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Aula 4 1 Mecanismos de Formação de Cavacos Mecanismos de Formação de Cavacos Dentre os assuntos que serão analisados durante o curso de Processos de Fabricação para engenheiros, talvez este seja o de maior importância, pois são envolvidos, com certeza, todos os processos que devem ser estudados daqui para frente, e é também o norte de desenvolvimento da disciplina nas próximas décadas. 2 Mecanismos de Formação de Cavacos Sabe-se que a base para um melhor entendimento de todos os processos de usinagem está no estudo científico da formação de cavacos. 3 Aperfeiçoamento das arestas de corte Quebra-cavacos mais eficientes Novos e mais eficazes materiais para construção de ferramentas Usinagem de mais variados tipos de materiais Benesses do estudo da formação dos cavacos. 3 Mecanismos de Formação de Cavacos 4 As primeiras tentativas de explicar o fenômeno foram resultados dos esforços de Piispanen, que sugeriu o mecanismo muito próximo ao de lamelas de um baralho de cartas - 1937. Modelo de Piispanen para formação de cavacos, com lamelas semelhantes a um "baralho de cartas", em 1937. Mecanismos de Formação de Cavacos Hoje em dia a linha que usamos permite que de uma forma acadêmica dizer que o cavaco é formado em quatro etapas consecutivas e cíclicas: 5 Mecanismos de Formação de Cavacos 6 Mecanismos de Formação de Cavacos 7 Zona Primária de Cisalhamento (ZPC): O cavaco se forma a partir de uma trinca que se propaga segundo um critério de propagação de trincas próprio de cada material. Como a formação de cavacos ocorre dinamicamente, há planos instantâneos de ruptura e propagação de trincas que definem esta região entre a peça e o cavaco. Mecanismos de Formação de Cavacos 8 Mecanismos de Formação de Cavacos 9 Mecanismos de Formação de Cavacos 10 Recalque inicial: devido a penetração da cunha cortante no material da peça, uma pequena porção deste (unida ainda a peça) é pressionada contra a superfície de saída da ferramenta. Mecanismos de Formação de Cavacos 11 Deformação e ruptura: o material pressionado sofre, de início, uma deformação elástica, e, em seguida, uma deformação plástica, que aumenta progressivamente até o estado de tensões provocar a ruptura. Mecanismos de Formação de Cavacos 12 Mecanismos de Formação de Cavacos 13 Deslizamentos das lamelas: continuando a penetração da ferramenta na peça, ocorre uma ruptura parcial, ou completa, na região de cisalhamento, dependendo da extensão de propagação da trinca. Mecanismos de Formação de Cavacos 14 Saída de cavaco: devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a peça, inicia-se um escorregamento da porção de material deformado e rompido (cavaco) sobre a superfície de saída da ferramenta. Mecanismos de Formação de Cavacos 15 Mecanismos de Formação de Cavacos 16 Zona de Cisalhamento Secundária (ZCS): para o desespero dos alunos, esta zona ocorre devido ao fato, de o escorregamento do cavaco na superfície de saída da ferramenta, não obedecer o princípio de Coulomb, devido as tensões normais, a velocidade relativa entre as superfícies e, em geral, a temperatura, serem muito elevadas. Mecanismos de Formação de Cavacos 17 Mecanismos de Formação de Cavacos 18 Tipos de Cavacos: Durante a usinagem, uma nova superfície é gerada na peça pela remoção de material na forma de cavacos. Morfologicamente, os cavacos podem ser: Cavacos contínuos Cavacos segmentados Cavacos parcialmente contínuos Cavacos descontínuos Mecanismos de Formação de Cavacos 19 Cavacos Contínuos: Formam-se na usinagem de: Materiais Dúcteis: Aço baixa liga; Alumínio; Cobre... Nesse caso o material cisalha na ZPC com grandes deformações e permanece homogêneo, sem fragmentação. Apesar da forma de fita externa não apresentar nenhuma evidência clara de fratura ou trinca, esses fenômenos ocorrem para que uma nova superfície seja formada. Mecanismos de Formação de Cavacos 20 Cavacos Contínuos: (Segundo Doyle – 1979) O tipo de cavaco também está fortemente ligado à tensão normal no plano de cisalhamento, a qual depende do ângulo de cisalhamento (Ø) e das condições de atrito da interface ferramenta/cavaco, ou seja, na ZSC. Ocorre um equilíbrio entre as tensões normal e cisalhamento de forma a impedir que trinca avance muito rápido, garantindo assim que não haverá ruptura do cavaco Mecanismos de Formação de Cavacos 21 Cavacos Contínuos: Mecanismos de Formação de Cavacos 22 Cavacos Contínuos: Os cavacos contínuos são indesejáveis, pois podem causar acidentes, danificar a superfície usinada, ocupa grandes volumes, mas apresentam o conveniente de deixarem a superfície da peça com menos acidentes. Se eles não se quebrarem naturalmente, um quebra-cavaco deverá ser usado para promover sua segmentação. O cavaco será então fragmentado. Mecanismos de Formação de Cavacos 23 Cavacos Contínuos: (Segundo MILOVIK, 1983) Algumas ações podem favorecer a propagação da trinca, diminuindo a restrição ao movimento do cavaco na ZSC e, por conseguinte, a tensão normal que determina a extensão da trinca, ao mesmo tempo em que reduz a tensão de cisalhamento. A adição de elementos como chumbo, telúrio, selênio e enxofre aos aços podem favorecer a formação de cavacos, o que ocorre com os chamados aços de corte livre ou de fácil usinagem . Mecanismos de Formação de Cavacos 24 Cavacos Contínuos: (Segundo MILOVIK, 1983) Tais adições reduzem: Efeito lubrificante na interface ferramenta/cavaco Efeito de fragilização do material tensões normais tensões de cisalhamento Ângulo de saída Velocidade de corte Avanço Profundidade de corte Inclusões (qtde., forma e dureza) Rigidez da ferramenta Outros fatores Mecanismos de Formação de Cavacos 25 Diferenças esquemáticas entre cavacos: Mecanismos de Formação de Cavacos 26 Cavacos parcialmente contínuos: (Segundo Ferraresi, 1977) Trata-se de um tipo intermediário entre cavacos contínuos e descontínuos, na qual a trinca se propaga parcialmente pela extensão do plano de cisalhamento. É, muitas vezes, denominado “cavaco de cisalhamento”. Mecanismos de Formação de Cavacos 27 Cavacos parcialmente contínuos: (Segundo COOK (1954): Isto ocorre por perda de contato entre a ferramenta e o cavaco, por conta da energia elástica acumulada na ferramenta não ser suficiente para que a trinca se propague por toda a extensão de cisalhamento; e a presença de grande tensão de compressão no plano de cisalhamento, dificultando, assim, a propagação da trinca. Mecanismos de Formação de Cavacos 28 Cavacos descontínuos: Este é o tipo mais comum na usinagem de materiais frágeis, como bronzes e ferros fundidos cinzentos, uma vez que não são capazes de suportar grandes deformações sem se quebrar. Mecanismos de Formação de Cavacos 29 Cavacos descontínuos: Entretanto cavacos descontínuos em materiais de alta ductilidade baixas velocidades de corte ângulo de saída pequeno grandes avanços Mecanismos de Formação de Cavacos 30 Cavacos descontínuos: E +: Aumento da Velocidade de corte Cavacos contínuos Pois, Mais calor é gerado, tornando o materiais mais dúcteis; Menos “contaminantes” penetram na interface Ferramenta/cavaco Mecanismos de Formação de Cavacos 31 Cavacos segmentados: Este talvez o cavaco mais particular que existe, tem o processo de sua formação muito diferente que o cavaco contínuo. Quem o explicou foi COOK (1953), que afirmou “a diminuição na resistência mecânica do material, por causa do aumento de temperatura iguala, ou excede, o aumento da resistência mecânica causado pelo endurecimento a frio”. Mecanismos de Formação de Cavacos 32 Cavacos segmentados: Ao lado um cavaco segmentado resultado de um processo cíclico de formação de cavaco na forma de dentes de serra. Cavaco segmentado (KOMANDURI, 1981). Mecanismos de Formação de Cavacos 33 Cavacos segmentados: Peculiar a certos materiais com propriedades térmicas muito pobres tais como Titânio e suas ligas. “O cisalhamento para formar o cavaco começa em um plano particular , quando as tensões impostas pelo movimento da ferramenta excedem o limite de escoamento do material da peça. A energia dessa deformação é transformada em calor e assim devido as propriedades térmicas do material , altas temperaturas são desenvolvidas de forma concentrada, o que provoca o amolecimento localizado”. Mecanismos de Formação de Cavacos 34 Cavacos segmentados: Com a deformação continuando ocorre uma rotação no plano de cisalhamento, que se afasta da ponta da ferramenta e se movimentar sobre a superfície de saída. Tal rotação persiste até que o aumento da força, provocada pela rotação, exceda a força necessária para deformar o material a temperatura menor , em outro plano mais favorável. Este processo foi chamado de “Cisalhamento termoplástico catastrófico (CTC) ou cisalhamento adiabático” estudado por COOK e SHAW em 1954 e RECHT em 1964. Mecanismos de Formação de Cavacos 35 Cavacos segmentados: Muitos materiais podem sofrer CTC Efeito de amolecimento devido ao aumento da temperatura supera o efeito do endurecimento a frio Temp. na formação; Propriedades térmicas Exemplos Velocidade Crítica: Inconel 718 – Vc = 61 m/min; AISI 4340 – Vc = 275 m/min Komanduri – 1982 e Trent – 1984 Mecanismos de Formação de Cavacos 36 Formas de cavaco: Embora a ISO 3685 (1993) tenha classificado muito detalhadamente a forma dos cavacos, de forma prática os cavacos são classificados em cinco formas: Em fita Helicoidais Em espiral Em lascas Em pedaços Mecanismos de Formação de Cavacos 37 É o material da peça que mais influencia na forma do cavaco, funcionando, em geral, assim: Cavacos contínuos, parcialmente contínuos e segmentados Produzem qualquer forma da ilustração a seguir. Cavacos descontínuos Produzem somente lascas ou pedaços Mecanismos de Formação de Cavacos 38 Influência dos parâmetros de corte na forma do cavaco: Aumento da Vc Ou Aumento de γ produzem Cavacos em fitas ou contínuos Avanço e Profundidade de corte são Os fatores + Influentes na forma do cavaco Mecanismos de Formação de Cavacos 39 Formas de cavacos produzidos na usinagem segundo ISO 3685: ↑Vc; ↓s; ↑γ Mecanismos de Formação de Cavacos 40 As formas de cavacos longos são as que causam o maior transtorno à segurança e a produtividade, exigindo maior cuidado e especial atenção ao seu controle. Apesar dos parâmetros de corte poderem ser escolhidos para evitar ou reduzir sua formação, o método mais efetivo é a utilização de quebra cavacos. Mecanismos de Formação de Cavacos 41 Influência do avanço (ah) e Profundidade de corte (ap): Efeito do avanço e da profundidade de corte na forma dos cavacos (SMITH, 1989). Mecanismos de Formação de Cavacos 42 Controle do cavaco: Ao somarmos: Materiais Dúcteis Ferramentas resistentes ao desgaste Uso de altas Vc em CN Baixa supervisão humana Grandes problemas como: Mecanismos de Formação de Cavacos 43 Controle do cavaco: 1) As baixas densidades efetivas desse tipo de cavaco, devido ao alto volume que ocupam , dificultam o manuseio nos processos subsequentes de manuseio e descarte; Mecanismos de Formação de Cavacos 44 Controle do cavaco: 2) Podem aderir a peça, as partes da máquina, ou a ferramenta, criando situações de perigo ao operador por conta das altas velocidades e do fio de corte dos cavacos de material endurecido pelo encruamento; Mecanismos de Formação de Cavacos 45 Controle do cavaco: 3) Podem prejudicar o acabamento superficial ao aderir a peça , ou mesmo levar a quebra da aresta de corte; Mecanismos de Formação de Cavacos 46 Controle do cavaco: 4) Aumentam a força de usinagem, a temperatura e, em geral, diminuem a vida útil das ferramentas e; Mecanismos de Formação de Cavacos 47 Controle do cavaco: 5) Prejudicam o acesso do fluido de corte à área de formação de cavacos, impedindo o arrefecimento e a lubrificação dessa área. Mecanismos de Formação de Cavacos 48 O uso dos quebra cavacos é sem dúvida a melhor alternativa existente hoje para a resolução desses problemas, podendo ser postiços ou integrais já que os dois tipos modificam a superfície de saída de cavacos (Aγ), causando uma curvatura mais acentuada nos cavacos e ocasionando seu colapsos por flexão. Mecanismos de Formação de Cavacos É muito importante verificar na teoria dos quebra cavacos se estes irão garantir a redução de rc para que se atinja a deformação ξf , a qual promove a quebra . Além disso, as ranhuras dos quebra cavacos servem para conformar mais os cavacos, tornando-os menos dúcteis e, portanto, reduzindo a deformação crítica. 49 Mecanismos de Formação de Cavacos 50 Mas, existem outras formas de quebrar o cavaco: Variações nas velocidades de avanço (furação intermitente); Injeção de fluido de corte na Aγ em sentido contrário ao de saída de cavaco (veja a figura a seguir); Mecanismos de Formação de Cavacos 51 Injeção de fluido de corte na Aγ em sentido contrário ao de saída de cavaco: Diagrama esquemático da fragmentação do cavaco promovido pelo jato de fluido de corte a alta pressão (MACHADO, 1990). Mecanismos de Formação de Cavacos 52 Tipos de quebra cavacos: Quebra cavacos postiço Quebra cavacos integral tipo I: anteparo Quebra cavacos integral tipo II: cratera Mecanismos de Formação de Cavacos 53 De maneira geral, quanto menor for a espessura, mais flexível ele é, assim, maior será a dificuldade de quebra. Note que os cavacos já sofreram intensas deformações passando tanto pela ZPC quanto pela ZPS, então necessitam de uma deformação crítica (ξf) para quebras depois de deixar a superfície da ferramenta. Mecanismos de Formação de Cavacos 54 A deformação que o cavaco sofrerá nesse ponto é diretamente proporcional a razão (h’/rc), onde rc é o raio de curvatura do cavaco. Se a deformação é pequena, ou aumentamos h’ ou diminuímos rc. Como h’ depende do avanço ou espessura de usinagem, e isto é diretamente ligado ao acabamento da peça, nos resta reduzir rc. Mecanismos de Formação de Cavacos 55 Quebra cavacos tipo postiço Neste caso: Mecanismos de Formação de Cavacos 56 Quebra cavacos integral tipo I: anteparo Agora: Mecanismos de Formação de Cavacos 57 Quebra cavacos integral tipo I: anteparo Postiços ou integrais trabalhando sob condições normais de usinagem e quando comparados a superfícies planas de saída, não afetam as forças de usinagem de forma significativa nas mesmas condições. (MILLS – 1983) Este tipo tende a reduzir o desgaste de cratera (BOOTHROYD – 1981). Mecanismos de Formação de Cavacos 58 Quebra cavacos integral tipo II: cratera Este tipo de quebra cavacos só é efetivo quando a espessura en for menor que o comprimento de contato lf, e também se qn for muito pequeno, o cavaco pode não seguir o contorno da cratera provocando com o tempo um desgaste excessivo . E finalmente: Mecanismos de Formação de Cavacos 59 Quebra cavacos integral tipo II: cratera Neste caso uma APC estável pode se formar na espessura en aumentando o ângulo de saída consideravelmente e reduzindo as forças de usinagem. (BOOTHROYD – 1981). Este tipo tende a aumentar o desgaste de cratera (BOOTHROYD – 1981). Mecanismos de Formação de Cavacos 60 As equações do raio dos quebra cavacos, devem ser utilizadas como orientativas para o projeto de quebra cavacos, porém deve-se levar em conta outros fatores que também influenciam nessa quebra, tais como: Mecanismos de Formação de Cavacos 61 Fatores que também influenciam a quebra de cavacos: Ângulo de inclinação (λ) Raio natural de curvatura Rigidez da máquina Profundidade de usinagem Velocidade de corte Fragilidade do material Ângulo de saída (γ) Ângulo de posição (κr) Espessura do cavaco Mecanismos de Formação de Cavacos 62 A combinação dos diversos efeitos que afetam a quebra do cavaco pode ser exemplificada pela figura a seguir: Mecanismos de Formação de Cavacos 63 Mecanismos de Formação de Cavacos 64 Vejamos alguns casos mais relevantes... Mecanismos de Formação de Cavacos 65 Na figura “C” os cavacos são quebrados periodicamente quando encontram a superfície recém usinada o que prejudica o acabamento superficial Mecanismos de Formação de Cavacos 66 Nos casos “D” e “E” os cavacos são quebrados quando encontram a superfície da peça. Mecanismos de Formação de Cavacos 67 Podem ainda passar por cima da peça e alcançar a superfície de incidência da ferramenta, causando muitos problemas. (caso “F”) Mecanismos de Formação de Cavacos 68 Caso a direção lateral de saída do cavaco for muito acentuada, poderá ocorrer o que mostram as figuras “H”, “I” e “J”. Mecanismos de Formação de Cavacos Interface Ferramenta- Cavaco Formação do cavaco é um processo periódico; Os ciclos dividido em 4 etapas, a última é em Aγ; A influência do escorregamento tem influências marcantes em: 69 Mecanismo de formação do cavaco Taxa de desgaste da ferramenta Força de usinagem Calor gerado Temperatura de Corte Tempo de vida da ferramenta Mecanismos de Formação de Cavacos 70 Mecanismos de Formação de Cavacos Interface Ferramenta- Cavaco As leis de Amonton e Coulomb não funcionam aqui; A pressão de normal na ferramenta alcança 3,5 GN/m² e não é proporcional a força de atrito (Trent, 1963); Muitos estudos estão sendo feitos nessa área, por conta das altas velocidade de saída do cavaco e a baixa área de contato; 71 Mecanismos de Formação de Cavacos Interface Ferramenta- Cavaco Foram desenvolvidos mecanismos “quick-stop” para se poder estudar o fenômenos, veja a figura a seguir mostrando dois tipos de mecanismos, por força de explosão e por força de mola. Com o segundo Trent trabalhou e conseguiu identificar: 72 Mecanismos de Formação de Cavacos 73 Mecanismos de Formação de Cavacos Interface Ferramenta- Cavaco Zona de aderência (seizure zone ou sticking zone), que começa na aresta de corte e se estenda para dentro da superfície de saída; Zona de escorregamento (slidind zone): se estende ao longo da periferia da zona de aderência. 74 Mecanismos de Formação de Cavacos 75 Mecanismos de Formação de Cavacos 76 Mecanismos de Formação de Cavacos Interface Ferramenta- Cavaco Em circunstâncias especial a zona de escorregamento é suprimida e prevalece o efeito da zona de aderência, proporcionando o surgimento da aresta postiça de corte (APC), que afeta todo o processo: 77 Mecanismo de formação do cavaco Mecanismos de Formação de Cavacos Atrito no corte de metais: Quando duas superfícies são colocadas justapostas e em movimento relativo, a área real (Ar) é muito menor que a área aparente (Aa) , devido as micro irregularidades presentes, Os contatos são estabelecidos apenas em alguns picos das irregularidades. 78 Mecanismos de Formação de Cavacos 79 Se aplicarmos uma força de contato os picos serão deformados plasticamente e a área de contato aumenta para suportar a nova carga. A força tangencial F, ou força de atrito, aumenta proporcionalmente , e o limite de proporcionalidade é o coeficiente de atrito µ, valendo agora as leis de Coulomb Mecanismos de Formação de Cavacos 80 Força normal limite (FNL): Considere que a força normal N, aumente indefinidamente, até o ponto onde Ar = Aa, esta é a definição de FNL, a partir daí com o aumento da força N, não há aumento da força F, pois passa a ser constante e assume o valor suficiente para vencer a força de cisalhamento do material Mecanismos de Formação de Cavacos 81 Três regimes diferentes de atrito sólido. Regime I: onde vale as leis de Coulomb: (µ = τ/σ = constante) e Ar << Aa Regime II: transição entre regimes I e III No qual o coeficiente de atrito diminui com o aumento da força normal N. Regime III: não existe superfície livre entre os materiais. Ar = Aa e τ é independente de σ Mecanismos de Formação de Cavacos 82 Três regimes de atrito sólido (Shaw et al., 1960) Três regimes de atrito sólido (SHAW et al. – 1960) Mecanismos de Formação de Cavacos 83 Distribuição de tensões na Aγ. O modelo de distribuição de tensão na superfície de saída da ferramenta (Aγ), mostra que ao comprimento de contato pode ser dividido em duas partes distintas, Zona de aderência e Zona de escorregamento. Mecanismos de Formação de Cavacos 84 Note que: τ mantém-se cte. na zona de aderência e depois decresce de forma exponencial, até o cavaco perder contato com Aγ Já σ tem seu ponto de máx. na ponta das ferramenta e também decresce de forma exponencial até o mesmo ponto. Modelo de distribuição de tensões na superfície de saída da ferramenta (ZOREV- 1963) Mecanismos de Formação de Cavacos 85 Outras conclusões que são possíveis: A tensão cisalhante constante na zona de aderência assume o valor limite de resistência ao cisalhamento do material da peça; Na região de aderência Ar = Aa e vale o atrito no regime III; Na região de escorregamento Ar << Aa e o regime de atrito que prevalece é o I. Mecanismos de Formação de Cavacos 86 Boothroyd conseguiu equacionando as forças tangenciais descobrir o ângulo de atrito médio (1981). Onde: k = uma constante; σ = tensão normal média que atua na superfície de saída da ferramenta. Uma boa idéia é combinar o ângulo de inclinação do gume λ, com β’ e assim reduzir as tensões. Mecanismos de Formação de Cavacos 87 Zona de aderência: Foi através de micrografias, com uso de mecanismo “quick stop” das raízes de cavacos, que se pode ter certeza do real contato absoluto do cavaco com a superfície de saída do cavaco, mostrando o que se chamou de zona de aderência (seizure zone) e, também comprovando o regime de atrito tipo III na interface. Mecanismos de Formação de Cavacos 88 Zona de aderência: Sob tais condições, o movimento na interface ocorre por cisalhamento dento do material do cavaco. Uma zona de cisalhamento intenso é formada bem próxima, mas não necessariamente na interface, que foi denominada “Zona de Fluxo” (Flow zone). Mecanismos de Formação de Cavacos 89 Zona de Fluxo (Flow zone): Nessa zona existe um gradiente de velocidade iniciando-se com uma camada estacionária de material em contato com a ferramenta com uma espessura na ordem de 0,01 a 0,10 mm (espessura da zona de fluxo), a partir da qual a velocidade assume o valor da velocidade de saída do cavaco (vcav). Mecanismos de Formação de Cavacos 90 Zona de Fluxo (Flow zone): As “condições de aderência” devem ser assumidas como inevitáveis para a usinagem de, praticamente, todos os materiais (exceto alguns de corte fácil), e utilizando-se qualquer tipo de ferramenta de corte. Mecanismos de Formação de Cavacos 91 Zona de Fluxo (Flow zone): A pureza do material da peça Grandes quantidades e altas taxas de deformação Altas tensões de compressão Altas temperaturas na interface ferramenta/cavaco Ligações atômicas entre o cavaco e Aγ = aderência Mecanismos de Formação de Cavacos 92 Zona de Fluxo (Flow zone): O mecanismo de deformação plástica na interface da ferramenta/cavaco ocorre de dois modos diferentes: A baixas velocidades de corte e avanço, com formação de APC, ocorre por movimentos de discordâncias, o que acarreta, portanto, encruamentos e; Para evitar APC deve-se aumentar a Vc. Mecanismos de Formação de Cavacos 93 Zona de Fluxo (Flow zone): O mecanismo de deformação plástica na interface da ferramenta/cavaco ocorre de dois modos diferentes: As altas taxas de remoção de material na zona de aderência, as deformações cisalhantes estão confinadas a estreitas bandas de cisalhamento termoplástico (Flow zone). Mecanismos de Formação de Cavacos 94 Foto ampliada da região micro fotografada: Mecanismos de Formação de Cavacos Zona de Escorregamento: Além de aderência, condições de escorregamento também são observadas na periferia da área de contato entre o cavaco e a ferramenta. Nessas condições, Ar << Aa, constatando que há presença do regime de atrito sólido I, bem como que a zona de intenso fluxo de material está ausente, por que as ligações que se formam são mais fracas que as ligações internas dos materiais da peça e da ferramenta. 95 Mecanismos de Formação de Cavacos Zona de Escorregamento: A presença de condições de escorregamento na periferia de contato ferramenta/cavaco se deve às baixas tensões de compressão atuando nessas regiões, o que não favorece a presença do regime III. 96 Mecanismos de Formação de Cavacos Zona de Escorregamento: Outro fator que dificulta a presença desse regime é a possibilidade do acesso de oxigênio, formando óxidos que, por sua vez, dificultam ligações metálicas fortes entre o cavaco e a ferramenta. 97 Mecanismos de Formação de Cavacos Aresta postiça de Corte (APC): Quando se usina com baixas velocidades de corte, o fenômeno APC pode ocorrer da seguinte forma: 98 Mecanismos de Formação de Cavacos Aresta postiça de Corte (APC): 1) A primeira camada de material da peça que se une à ferramenta por meio de ligações atômicas é endurecida a frio, aumentando, assim, seu limite de escoamento e, por conseguinte, a tensão de cisalhamento torna-se insuficiente para romper tais ligações. 99 Mecanismos de Formação de Cavacos Aresta postiça de Corte (APC): 100 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: A quantidade de calor gerado no plano de cisalhamento primário pode ser estimada, e a temperatura do cavaco, calculada com relativa exatidão. 101 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Na zona de fluxo, em condições de aderência, os conhecimentos atuais ainda não possibilitam um cálculo de temperatura mais adequado, pois as deformações, o fluxo de tensões e a própria temperatura da zona de fluxo variam consideravelmente e não há dados disponíveis para cálculos. 102 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Em relação à temperatura da ferramenta de corte, sabe-se que o calor gerado na zona primária de cisalhamento exerce um papel secundário, porque as temperaturas desenvolvidas em regiões de deformações mais severas, na ponta da APC ou na zona de fluxo, são bem maiores. 103 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Em regiões de escorregamento, apesar de ainda não existirem estudos detalhados sobre a distribuição da temperatura, pode-se afirmar que a temperatura na interface ferramenta/cavaco é bem menor que em regiões de aderência, principalmente em altas velocidades de corte. 104 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: A força de usinagem depende da resistência ao escoamento no cisalhamento do material nas zonas primárias e secundárias de cisalhamento, bem como do tamanho dessas zonas (áreas) de cisalhamento. 105 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Na presença da APC, as forças são geralmente baixas, porque a APC age como se fosse uma ferramenta de contato restrito, reduzindo efetivamente o comprimento de contato na aresta de corte. Além disso, a APC aumenta bastante o ângulo de saída efetivo, o que ajuda a diminuir as forças de usinagem. 106 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Nas condições de aderência na interface ferramenta/cavaco, a área real de contato é máxima e igual a área aparente. Tudo isto leva a conclusão de que a força de usinagem é grande. 107 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Na usinagem com APC, se esta for estável, protegerá a superfície de saída da ferramenta. O desgaste, nesse caso, é provocado apenas por abrasão e adesão na superfície de folga, causado por partes da APC que se arrastam por meio da superfície de folga da ferramenta e da peça. 108 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Em condições de aderência a análise se torna ainda mais complexa. A taxa de desgaste da ferramenta vai depender dos mecanismos de desgaste que prevalecem na interface. 109 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Em condições de escorregamento, as temperaturas médias são bem menores, o que faz os mecanismos de desgaste ativados termicamente diminuírem. Porém, verifica-se experimentalmente que a taxa de desgaste nessas condições pode ser maior que em condições de aderência, indicando a ação de mecanismos de desgaste em baixas temperaturas. 110 Mecanismos de Formação de Cavacos Considerações Finais: Na zona de escorregamento também há influência da atmosfera local, que tem acesso a interface. Na usinagem com metal duro, o desgaste é acelerado na presença de oxigênio, e retardado na presença de nitrogênio e argônio. 111 Mecanismos de Formação de Cavacos Para saber mais sobre este assunto, consulte as bibliografias a seguir: ALGARTE, R. D. et al. “Morfolologia da APC no torneamento do aço ABNT 1020”. Anais do XIII COBEM. Belo Horizonte, dezembro q1995. (CD-Rom). BOOTHROYD, G. “Fundamentals of metal machining and machine tools”. 5ª ed. International student edition. Nova York: McGraw Hill, 1981. COOK, N. H. “Chip formation in machining titanium” Proc. Symp. on Mach Grinding Titanium. Watertown arsenal, Watertown 72, 31 março 1953, p. 1-7. Fotos, Ribas, G.; Renault do Brasil – 2013. 112 Mecanismos de Formação de Cavacos FIM 113
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