Usinagem prof daniel aula 07

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Aula sobre Materiais para ferramentas de usinagem

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Usinagem prof daniel aula 07

  1. 1. Processos de Usinagem Prof. Daniel Alves de Andrade AULA 07 1
  2. 2. ABRINDO UM PARÊNTESES................... VIDEO DA HISTÓRIA DAS MÁQUINAS OPERATRIZES
  3. 3. AVARIAS E DESGASTES DA FERRAMENTA
  4. 4. AVARIAS E DESGASTES DA FERRAMENTA Dependendo das grandezas de entrada do processo de usinagem, a ferramenta sofrerá uma determinada carga mecânica e térmica. Esta elevada solicitação da ferramenta conduz aos chamados desgastes ou avarias. Desgaste é o fenômeno progressivo nas superfícies da ferramenta em função da ação de cortar, que muda a forma e, portanto a geometria original da ferramenta.
  5. 5. AVARIAS E DESGASTES DA FERRAMENTA Quanto aos desgastes, os mesmos são resultantes de vários mecanismos distintos, dependendo da natureza do material usinado e das condições de usinagem, predominará um ou outro dos mecanismos sobre os demais. Isto depende do material da peça e da ferramenta, da operação de usinagem, das condições de corte, da geometria da ferramenta e do emprego e da eficiência da aplicação de fluido de corte.
  6. 6. MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA Abrasão: envolve a perda de material por microsulcamento, microcorte ou microlascamento, causado por partículas de elevada dureza relativa. Estas partículas podem estar contidas no material da peça (óxidos, carbetos e outros), ou são partículas da própria ferramenta arrancadas de alguma forma.
  7. 7. Abrasão Mecânica A abrasão ( ou atrito) mecânica é uma das principais causas de desgaste da ferramenta. •O desgaste gerado pela abrasão é incentivado pela presença de partículas duras no material da peça e pela temperatura de corte, que reduz a dureza da ferramenta. •Assim, quanto maior a dureza a quente da ferramenta, maior sua resistência ao desgaste abrasivo. •As vezes, partículas duras arrancadas de outra região da ferramenta por aderência ou mesmo por abrasão e arrastadas pelo movimento da peça, causam o desgaste abrasivo em uma área adjacente da ferramenta.
  8. 8. MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA Difusão: transferência de átomos de um material para outro, é dependente da temperatura e solubilidade dos elementos da zona de fluxo. A área desgastada, quando observada no microscópio, é lisa. A taxa de desgaste aumenta com a velocidade de corte e o avanço.
  9. 9. Difusão A difusão entre ferramenta e cavaco é um fenômeno microscópico ativado pela temperatura na zona de corte. A difusão no estado sólido consiste na transferência de átomos de um metal a outro. Depende da temperatura, da duração do contato e da afinidade físico-química dos dois metais envolvidos.
  10. 10. Difusão A difusão dos átomos de ferro do aço do cavaco para a ferramenta, principalmente se esta for de metal duro, muda as condições de equilíbrio entre os elementos constituintes da mesma, levando a uma reação química entre eles. Estas reações químicas, no caso de metal duro, provocam a formação de carbonetos complexos (Fe W C26), que são menos resistentes e são rapidamente removidos por abrasão.
  11. 11. MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA Oxidação: gerada pelas altas temperaturas e presença de ar e água, são originados óxidos complexos de tungstênio, cobalto e ferro, que em decorrência de sua expansão volumétrica, em relação ao WC, constituem-se elevações na superfície da ferramenta, facilitando o lascamento e a quebra da aresta de corte (entalhes).
  12. 12. MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA Fadiga: variação nas forças ou na temperatura podem fragilizar a ferramenta (trincas) levando-a à ruptura. Além da ação cíclica, este fenômeno é provocado por variações na temperatura causadas pelo acesso irregular do refrigerante de corte.
  13. 13. MECANISMOS DE DESGASTE E AVARIA Aderência: duas superfícies metálicas postas em contato sob cargas moderadas, forma-se entre elas um extrato metálico, de elevada resistência. Sob estas condições fragmentos microscópicos são arrancados da superfície da ferramenta e arrastados juntos com o fluxo e material.
  14. 14. 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.
  15. 15. MECANISMOS DE DESGASTE Aresta Postiça de Corte: Forma-se na superfície de contato entre o cavaco e a sup. de saída. Uma camada de cavaco que permanece aderente à aresta de corte. Em função dos esforços a camada solda-se à ferramenta, o fluxo provoca encruamento, a APC cresce e depois se desprende.
  16. 16. Mecanismos Causadores do Desgaste da Ferramenta Aresta Postiça de Corte. Figura 6.9 – Aresta Postiça de Corte
  17. 17. Fig. 6.10 – Desgaste Frontal X Velocidade de Corte Mostrando a região de formação da Aresta Postiça de Corte
  18. 18. PROVIDÊNCIAS – ARESTA POSTIÇA Aumente a velocidade de corte e o avanço. Não utilize refrigeração. Selecione um quebra-cavacos mais positivo.
  19. 19. DESGASTES DA FERRAMENTA Desgaste de Flanco ou Largura do desgaste na superfície principal de folga (VB): é o desenvolvimento de uma zona de desgaste da ferramenta devido à ação abrasiva existente entre a ferramenta e a superfície nascente gerada na peça pela usinagem.
  20. 20. Desgaste Frontal ( ou de flanco) ocorre na superfície de folga da ferramenta, causado pelo contato entre ferramenta peça. É o tipo de desgaste mais comum. Todo processo de usinagem causa desgaste frontal (figura 6.1) Figura 6.1 – Desgaste Frontal
  21. 21. PROVIDÊNCIAS - FLANCO Reduza a velocidade de corte. Selecione uma classe mais resistente ao desgaste.
  22. 22. DESGASTES DA FERRAMENTA Desgaste de Cratera ou Desgaste na superfície de saída da ferramenta (KT) : a principal causa do desgaste de cratera é a difusão, uma vez que ocorrem elevadas temperaturas na interface cavaco/sup. de saída, assim sendo o desgaste aumenta com o aumento das condições de corte (Vc).
  23. 23. b) Desgaste de Cratera É 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
  24. 24. PROVIDÊNCIAS - CRATERA Utilize refrigeração. Selecione uma classe mais resistente ao desgaste. Reduza a velocidade de corte e o avanço.
  25. 25. MEDIDAS DE DESGASTES
  26. 26. DESGASTES DA FERRAMENTA Entalhes: originam-se principalmente nas extremidades da aresta de corte, o que pode desencadear a deterioração prematura da aresta da ferramenta. A morfologia do entalhe depende em grande parte da precisão de posicionamento da aresta de corte. Pode ocorrer tanto na superfície principal de folga como na superfície secundária de folga da ferramenta.
  27. 27. DESGASTES DA FERRAMENTA O entalhe ocorre principalmente na usinagem de materiais resistentes a altas temperaturas (ligas de níquel, titânio, cobalto e aço inoxidável), devido à abrasão, difusão e “attrition”, influenciada pelas interações com a atmosfera (oxidação).
  28. 28. PROVIDÊNCIAS - ENTALHE Reduza a velocidade de corte. Reduza a taxa de avanço. Selecione ferramenta com um ângulo de posição menor.
  29. 29. AVARIAS DA FERRAMENTA Quebras: a ruptura da ponta da ferramenta é originada pela ação de elevados esforços de usinagem. Podem ser causadas pelo uso de material de corte quebradiço, ocorrência de corte interrompido, parada do corte sem a retirada prévia da ferramenta, além de ε e β pequenos.
  30. 30. Quebra Como foi visto, todos os desgastes e avarias da ferramenta, ao crescerem podem gerar a quebra da ferramenta. Fig.6.7 - Quebra da ferramenta Algumas vezes, porém, a quebra (figura 6.7) pode ocorrer inesperadamente 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...
  31. 31. Quebra A quebra da ferramenta ocasiona não somente dano na ferramenta, mas também no porta- ferramenta e na própria peça.
  32. 32. EXEMPLOS DE QUEBRA
  33. 33. 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.
  34. 34. AVARIAS DA FERRAMENTA Lascamento: é o desprendimento de lascas ou lascamento de finas partículas da aresta cortante causados principalmente pelo choque térmico (corte interrompido por exemplo), são mais frequentes em ferramentas que apresentam maior dureza.
  35. 35. Lascamento É um tipo de avaria da ferramenta, pois ao contrário dos desgastes frontal e de cratera que retiram continuamente partículas muito pequenas da ferramenta, no lascamento (figura 6.4), partículas maiores são retiradas de uma só vez, podendo levar até a quebra da ferramenta. Ocorrem principalmente em ferramentas com material frágil e/ou quando a aresta de corte é pouco reforçada, sobretudo em pastilhas cerâmicas e de metal duro com recobrimento
  36. 36. EXEMPLOS DE LASCAMENTO
  37. 37. 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.
  38. 38. AVARIAS DA FERRAMENTA Deformação Plástica: É uma avaria da ferramenta em função de elevadas pressões e temperaturas, gerando deformação plástica da aresta de corte, que toma uma forma bem típica.
  39. 39. Deformação Plástica da Aresta de Corte Muitas vezes, a pressão aplicada à ponta da ferramenta somada à alta temperatura gera deformação plástica da aresta de corte (figura 6.3). Figura 6.3 – Deformação Plástica da Aresta de Corte Tais deformações provocam deficiências do controle de cavacos e deterioração do acabamento superficial da peça. O crescimento desta deformação pode gerar a quebra da aresta de corte.
  40. 40. AVARIAS DA FERRAMENTA Deformação Plástica: Ocorre principalmente quando a ferramenta trabalha com elevados avanços, levando então a grandes esforços de usinagem, a ferramenta pode vir a sofrer uma deformação plástica ou mesmo uma quebra Tais deformações provocam deficiências do controle de cavacos e deterioração do acabamento superficial da peça. Ocorre principalmente nos casos em que a ferramenta tem baixa resistência à deformação e suficiente tenacidade.
  41. 41. É evitada pelo emprego de uma ferramenta com maior dureza a quente e maior resistência à Deformação Plástica, ou pela mudança das condições de usinagem e/ou geometria da ferramenta, visando a diminuição dos esforços e da temperatura de corte. Como evitar a Deformação Plástica da Aresta de Corte?
  42. 42. EXEMPLOS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
  43. 43. PROVIDÊNCIAS – DEFORMAÇÃO PLÁSTICA Utilize refrigeração. Selecione uma classe mais resistente ao desgaste. Reduza a velocidade de corte e o avanço.
  44. 44. AVARIAS DA FERRAMENTA Trincas: quando da ocorrência do corte interrompido, variação da espessura de corte ou acesso irregular do fluido de corte, tais fatores podem provocar variação na temperatura e esforços de corte. As trincas transversais se apresentam na sup. de folga, enquanto que as perpendiculares à aresta podem ocorrer também na sup. de saída.
  45. 45. 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
  46. 46. Trincas As trincas quando tem origem mecânica são paralelas à aresta –Figura 6.6. Figura 6.6 Trincas de Origem Mecânica
  47. 47. AVARIAS - TRINCAS
  48. 48. PROVIDÊNCIAS - TRINCAS Utilize refrigeração abundante ou usine sem fluido. Reduza a velocidade de corte e o avanço.
  49. 49. Resumo

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