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Autores: P. S. Sreejith e B. K. A. Ngoi
Daniel Nunes (912191), João Paulo Freitas (911721), Mateus Duarte (912042), Matheus Barbosa (811815) e Murilo Borges (911526)
1 – Introdução
O que são os novos materiais? São materiais que não possuem um processo convencional de usinagem e em que, em geral, exigem usinagem de precisão. Exemplos: -Cerâmicas; -Vidros; -Semicondutores; -Materiais compostos.
Processos de Usinagem de precisão: Polimento: - Utilizado para remoção de danos, tal como microfendas e arranhões. Lapidação: - É aplicada para acuracidade tal como nivelamento e cilindricidade. Retificação: Consiste em corrigir irregularidades de superfícies de peças, isto é, diminuir a rugosidade da superficie. É um processo bastante refinado.
1.2 – Usinagem em Regime Dúctil:
- Materiais dúcteis apresentam maior absorção de energia do que os materiais frágeis (contato ferramenta-peça) em uma usinagem com a mesma profundidade de corte.
(a) Menor profundidade de corte; (b) Maior profundidade de corte.
1.3 – Vidros e Cerâmicas
Vidros: Características: Forma intermediária entre um líquido e um sólido Alta fragilidade – disposição irregular dos átomos
Cerâmicas: Características: Dureza e Resistência mecânica Inércia Química e alta resistência ao desgaste Exemplos: alumina, nitreto de silício e carboneto de silício.
Mecanismo de Remoção de material de Cerâmicas e Vidros
Consistem de Fratura Frágil e Deformação Plástica
Fratura Frágil : semelhante a um recuo de material frágil por um penetrador duro causando rachaduras laterais e medianas Deformação Plástica : análogo ao processo de formação do cavaco em metal de retífica, que envolve risco, aração e formação de cavacos
1.4 – Usinagem de material adaptado
Usinagem de Vidros e Cerâmicas: Exige elevada precisão de forma e acabamento.
Tecnologia Emergente Características: Fratura mínima dos materiais de trabalho Baixa taxa de remoção de material Remoção dos danos através do Polimento Usinagem sem rachaduras
Usinagem em materiais frágeis sem rachaduras Controlar os parâmetros de Usinagem
Profundidade de Corte
Usinagem com máquinas-ferramentas de alta precisão:
Materiais frágeis nao tem necessidade de polimento posterior Elevados custos de investimentos Limitada a componentes de alta precisão óptica
1.5 – Materiais Semicondutores
O que são: Sólidos não metálicos sem elétrons livres na camada de valência
TABELA PERIÓDICA E ELEMENTOS SEMI-CONDUTORES:
Silício e Germânio são os mais comumente usados como semicondutores
Condutibilidade* dos semicondutores
ISOLANTES
SEMICONDUTORES
CONDUTORES *Condutibilidade: capacidade de conduzir eletricidade
Usinagem de semicondutores
Operação comum:
Faceamento
Wafer de Germânio:
2 – Objetivo e procedimento
Usinagem em Wafer de Germânio Wafer é uma fina fatia de um semicondutor muito usado na eletrônica Problema comum em sua usinagem: fratura da ferramenta de corte RESULTADOS: Sulcos no nariz da ferramenta
3 – Resultados
O regime de ductilidade depende da Relação: -Geometria do perfil; - velocidade de corte; -Parâmetro crítico que determina o início da fratura SE A FRATURA FOR MENOR QUE A PROFUNDIDADE DE CORTE TEREMOS:
REGIME DE DUCTILIDADE ATUANTE
O revestimento de materiais frágeis, como Si e Ge, interfere na qualidade da superfície gerada pela usinagem.
Yoshikawa classificou o regime de ductilidade em 4 domínios: I: erosão/ação química; II: Cristal ideal (sem deslocações); III: Deformação plástica. Início de rompimento; IV: Rachaduras;
Em profundidades extremamente pequenas de corte a remoção do material ocorre pela erosão/ação química, seguidas pela deformação plástica/microfratura dependendo das circunstâncias.
Remoção de material com microfratura:
Usinagem com aumento de carga: Mais chances da trinca se propagar.
O inverso ocorre com a diminuição da carga.
Remoção de material sem microfratura:
Usinagem sem microfratura: Identificar as condições que envolvem a plasticidade do material. Figuras: Zonas de microfratura
4 – Conclusões:
Os novos materiais: - Fragilidade devido à estrutura - Cuidado na usinagem - Alto custo
Estruturas e propriedades dos materiais, e geometria da ferramenta determinam o estado de tensão
