PROGRAMA KATILIM SÜRESİ, YAŞ, BÖLÜM, NOT ORTALAMASI VE

Nos gráficos a seguir são apresentadas as vidas das ferramentas para as ligas laminada e solubilizada em função das condições de corte utilizadas. Entende-se como vida da ferramenta o tempo em que a mesma trabalha efetivamente (deduzidos os tempos passivos), até perder sua capacidade de corte, dentro de um critério previamente estabelecido. Atingido este tempo a ferramenta deve ser reafiada ou substituída. Deste modo, conforme informado anteriormente, o critério de fim de vida adotado para os ensaios foi um desgaste de flanco (VBBmax) de 0,5 mm, definido com o

objetivo de propiciar um comprimento de corte que possibilitasse o estudo da progressão do desgaste e do comportamento da rugosidade.

Com base na análise dos gráficos gerados, nos casos em que eram percebidos desvios no comportamento das variáveis, que contrariassem a tendência estabelecida

pela literatura, os ensaios foram replicados visando ratificar os valores coletados ou corrigir desvios que possam ter surgidos devido a falhas na preparação e/ou condução do experimento.

5.1.1. Vida das ferramentas recobertas

Na Figura 5.1 pode ser observado um aumento na vida da ferramenta à medida que elevamos o avanço de 0,12 para 0,15 mm/rot., a partir do qual o tempo de vida tende a se reduzir. A maior vida da ferramenta obtida para o avanço de 0,15 mm/rot., para ambas as velocidades, provavelmente foi devido a um suposto aumento da temperatura na peça, ocasionando uma diminuição da sua dureza, facilitando o corte. Entretanto, para maiores avanços, a influência da redução na dureza da peça é superada pelas elevadas temperaturas concentradas na aresta de corte, devido à baixa condutividade térmica do Pyromet®

31V, responsável pela degradação de seu

revestimento com consequente redução na dureza e aceleração do desgaste da ferramenta.

Figura 5.1 – Vida da ferramenta na usinagem de ligas laminadas com uso de ferramentas recobertas.

Segundo a análise da vida da ferramenta relacionada ao tipo de cavaco gerado, percebe-se que a vida foi maior quando foram gerados cavacos mais longos. A influência da velocidade de corte na vida da ferramenta foi mais perceptível para os valores de avanço de 0,15 e 0,18 mm/rot., ou seja, os maiores valores de vida foram observados para a menor velocidade, apesar da desta diferença ter sido mais perceptiva para o avanço de 0,18 mm/rot., uma vez que a variação em termos de vida da ferramenta foi pouco significativa para os demais avanços utilizados, comparando-se as duas velocidades de corte utilizadas. Entretanto, para os avanços de 0,12 e 0,21 mm/rot. esta influência não se confirmou.

Para o avanço de 0,21 mm/rot., ainda referente à usinagem da liga laminada, a vida da ferramenta para as duas velocidades de corte não apresentou diferença significativa devido à rápida progressão do desgaste por entalhe na velocidade de 75 m/min., o que inviabilizou a continuidade dos testes, enquanto que com a maior velocidade o desgaste de flanco foi predominante – Figura 5.2.

Figura 5.2 – Detalhes dos desgastes das ferramentas: (a) Desgaste de entalhe para 75-21-08 e (b) Desgaste de flanco para 90-21-08.

Cabe salientar que, devido ao formato triangular da ferramenta, dificultando o posicionamento para registro das imagens, pode ter ocorrido inadvertidamente uma pequena inclinação da mesma, de forma que na imagem registrada visualize-se não somente o desgaste da aresta principal como também uma parte do desgaste da aresta secundária, o que pode explicar o motivo do entalhe estar a uma distância aparentemente superior a 0,8 mm.

(b)

(a)

Na usinagem da liga solubilizada, Figura 5.3, aumentando-se o avanço a vida da ferramenta diminui, conforme já era esperado em função de resultados obtidos em testes anteriores. Ou seja, com maiores avanços tem-se uma maior geração de calor, entretanto, em virtude da baixa condutividade térmica do Pyromet®

31V e ainda maior

dificuldade de usinagem da liga solubilizada, o calor gerado não é dissipado eficientemente, concentrando-se na aresta de corte, promovendo uma diminuição na dureza da ferramenta com consequente aceleração no desgaste da mesma.

Figura 5.3 – Vida da ferramenta na usinagem de ligas solubilizadas com uso de ferramentas recobertas.

Esta análise vem a ratificar o que foi observado na usinagem da liga laminada, entretanto para a liga solubilizada, o avanço no qual se obteve a melhor combinação de temperatura versus diminuição na dureza do material, sem comprometer a integridade da aresta de corte, foi com 0,12 mm/rot. O possível aumento na temperatura da operação não se converteu em melhoria das condições de usinagem, ao contrário só promoveu uma maior degradação da ferramenta, provavelmente função da ativação de mecanismos de desgastes sensíveis à temperatura.

Na liga solubilizada, para o avanço de 0,21 mm/rot., a menor vida da ferramenta para a velocidade de 75 m/min. deve-se ao acentuado e predominante desgaste de

entalhe, ao contrário do encontrado para a velocidade de 90 m/min. em que o desgaste de flanco foi ocorrendo de forma gradual até que um entalhe se formou no final da vida da ferramenta, tendo possibilitado deste modo, um maior aproveitamento da ferramenta - Figura 5.4. Este fato poderia explicar a queda abrupta na vida da ferramenta para vc = 75 m/min.

Figura 5.4 – Detalhes dos desgastes das ferramentas: (a) Desgaste de entalhe para 75-21-08 e (b) Desgaste de flanco para 90-21-08.

Através da comparação entre a vida da ferramenta na usinagem das ligas laminadas e solubilizadas pode ser observado que a liga laminada, por apresentar menor precipitação de fase Ȗ’, responsável direto pela abrasividade da liga, possibilitou uma vida superior à liga solubilizada e envelhecida. Enquanto que na liga laminada pôde-se obter tempos em torno de 11 minutos para um avanço de 0,15 mm/rot., a maior vida na liga solubilizada foi 8,0 minutos para 0,12 mm/rot. de avanço.

Nas imagens da Figura 5.5, realizadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura, são apresentadas as microestruturas das ligas laminada e solubilizada, onde pode ser notada a diferença no tamanho dos grãos para as duas condições de tratamento. Observa-se que, para a liga laminada, além de apresentar grãos de tamanho menor, os mesmos se mostram mais definidos e com marcas de encruamento, o que explica a maior dureza da liga em relação à solubilizada.

Na liga solubilizada, o tratamento térmico proporciona uma maior precipitação do carbono na forma de carbetos complexos “M23C6” e o “M6C” intragranulares e nos

contornos de grão, conforme previsto na literatura (ASM HANDBOOK, 2005; EZUGWU et al., 1999; ZITNANSKY, 1998).

Figura 5.5 – Microscopia eletrônica de varredura das ligas: (a) laminadas e (b) solubilizadas e envelhecidas.

Através de uma maior ampliação da imagem, realizada no MEV e apresentada na Figura 5.6, pode-se visualizar com maiores detalhes as partículas de carbetos metálicos presentes na liga de níquel. Na Figura 5.7, através da análise por EDS, foi possível identificar a composição química das partículas intragranulares na liga solubilizada sendo, as partículas com contorno mais claro, indicadas por (a), classificadas predominantemente por carbetos de nióbio e carbetos de titânio e os pontos mais escuros (b) são constituídos por carbetos complexos, com a composição química apresentada na Tabela 5.1.

Figura 5.6 - Microscopia eletrônica de varredura da liga de níquel Pyromet®

31V solubilizada

e envelhecida: a) Carbeto de nióbio e titânio e b) Carbetos complexos.

Figura 5.7 – Análise química por EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) das partículas da liga Pyromet®

31V: (a) pontos claros e (b) pontos escuros.

Tabela 5.1 – Composição química em peso da liga Pyromet®

31V solubilizada: (a) pontos

claros e (b) pontos escuros

Elemento % em peso (a) % em peso (b) C 23.33 13.24 Ti 26.87 5.38 Cr 0.69 21.14 Fe -- 12.70 Ni 1.24 42.76 Nb 47.87 4.77 Total 100.00 100.00

(a)

(b)

A vida da ferramenta, para a condição 75-15-08, na usinagem da liga solubilizada, apresentou um decréscimo acentuado em seu valor, distanciando-se da tendência observada para os demais ensaios. Tal fato pode ser creditado à adesão de material do cavaco na aresta de corte e superfície de saída da ferramenta, conforme apresentado na Figura 5.8.

Figura 5.8 – Detalhe da adesão de cavaco na aresta de corte da ferramenta recoberta usada na usinagem da liga solubilizada para 75-15-08.

Na Figura 5.9 foram sobrepostas as curvas de tensão x deformação para uma amostra laminada e uma solubilizada. Como o valor da tenacidade corresponde à área sob a curva tensão x deformação nota-se que este valor é ligeiramente superior para a amostra solubilizada em relação à laminada. Isto provavelmente justifica o fato de que ocorre uma maior dificuldade em se usinar a liga na condição solubilizada, promovendo a ocorrência de desgastes mais acentuados e vidas menores, conforme pôde ser observado pelos resultados apresentados nos ensaios. Portanto, é de se esperar que seja necessária uma maior energia para a realização do corte do material, pois o mesmo somente ocorrerá depois de vencidos os estágios de deformação elástica e plástica do material, o que segundo os gráficos exige uma energia adicional para as amostras solubilizadas. Este comportamento deve ser creditado à maior presença da fase Ȗ’, acentuadamente presente nas ligas solubilizadas (ASM HANDBOOK, 2005; EZUGWU et al., 1999; ZITNANSKY, 1998), bem como a presença de carbetos inter e transgranulares, conforme já apresentado anteriormente, que pode causar além do

aumento na abrasividade do material em relação à ferramenta, um incremento no limite de escoamento do material.

Figura 5.9 – Curvas Tensão x Deformação: (azul) ligas laminadas e (vermelha) solubilizadas.

5.1.2. Vida das ferramentas sem recobrimento

De maneira análoga ao comportamento da ferramenta anterior, a ferramenta sem recobrimento apresentou características de vida muito similares, com tempos bem inferiores devido à ausência de revestimento (Figura 5.10). Os tempos reduzidos podem ser explicados pela ausência de revestimento, que confere à ferramenta uma dureza superficial superior, além de uma redução no atrito peça-ferramenta e cavaco- ferramenta. O aumento no atrito e conseqüente elevação na temperatura de corte, associado à baixa condutividade térmica do Pyromet®

31V, faz com que a temperatura

na ponta da ferramenta se eleve excessivamente degradando as características de resistência da ferramenta acelerando seu desgaste.

Na usinagem do Nimonic 80A realizada por Faria (2007), com ferramentas de metal duro sem recobrimento (H10A) similares às utilizadas neste trabalho, os resultados obtidos foram semelhantes aos apresentados na usinagem do Pyromet apenas para a velocidade de 90 m/min. Ou seja, para vc de 90 m/min. a maior vida

em que Faria (2007) utilizou a velocidade de 75 m/min. com os avanços de 0,15 e 0,18 mm/rot. o menor avanço de 0,15 mm/rot. apresentou o dobro de vida em relação ao avanço de 0,18 mm/rot.. Apesar da ligeira superioridade, na usinagem do Pyromet, para a velocidade de 75 m/min., esta diferença é pouco significativa em termos práticos, conforme apresentado anteriormente para a usinagem com ferramentas recobertas.

Figura 5.10 – Vida da ferramenta na usinagem de ligas laminadas com uso de ferramentas sem recobrimento.

Os gráficos referentes à usinagem da liga solubilizada com ferramentas sem recobrimento não serão apresentados, devido à grande resistência ao corte desse material. Os ensaios preliminares com essas ferramentas foram limitados à velocidade de 75 m/min. e nos dois extremos de avanço. Nesta condição, a vida da ferramenta para a liga solubilizada foi de apenas 60% se comparado à liga laminada. Isso ocorreu devido à baixa condutividade térmica da peça e, conseqüentemente do cavaco, fazendo com que a retirada do calor da zona de corte reduza significativamente, elevando a temperatura na aresta cortante, ocasionando alterações nas características da ferramenta, levando à perda prematura de sua capacidade de corte.