Mecanismo de formação do cavaco

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USINAGEM - CSEM4039
60 horas (4 créditos) 2017/2
Prof. César Gabriel dos Santos
Cachoeira do Sul, 2017. 1
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CAMPUS CACHOEIRA DO SUL
COORDENADORIA ACADÊMICA
Usinagem – 2017/2
Mecanismos de Formação do Cavaco
Definição:
Cavaco é o material removido do tarugo durante o
processo de usinagem, cujo objetivo é obter uma peça
com forma e dimensões definidas no projeto.
A formação do cavaco influencia diversos fatores ligados à usinagem, tais como:
Desgaste da ferramenta;
Esforços de corte;
Calor gerado na usinagem;
Penetração do fluído de corte;
Etc.
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O processo de corte envolve o cisalhamento do material, com isso é gerado um
Plano de Cisalhamento, também conhecido como zona primária de cisalhamento.
O ângulo de cisalhamento corresponde ao ângulo formado entre o 
plano de cisalhamento e a direção de corte.
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Quanto menor o ângulo de saída, maior a 
variação da direção do fluxo de cavaco, maior 
a sua deformação e menor o ângulo de 
cisalhamento.
A parte de trás do cavaco é rugosa devido ao 
fato de a deformação não ser homogênea, 
decorrente da presença de pontos de baixa 
resistência ou de concentração de tensão 
presente no metal que está sendo usinado.
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Controle da forma do cavaco
A forma do cavaco pode gerar diversos problemas:
Segurança do operador;
Possível dano à ferramenta e à peça;
Manuseio e armazenagem do cavaco;
Forças de corte, temperatura e vida da ferramenta;
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Classificação dos cavacos
Podem ser classificados de diversas formas, porém as
mais utilizadas são a classificação de FERRARESI,
1977 e a Norma ISO 3685.
Obs.: Não há uma distinção clara entre os cavacos contínuos e os de cisalhamento.
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CAVACO CONTÍNUO
Mecanismo de Formação:
– O cavaco é formado continuamente, devido a ductilidade do
material e a alta velocidade de corte.
Acabamento Superficial:
– Como a força de corte varia muito pouco devido a contínua
formação do cavaco, a qualidade superficial é muita boa.
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Ductilidade dos metais
A ductilidade é uma das diversas propriedades mecânicas dos metais que 
lhe confere a qualidade de suportar a maleabilidade a ponto de se 
deformar sem se romper. É a capacidade de ser deformado, esticado e 
dobrado, sem rachar e sem perder sua resistência.
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Fatores que favorecem a formação de 
cavaco contínuo
Ângulo de saída grande;
Avanço pequeno (pequena espessura de cavaco);
Grande velocidade de corte;
Ferramenta afiada;
Emprego de fluido de corte eficiente;
Pequeno balanço da ferramenta, máquina rígida.
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Desvantagens
 Ocupam muito espaço físico para armazenamento, transporte e descarte;
 Podem enrolar-se na peça que está sendo usinada, danificando a qualidade
do acabamento superficial;
 Risco de acidentes de trabalhos (cortes no operador);
 Podem impedir o acesso do fluído de corte (refrigerante) na região do corte;
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CAVACO CISALHADO
Mecanismo de Formação:
O material fissura no ponto mais solicitado. Ocorre ruptura parcial ou
total do cavaco. A soldagem dos diversos pedaços (de cavaco) é
devida a alta pressão e temperatura desenvolvida na região.
O que difere um cavaco cisalhado de um contínuo (aparentemente), é
que somente o primeiro apresenta um “serrilhado” nas bordas.
Acabamento Superficial
A qualidade superficial é inferior a obtida com cavaco contínuo,
devido a variação da força de corte. Tal força cresce com a
formação do cavaco e diminui bruscamente com sua ruptura,
gerando fortes vibrações que resultam numa superfície com
ondulosidade.
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CAVACO ARRANCADO
Mecanismo de Formação:
– Este cavaco é produzido na usinagem de materiais frágeis como o
ferro fundido. O cavaco rompe em pequenos segmentos devido a
presença de grafita, produzindo uma descontinuidade na
microestrutura.
Acabamento Superficial
– Devido a descontinuidade na microestrutura produzida pela grafita
(no caso do FoFo), o cavaco rompe em forma de concha gerando
uma superfície com qualidade superficial inferior.
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Formas do cavaco influenciados pela profundidade de corte e pelo avanço
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Cavacos indesejáveis e desejáveis
INDESEJÁVEIS (Cavacos longos)
– Oferecem risco ao operador;
– Obstruem o local de trabalho;
– Podem danificar tanto a ferramenta quanto prejudicar o
acabamento superficial da peça;
– Dificultam o manuseio e a armazenagem;
– Causam aumento da força de corte e da temperatura com
consequente redução da vida da ferramenta.
Desejáveis
– Ocupam pouco volume;
– Não obstruem o local de trabalho;
– São removidos facilmente.
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TEMPERATURA DO CAVACO
As principais fontes de geração do calor no processo de formação do cavaco 
são:
Deformação plástica e cisalhamento do cavaco na região de cisalhamento;
Atrito do cavaco com a superfície de saída da ferramenta;
Atrito da peça com a ferramenta.
As principais fontes de dissipação do calor no processo de deformação do 
cavaco são:
Cavaco (cresce com o aumento da velocidade de corte)
Peça (26% em aço e 73% em alumínio)
Ferramenta
Fluído de corte
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Quase todo o trabalho de usinagem se transforma em calor (Ferraresi, 1977).
A quantidade de calor (joule por segundo) é aproximadamente o trabalho de 
usinagem no tempo de um segundo.
Onde:
Wc = energia consumida durante o trabalho (W);
Fc = força de corte (N)
V = velocidade de corte (m/s)
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FATORES QUE INFLUENCIAM NA FORMAÇÃO DO CAVACO
• Material da peça a ser usinada
• Velocidade de corte
• Avanço
• Ângulo de saída da ferramenta
• Quebra-cavaco
• Peça
• Fluído de corte
• Máquina ferramenta
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Parâmetros metalúrgicos que influência a temperatura da ferramenta
• Ponto de fusão do principal elemento químico do material da peça. 
Quanto maior o ponto de fusão deste elemento, maior a temperatura da 
interface cavaco-ferramenta, para qualquer Vc.
• Elementos de liga que aumentam a resistência do material da peça. Eles 
aumentam a temperatura da interface para qualquer taxa de remoção de 
material.
• Presença de fases de baixa resistência ao cisalhamento na interface 
(ex.: grafite), Elas podem reduzir a temperatura.
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FORMAS DE EVITAR CAVACOS
Existe duas formas para evitar cavacos:
Quebra-cavacos: Representam alterações na estrutura da ferramenta que 
forçam o cavaco à quebra, sem que haja variação da força de corte.
Jatos de fluído de corte: este método permite unir a refrigeração com a 
quebra de cavacos em lascas
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MECANISMO DE QUEBRA-CAVACO
O meio mais adequado para se obter a quebra do cavaco é utilizando 
elementos de forma posicionados na superfície de saída da ferramenta, 
denominados de QUEBRA-CAVACO.
O cavaco prejudica o corte, podendo formar aresta postiça e dificultar o 
resfriamento.
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MECANISMO DE QUEBRA-CAVACO
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ARESTA POSTIÇA
• Constitui uma massa mais ou menos estacionária de metal,
soldada na face (sup. de saída).
• Este material tende a crescer gradualmente até que em um
certo momento rompe-se bruscamente, causando uma
perturbação dinâmica.
• Parte da aresta postiça que se rompe é carregada com o
cavaco e parte adere à peça, prejudicando o acabamento
superficial.
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ARESTA POSTIÇA – Como Evitar
• Utilização de velocidades de corte mais elevadas;
• Substituição de ferramenta de aço rápido por metal
duro;
• Diminuição da espessura do cavaco em operações
que exijam baixas velocidades, como roscas,
brochamento, usinagem com ferramentas de forma;
• Emprego de metal duro com revestimento;
• Redução do atrito na face da ferramenta (polimento);
• Emprego de fluido de corte com aditivo;
• Aumento do ângulo de saída.
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ARESTA POSTIÇA
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JATO DE FLUÍDO DE CORTE
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DESCARTE DO CAVACO
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“Devido a utilização cada vez maior de equipamentos para usinagem de alta 
performance, a aplicação de fluidos de corte em abundância durante o processo 
tornou-se uma necessidade obrigatória, sendo que os cavacos resultantes desta 
operação são coletados completamente impregnados de óleo de corte. A 
reciclagem (refusão) do cavaco desta forma é praticamente impossível, primeiro 
pelo alto volume de óleo existente, que entrará em combustão durante o 
aquecimento dos cavacos no forno, gerando uma grande quantidade de fumaça 
nociva à saúde e prejudicial ao meio ambiente, saturando rapidamente as unidades 
de filtragem da exaustão dos fornos. Além disto, a redução de volume do cavaco 
(até 80% do inicial) durante a fusão reduz muito a capacidade final de produção dos 
fornos.”
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“Entretanto a utilização de cavacos briquetados muda completamente este cenário. 
Após sua compactação, os briquetes permanecem com apenas uma fração 
minúscula do volume inicial do óleo de corte, gerando uma emissão de fumaça 
praticamente nula. Os briquetes podem ser utilizados como se fossem sucata de 
primeira qualidade, ainda mais pelo fato de já se encontrarem na liga correta e não 
ser um material desconhecido. A utilização dos briquetes pode alcançar até 30% da 
carga do forno sem nenhum problema operacional. Os briquetes, devido a sua alta 
densidade, formam perfeitamente o campo indutivo nos fornos elétricos, e no caso 
do seu uso com fornos a chama (cubilôs ou rotativos), a utilização é praticamente 
obrigatória devido ao alto grau de oxidação no uso de cavacos soltos.”
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“Dependendo do tipo de metal e do formato do cavaco, o briquete pode ocupar 
apenas 1/6 a 1/3 do volume original ocupado pelo cavaco, resultando em áreas 
muito menores para estocagem. Se caso contrário, a intenção for vender os 
briquetes, o mesmo caminhão que antes transportava uma determinada quantidade 
de cavacos, agora pode levar de 3 a 6 vezes mais peso em briquetes, os quais tem 
um valor de venda muito maior que o do cavaco solto, pois não se trata mais de 
resíduo e sim de matéria-prima, isto sem considerar o reaproveitamento do óleo de 
corte que antes não existia.”
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PRINCIPAIS VANTAGENS DO CORRETO DESCARTE DO CAVACO
• Recuperação de até 98% do óleo de corte de grande valor;
• Aumento de até 33% no rendimento da fusão (queima);
• Redução do consumo de energia elétrica para fusão em até 29%;
• Redução de até 90% na emissão de fumaça durante a fusão;
• Redução na aquisição de matéria-prima (gusa / lingotes) ou sucata em até 
30%;
• Aumento no valor de venda dos cavacos (só usinagens) em até 200%;
• Redução no volume ocupado em até 6X;
• Maior facilidade na movimentação;
• Redução na área de estocagem;
• Prevenção de problemas com fiscalizações ambientais.
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