa baixada fora da peca em 0 5 mm e novamente realizado o percurso em espiral at ao centro repetindo o processo at se atingir os 8 ou 16 ciclos pretendidos Para a realiza o dos ensaios foram utilizadas fresas de diferentes configura es no que diz respeito ao n mero de l minas comprimento de rea de trabalho h lice e revestimento PEDRO REIS ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO DE DIFERENTES FERRAMENTAS NA FRESAGEM DE ACOS DUPLEX DESENVOLVIMENTO 137 Os par metros de maquinagem foram adaptados segundo o n mero de l mi

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