Desgaste e Mecanismos de desgaste das ferramentas de corte

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PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Processos de fabricação 
Tecnologia da USINAGEM
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
HÁ DUAS CAUSAS PARA TROCA DA ARESTA DE CORTE DE UMA
FERRAMENTA DE USINAGEM:
I) Ocorrência de uma
avaria
Trinca
Lasca
Quebra
II) O desgaste ou
deformação atingir
proporções elevadas que
possa comprometer a
qualidade do processo.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Mapa de desgaste
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
• Estágio I: ocorre nos primeiros instantes de corte, 
quando o desgaste apresenta uma taxa 
decrescente (a tangente à curva apresenta 
ângulos de inclinação decrescentes).
• Nesse estágio, a ferramenta sofre um desgaste 
acelerado, natural de adequação ao sistema 
tribológico envolvido.
• Acomodação da cunha cortante ao processo.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
• Estágio II: caracteriza-se por uma taxa de 
desgaste constante ao longo do tempo (a 
tangente à curva apresenta ângulo de 
inclinação constante).
• A ferramenta já se encontra totalmente 
adequada ao processo e os mecanismos 
específicos de desgastes operam a uma 
taxa constante.
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FERRAMENTAS DE CORTE
• Estágio III: acontece o início de uma aceleração 
no desgaste, aumentando acentuadamente a 
taxa (a tangente à curva apresenta ângulos de 
inclinação crescentes) e promovendo, em curto 
espaço de tempo, a quebra da ferramenta, 
caso o corte tenha continuidade dentro desse 
estágio.
• O desgaste atinge níveis tão elevados que as 
temperaturas e tensões envolvidas irão 
promover, eventualmente, o colapso da 
ferramenta.
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FERRAMENTAS DE CORTE
CORTE CONTÍNUO
No corte contínuo são raras as situações de avarias a
menos que:
✓ Condições de corte abusivas sejam utilizadas;
✓ Os parâmetros selecionados sejam inapropriados
para a geometria ou material da ferramenta;
✓ A ferramenta possa apresentar alguma falha prévia
como defeito de fabricação, trincas não visíveis,
etc...
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FERRAMENTAS DE CORTE
CORTE INTERROMPIDO
▪ As avarias podem ocorrer devido aos choques
mecânicos na entrada ou saída da ferramenta da
peça ou ainda por choques térmicos (ou fadiga
térmica), em consequência da flutuação cíclica da
temperatura.
▪ O 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.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Variação cíclica da temperatura de corte no processo de corte interrompido 
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Distribuição da temperatura e de tensões em pastilhas de metal duro, no 
corte interrompido 
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
▪ As trincas de origem térmicas são, geralmente, perpendiculares à aresta
de corte e prevalecem quando a usinagem ocorrer à altas velocidades.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
▪ As trincas de origem mecânica são, geralmente, paralelas à aresta de
corte e prevalecem quanto a usinagem ocorrer à baixas velocidades.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
TRÊS FORMAS DE DESGASTE
(i) Desgaste de cratera
(ii) Desgaste de flanco
(iii) Desgaste de entalhe
Principais áreas de desgaste de uma 
ferramenta de corte 
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
(i) Desgaste de cratera
Proposta para solução: 
▪ Trabalhar com uma ferramenta de 
classe com maior resistência ao 
desgaste;
▪ Menor velocidade de corte 
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FERRAMENTAS DE CORTE
(ii) Desgaste de flanco
Proposta para solução: 
▪ Trabalhar com uma ferramenta de 
classe com maior resistência ao 
desgaste;
▪ Menor velocidade de corte 
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
(iii) Desgaste de entalhe
Proposta para solução: 
▪ Trabalhar com uma ferramenta de 
classe com maior resistência ao 
desgaste;
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FERRAMENTAS DE CORTE
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.
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
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Mecanismos e processos de desgaste que podem estar 
presentes nas ferramentas de corte 
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Deformação Plástica Superficial por Cisalhamento a 
Altas Temperaturas
▪ Ocorre mais provavelmente na usinagem de
metais com alto ponto de fusão.
▪ As tensões cisalhantes na interface cavaco-
ferramenta são altas o suficiente para causar
deformação plástica na superfície de saída.
▪ Como consequência, material é arrancado da
superfície da ferramenta, formando-se assim uma
cratera.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Deformação Plástica da Aresta de Corte sob Altas 
Tensões de Compressão
▪ Ocorre na usinagem de materiais de alta
dureza.
▪ A combinação de altas tensões de compressão
e 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.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
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.
▪ Exemplo: usinagem de aço com ferramenta de metal duro.
✓ O carbono se satura na fase cobalto com apenas 0,7% enquanto o ferro tem solubilidade total no 
cobalto. Durante o processo com a temperaturas da ordem de 1.000 °C o ferro do aço tende a se 
difundir para a fase cobalto da ferramenta, fragilizando-a e aumentando a solubilidade do carbono para 
2,1%.
✓ Essa maior solubilidade do carbono na fase ferro-cobalto promove a dissociação de carbonetos de 
tungstênio, formando um carboneto complexo do tipo (FeW)23C6 , liberando carbono. Esse carboneto 
complexo de ferro e tungstênio tem uma resistência à abrasão muito menor que o carboneto de 
tungstênio original, fragilizando, portanto, a ferramenta.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Desgaste Difusivo
▪ Como se processa a nível atômico,
no microscópio as áreas
desgastadas por difusão tem uma
aparência muito lisa.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
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.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Desgaste Abrasivo
▪ O desgaste abrasivo envolve a perda de material
por microsulcamentos, microcortes ou
microlascamentos, causados por partículas de
elevada dureza relativa.
▪ Estas partículas podem estar contidas no
material da peça (carbonetos e carbonitretos),
ou podem, principalmente, ser partículas da
própriaferramenta que são arrancadas por
attrition, por exemplo.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Desgaste de Entalhe
▪ Ocorre, principalmente, 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 deslizamento prevalecem e o mecanismo de desgaste,
provavelmente, envolve abrasão e transferência de material
(attrition e difusão) 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.
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
PROCEDIMENTO PARA A ANÁLISE DOS MECANISMOS DE DESGASTE DE FERRAMENTAS
1) Considerar o processo como um todo
2) Análise visual
3) Microscopia ótica e eletrônica
4) Outras
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
PROCEDIMENTO PARA A ANÁLISE DE VIDA DE FERRAMENTAS – SEGUNDO TAYLOR
Inicialmente são levantadas as curvas de evolução do desgaste como as mostradas na Figura A.
Deve ser estabelecido o critério de fim de vida, que corresponde ao valor máximo do desgaste
admissível (0,8 mm na Figura) e determinados os valores de vida das ferramentas.
Plota-se então a curva da vida da ferramenta em função da velocidade de corte, conforme mostrado na
Figura B, que obedece a equação de Taylor.
• Onde: 
• T é a vida da ferramenta em minutos; 
• Vc é a velocidade de corte em m/min;
• K e x são constantes para cada para par ferramenta, denominados coeficientes da equação de Taylor. 
𝑇 = 𝐾 𝑥 𝑉𝑐−𝑥
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
PROCEDIMENTO PARA A ANÁLISE DE VIDA DE FERRAMENTAS – SEGUNDO TAYLOR
Por meio da linearização da curva de vida mostrada na Figura B obtêm-se os valores dos coeficientes da
equação de Taylor.
(A) (B)
𝑇 = 𝐾 𝑥 𝑉𝑐−𝑥
DESGASTE E MECANISMOS DE DESGASTE DAS 
FERRAMENTAS DE CORTE
Exercício: sua empresa acabou de vencer uma concorrência para fabricar válvulas cardíacas. O 
material a ser utilizado deve ser um aço inoxidável com baixo índice de toxicidade e rejeição 
pelo corpo humano. Além de tal preocupação deve ser levado em consideração que a 
tolerância de fabricação das válvulas dever ser no máximo IT3. Para tanto estima-se que a 
ferramenta de usinagem a ser utilizada pode apresentar um desgaste de flanco de no máximo 
0,4 mm.
𝑇 = 𝐾 𝑥 𝑉𝑐−𝑥
Alguns testes de usinagem foram realizados e os 
resultados são apresentados no gráfico ao lado. De 
posse desses dados pede-se o tempo de vida da 
ferramenta quando utilizadas as velocidades de corte 
de 150, 200 e 300 m/min.
PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
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