Usinagem prof daniel aula 07

Processos de Usinagem

Prof. Daniel Alves de Andrade

AULA 07

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ABRINDO UM PARÊNTESES...................VIDEO DA HISTÓRIA DAS MÁQUINAS OPERATRIZES

AVARIAS E DESGASTES DA FERRAMENTA


Dependendo das grandezas de entrada do processo deusinagem, a ferramenta sofrerá uma determinada cargamecânica e térmica.

Esta elevada solicitação da ferramenta conduz aos chamadosdesgastes ou avarias.

Desgaste é o fenômeno progressivo nas superfícies daferramenta em função da ação de cortar, que muda a forma e,portanto a geometria original da ferramenta.


Quanto aos desgastes, os mesmos são resultantes de váriosmecanismos distintos, dependendo da natureza do materialusinado e das condições de usinagem, predominará um ou outrodos mecanismos sobre os demais.

Isto depende do material da peça e da ferramenta, da operaçãode usinagem, das condições de corte, da geometria daferramenta e do emprego e da eficiência da aplicação de fluidode corte.

MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA

Abrasão: envolve a perda de material por microsulcamento,microcorte ou microlascamento, causado por partículas deelevada dureza relativa. Estas partículas podem estar contidasno material da peça (óxidos, carbetos e outros), ou sãopartículas da própria ferramenta arrancadas de alguma forma.

Abrasão Mecânica

A abrasão ( ou atrito) mecânica é uma das principais causas dedesgaste da ferramenta.•O desgaste gerado pela abrasão é incentivado pela presença departículas duras no material da peça e pela temperatura decorte, que reduz a dureza da ferramenta.•Assim, quanto maior a dureza a quente da ferramenta, maiorsua resistência ao desgaste abrasivo.•As vezes, partículas duras arrancadas de outra região daferramenta por aderência ou mesmo por abrasão e arrastadaspelo movimento da peça, causam o desgaste abrasivo em umaárea adjacente da ferramenta.


Difusão: transferência de átomos de um material para outro,é dependente da temperatura e solubilidade dos elementosda zona de fluxo. A área desgastada, quando observada nomicroscópio, é lisa. A taxa de desgaste aumenta com avelocidade de corte e o avanço.

DifusãoA difusão entre ferramenta e cavaco é um fenômenomicroscópico ativado pela temperatura na zona de corte.A difusão no estado sólido consiste na transferência de átomosde um metal a outro.Depende da temperatura, da duração do contato e da afinidadefísico-química dos dois metais envolvidos.

Difusão

A difusão dos átomos de ferro do aço do cavaco para aferramenta, principalmente se esta for de metal duro, muda ascondições de equilíbrio entre os elementos constituintes damesma, levando a uma reação química entre eles.Estas reações químicas, no caso de metal duro, provocam aformação de carbonetos complexos (Fe W C26), que são menosresistentes e são rapidamente removidos por abrasão.


Oxidação: gerada pelas altas temperaturas e presença de ar eágua, são originados óxidos complexos de tungstênio, cobaltoe ferro, que em decorrência de sua expansão volumétrica, emrelação ao WC, constituem-se elevações na superfície daferramenta, facilitando o lascamento e a quebra da aresta decorte (entalhes).


Fadiga: variação nas forças ou na temperatura podemfragilizar a ferramenta (trincas) levando-a à ruptura. Além daação cíclica, este fenômeno é provocado por variações natemperatura causadas pelo acesso irregular do refrigerante decorte.


Aderência: duas superfícies metálicas postas em contatosob cargas moderadas, forma-se entre elas um extratometálico, de elevada resistência. Sob estas condiçõesfragmentos microscópicos são arrancados da superfície daferramenta e arrastados juntos com o fluxo e material.

Aderência

Também causada pelas baixas temperaturas e baixas velocidades de corte, forma-se entre elas um extrato metálico que provoca aderência. A resistência deste extrato é elevada a tal ponto que, na tentativa de separar as superfícies, ocorre ruptura em um dos metais e não na superfície de contato.O fenômeno da aderência esta presente na formação da aresta postiça de corte, mas pode-se ter desgaste por aderência mesmo sem a formação da aresta postiça.

MECANISMOS DE DESGASTE

Aresta Postiça de Corte:Forma-se na superfície decontato entre o cavaco e a sup.de saída.Uma camada de cavaco quepermanece aderente à aresta decorte.Em função dos esforços acamada solda-se à ferramenta, ofluxo provoca encruamento, aAPC cresce e depois sedesprende.

Mecanismos Causadores do Desgaste da Ferramenta

Aresta Postiça de Corte.

Figura 6.9 – Aresta Postiça de Corte

Fig. 6.10 – Desgaste Frontal X Velocidade de CorteMostrando a região de formação da Aresta Postiça de Corte

PROVIDÊNCIAS – ARESTA POSTIÇA

Aumente a velocidade de corte e o avanço.

Não utilize refrigeração.

Selecione um quebra-cavacos mais positivo.

DESGASTES DA FERRAMENTA

Desgaste de Flanco ou Largura do desgaste na superfícieprincipal de folga (VB): é o desenvolvimento de uma zona dedesgaste da ferramenta devido à ação abrasiva existente entre aferramenta e a superfície nascente gerada na peça pela usinagem.

Desgaste Frontal ( ou de flanco)ocorre na superfície de folga da ferramenta,causado pelo contato entre ferramentapeça. É o tipo de desgaste mais comum.Todo processo de usinagem causadesgaste frontal (figura 6.1)

Figura 6.1 – Desgaste Frontal

PROVIDÊNCIAS - FLANCO

Reduza a velocidade de corte.

Selecione uma classe mais resistente ao desgaste.


Desgaste de Cratera ou Desgaste na superfície de saída daferramenta (KT) : a principal causa do desgaste de cratera é adifusão, uma vez que ocorrem elevadas temperaturas na interfacecavaco/sup. de saída, assim sendo o desgaste aumenta com oaumento das condições de corte (Vc).

b) Desgaste de CrateraÉ o tipo de desgaste que ocorre na superfície de saída da ferramenta, causado pelo atrito entre a ferramenta e o cavaco (figura 6.2)

Não ocorre em todos os processos de usinagem, como ferramentas de metal duro recoberto, ferramentas de cerâmica e quando o material da peça é frágil (gera cavacos curtos).

Figura 6.2 – Desgaste de Cratera

PROVIDÊNCIAS - CRATERA

Utilize refrigeração.


Reduza a velocidade de corte e o avanço.

MEDIDAS DE DESGASTES


Entalhes: originam-se principalmente nas extremidades da arestade corte, o que pode desencadear a deterioração prematura daaresta da ferramenta.

A morfologia do entalhe depende em grande parte da precisão deposicionamento da aresta de corte. Pode ocorrer tanto nasuperfície principal de folga como na superfície secundária defolga da ferramenta.


O entalhe ocorre principalmente na usinagem de materiaisresistentes a altas temperaturas (ligas de níquel, titânio, cobalto eaço inoxidável), devido à abrasão, difusão e “attrition”,influenciada pelas interações com a atmosfera (oxidação).

PROVIDÊNCIAS - ENTALHE

Reduza a velocidade de corte.

Reduza a taxa de avanço.

Selecione ferramenta com um ângulo de posição menor.

AVARIAS DA FERRAMENTAQuebras: a ruptura da ponta da ferramenta é originada pela ação deelevados esforços de usinagem.Podem ser causadas pelo uso de material de corte quebradiço,ocorrência de corte interrompido, parada do corte sem a retiradaprévia da ferramenta, além de ε e β pequenos.

Quebra

Como foi visto, todos os desgastes e avarias da ferramenta, aocrescerem podem gerar a quebra da ferramenta.

Fig.6.7 - Quebra da ferramenta

Algumas vezes, porém, a quebra (figura 6.7) pode ocorrerinesperadamente devido à alguns fatores como:

Ferramenta muito dura, carga excessiva sobre a ferramenta,raio da ponta, ângulo de ponta ou ângulo de cunha pequenos,corte interrompido, parada instantânea do movimento de corte,etc...

Quebra

A quebra da ferramenta ocasiona não somente dano na ferramenta, mas também no porta-ferramenta e na própria peça.

EXEMPLOS DE QUEBRA

PROVIDÊNCIAS – QUEBRA

Reduza a taxa de avanço e a profundidade de usinagem.

Selecione uma classe mais tenaz.

Selecione um quebra-cavacos mais resistente.

Selecione uma pastilha mais espessa.

AVARIAS DA FERRAMENTA

Lascamento: é o desprendimento de lascas ou lascamento de finaspartículas da aresta cortante causados principalmente pelo choquetérmico (corte interrompido por exemplo), são mais frequentes emferramentas que apresentam maior dureza.

LascamentoÉ um tipo de avaria da ferramenta, pois ao contrário dosdesgastes frontal e de cratera que retiram continuamentepartículas muito pequenas da ferramenta, no lascamento (figura6.4), partículas maiores são retiradas de uma só vez, podendolevar até a quebra da ferramenta.

Ocorrem principalmente em ferramentas com material frágile/ou quando a aresta de corte é pouco reforçada, sobretudo empastilhas cerâmicas e de metal duro com recobrimento

EXEMPLOS DE LASCAMENTO

PROVIDÊNCIAS – LASCAMENTO

Aumente a velocidade de corte e reduza o avanço.

Selecione um quebra-cavacos mais resistente.

Selecione uma classe mais tenaz.

Minimize as vibrações do sistema.


Deformação Plástica:

É uma avaria da ferramenta em função de elevadas pressões etemperaturas, gerando deformação plástica da aresta de corte,que toma uma forma bem típica.

Deformação Plástica da Aresta de Corte

Muitas vezes, a pressão aplicada à ponta da ferramenta somada àalta temperatura gera deformação plástica da aresta de corte(figura 6.3).

Figura 6.3 – Deformação Plásticada Aresta de Corte

Tais deformações provocam deficiências do controle de cavacos edeterioração do acabamento superficial da peça.O crescimento desta deformação pode gerar a quebra da aresta decorte.


Deformação Plástica:

Ocorre principalmente quando a ferramenta trabalha comelevados avanços, levando então a grandes esforços de usinagem,a ferramenta pode vir a sofrer uma deformação plástica oumesmo uma quebra

Tais deformações provocam deficiências do controle de cavacos edeterioração do acabamento superficial da peça. Ocorreprincipalmente nos casos em que a ferramenta tem baixaresistência à deformação e suficiente tenacidade.

É evitada pelo emprego de uma ferramenta com maior dureza aquente e maior resistência à Deformação Plástica, ou pelamudança das condições de usinagem e/ou geometria daferramenta, visando a diminuição dos esforços e da temperaturade corte.

Como evitar a Deformação Plástica da Aresta de Corte?

EXEMPLOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

PROVIDÊNCIAS – DEFORMAÇÃO PLÁSTICA

Utilize refrigeração.




Trincas: quando da ocorrência docorte interrompido, variação daespessura de corte ou acessoirregular do fluido de corte, taisfatores podem provocar variaçãona temperatura e esforços decorte.As trincas transversais seapresentam na sup. de folga,enquanto que as perpendicularesà aresta podem ocorrer tambémna sup. de saída.

Trincas

São causadas pela variação da temperatura e/ou pela variação dos esforços mecânicos.Quando tem origem térmica, elas ocorrem perpendicularmente à aresta de corte (figura 6.5)

•Figura 6.5 – Trincas de Origem Térmica

TrincasAs trincas quando tem origem mecânica são paralelas à aresta –Figura 6.6.

Figura 6.6Trincas de Origem Mecânica

AVARIAS - TRINCAS

PROVIDÊNCIAS - TRINCAS

Utilize refrigeração abundante ou usine sem fluido.


Resumo

Engineering

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