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Desempenho de diferentes materiais de ferramentas de corte no torneamento de acabamento da liga de titânio Ti-6Al-4V com a tecnologia de aplicação de fluido de corte à alta pressão

by da Silva, Rosemar Batista

Abstract (Summary)
Este estudo visa avaliar a usinabilidade da liga de titânio Ti-6Al-4V utilizando várias classes de diferentesmateriais de ferramentas de corte tais como metal duro sem revestimento (insertos T1 e T3) e com revestimento(insertos T2 e T4), PCD ? insertos: T5 e T6, CBN ? insertos: T7,T8 e T9, cerâmicas Whiskers (inserto T10), enano-cerâmicas à base de alumina (inserto T11) e à base de nitreto de silício (inserto T12) em diferentesatmosferas de usinagem (fluido de corte aplicado a altas pressões (HPC) de 7 MPa; 11 MPa and 20,3 MPa,argônio e aplicação de fluido de corte convencional) e em elevadas condições de corte típicas de acabamento(velocidade de corte de 100 m min-1 a 500 m min-1, com avanço de 0,15 mm volta-1 e profundidade de cortede 0,5 mm constantes). Foram monitorados a vida das ferramentas bem como os mecanismos e tipos de desgaste,as forças de usinagem, a integridade superficial, a rugosidade das superfícies usinadas, a circularidade e os tipose classes de cavacos produzidos. Os resultados foram utilizados para avaliar a eficiência das diferentesferramentas de corte e atmosferas de usinagem empregadas na usinagem da liga Ti-6Al-4V. Os resultadosmostraram que as ferramentas de PCD e metal duro tiveram o melhor desempenho, em termos de vida deferramenta, que as demais ferramentas testadas. Em geral, as ferramentas com tamanho de grãos maior, metalduro (T1 e T4) e PCD (T5), apresentaram o melhor desempenho, em termos baixa taxa de desgaste e,consequentemente, vida mais longa, comparada com as ferramentas com tamanho de grãos menores (classesT2,T3 e T6). A utilização da técnica HPC mostrou ser eficiente na usinagem da liga Ti-6Al-4V, em termos deaumento de vida da ferramenta e, consequentemente, de aumento de produtividade, em relação à técnica deaplicação de fluido de corte convencional e com utilização de argônio nas condições investigadas. Em geral, avida das ferramentas aumentaram com o aumento da pressão de aplicação de fluido de corte devido à suacapacidade de reduzir a área de contato cavaco-ferramenta e de quebrar o cavaco mais eficientemente e,portanto, propiciando uma melhor condição de lubrificação na interface cavaco-ferramenta com conseqüenteredução de atrito. A utilização do argônio na usinagem com as ferramentas T1, T4 e T10 nas condiçõesinvestigadas apenas evitou com que o centelhamento e ignição do titânio ocorresse, além de não propiciaraumento de vida da ferramenta, provavelmente devido à supressão das características de refrigeração elubrificação que o argônio tem. As ferramentas de PCD apresentaram uma vida cerca de 8 vezes maior que asferramentas de metal duro quando empregadas com aplicação de fluido de corte convencional. Todas as classesde ferramentas de CBN, em geral, apresentaram baixo desempenho em termos de vida de ferramenta devido aoacelerado desgaste na ponta da ferramenta e, em certos casos, lascamentos da aresta de corte que estãoassociados com a relativa alta taxa de difusão que ocorre durante a usinagem com titânio, que tende a diminuir aforças de ligações entre os átomos do substrato. Todas as ferramentas de cerâmicas testadas não demonstraramdesempenho satisfatório em termos de desgaste e de vida ferramenta durante a usinagem da liga Ti-6Al-4V porcausa da ocorrência de desgaste abrasivo e de lascamento da aresta de corte, como também da produção desuperfícies usinadas com pobre acabamento superficial. O desgaste de ponta foi o tipo de desgaste predominantedurante a usinagem com as ferramentas de metal duro, PCD e CBN (T7) devido à redução da área de contatocavaco-ferramenta e, consequentemente, ao aumento das tensões atuantes e aumento da temperatura na ponta daferramenta. Já o desgaste de entalhe e lascamento ocorreram durante a usinagem com as ferramentas de CBN(T8 and T9) e com cerâmicas convencionais. O desgaste de entalhe também ocorreu de forma mais acentuadanas ferramentas de nano-cerâmicas, o que levou à falha catastrófica de tais ferramentas quando empregadas emvelocidades de corte superiores a 110 m min-1. A usinagem com ferramentas de PCD geraram baixas forças decorte em relação às ferramentas de metal duro. Os valores de rugosidade superficial produzidos com asferramentas de metal duro, PCD e CBN em geral ficaram abaixo do valor estipulado para critério de rejeiçãopara torneamento de acabamento de 1.6 ?m, enquanto que todas as ferramentas de cerâmicas produziram valoresde rugosidade acima de 2 ?m. A análise metalográfica das superfícies usinadas permitiu identificar pequenasmarcas que não comprometeram as superfícies produzidas. A usinagem com ferramentas de metal duro produziuvalores de dureza que variam aleatoriamente dentro dos limites inferior e superior de dureza da peça medidosantes da usinagem. Nenhuma evidência de deformação plástica nas superficies de titânio usinadas com todas asferramentas e condições testadas. Em geral, a integridade superficial das superficies usinadas atendem à normaRolls?Royce CME 5043.
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Bibliographical Information:

Advisor:Álisson Rocha Machado; Márcio Bacci da Silva; Helder Barbieri Lacerda; Lourival Boehs; Wisley Falco Sales; Emmanuel Okechukwu Ezugwu

School:Universidade Federal de Uberlândia

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:Liga de titânio Fluido corte à alta pressão Várias ferramentas Vida ferramenta Integridade superficial ENGENHARIA MECANICA Usinagem

ISBN:

Date of Publication:08/11/2006

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