USINAGEM 3

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Tópicos Especiais II
Materiais para ferramenta
E 
Avarias, desgastes e mecanismos de desgaste das ferramentas de corte
UNIVESIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS
ENGENHARIA DE MATERIAIS
Discente: Hanna Barros da Costa
INTRODUÇÃO 
A ferramenta foi um dos primeiros instrumentos a ser utilizado pelo homem, desde eras pré-históricas. Acidentalmente se conseguiu extrair ferro do seu minério, obtendo-se a partir desse o aço. Esse material sofreu varias evoluções e melhoramentos, com diversas aplicabilidades. 
MATERIAIS PARA FERRAMENTA
Agrupados da seguinte forma:
Aços carbono: sem elementos de liga ou com baixos teores de liga;
Aços rápidos 
Ligas fundidas;
Metal duro;
Materiais cerâmicos.
Mais utilizados
+ duro 
- frágil 
A seleção de um material para ser utilizado depende de fatores:
Material a ser usinado;
Natureza da operação de usinagem;
Condição da maquina operatriz;
Forma e dimensões da própria ferramenta;
Custo do material da ferramenta;
Emprego de refrigeração e lubrificação.
Metal duro
Aços rápidos
+ importantes
Aço-carbono para ferramenta
Custo mais baixo;
Disponibilidade mais fácil;
Usinabilidade melhor;
Fáceis de temperar à dureza máxima;
Menos suscetíveis a descarbonetação de qualquer outro aço para ferramenta;
Soldabilidade maior que a de qualquer outro aço para ferramenta
Fáceis de ser endurecidos apenas parcialmente.
Tenacidade x Dureza
0,50% C – simples tenaz;
0,60% C – muito tenaz, com característicos adequados para tempera e revenido; resistente ao choque;
0,70% C – tenacidade excelente e apresentando ainda gume cortante; resistente ao choque;
0,80% C – tenaz e resistente ao choque;
0,90% C – gume cortante satisfatório, mas tenacidade ainda sendo um fator importante;
1,00% C – gume cortante e tenacidade aproximadamente idênticos; 
1,20% C - grande dureza aliada a certa tenacidade;
1,30% C – grande no gume cortante; a tenacidade é fator secundário;
1,40% C – o primeiro requisito é a máxima dureza no gume cortante.
Tipo hipo-eutetooide
Aços com carbono ate 0,75% 
Tipo eutetoide
Aços com carbono entre 0,75% e 0,90% 
Tipo hipereutetoide 
Aços com carbono entre 0,90% e 1,10% 
Muito frágeis, dependendo da forma de apresentar-se a cementita nos contornos dos grãos 
Aços com carbono entre 1,10% e 1,40% 
Outros elementos de adição:
Silício: elementos desoxidantes ate 0,50%
Manganês
Enxofre e Fosforo: geralmente abaixo de 0,03%, resultando em efeito significante 
Vanádio: máximo de 0,50%, impedir o crescimento de grãos do aço
Cromo: melhorar a temperabilidade do aço
Aços rápidos 
AISI
Classe 610 – ao tungstênio 
Classe 620 – ao tungstênio-cobalto
Classe 630 – ao molibdênio
Classe 640 – ao molibdênio-cobalto
Classe 650 – ao tungstênio-molibdênio
Classe 660 – ao tungstênio-molibdênio-cobalto
Composição de 0,70% a 1,60%. 
Menor o teor
Maior a dureza
(estado temperado)
Elementos de liga
Tungstênio: principal elemento de liga nos aços rápidos
Molibdênio: substituto parcial do tungstênio
Vanádio: remover impurezas da escoria e reduzir a quantidade de nitrogênio durante a fusão do aço
Cobalto: aumentar a dureza a quente, melhorar a eficiência de corte a elevadas temperaturas
Propriedades de maior influencia
Dureza a quente 
Resistencia ao desgaste 
Tenacidade
Aços semi- rápidos
Maior resistência ao desgaste
Menor dureza a quente
Ligas fundidas
cobalto-cromo-tungstênio com carbono acima de 1,5%.
grande diversidade de propriedades físicas
alta resistência à oxidação 
boa resistência à corrosão
apresenta maior resistência ao choque
não suporta calor tão bem
Metal duro
Formado por dois constituintes:
Um carboneto extremamente duro e de alta resistência ao desgaste;
E um elemento aglomerante ou ligador.
Propriedades 
Dureza a temperatura ambiente e elevadas
Resistencia ruptura transversal
Grupo de aplicações
carboneto de tungstênio e cobalto 
carbonetos de tungstênio, de titânio e de tântalo mais cobalto 
ISO
Grupo P – metais e ligas ferrosas que apresentam cavacos longos e dúcteis
Grupo M – metais e ligas ferrosas de cavaco tanto longo como curto
Grupo K – metais e ligas ferrosas que apresentam cavacos curtos e materiais não metálicos.
Tipo de operação de usinagem 
Velocidade de corte 
Condições da maquina ferramenta 
Fator que também influi na seleção do material é o próprio tamanho de grão.
Material cerâmico
velocidade de corte excepcionalmente elevadas
resistência ao amolecimento
elevada dureza
resistência a temperatura ambiente
baixa condutividade térmica
Duas vertentes
Alumina sinterizada pura (98%)
Mínimo de 90% de alumina com outros elementos
É o que mais se aproxima do material ideal
Certas aplicações excelentes resultado, outras não tão bons
AVARIAS 
Quebras, trincas, sulcos distribuídos em forma de pente e as deformações plásticas; que ocorrem no gume cortante durante usinagem
Quebra 
Ruptura da ponta ou da aresta cortante
Ângulo da ponta ou ângulo de cunha pequeno;
Material de corte quebradiço;
Corte interrompido;
Parada instantânea do movimento de corte sem a retirada previa da ferramenta
ferramentas tenazes, com menos resistência à compressão são menos sensíveis a quebra.
Trincas 
Originadas variação de temperatura
Fatores contribuintes
Variação bruscas de temperatura;
Solda da pastilha no cabo da ferramenta
Dilata e se deforma desigualmente
Sulcos 
Aparecem
no corte interrompido, 
na usinagem com avanço variável 
no acesso irregular do refrigerante de corte
provocando uma variação de temperatura de corte. 
os sulcos em forma de pente se apresentam nas duas superfícies ou somente na de saída. 
sulcos transversais se apresentam somente na superfície de folga
DESGASTES
Desgaste nas superfícies de saída e de folga da ferramenta.
Desgastes convencionais
são medidos no plano de medida da ferramenta
Originados :
Superfície de saída
Superfície de folga
Deslocamento da aresta cortante
Profundidade da cratera 
Largura da cratera
Distancia do centro da cratera à aresta de corte 
Largura de desgaste
Originado pelo desgaste da cunha cortante 
MECANISMOS DE DESGASTE
Decorrência das solicitações térmicas e mecânicas o desgaste é mais rápido. Diversos mecanismos de desgaste agem simultaneamente
O mecanismo de abrasão ocorre em toda a faixa de te temperatura. A adesão se limita a velocidade de corte baixa, ao passo que mecanismos de difusão e oxidação só ocorrem de forma acentuada para velocidade de corte elevadas
Difusão
Transferência de átomos de um metal para o outro, ativada pela temperatura de corte e pela afinidade físico-química dos dois metais envolvidos
Aresta de corte
a baixas temperaturas de corte ocorre formação de um extrato metálico entre duas superfícies em contato, no qual ocorre a migração de partículas de uma superfície para a outra
Oxidação 
Ocorre a altas temperaturas e na presença de ar e água. Provocando a formação de óxidos porosos na superfície da ferramenta.