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18º POSMEC – Simpósio do Programa de Pós-graduação UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Faculdade de Engenharia Mecânica Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica www.posgrad.mecanica.ufu.br 2008, 30 anos da UFU FURAÇÃO DE FERRO FUNDIDO AUSTEMPERADO E NODULAR PERLÍTICO Patrícia Alves Barbosa; Álisson Rocha Machado Uma grande contribuição de ensaios de usinabilidade é a possibilidade de geração de bancos de dados que é dificultada pela quantidade de materiais de processamento em geral e de materiais de ferramenta, além dos processos de usinagem utilizados. Para maior confiabilidade destes bancos de dados devem-se utilizar critérios e procedimentos padronizados para que seja possível a transferência e utilização dos dados gerados, sem restrições. No entanto, as maiorias dos resultados de testes de usinabilidade publicados se referem ao torneamento, por isso o interesse em ampliar os estudos para outros processos de usinagem como a furação que é o processo mais utilizado na indústria, de todos os processos empregados. O objetivo deste trabalho é estudar a usinabilidade do ferro fundido nodular perlítico bruto-de-fundição (FE 70003). Na proposta do mestrado estes resultados serão comparados com os obtidos na furação de duas classes de ferro fundido nodular austemperado, ADI I (ISO 1.050-6) e ADI II (ISO 800-10), a partir de dois planejamentos fatoriais 2 4 , variando-se a velocidade de corte, avanço, tipo de aplicação de fluido de corte e o material da peça. Os parâmetros monitorados para comparar a usinabilidade são: o desgaste da ferramenta, a força de avanço (F z ) e o torque (M z ). Os dois últimos através de um dinamômetro rotativo modelo 9124B e condicionador de sinais 5223B da marca Kistler, com sinais gerenciados pelo software Labview, durante a execução de furos passantes. A evolução do desgaste da ferramenta é acompanhada com auxílio de um estéreo microscópio e um software analisador de imagens, Image-Pró Express. Em outras etapas do trabalho, cujos resultados não serão apresentados aqui, serão consideradas também a potência de corte, a vibração do sistema e a rugosidade, além de análises metalográficas e microdureza para verificar possíveis transformações martensíticas nos ADIs promovidas pela ação da ferramenta. A Figura 1 apresenta a evolução do desgaste de flanco (VB B ), na qual se pode observar que para furação utilizando-se MQF, o desgaste é maior do que quando se aplica fluido externamente em abundância (jorro), exceto para a condição mais severa. Segundo a análise de significância com uma confiabilidade de 95% e 5% de nível de significância, foi observado que a velocidade de corte foi à única variável que influenciou significativamente os resultados. Figura 1: Evolução do desgaste de flanco (V B ) ao longo de 54 furos com diferentes tipos de aplicação de fluido, (a) jorro e (b) MQF. MQF 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 10 20 30 40 50 60 N° de Furos VB [mm] Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/volta Vc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta Jorro 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 10 20 30 40 50 60 N° de Furos VB [mm] Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/volta Vc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta (a) (b)

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18º POSMEC – Simpósio do Programa de Pós-graduaçãoUNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Faculdade de Engenharia Mecânica Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica www.posgrad.mecanica.ufu.br 2008, 30 anos da UFU

FURAÇÃO DE FERRO FUNDIDO AUSTEMPERADO E NODULAR

PERLÍTICO Patrícia Alves Barbosa; Álisson Rocha Machado

Uma grande contribuição de ensaios de usinabilidade é a possibilidade de geração de bancos de dados que é dificultada pela quantidade de materiais de processamento em geral e de materiais de ferramenta, além dos processos de usinagem utilizados. Para maior confiabilidade destes bancos de dados devem-se utilizar critérios e procedimentos padronizados para que seja possível a transferência e utilização dos dados gerados, sem restrições. No entanto, as maiorias dos resultados de testes de usinabilidade publicados se referem ao torneamento, por isso o interesse em ampliar os estudos para outros processos de usinagem como a furação que é o processo mais utilizado na indústria, de todos os processos empregados. O objetivo deste trabalho é estudar a usinabilidade do ferro fundido nodular perlítico bruto-de-fundição (FE 70003). Na proposta do mestrado estes resultados serão comparados com os obtidos na furação de duas classes de ferro fundido nodular austemperado, ADI I (ISO 1.050-6) e ADI II (ISO 800-10), a partir de dois planejamentos fatoriais 24, variando-se a velocidade de corte, avanço, tipo de aplicação de fluido de corte e o material da peça. Os parâmetros monitorados para comparar a usinabilidade são: o desgaste da ferramenta, a força de avanço (Fz) e o torque (Mz). Os dois últimos através de um dinamômetro rotativo modelo 9124B e condicionador de sinais 5223B da marca Kistler, com sinais gerenciados pelo software Labview, durante a execução de furos passantes. A evolução do desgaste da ferramenta é acompanhada com auxílio de um estéreo microscópio e um software analisador de imagens, Image-Pró Express. Em outras etapas do trabalho, cujos resultados não serão apresentados aqui, serão consideradas também a potência de corte, a vibração do sistema e a rugosidade, além de análises metalográficas e microdureza para verificar possíveis transformações martensíticas nos ADIs promovidas pela ação da ferramenta.

A Figura 1 apresenta a evolução do desgaste de flanco (VBB), na qual se pode observar que para furação utilizando-se MQF, o desgaste é maior do que quando se aplica fluido externamente em abundância (jorro), exceto para a condição mais severa. Segundo a análise de significância com uma confiabilidade de 95% e 5% de nível de significância, foi observado que a velocidade de corte foi à única variável que influenciou significativamente os resultados.

Figura 1: Evolução do desgaste de flanco (VB) ao longo de 54 furos com diferentes tipos de

aplicação de fluido, (a) jorro e (b) MQF.

MQF

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60

N° de Furos

VB [m

m]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/volta

Vc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

Jorro

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60

N° de Furos

VB [m

m]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/voltaVc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

(a) (b)

2

A Figura 2 mostra os gráficos referentes ao monitoramento de Fz e Mz ao longo de 54 furos, nos quais as análises de significância, para uma confiabilidade de 95% e nível de significância de 5%, mostraram que apenas o avanço influenciou significativamente os resultados da força de avanço. Os valores de torque foram influenciados significativamente pela velocidade de corte (Vc), pelo avanço (f) e pelas interações de Vc com f e da velocidade de corte com o tipo de aplicação de fluido. Em todos os gráficos podemos perceber que Fz se manteve aproximadamente constante ao longo dos testes, mesmo quando a ferramenta já apresentava um desgaste considerável, exceto quando aplicando jorro na condição mais severa. Observa-se tambem que as forças são maiores para o maior avanço de 0,25 mm/volta. O momento torsor, também é maior para os maiores avanços, mas esta variável mostrou ser mais sensível ao desgaste, cujos resultados tedem seguir o comportamento das curvas da figura1.

Figura 2: Força de avanço (Fz) e Torque (Mz) ao longo de 54 furos com diferentes tipos de aplicação de fluido, (a) e (c) jorro, (b) e (d) MQF.

REFERÊNCIAS MACHADO, A.R. E DA SILVA, M.B. Usinagem dos Metais, Apostila da disciplina Usinagem dos Metais do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Uberlândia, 8a versão, 2004, 257p. SANTOS, S.C. Estudo da Influência de Resvestimentos e da Aplicação de Fluido de Corte no Desempenho de Brocas de Metal Duro Integral na Usinagem de Ferro Fundido Cinzento, Tese de Doutorado – Universidade Federal de Uberlândia, 2002.

Jorro

0

1000

2000

3000

4000

0 10 20 30 40 50 60

N° de Furos

Fz m

édio

[N]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/voltaVc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

MQF

01000200030004000

0 10 20 30 40 50 60

Nº de FurosFz

méd

io [N

]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/voltaVc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

Jorro

02468

1012

0 10 20 30 40 50 60

N° de Furos

Mz

méd

io [N

x m

]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/voltaVc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

MQF

02468

1012

0 10 20 30 40 50 60

Nº de Furos

Mz

méd

io [N

x

m]

Vc =110 m/min; f=0,15 mm/volta Vc = 140 mmin; f = 0,15 mm/voltaVc = 110 m/min; f = 0,25 mm/volta Vc = 140 m/min; f = 0,25 mm/volta

(a) (b)

(c) (d)