11 - Desgaste e Mecanismos de desgaste das Ferramentas de Corte

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Usinagem dos Metais
Capítulo 11
DESGASTE E MECANISMOS DE 
DESGASTE DAS FERRAMENTAS DE 
CORTE
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“Por maior que seja a dureza e a resistência ao
desgaste das ferramentas de corte, e por
menor que seja a resistência mecânica da peça
de trabalho, a ferramenta de corte sofrerá um
processo de destruição que mais cedo ou mais
tarde exigirá a sua substituição”
Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastes das Ferramentas de Corte
• Avaria
• Desgaste
• Deformação plástica
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Avaria é um processo de destruição da
ferramenta de corte que ocorre de maneira
repentina e inesperada, causado pela quebra,
lasca ou trinca da ferramenta de corte
Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastes das Ferramentas de Corte
Desgaste é a destruição de uma ou de ambas
superfícies que compõem um sistema
tribológico, geralmente envolvendo perda
progressiva de material”.
Deformação Plástica é a mudança da
geometria da ferramenta de corte pelo
deslocamento de massa
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastes das Ferramentas de Corte
DUAS CAUSAS PARA TROCA DA ARESTA DE CORTE:
(i) Ocorrência de uma avaria
- trinca
- lasca
- quebra
 
(ii) O desgaste atinge proporções elevadas
que pode comprometer o bom andamento
do processo
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastes das Ferramentas de Corte
“No corte interrompido (fresamento), o
desenvolvimento do desgaste uniforme na
superfície de folga ou saída, será dominante
apenas se a ferramenta de corte possuir
tenacidade suficiente para resistir aos choques
mecânicos e térmicos inerentes a tais
processos”.
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastes das Ferramentas de Corte
No corte interrompido as avarias podem
ocorrer devido aos choques mecânicos na
entrada da ferramenta na peça, na saída da
ferramenta da peça, ou ainda por choques
térmicos (ou fadiga térmica), em conseqüência
da flutuação cíclica da temperatura.
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• Peça •
• Fase 
ativa
• Fase inativa
• Fresa
Representação esquemática das fases ativa e inativa da aresta de
corte num processo de fresamento frontal
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Corte interrompido
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Desgastes das Ferramentas de Corte
Avarias no corte contínuo são muito
raras, a não ser que:
 As condições de corte são abusivas;
 Geometria da ferramenta inapropriada;
 Defeito de fabricação de ferramenta.
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Desgastes das Ferramentas de Corte
Figura 11.1. Variação cíclica da temperatura de corte no processo de 
corte interrompido
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Distribuição da temperatura e de tensões em pastilhas 
de metal duro, no corte interrompido
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Sulcos desenvolvidos em forma de pentes 
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Sup. saída
Sup. folga
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Superfície de saída
Superfície de folga
1
2
Superfície de saída
Superfície de folga
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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Números de sulcos em forma de pente em função do percurso de corte por 
dente para o fresamento com diversos avanços por dente 
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Influência da velocidade de corte sobre a formação de sulcos 
no fresamento
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Desgastes das Ferramentas de Corte
Número de sulcos em função do percurso de corte para diversos 
materiais de ferramentas
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Formação do pé
Ângulo de direção de saída 
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Capítulo 11:
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Desgastes das Ferramentas de Corte
As trincas de origem térmicas são,
geralmente, perpendiculares à aresta de
corte e prevalecem quando usinando à
altas velocidades.
As trincas de origem mecânica são,
geralmente, paralelas à aresta de corte
e prevalecem quanto usinando à baixas
velocidades.
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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TRÊS FORMAS DE DESGASTE
(i) Desgaste de cratera
(ii) Desgaste de flanco
(iii) Desgaste de entalhe (notch wear)
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DESGASTE NAS FERRAMENTAS DE CORTE
Principais áreas de desgaste de uma ferramenta de corte
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Parâmetros utilizados para medir os desgastes das 
ferramentas de corte
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Fotos através de microscopia eletrônica de varredura 
da cratera analisada.
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Interferometria Laser
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CRITÉRIO DE FIM DE VIDA DA FERRAMENTA SEGUNDO A 
NORMA ISO 3685, PARA FERRAMENTAS DE AÇO-RÁPIDO, 
METAL DURO E CERÂMICAS:
(i) Desgaste de Flanco Médio, VB
B
= 0,3 mm;
(ii) Desgaste de Flanco Máximo, VB
Bmax
= 0,6 mm
(iii) Profundidade da cratera, KT = 0,06 + 0,3f
(iv) Desgaste de Entalhe, VN = 1,0 mm*
(v) Falha Catastrófica
* Este não especificado pela norma.
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quebra 
* 
I II III 
Tempo 
D
e
s
g
a
s
t
e
 
Comportamento do desgaste de uma
ferramenta de corte com o tempo de corte.
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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Mecanismos de Desgaste
1. Deformação plástica superficial por cisalhamento a
altas temperaturas.
2. Deformação plástica da aresta de corte sob altas
tensões de compressão.
3. Desgaste difusivo.
4. Desgaste por aderência e arrastamento - Attrition.
5. Desgaste abrasivo.
6. Desgaste de entalhe.
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Mecanismos e processos
de desgaste que podem
estar presentes nas
ferramentas de corte
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Deformação Plástica Superficial por 
Cisalhamento a Altas Temperaturas
Ocorre mais provavelmente na usinagem de metais com alto
ponto de fusão, em ferramentas de aço rápido. As tensões
cisalhantes na interface cavaco-ferramenta são suficientes para
causar deformação plástica superficial. Devido às altas
temperaturas ali desenvolvidas, a resistência ao escoamento do
material da ferramenta, próximo à interface, é reduzida. Como
conseqüência, material é arrancado da superfície da
ferramenta, formando-se assim uma cratera 
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Deformação Plástica da Aresta de Corte 
sob Altas Tensões de Compressão
Ocorre na usinagem dos materiais de alta dureza. A
combinação de altas tensões de compressão, com
altas temperaturas na superfície de saída, pode
causar a deformação plástica da aresta de corte das
ferramentas de aço-rápido ou metal duro.
Geralmente, ocorre, a altas velocidades de corte e
avanço e leva a uma falha catastrófica.
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Capítulo 11:
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Deformação Plástica
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Capítulo 11:
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Desgaste Difusivo
Este mecanismo envolve a transferência de
átomos de um material para outro e é fortemente
dependente da temperatura e da solubilidade dos
elementos envolvidos na zona de fluxo (zona de
cisalhamento secundário).
Como se processa a nível atômico, no
microscópio as áreas desgastadas por difusão
tem uma aparência muito lisa.
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Desgaste e Mecanismos de
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Desgaste Difusivo
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
Desgastesdas Ferramentas de Corte
Desgaste por Aderência e Arrastamento - Attrition
Este mecanismo ocorre, geralmente, a baixas velocidades
de corte, onde o fluxo de material sobre a superfície de
saída da ferramenta se torna irregular. Sob estas
condições, fragmentos microscópicos são arrancados da
superfície da ferramenta e arrastados junto ao fluxo de
material adjacente à interface. Como este mecanismo se
processa a nível de grãos, no microscópio, as áreas
desgastadas por attrition tem uma aparência áspera.
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DESGASTE ABRASIVO
O desgaste abrasivo envolve a perda de material por
microsulcamento, microcorte ou microlascamento,
causados por partículas de elevada dureza relativa. Estas
partículas podem estar contidas no material da peça (e.g.,
carbonetos e carbonitretos), ou podem, principalmente,
ser partículas da própria ferramenta que são arrancadas
por attrition, por exemplo. Este mecanismo de desgaste é
muito importante na usinagem com ferramentas de aço
rápido, ferramentas revestidas, cerâmicas puras e
cerâmicas mistas.
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DESGASTE ABRASIVO
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Desgaste de Entalhe
Ocorre na usinagem de materiais resistentes a altas
temperaturas (tais como: ligas de níquel, titânio, cobalto e aço
inoxidável). Geralmente, nas regiões onde ocorrem este tipo de
desgaste, as condições de escorregamento prevalecem e o
mecanismo de desgaste, provavelmente, envolve abrasão e
transferência de material (difusão e attrition) e eles são
bastante influenciados pelas interações com a atmosfera.
Existem evidências para sugerir que óxidos se formam
continuamente e se aderem na ferramenta naquelas regiões, e
a quebra das junções de aderência entre os óxidos e a
ferramenta pode, ocasionalmente, remover material da
superfície desta última .
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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Desgaste de Entalhe
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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CAUSAS DE FORMAÇÃO DE DESGASTE DE ENTALHE PROPOSTAS:
1. Presença de uma camada encruada de material na superfície da peça usinada
previamente.
2. Concentração de tensão devido à um gradiente de tensão na superfície livre.
3. Formação de trincas térmicas devido a um alto gradiente de temperatura na
superfície livre.
4. Presença de uma rebarba na aresta da superfície previamente usinada.
5. Uma velocidade maior na altura da profundidade de corte onde o diâmetro é
maior (obviamente esta é descartável, pois o desgaste de entalhe acontece
também na ponta da ferramenta, onde a velocidade é menor).
6. Presença de uma camada de óxido abrasiva na superfície previamente usinada.
7. Fluxo de material de aresta postiça de corte, paralelo, à aresta de corte
(obviamente esta também é descartável, pois quanto maior a velocidade de
corte, incluindo as velocidades onde a APC inexiste, mais problemática é a
formação do desgaste de entalhe).
8. Fadiga da ferramenta devido à flutuação de força na superfície livre que
acompanha os pequenos movimentos laterais das arestas dos cavacos.
9. Partículas da ferramenta depositadas na superfície da peça previamente usinada,
que agem como pequenas ferramentas de corte para induzir o desgaste.
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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Em geral os três primeiros mecanismos
(processos) são mais importantes à
altas taxas de remoção de material,
onde há o desenvolvimento de altas
temperaturas. Os três últimos são mais
importantes à baixas velocidades, onde
a temperatura de corte é baixa o
suficiente para prevenir os três
primeiros.
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Capítulo 11:
Desgaste e Mecanismos de
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PROCEDIMENTO INDICADO PARA A ANÁLISE
DOS MECANISMOS DE DESGASTE DAS
FERRAMENTAS:
1) Considerar o processo como um todo
2) Análise visual
3) Análise microscópica ótica e eletrônica
4) Outras