Estudo do desempenho de ferramentas de aço-rápido na usinagem criogênica do aço ABNT 1020

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Oliveira, Roberto França de
• Orientador(a): Melo, Anderson Clayton Alves de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Usinagem criogênica; Nitrogênio líquido; Torneamento; Aço-rápido e vida de ferramenta
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22086

O presente trabalho apresenta um estudo do desempenho de ferramentas de aço-rápido no torneamento do aço ABNT 1020, sob condições de resfriamento criogênico com aspersão de nitrogênio líquido (LN2) diretamente na região de corte. O objetivo principal foi manter a temperatura da ferramenta de corte abaixo da temperatura de amolecimento do aço-rápido (normalmente acima de 650°C) e, consequentemente, melhorar o desempenho dessas ferramentas em velocidades de corte superiores àquelas normalmente praticadas no corte à seco ou com lubrificação convencional. Foram realizados ensaios de faceamento rápido, em que a ferramenta de corte percorre a face da peça ao longo de seu raio a uma rotação constante, o que acarreta um aumento progressivo em sua velocidade de corte. Pôde-se verificar que devido à aplicação de LN2 a ferramenta de corte conseguiu usinar com velocidades de corte maiores que na condição a seco (SECO). Quando os jatos de LN2 foram direcionados a superfície de saída e de folga (SS/SF), tal condição apresentou um aumento de 35,00% (em média) na velocidade usinada antes da falha da ferramenta; no entanto quando o LN2 foi aplicado na superfície de folga (SF), a melhoria foi de 24,12% e para a condição de LN2 na superfície saída (SS) o aumento foi de 20,94%. Com esses resultados foi possível concluir que a aplicação de LN2 tendeu a melhorar o desempenho das ferramentas de açorápido testadas, e que essa melhora foi mais pronunciada quando da aplicação de LN2 nas superfícies de folga e de saída simultaneamente. Já para variável ponto de falha a análise do intervalo de confiança, mostrou que, estatisticamente, a um nível de confiança de 95%, não foi possível afirmar que existe diferença entre as médias populacionais do “ponto de falha” para as condições de corte (SECO-SF), (SECO-SS), (SS-SF) e (SF-SS/SF). Contudo para as condições (SECO-SS/SF) e (SS-SS/SF) houve diferenças entre as condições quando comparadas duas a duas. Observou-se também que a rugosidade média (Ra) tende a cair com a aplicação de LN2. Houve uma diferença significativa quando se compara a condição SECO com as condições SF, SS e SS/SF. O mesmo não se pode dizer dessas outras situações (SSSF), (SS-SS/SF), (SF-SS/SF), pois, ao nível de significância, considerado, não podemos descartar a hipótese de se tratarem de ensaios diferentes. Observa-se que, num nível de confiança de 95%, não se pode afirmar que os desgastes de flancos (VB) não são iguais nas quatro condições de corte testadas. Este resultado já era esperado, visto que, após a falha da ferramenta, independente da condição de corte, a ferramenta perde material de sua ponta num valor que é proporcional à profundidade de corte usada, a partir deste ponto, praticamente nada de material é removido da peça. Para finalizar esse estudo o ensaio de torneamento longitudinal foi realizado inicialmente em caráter exploratório, devido à quantidade de ferramentas e material da peça, contudo, conseguiu-se obter a condição mais favorável ao se usinar um corpo de prova a velocidades de 162m/min quando o LN2 foi aplicado na superfície de folga (SF), e na superfície de saída (SS) em cada uma dessas condições. Esse valor de velocidade para torneamento longitudinal é bem elevado, quando são utilizadas ferramentas de aço-rápido. Quando se verifica o tempo de vida da ferramenta, foi possível observar um aumento em mais de 100%, pois, após cortar um trecho de 30mm, a aresta de corte ainda continuava preservada.