(20170926120703)Usinagem Aula 6

Prévia do material em texto

PROCESSOS DE 
USINAGEM
Rafael Carminati
Engenheiro Mecânico 
Especialista em Engenharia de Manutenção
2017
CONTEÚDO
• Formação dos cavacos;
• Tipos de cavacos;
• Formas de cavacos;
• Aresta Postiça de Corte (APC).
Formação dos Cavacos
Formação dos Cavacos
O estudo da formação dos cavacos tem proporcionado
grandes avanços nos processos de usinagem e contribuído
para:
• O aperfeiçoamento das arestas de corte;
• Ferramentas com quebra-cavacos cada vez mais eficientes;
• Além de novos e mais eficazes materiais para ferramentas;
• E a possibilidade de usinar os mais variados tipos de
materiais.
Formação dos Cavacos
Sabe-se que o cavaco é formado em altíssimas velocidades
de deformação, seguidas de ruptura do material da peça.
Para um estudo mais detalhado, divide-se o processo em
quatro eventos:
• Recalque inicial;
• Deformação e ruptura;
• Deslizamentos das lamelas;
• Saída dos cavacos.
Formação dos Cavacos
Recalque inicial:
Devido à penetração da cunha cortante no material da peça,
uma pequena porção deste (ainda unido à peça) é
pressionada contra a superfície de saída da ferramenta.
Formação dos Cavacos
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.
Essa ruptura se dá, na maior parte das vezes, por
cisalhamento, então há a formação de trinca que se propaga de
acordo com cada material, caracterizando a ruptura.
Formação dos Cavacos
Deformação e ruptura:
Formação dos Cavacos
Deformação e ruptura:
Formação dos Cavacos
Deslizamento das lamelas:
Continuando a penetração das ferramentas na peça, haverá
uma ruptura parcial, ou completa, na região de cisalhamento,
dependendo da extensão da propagação da trinca.
As propriedades do material e as condições de avanço e de
velocidade de corte irão determinar quanto o segmento de
material rompido permanecerá unido ao cavaco recém-
formado.
Dando origem a cavacos contínuos ou descontínuos,
conforme a extensão e a resistência da união entre as
Iamelas de material rompido.
Formação dos Cavacos
Deslizamento das lamelas:
Formação dos Cavacos
Saída do cavaco:
Devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a peça,
inicia-se um escorregamento da porção de material
deformada e rompida (o cavaco sobre a superfície de saída
da ferramenta).
Enquanto tal evento ocorre, uma nova Iamela de material
está se formando e passando pelos mesmos processos.
Essa nova porção de material também escorregará sobre a
superfície de saída da ferramenta, repetindo mais uma vez o
fenômeno.
Formação dos Cavacos
Saída do cavaco:
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 contínuos,
descontínuos e segmentados.
Em geral, cavacos contínuos aparecem durante a usinagem
de materiais dúcteis, enquanto os descontínuos surgem em
consequência da formação de um fluxo de elementos de
cavacos quebrados em pedaços durante a usinagem de
materiais frágeis.
Existem várias vantagens em produzir cavacos curtos.
*Morfologia é o tratado das formas que a matéria pode tomar.
Tipos de Cavacos
Tipos de Cavacos
A quebra do cavaco é necessária para evitar que ele, ao não
se desprender da peça, prejudique a exatidão dimensional e
o acabamento da superfície usinada.
Para facilitar a quebra do cavaco, é necessário que o avanço
e a profundidade de corte estejam adequados.
Tipos de Cavacos
A quebra do cavaco pode ocorrer naturalmente durante a sua
formação, como no caso da usinagem de bronze e de ferro
fundido, ou sua quebra pode ser conseguida pelos quebra-
cavacos.
Nesse caso, provavelmente apenas a forma do cavaco irá se
alterar.
Em uma classificação mais detalhada, os tipos de cavaco
podem ser;
• Contínuo, descontínuo, e segmentado.
Tipos de Cavacos
A obtenção dos dois primeiros tipos depende muito da
ductilidade (ou fragilidade) do material da peça e dos
parâmetros de corte.
Já o último tipo refere-se a cavacos produzidos geralmente
na usinagem de materiais de baixa condutividade térmica e
dureza elevada.
Tipos de Cavacos
Cavacos contínuos:
Os cavacos contínuos são formados, na usinagem de
materiais dúcteis, como aços de baixa liga, alumínio e cobre.
Nesse caso, o metal cisalha na zona primária de
cisalhamento com grandes deformações e permanece
homogêneo, sem fragmentação, com formato semelhante a
uma fita.
Tipos de Cavacos
Os cavacos contínuos são indesejáveis, pois podem causar
acidentes, danificar a superfície usinada etc.
Se eles não se quebrarem naturalmente, um quebra-cavacos
deverá ser usado para promover a segmentação.
O cavaco será então fragmentado, mas não pelos mesmos
mecanismos descritos a seguir como "cavacos
segmentados".
Tipos de Cavacos
Tipos de Cavacos
Tipos de Cavacos
Cavacos descontínuos
Esse tipo é mais comum na usinagem de materiais frágeis,
como bronze e ferros fundidos cinzentos, uma vez que não
são capazes de suportar grandes deformações sem se
quebrar.
Entretanto, baixas velocidade de corte, ângulo de saída
pequeno e grandes avanços também podem produzir
cavacos descontínuos em materiais de baixa ductilidade.
Com o aumento da velocidade de corte, o cavaco tende a
se tornar mais contínuo.
Tipos de Cavacos
Tipos de Cavacos
Cavacos segmentados
Os cavacos segmentados são caracterizados por grandes
deformações continuadas em estreitas bandas entre
segmentos com pouca ou quase nenhuma deformação nos
seus interiores.
Trata-se de um processo muito diferente do verificado na
formação do cavaco contínuo.
Tipos de Cavacos
Tipos de Cavacos
A diminuição na resistência mecânica do material por causa
do aumento da temperatura (provocado pelas deformações
plásticas locais nas bandas de cisalhamento) iguala, ou
excede, o aumento da resistência mecânica causado pelo
endurecimento a frio.
Isso é peculiar a certos materiais com pobres propriedades
térmicas como o titânio e suas ligas.
Tipos de Cavacos
As altas temperaturas formadas no cisalhamento deste tipo
de material provoca o amolecimento localizado e
consequentemente, a formação de plano de deslizamento
continuo semelhante à formação de cavacos contínuos.
Este processo resulta na formação de cavacos com formato
de dentes de serra.
Formas de Cavacos
Quanto á sua forma, os cavacos podem ter a seguinte
classificação:
• Em fita;
• Helicoidais;
• Em espiras;
• Em lascas ou em pedaços.
Formas de Cavacos
O material da peça é o que mais influencia na forma e o tipo dos
cavacos. Cavacos contínuos e segmentados podem ser produzidos em
todas as formas abaixo:
Formas de Cavacos
Cavacos do tipo descontinuo, entretanto, só podem ser
classificados quanto às formas das lascas, ou em pedaços.
Geralmente o aumento da velocidade de corte, a redução no
avanço, ou um aumento no ângulo de saída tendem a
produzir cavacos em fitas.
O avanço é o parâmetro mais influente, seguido da
profundidade de corte, a afetar a forma do cavaco.
Formas de Cavacos
Aresta Postiça de Corte (APC)
Quando se usina a baixas velocidades de corte, um
fenômeno conhecido como APC pode ocorrer na interface
ferramenta/cavaco.
Existem evidências de que a APC é contínua com o material
da peça e do cavaco, em vez de ser um corpo separado de
material encruado sobre o qual o cavaco se escoa.
Aresta Postiça de Corte (APC)
Na interface ferramenta/cavaco, a primeira camada do
material da peça quese une à ferramenta por meio de
ligações atômicas é endurecido a frio, aumentando, assim,
seu limite de escoamento e, por conseguinte, a tensão de
cisalhamento torna-se insuficiente para romper tais ligações.
Aresta Postiça de Corte (APC)
Então o contato entre ferramenta e peça é intermediado pelo
acumulo e fixação de uma camada do próprio material da
peça usinada, reduzindo a qualidade de usinagem e
aumentando a potencia necessário para efetuar o processo
de corte.
Atividades propostas
1. Qual os motivos de se estudar a formação dos cavacos na
usinagem?
2. Qual são as etapas de formação do cavaco?
3. Quais são os tipos de cavacos?
4. Que materiais são propensos a produzir cavacos
contínuos? E cavacos descontínuos?
5. Para que serve um quebra-cavacos?
6. O que é o APC?