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2.2 TRIBOLOGIA DOS PROCESSOS DE USINAGEM POR ABRASAO 2.2.1 Princípios Tribológicos Os princípios científicos que suportam a usinagem por abrasão são do domínio da tribologia. A tribologia é definida como a ciência e tecnologia da interação entre superfícies em movimento relativo que está relacionada ao estudo do atrito, lubrificação e desgaste (MARINESCU et al., 2004). 23 O desgaste abrasivo pode ser definido como o desgaste no qual asperidades duras movem-se sobre um corpo menos duro sob aplicação de carga, penetram e removem material deixando um sulco. Segundo Hutchings (1992) o desgaste abrasivo é aquele associado à presença de partículas duras, tanto separadas das superfícies em movimento relativo quanto como integrante de uma ou ambas as superfícies, que proporcionam a remoção ou o deslocamento de material. O objetivo da usinagem é a remoção de material da peça preferencialmente por livre corte e não necessariamente por desgaste. Normalmente a tribologia é aplicada ao estudo de equipamentos críticos onde o desgaste deve ser minimizado, porém, no estudo da usinagem por abrasão, a busca pela maximização das taxas de remoção de material da peça é a condição fundamental. Por outro lado, enquanto busca-se a máxima taxa de desgaste da peça, é desejada a minimização do desgaste do rebolo. Obviamente, além das elevadas taxas de remoção de material da peça, a qualidade superficial e a redução dos efeitos térmicos do processo são fatores de extrema importância nos processos de usinagem por abrasão (MARINESCU et al.,

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2.2 TRIBOLOGIA DOS PROCESSOS DE USINAGEM POR ABRASAO 2.2.1 Princpios Tribolgicos Os princpios cientficos que suportam a usinagem por abraso so do domnio da tribologia. A tribologia definida como a cincia e tecnologia da interao entre superfcies em movimento relativo que est relacionada ao estudo do atrito, lubrificao e desgaste (MARINESCU et al., 2004). 23 O desgaste abrasivo pode ser definido como o desgaste no qual asperidades duras movem-se sobre um corpo menos duro sob aplicao de carga, penetram e removem material deixando um sulco. Segundo Hutchings (1992) o desgaste abrasivo aquele associado presena de partculas duras, tanto separadas das superfcies em movimento relativo quanto como integrante de uma ou ambas as superfcies, que proporcionam a remoo ou o deslocamento de material. O objetivo da usinagem a remoo de material da pea preferencialmente por livre corte e no necessariamente por desgaste. Normalmente a tribologia aplicada ao estudo de equipamentos crticos onde o desgaste deve ser minimizado, porm, no estudo da usinagem por abraso, a busca pela maximizao das taxas de remoo de material da pea a condio fundamental. Por outro lado, enquanto busca-se a mxima taxa de desgaste da pea, desejada a minimizao do desgaste do rebolo. Obviamente, alm das elevadas taxas de remoo de material da pea, a qualidade superficial e a reduo dos efeitos trmicos do processo so fatores de extrema importncia nos processos de usinagem por abraso (MARINESCU et al., 2004). Em termos tribolgicos, a retificao pode ser classificada como um processo abrasivo a dois corpos, onde as partculas abrasivas so fixas ferramenta e o movimento relativo normalmente considerado como escorregamento/deslizamento puro (ver figura 10).

Ilustrao de processo abrasivo a dois corpos (a) e trs corpos (b). Fonte: Hutchings (1992).

Em termos prticos, o processo abrasivo a dois copos envolve elementos do processo a trs corpos, pois os gros aderidos ao rebolo se soltam ou se quebram. De qualquer forma este tipo de fenmeno indesejado e o efeito deste material solto no processo de retificao pode gerar anomalias superficiais na pea. Segundo Gates (1998), apesar da utilizao ampla das definies de abraso a dois e trs corpos, estas terminologias tm sido discutidas e tendem obsolescncia. A discusso gira em torno das diferentes interpretaes dos dois conceitos, ou seja, da condio fixa ou livre dos gros abrasivos (inclusive suas propriedades e tenses de contato) e da severidade que seus respectivos processos abrasivos podem causar. O foco na observao das condies e fenmenos macroscpicos proporciona a definio de termos padronizados menos sujeitos obsolescncia, como os termos propostos por Hutchings (1992): abraso de alta tenso (onde a tenso de compresso das partculas ultrapassada provocando a sua ruptura durante o processo abrasivo) e abraso de baixa tenso (onde a tenso de compresso das partculas no ultrapassada mantendo a sua integridade). Sendo assim, o desgaste abrasivo pode acontecer por mecanismos de deformao plstica ou por fratura frgil.

2.2.2 O Processo de Retificao Num processo de retificao 5 elementos esto geralmente envolvidos: o rebolo, a pea, o fluido de corte, a atmosfera e os resduos slidos (ver figura 11). O rebolo usina a pea, mas a pea, consequentemente, provoca o desgaste do rebolo. Os resduos slidos so os cavacos removidos da pea e as partculas desgastadas ou desprendidas do rebolo.

Esquemtico de um processo tpico de retificao tangencial plana. Fonte: Marinescu et al. (2004).

O fluido de corte pode exercer uma ou mais funes: refrigerar a ferramenta, a pea e o cavaco gerado; lubrificar a regio de contato pea-ferramenta; minimizar o surgimento da aresta postia; lavar a regio de corte (expulsando cavacos), reduzir atendncia de contaminao do rebolo pelo material da pea e proteger a superfcie usinada contra corroso.A atmosfera tambm exerce papel relevante no processo de retificao uma vez que as superfcies usinadas de grande parte dos materiais possuem reatividade qumica superior se comparada superfcie bruta oxidada. Adicionalmente deve-se considerar que as elevadas temperaturas na regio de corte tambm podem influenciar na reatividade da superfcie usinada com a atmosfera. Os xidos formados nas superfcies retificadas podem provocar efeitos lubrificantes quando em velocidades baixas. Esse efeito lubrificante reduzido medida que a velocidade de retificao aumenta. Em termos mais abrangentes, os principais elementos do processo de retificao so (ver figura 12): A pea: geometria, dureza, velocidade, rigidez e propriedades trmicas e qumicas; A ferramenta abrasiva: geometria, dureza, velocidade, rigidez e propriedades trmicas e qumicas, tamanho dos gros e aglomerante; A geometria e o mecanismo de interao entre a ferramenta de corte e a pea; O fluido de corte: vazo, velocidade, presso e propriedades fsicas, qumicas e trmicas; A atmosfera; A mquina envolvida: preciso, rigidez, estabilidade trmica e vibraes. O processo de retificao pode ser comparado com o microfresamento que anlogo ao fresamento convencional, porm ao invs de as arestas cortantes estarem com posies bem definidas, elas se encontram distribudas aleatoriamente. O formato das arestas de corte tambm varia aleatoriamente (ferramenta de geometria no definida).

2.2.4 Cinemtica A anlise cinemtica define a taxa de remoo de material e a penetrao dos gros abrasivos na pea. Alm das velocidades e dos movimentos da ferramenta e da pea, a anlise cinemtica envolve as consequncias fsicas da distribuio das bordas cortantes. O gro abrasivo sempre deve ser mais duro do que o material da pea para que seja efetivamente uma ferramenta de corte. Para isso, assume-se que a forma e o tamanho do gro so mantidos durante a interao pea-ferramenta. Assim o material no caminho do gro deslocado por cisalhamento (formao de cavacos) ou deformao plstica (ver figura 15).

No caso da retificao plana tangencial as variveis de controle relativas mquina operatriz so a velocidade da ferramenta, vs, a velocidade de avano da mesa, vw, o avano transversal, vf, e a penetrao de trabalho, ae (ver figura 16).

A usinagem por abraso tambm um processo aleatrio no qual o espaamento entre gros, a profundidade dos gros abaixo da superfcie da ferramenta e o formato das arestas cortantes tambm varia aleatoriamente. Apesar de a usinagem por abraso envolver uma srie de eventos aleatrios a mdia dos valores dos parmetros de usinagem apresentam mais consistncia do que alguns processos no aleatrios, como o fresamento, no qual a ferramenta de corte sujeita a um modelo de desgaste imprevisvel. A aleatoriedade do espaamento entre os gros no deve ser considerada como uma desvantagem ou principal causa de anomalias dimensionais e na qualidade superficial. Obviamente ela a fonte de variabilidade no comportamento individual dos gros abrasivos e na microsuperfcie produzida. A analogia com o microfresamento pode ser caracterizada pelo comportamento geral do processo e pela natureza das microvariaes (ver figura 18). O volume mdio de material removido (Vcu) pode ser calculado pelo produto do avano por aresta cortante (s), a penetrao de trabalho (ae) e a largura mdia do cavaco (b cu) (ver figura 17 e Eq. 2.1).

A partir da equao 2.1 pode-se deduzir que o volume de material removido proporcional densidade de gros na superfcie do rebolo, porm os fabricantes de abrasivos no informam a distncia mdia entre os gros abrasivos devido variabilidade do tamanho e incerteza de espaamentos. O espaamento depende do tamanho do gro, da proporo de aglomerante e da caracterstica da estrutura do rebolo. Alm disso, o espaamento entre as arestas de corte pode ser alterado artificialmente pelos procedimentos de dressagem bem como pelo prprio desgaste do rebolo. Do ponto de vista tribolgico, medida que a penetrao de trabalho aumenta, cresce a espessura do cavaco, o que implica no aumento da taxa de desgaste e da probabilidade de fraturas dos gros abrasivos. O desgaste por atrito, que ocorre lentamente quando aplicadas pequenas foras de corte, depende mais da temperatura de contato do que da dureza do material da pea.

Em geral as foras que provocam fraturas nos gros abrasivos precisam ser maiores do que as foras que provocam desgaste por atrito. Alguns gros so projetados para se desgastar por microfratura causando a reafiao contnua com uma baixa taxa de desgaste. Aparentemente o espaamento afeta a natureza das foras e o desgaste dos gros abrasivos. O desgaste dos gros, por sua vez, parece afetar o

espaamento medida que as arestas cortantes so removidas (MARINESCU et al., 2004). O desgaste do rebolo pode causar os seguintes efeitos prejudiciais ao controle do processo: Erro na definio da penetrao de trabalho; Deficincia no acabamento da pea; Perda do corte e elevao das foras de corte; Perda da forma original do rebolo e reduo das foras de corte; Alteraes na rugosidade superficial; Necessidade excessiva de dressagem do rebolo e desgaste do dressador; Alterao do nmero de arestas cortantes do rebolo. O fator mais importante de impacto na rugosidade superficial da pea o tamanho do gro abrasivo, porm outros fatores, como o espaamento entre gros, podem impactar na variao da rugosidade ao longo da superfcie. Outros efeitos que podem alterar a previsibilidade da rugosidade superficial so as deformaes plsticas e a adeso de material no abrasivo (MARINESCU et al., 2004). A penetrao de trabalho afeta indiretamente a rugosidade, pois, em valores elevados, pode haver ruptura ou arrancamento dos gros abrasivos, aumento do espaamento entre gros e, consequentemente, elevao da rugosidade (MARINESCU et al., 2004). Cabe ressaltar a importncia da dressagem do rebolo, pois dependendo da forma de como a dressagem executada, esta influi diretamente no acabamento, no volume de arranque do material, na tolerncia geomtrica do perfil retificado, bem como na vida til do rebolo (OLIVEIRA, 2001). A dressagem recuperao da capacidade de corte do rebolo e ainda permite a remoo de material aderido, o perfilamento e a recomposio da concentricidade da face de trabalho e o eixo de rotao. praticamente impossvel prever com preciso a rugosidade de uma pea retificada a partir de modelos analticos. Os principais fatores que influenciam nessa condio so (MARINESCU et al., 2004):

Espaamento e profundidade irregulares entre gros abrasivos; Efeito da dressagem e densidade de gros; Efeito do desgaste na densidade de gros; Efeito do sulcamento; Defleco dos gros; Efeito do faiscamento; Adeso de material entre os gros abrasivos e a pea. A maioria dos fatores acima est relacionada variabilidade do espaamento entre gros ou elevao da temperatura da regio de contato. Algumas condies de corte tm forte efeito na rugosidade superficial dos materiais usinados. Em baixas velocidades, por exemplo, pode ocorrer a formao da aresta postia de corte, causando a elevao da rugosidade. O aumento do avano em baixas velocidades de corte pode resultar numa qualidade superficial ainda pior (MACHADO; SILVA, 2003). Apesar das afirmaes mencionadas se referirem usinagem com ferramentas de geometria definida, esperado um comportamento anlogo nos gros abrasivos do rebolo no processo de retificao. O avano e a penetrao de trabalho tm grande influncia no acabamento superficial dos materiais usinados. A altura dos picos e a profundidade dos vales das marcas de avano tendem a aumentar com o avano. A penetrao de trabalho aumenta as foras e, portanto as deflexes. Adicionalmente, a penetrao de trabalho tem relao direta com a rea de contato entre a pea e o rebolo, ou seja, quanto maior a penetrao de trabalho maiores sero a rea de contato e, consequentemente as foras de corte e energia consumida no processo (MACHADO; SILVA, 2003). Outros parmetros que podem influenciar na rugosidade superficial das peas so: a geometria da ferramenta de corte e da pea, a rigidez da mquina ferramenta, o material da pea, as condies de corte e o material da ferramenta (NAKAYAMA et al., 1966 apud MACHADO; SILVA, 2003).

Alm dos aspectos relativos qualidade superficial do material usinado deve-se ainda considerar que os parmetros mencionados tm influncia direta na produtividade dos processos de usinagem. Em geral velocidades de corte e avanos elevados permitem uma reduo significativa nos tempos de processo, porm podem provocar foras de corte excessivas, vibraes, consumo excessivo de energia e ferramentas e perda de qualidade superficial. O desafio na Indstria encontrar a relao tima de elevao da velocidade de corte e avano sem perda da qualidade superficial.

2.2.5 Mecnica do Contato A mecnica do contato, pertinente usinagem por abraso, a terminologia utilizada para o estudo do tamanho da rea de contato entre o rebolo e a pea, levando-se em considerao as tenses entre ambos e os efeitos elsticos causados por essas tenses. O comprimento de contato tem importncia tribolgica relevante, pois est relacionado com os seguintes fatores: O comprimento do contato deslizante dos gros abrasivos; A intensidade da energia transferida pea; A espessura dos cavacos; A rugosidade da pea; O tempo de contato dos gros abrasivos; O nmero de gros abrasivos em contato; O desgaste dos gros abrasivos.

A rea aparente de contato, Ac, dada pela equao 2.2 (ver figura 18):

O comportamento do rebolo, a temperatura da regio de contato, a rugosidade superficial, as foras de corte e a eficincia de corte do abrasivo so afetadas pelo comprimento da zona de contato.

2.2.8 Aplicao de Fluidos Para a maioria dos casos de retificao a aplicao de fluidos de corte pode ter importante papel. Eventualmente gases inertes ou ar so utilizados em casos onde a aplicao de fluidos lquidos no permitida. Na maioria dos casos os fluidos so base de gua ou leo. A aplicao de lubrificantes slidos tambm pode ser vivel, porm mais indicada para baixas velocidades de processo e para alguns casos especiais, por exemplo, onde a contaminao no permitida, a usinagem por abraso ainda pode ser conduzida a seco. Atualmente os estudos na rea da aplicao de fluidos de corte tm explorado principalmente os aspectos relativos a custos, consumo, meio ambiente e desempenho. Neste sentido pode-se listar a resistncia ao ataque de bactrias, a manuteno de caractersticas fisicoqumicas a temperaturas elevadas, nocividade ao homem e meio ambiente, reciclagem e descarte. Quanto aos mtodos de aplicao a literatura acadmica vasta em pesquisas com tubeiras especialmente projetadas, utilizao de presses de aplicao elevadas e, eventualmente, com vazes baixas (lubrificao com mnima quantidade de fluido). O fluido de corte, tambm conhecido como refrigerante, tem suas funes que vo bem alm da refrigerao. Em geral dentre as funes do fluido de corte, esto:

Lubrificao mecnica e fsico-qumica dos contatos abrasivos; Refrigerao da rea de contato e periferias; Lavagem ou transporte dos resduos; Captao da poeira abrasiva e vapores metlicos de processo. A aplicao de fluidos de corte abaixa a temperatura por meio da reduo do atrito, das foras envolvidas e do cegamento do rebolo o que, consequentemente, permite a reduo da potncia requerida e do calor gerado. Segundo Weingrtner e Haertel (2004) a eficcia de um fluido de corte depende do posicionamento do bico, da velocidade de aplicao, da vazo de fluido e projeto do bocal. O fluido deve contribuir para a formao do cavaco, favorecendo o corte ao invs da deformao plstica sem remoo de material (plowing), mantendo o rebolo afiado e reduzindo o coeficiente de atrito entre o gro abrasivo e a pea (WEINGRTNER; HAERTEL, 2004). A aplicao abundante de refrigerante sobre e ao redor da pea propicia o resfriamento em geral e a lavagem dos resduos, o que essencial quando apenas uma pequena quantidade de fluido atinge a regio de contato entre o rebolo e a pea. A eficincia do fluido de corte assegurada quando ele atinge completamente a regio de contato rebolo-pea. No necessria aplicao de um grande volume de lubrificante para se obter reduo significativa de desgaste do rebolo, porm a eficcia da lubrificao no atingida se nenhum fluido penetrar na zona de retificao. Estudos sobre a aplicao de quantidade mnima de lubrificao (MQL minimum quantity lubrication) tm demonstrado que quantidades reduzidas de fluido na regio de contato so benficas eficincia do processo alm de proporcionar reduo dos aspectos ambientais e custos (HAFENBRAEDL; MALKIN, 2000). Normalmente a aplicao dos fluidos de corte feita por meio de tubeiras. No caso da retificao em baixas velocidades usual a utilizao de apenas uma tubeira e a aplicao do fluido feita baixa presso (cerca de 1 bar). No caso de processos mais avanados tecnicamente, como a retificao a elevadas velocidades (high speed), podem ser requeridas elevadas vazes, mltiplas tubeiras com funes distintas e presses bem mais elevadas para garantia do fornecimento adequado defluido na regio de corte. Eventualmente, so utilizados jatos de alta presso, da ordem de 100 bar, para remover os gros soltos e enfraquecidos do rebolo. As maiores limitaes na aplicao de fluidos de corte na retificao ocorrem nos casos de velocidades acima de 45 m/s. Como os experimentos realizados neste estudo esto na faixa de velocidades inferiores ao valor citado, o aprofundamento na reviso das tcnicas e conceitos pertinentes lubrificao aplicada a processos em alta velocidade no ser priorizado. Vrios aspectos devem ser avaliados antes da deciso por sistema de lubrificao a leo mineral ou emulses base de gua. Custos, vida til, ataque por bactrias, propriedades refrigerantes, lubrificantes e anticorrosivas, enclausuramento da mquina, inflamabilidade, aspectos ambientais e ocupacionais e restries legais so bastante diferenciados para os dois casos citados. Os fluidos de corte podem ser agrupados em quatro tipos bsicos (ver tambm quadro 3): leos de corte ou fluidos de corte (integral ou aditivado); Fluidos de corte solveis em gua: o Emulsionveis convencionais; o Emulsionveis semi-sintticos; o Solues (fluidos sintticos); o Gases; Pastas e lubrificantes slidos. Os leos de corte tm como base o leo mineral no estado puro ou aditivado com compostos polares ou aditivos qumicos. Estes leos apresentam base parafnica com compostos aromticos policclicos que podem causar cncer ou dermatites. Apesar de suas excelentes propriedades lubrificantes, anticorrosivas e longa vida til apresentam baixo poder refrigerante quando comparados aos fluidos hidrossolveis (BIANCHI; AGUIAR; PIUBELI, 2004). Os fluidos solveis em gua formam as emulses e solues assim que diludos dependendo da constituio do concentrado (leo mineral ou sais, respectivamente),da presena e do nvel de emulgadores no concentrado. Geralmente os fluidos solveis apresentam refrigerao eficiente e moderado poder lubrificante se comparados ao leo mineral. Nas emulses os emulgadores proporcionam a disperso do leo mineral em pequenas gotculas. Alm das caractersticas citadas, os fluidos solveis exigem cuidados em relao qualidade da gua utilizada, controle de microorganismos, ao PH e concentrao da emulso ou soluo (BIANCHI; AGUIAR; PIUBELI, 2004).

Os fluidos sintticos so solues qumicas constitudas de sais orgnicos e inorgnicos dissolvidos em gua sem a presena do leo mineral. Em geral apresentam boas propriedades trmicas, alto poder detergente e visibilidade da regio de corte, facilidade no preparo da soluo e alta resistncia oxidao do fluido e da pea. Os fluidos sintticos apesar de apresentarem custo inferior e menores restries de utilizao se comparado aos fluidos integrais possuem desvantagens como poder lubrificante limitado e formao de compostos insolveis e de espuma (BIANCHI; AGUIAR; PIUBELI, 2004).

Os gases, ar, argnio, hlio e nitrognio, tm sua aplicao restrita s operaes onde necessrio o controle da oxidao da pea ou cavacos. As pastas e lubrificantes slidos so aplicados manualmente sobre a pea e na ferramenta. Alguns rebolos so impregnados com lubrificantes slidos durante sua fabricao. Os lubrificantes slidos mais utilizados so o grafite e o bissulfeto de molibdnio e, dentre as pastas, so comuns os sabes e ceras (BIANCHI; AGUIAR; PIUBELI, 2004).

Nos processos de retificao a velocidades superiores a 45 m/s comum o surgimento de uma barreira de ar ao redor do rebolo devido turbulncia que limita a aplicao do fluido de corte (ver figura 23). Esse fenmeno pode eventualmente tambm ser perceptvel em processos a velocidades baixas.

Evidncia da barreira de ar formada pela turbulncia ao redor do rebolo em baixasvelocidades. Espaamento entre o rebolo e a pea de 0,08 mm e velocidade de 33,5 m/s.Fonte: Marinescu et al. (2004).

A elevao da velocidade do fluido ou aumento do espaamento entre o rebolo e a pea suficiente para que o fluido possa fluir normalmente. Obviamente no processo de retificao real no existe espaamento entre o rebolo e a pea, porm o espaamento corresponde aos poros da superfcie do rebolo. Os mtodos utilizados para otimizao da penetrao do fluido na regio de corte geralmente envolve uma ou uma combinao das tcnicas apresentadas abaixo (ver figura 24): Elevao da velocidade de aplicao do fluido na direo da rea de contato; Elevao da presso para forar a penetrao de fluido nos poros do rebolo; Mtodos de rompimento da barreira de ar; Aproveitamento da barreira de ar para direcionar o fluxo de fluido

Para retificao a altas velocidades existem vrios tipo de bocais e tubeiras aplicveis. Geralmente o projeto deles se baseia em dois conceitos bsicos: tubeiras de jato livre, para introduo de fluido a alta velocidade, e sapatas, com objetivo de minimizar a formao da camada de ar (ver figura 25 e 26).

Figura 25 - [a] bicos que utilizam a velocidade de processo para criao de uma camada lquida parapenetrao na rea de contato e [b] sapata para pressurizao de fluido na superfcie do rebolo ereduo da camada de ar e penetrao na rea de contato.Fonte: Marinescu et al. (2004).

2.2.9 Usinabilidade de Metais As foras de usinagem tendem a aumentar medida que a dureza dos materiais cresce o que implica na usinabilidade dos metais, ligas e revestimentos. Abaixo so detalhadas algumas observaes gerais: A fora de corte e as dificuldades de usinagem tendem a aumentar com a elevao da dureza do material; A dureza dos aos tende a aumentar com a elevao do teor de carbono em sua composio o que implica em maiores dificuldades de usinagem; Com relao estrutura metalrgica a usinabilidade dos aos diminui de acordo com a seguinte ordem: o Ferrita (baixo C) Perlita (macia) Bainita Pearlita (alto C) Martensita (alto C) A dificuldade de usinagem aumenta quando o ao adicionado dos seguintes elementos de liga segundo a ordem indicada: o Cr Cr-Mo Ni-Cr-Mo Procedimentos de endurecimento superficial aumentam a resistncia usinagem por abraso, ou seja, o desgaste da ferramenta abrasiva aumenta (MARINESCU et al., 2004). Apesar das generalidades citadas acima, importante pontuar que materiais macios podem introduzir outras restries ao processo de usinagem por abraso. A baixa dureza implica em foras de corte baixas e a alta ductilidade de alguns metais tendem a gerar cavacos mais longos. Cavacos longos geralmente proporcionam a obstruo dos poros do abrasivo o que acarreta na reduo brusca da capacidade de corte do rebolo. Adicionalmente, se o material tem a tendncia de adeso ao rebolo, a rugosidade superficial da pea crescer rapidamente. Desta forma, o fatode um material apresentar baixa dureza no necessariamente implica em boa usinabilidade (MARINESCU et al., 2004). Uma vez que este estudo direcionado ao cobre eletroltico utilizado nas placas de cobre dos moldes utilizadas no processo de lingotamento contnuo, o aprofundamento ser restrito ao cobre e suas ligas.

2.2.10 Usinabilidade do Cobre A anlise da usinagem do cobre e suas ligas pode ser divida em trs grupos:

Ligas de fcil usinagem: incluem a maioria dos lates e alguns bronzes ao fsforo e fundidos. Estas ligas possuem ductilidade relativamente baixa e geralmente contam com a presena de elementos de corte fcil (chumbo, enxofre, selnio e telrio) que funcionam como quebra cavacos, proporcionando a formao de cavacos quebradios. O telrio, assim como o enxofre e o selnio, forma com o cobre compostos estveis, que ficam distribudos na matriz de cobre como partculas finamente dispersas. A presena destas partculas no provoca aumento acentuado de dureza nem a diminuio sensvel da condutividade eltrica, porm facilita muito a usinagem do cobre, na medida em que eleva a resistncia ao amolecimento em temperaturas elevadas, pode atuar como elementos lubrificantes e favorece a quebra do cavaco durante o corte do metal, reduzindo o atrito entre o cavaco e a ferramenta. O fluido de corte geralmente utilizado na usinagem dessas ligas a emulso de leo mineral (MACHADO; SILVA, 2003); Ligas de usinabilidade moderada: incluem os lates sem chumbo, alguns bronzes ao fsforo e bronzes ao silcio. Estas ligas apresentam alta ductilidade o que implica em elevados consumos de potncia e dificulta a obteno de bom acabamento superficial. O fluido de corte geralmente aplicado a emulso de leo mineral adicionado ou no de gordura e a forma de cavaco mais comum a espiral ou hlice (MACHADO; SILVA, 2003); Ligas de difcil usinagem: incluem as ligas de chumbo, as de nquel-prata e os bronzes ao fsforo. Estas ligas apresentam baixa resistncia mecnica, alta ductilidade e grande tendncia ao arrancamento, gerando, na maioria dasvezes cavacos longos e contnuos. Neste caso so aplicveis um mistura densa de gordura e leo mineral (MACHADO; SILVA, 2003).

A temperatura de fuso do cobre puro 1083 C e sua estrutura CFC (cbica de corpo centrado). Durante a usinagem de algumas ligas, as foras de corte so elevadas e a temperatura na regio de corte pode atingir o ponto de fuso e dificultar a usinagem. Com a elevao da temperatura, inerente a qualquer processo de usinagem, comum a queda de resistncia mecnica (amolecimento) limitando a usinabilidade destes tipos de liga. No caso da usinagem do cobre puro as temperaturas de corte no so elevadas (MACHADO; SILVA, 2003). O cobre puro e suas ligas monofsicas so de difcil usinagem devido alta ductilidade. necessria a utilizao de ferramentas diferenciadas para facilitar a quebra e sada do cavaco. Este tipo de material provoca baixo desgaste na ferramenta de corte, porm exige um ngulo de sada alto e um ngulo cunha pequeno o que pode tornar a ferramenta frgil (SAHOO; KUYUCAK, 1996).