Furação

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ANÁLISE DA FORMAÇÃO DO CAVACO EM FURAÇÃO DE ALUMÍNIO E AÇO RESUMO: Este trabalho tem por objetivo analizar a formação de cavaco durante o processo de furação em duas condiçoes de usinagem(com fluido lubi- refrigerante e sem),levando em consideração sua forma,coloração utilizando conceitos e metodos aprendidos na disciplina processos de usinagem pela universidade de caxias do sul,com aulas ministradas pelos professores gerson nicola e rodrigo zeilmen. Os materiais usadosa foram aços P-20 e aço 1045,juntamente com uma broca de aço rapido Palavras chaves:cavaco,formação,usinagem,furação INTRODUÇÃO A usinagem é o processo de fabricação que tem por objetivo conferir forma, dimensões e acabamento através da retirada controlada de material sob a forma de cavaco. Dentre os processos comumentes usados na fabricação,a furação esta entre os mais utilizados. Entende-se furação pelo meio de se adquirir furos na maioria das vezes cilindricos em peças,estruturas, por meio de brocas atravéz do movimento rotativo entre peça e ferramenta. O processo de furação se furação se caracateriza pelas severas condiçoes: -a velocidade de corte não é uniforme,varia desde zero no centro até um maximo na periferia. -dificuldade de lubri-refrigeração ocasionando uma maior dificuldade na remoção do cavaco e distribuição irregular do calor na região do corte. Existem outros meios de obtenção de furos como:eletro-erosão,feixes de energia e remoção química. CONDIÇÕES DE TRABALHO RECOMENDADAS - GERAL Importância As brocas trabalham em condições relativamente severas com velocidades de cortes variáveis (de 0 no centro até o máximo em sua periferia) e com pouca ou nenhuma lubrificação em seu gume de corte. Broca Padrão DIM 338; Aço rápido (HSS); Ø 6mm, tolerância h8 Dureza 63 a 66 HRc; Dois gumes de corte; 118º; Sem revestimento; Construção de acordo com a norma DIN 1414; Uso industrial, perfuração manual e automático. Brocas adequado para máquinas com CNC. Para utilização em materiais resistentes até 1100 N/mm2. fonte: http://www.sumikoferramentas.com.br/produtos/sumiko_brocas.pdf Descrição Encontram-se no mercado brocas de diâmetro Ø 0,2 a Ø 100 mm e sua profundidade de corte máxima recomendada é 10D (10 vezes seu diâmetro), sendo necessário retirada da broca em suas etapas de furação para remoção do cavaco sendo que o 1º furo pode chegar até a 5D e profundidade. Brocas denominadas "canhão" atingem profundidades 100D, contudo são deficientes e só utilizadas em casos especiais. As superfícies de entrada e saída da broca devem ser normais ( 90º de incidência / ataque ) para não ocorrerem furos descentrados ou quebra da broca. Para menor desvio do centro do furo é recomendado marcar a peça com punção que deve ter diâmetro maior do que o gume transversal da broca. Em produções é indicado a utilização de dispositivo de furação. A velocidade do corte é sempre referida ao diâmetro sendo: Avanços de corte dependem do material, broca e lubrificação e seu valores usuais são entre 0,5 a 2% do diâmetro da broca. As principais forças presentes durante o processo de furação pode ser decomposta em tres principais forças: -Força passiva -Força de avanço -Força de corte Forças e momentos de avanços de corte dependem do tipo do material, broca, lubrificação e tipo de furação (cheio, pré-furo, etc). Sendo: CAUSAS E PROBLEMAS - GERAL Importância Podemos determinar se a broca está sendo corretamente aplicada dentro de seus limites técnicos estabelecidos para o trabalho que está sendo realizado. Características de desgaste X causa do problema Temos que a broca irá se desgastar normalmente em seu uso, sendo que o desgaste incorreto nos apresentam as correções que devem ser tomadas: "CARACTERÍSTICA DO DESGASTE"CAUSA PRINCIPAL / SOLUÇÃO " "Marca de desgaste uniforme"Correta utilização de " "no flanco "velocidade e avanço " "Achatamento do gume "Avanço excessivo. " "transversal ( superfície " " "de incidência ) " " "Cegamento demaseado das "Velocidade de corte acima " "quinas "do especificado. " "Grande aderência de "Angulo de saída da broca " "material na face "muito pequeno " "( superfície de saída ) " " "Leve colagem de material "angulo de incidência muito" "no flanco "pequeno ou avanço muito " "( superfície de incidência"grande " ") ou polimento de " " "superfície " " "Colagem de material no "Comprimento da hélice " "final dos canais da broca "muito pequeno, saídas " " "frequentes da broca para " " "remoção de cavaco pode " " "eliminar o problema. " Outras causas de problemas de furação Erros de precisão e de furação não se resumem a ferramenta, mas também do meio, operação e do equipamento. DESENVOLVIMENTO MÉTODO UTILIZADO PARA ANÁLISE DA FORMAÇÃO DOS CAVACOS Executar 3 furos em cada condição em ambos os materiais.ou seja:tres furos com emulsão e tres furos a seco. Os furos foram feitos a partir do material quer apresentava menor resistencia a furação,ou seja o aluminio e finalizando no aço P20.. -os furos não foram passantes -coletou-se os cavacos e se fez as analises de sua estrutura e de seu comportamento na presença de fluido-refrigerante ou na ausência do mesmo. Foi utilizado para a realização dos ensaios o centro de usinagem Dynamite DM 4500. CARACTERÍSTICAS E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS MATERIAIS UTILIZADOS NAS FURAÇÕES: Aço AISI P20 - Aço ferramenta de baixa liga, com boa usinabilidade e fornecido na condição beneficiado. Apresenta alta polibilidade, sendo possível obter-se superfícies espelhadas, o que o torna apropriado para a fabricação de moldes de injeção de plásticos. Quando se desejar maior resistência ao desgaste, pode-se submetê-lo à tratamentos termoquímicos tipo cementação ou nitretação. Este aço é especialmente destinado à fabricação de moldes de injeção de plástico e matrizes para a fundição sob pressão de ligas leves. Composição Química: "AISI "WNR "C "Mn "Si "Cr "Mo " "0,43-0,50"0,60-0,90"0,40 max "- "- "0,04 max "0,05max " "0,43-0,48"0,60-0,90"0,15-0,35"0,30-0,40"0,02-0,05"0,025 max"0,02-0,04" ALUMINIO: O alumínio, com seu baixo peso específico apresenta ligas com resistência superiores a do aço estrutural. Alta resistência a corrosão sob a maioria das condições de trabalho. Formação de sais incolores na superfície, sem manchar ou descolorir produtos com os quais esta em contato, tais como, tecidos na indústria têxtil e soluções na indústria química. Não produz reação tóxica. Possui boa condutividade térmica e elétrica, alta refletividade, tanto para o calor como para luz. Pode ser facilmente trabalhado em qualquer forma e aceita uma grande variedade de acabamentos superficiais. MEIOS LUBI-REFRIGERANTES Meios lubrirefrigerantes são empregados com as seguintes funções basicas: -refrigeração -lubrificação -proteção a corrosao -arrastamento de cavacos -eliminação de gume postiço. Tme-se por finalidade com a utilização de meios lubri-refrigerantes se atingir os seguintes objetivos: -aumentar a vida da ferramenta -aumentar a eficiencia da remoção do material -melhorar o acabamento superficial -reduzir a força e potencia de corte. A refrigeração da ferramenta é importante quando são utilizadas altas velocidades de corte. Quando se utiliza a ferramenta em extremas condiçoes de usinagem,como é o caso da furação e a temperatura do gume se aproxima do ponto de amolecimento,pequeno resfriamento pode aumentar consideravelmente a vida util da ferramenta. A lubrificação deve atuar na zona de contato da peça e do cavaco com a face da ferramenta.atravéz da lubrificação pode-se reduzir a geração de calor. A geração de calor pode-se dar por dois fatores:atrito da peça com o cavaco responsavel por 25% do calor gerado e pelo trabalho de dobramento do cavaco responsavel por 75% do calor gerado.a lubrificação atua indiretamente na diminuição do fator de recalque do cavaco e também reduz assim o trabalho de dobramento do mesmo. PARÂMETROS UTILIZADOS PARA OS MATERIAIS: Para esta análise, foi proposta uma velocidade de corte para cada material com a finalidade de aproximar das condições normais de usinagem recomendada em bibliografias e conforme testadas e apresentadas nos inúmeros artigos publicados. Foi mantido o avanço por gume com a finalidade de produzir um cavaco de espessuras parecidas dentre os materiais abaixo descritos. Foram realizados tres furos com emulsão e tres furos sem emulsão em cada material. Aço carbono DIN 1.2711 (características similares ao aço ligado P20) Tratamento térmico obtendo-se 36 a 38 HRc de dureza no material Vc = 11 m/min RPM = 584 f = 0,03 mm avanço por gume; Aço carbono SAE 1045 Sem processos posteriores. Vc = 20 m/min RPM = 1061 f = 0,03 mm avanço por gume; Alumínio Alumínio trefilado sem processos posteriores. Vc = 50 m/min RPM = 2652 f = 0,03 mm avanço por gume; CAVACO Após coleta do cavaco, foram feitas as analises da broca e do cavaco, na qual abaixo é descrita. "FOTO "DESCRIÇÃO " " " A fixação foi realizada por morça específica" " "para a usinagem promovendo rígido apoio; " " "A coleta do cavaco foi realizada por tela de " " "malha metálica posto próximo ao bloco a ser " " "usinado em apenas um de seus lados; " " " A usinagem por processo de emulsão de fluido" " "lubrificante / refrigerante foi realizada " " "externamente a ferramenta por um bico " " "direcinador " " " Foi seguido um mínimo distanciamento dos " " "furos para não comprometer a integridade " " "estrutural do material na usinagem. " "FOTO "DESCRIÇÃO " " " Na usinagem do alumínio por emulsão foi " " "percebido grande adesão do cavaco nos canais " " "de saída podendo proporcionar uma usinagem " " "perigosa caso o cavaco enrosque com a " " "ferramenta / peça. " " " Usinando o alumínio a seco houve grande " " "adesão do cavaco nos canais de saída da " " "ferramenta, de difícil remoção posterior. " " " Analisando a qualidade superficial pode ser " " "observado que a usinagem por emulsão ( furo " " "do lado esquerdo ) obteve qualidade " " "superficial superior se comparado com a " " "usinagem a seco; " " "As marcas apresentadas no perímetro da " " "usinagem a seco podem indicar que a presença " " "do cavaco aderido fortemente no canal de " " "saída afetou a qualidade superficial do furo." " " Usinagem com emulsão de fluido: " " "Cavaco em fitas retorcidas com " " "características de cavaco continuo devido a " " "ductibilidade do material,altas velocidades " " "de corte,baixo coeficiente de atrito entre " " "cavaco e ferramenta devido a presença de " " "emulsão. " " " Usinagem a seco: " " "Cavaco em fitas retas com características de " " "cavaco continuo cisalhado no qual foi soldado" " "devido as pressões e temperaturas envolvidas " " "no gume da ferramenta de corte. " "FOTO "DESCRIÇÃO " " " Usinagem com emulsão de fluido: " " "O cavaco produzido neste processo apresentou " " "características de cavaco em fitas espirais " " "cônicas; " " " Usinagem a seco: " " "Cavaco com características variando entre " " "fitas espirais cônicas e em vírgula; " " "Apresentou grande alteração na tonalidade, " " "demonstrando as altas temperaturas no qual " " "foi submetido no momento do cisalhamento; " " " Alteração na tonalidade da extremidade da " " "broca na usinagem a seco demonstrando ter " " "sido submetida a altas temperaturas de corte;" " "Adesão de material nos canais de saída da " " "ferramenta, em um curto comprimento de " " "aproximadamente 1 a 2 mm a cerca de 10 mm da " " "extremidade da broca. " "FOTO "DESCRIÇÃO " " " Usinagem com emulsão de fluido: " " "Cavaco com características de fita espirais " " "cônicas e em vírgula; " " " Usinagem a seco: " " "Cavaco com características de cavaco vírgula;" " "Alteração na tonalidade do cavaco indicando " " "ter sido submetido a altas temperaturas na " " "zona de corte; " " "A usinagem a seco produziu grandes vibrações " " "e ruidos, indicando a inadequação da " " "ferramente e parâmetros de corte para o " " "processo. " " " Alteração na tonalidade da extremidade da " " "broca na usinagem a seco demonstrando ter " " "sido submetida a altas temperaturas de corte;" " "Adesão de material nos canais de saída da " " "ferramenta, em um curto comprimento de " " "aproximadamente 1 a 2 mm a cerca de 10 mm da " " "extremidade da broca. " CONCLUSÃO Conclui-se através deste artigo e suas analises preliminares variações severas nas condiçoes de usinagem com e sem meio lubri- refrigerante. Houve mudança comportamental diferente segundo os materiais utilizados. No caso do aluminio a utlização do uso de emulsão acarretou uma remoção mais facil do cavaco,doque sem a utlização de emulsao.a ausencia da mesma causou micro-soldagem do material nos canais helicoidais da broca. Notou-se o mesmo fenomeno nos outros materiais com exceção da forma do cavaco. Aço P20 e o aço 1045,por serem menos ducteis que o aluminio,tiveram cavacos em forma de virgula e hespirais conicas. Notou-se no entanto mudança de coloração na ausencia de emulsão,indicando presença de altas temperaturas e severas condições de usinagem maiores que as condições apresentadas com a utilização de fluido lubri-refrigerante. Além disso,na furação do aço P20 sem emulção houve grande vibração da maquina e do aço 1045 notou-se a presença de material aderido e soldado no canal da broca. Referencias: http://www.ucs.br/ucs/pesquisa/jovenspesquisadores2009/trabalhos/poster/e_Fe rnandoMoreiraBordin.pdf http://www.ucs.br/site/midia/arquivos/Resumo_Willian_Trevisan.pdf http://www.ucs.br/ucs/pesquisa/jovenspesquisadores2009/trabalhos/poster/e_Ma rcelePeruzzo.pdf ferramentas de corte I caspar erich stemmer 6° edição ----------------------- Usinagem do Alumínio Usinagem do Aço 1045 Usinagem do Aço P20