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8/12/2009
Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT Campus Universitário de Rondonópolis - CUR Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas - ICAT Engenharia Mecânica Usinagem
Ana Paula Morais Andressa Carvalho Leonardo Resende
30/11/2009
USINABILIDADE DOS MATERIAIS Usinabilidade:
Uma grandeza tecnológica que expressa um conjunto de propriedades de usinagem de um material em relação a outro como padrão. Grau de dificuldade de usinar um determinado material.
Propriedades de usinagem:
Vida da ferramenta; Acabamento superficial da peça; Esforços de corte; Temperatura de corte; Produtividade; Características do cavaco.
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ENSAIOS DE USINABILIDADE Ensaio de longa duração:
Fim da vida da ferramenta; Valor de desgaste da ferramenta (VB ou KT); Diferentes velocidades de corte; Propriedade de usinagem: vida da ferramenta.
Material padrão mais utilizado nos ensaios de aços: Aço AISI B1112.
Ensaio de curta duração:
Condições forçadas de usinagem; Vida da ferramenta termine rapidamente; Ensaio realizado em curto espaço de tempo.
A USINABILIDADE E AS PROPRIEDADES DO MATERIAL Dureza e Resistência dos Materiais:
Baixa dureza e resistência mecânica. Materiais muito dúcteis: facilita formação da aresta postiça de corte. Baixa ductilidade: facilita formação de cavacos curtos.
Ductilidade:
Baixa ductilidade, alta dureza. Alta condutividade térmica favorece a usinabilidade.
Condutivida de Térmica:
Taxa de Encruamento:
Necessário refrigeração eficiente, para evitar excessiva dilatação térmica e para que não danifique a estrutura superficial da peça. Nível de encruamento: taxa de deformação e habilidade do material em encruar. Alta taxa de encruamento: muita energia para a formação de cavaco; facilita a formação da APC.
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DAS LIGAS DE ALUMÍNIO Alumínio pode ser facilmente usinado. Temperatura de usinagem baixa; Altas velocidades de corte; Rugosidade da peça e característica do cavaco: não tem boa usinabilidade; Possuem alta condutividade térmica, atraem para a peça boa parte do calor gerado; Forças de corte baixas comparadas com os aços; Condutividade térmica alta favorece a usinabilidade e é necessário que a dureza da liga seja maior que 80 HB para uma boa usinabilidade; Coeficiente de dilatação térmica gera dificuldades de obtenção de tolerâncias apertadas.
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DAS LIGAS DE ALUMÍNIO Ferramentas com aresta afiada e sem raio de ponta com ângulos bastante positivos; Material de ferramenta típico: metal duro classe K sem cobertura: Classe K pois as temperaturas de corte são baixas; Ferramenta sem cobertura pois requer-se uma aresta bastante afiada;
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS DUREZA
Aresta postiça de corte
Abrasão, Difusão
Encruamento via trabalho a frio
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS MICROESTRUTURA
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS PRESENÇA DE INCLUSÕES
Macro inclusões: D > 150 µm Aços de baixa qualidade
Micro inclusões Inclusões indesejavéis Carbonetos e óxido de alumínio
Inclusões que não causam muito dano à usinabilidade Óxidos de manganês e de ferro
Inclusões desejáveis em velocidades de corte Silicatosaltas (Si). Em altas temperaturas perdem sua dureza
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS AÇOS PRESENÇA DE ELEMENTOS DE LIGA Efeito positivo: Chumbo, enxofre, fósforo e carbono (0,3 a 0,6%).
Efeito negativo: Elementos formadores de carboneto (vanádio, molibdênio, nióbio, tungstênio, manganês, níquel, cobalto e cromo.
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AÇOS DE USINABILIDADE MELHORADA TÉCNICAS METALÚRGICAS Adição de elementos de liga: Enxofre, selênio, telúrio, chumbo, bismuto, estanho, fósforo, nitrogênio.
Quantidade, forma, tamanho e distribuição
Afeta as propriedades do aço, e pode comprometer o seu uso
AÇOS DE USINABILIDADE MELHORADA TÉCNICAS METALÚRGICAS
Engenharia de inclusões: Técnicas de minimização dos efeitos prejudiciais das inclusões. Controle do oxigênio/óxidos.
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Alumínio
Silício
Cobre
Molibdênio
11 - 12% Cr
Manganês
AÇOS INOXIDÁVEIS
Níquel
Enxofre
AÇOS INOXIDÁVEIS Ferríticos
Martensíticos (série 400)
Austeníticos (série 300)
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AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS O cromo é um formador de ferrita (11-20% Cr, <0,3%C). Não reage a tratamento térmico. Possui ductilidade, tenacidade e conformabilidade a baixas temperaturas.
AÇOS INOXIDÁVEIS MARTENSÍTICOS Quanto maior o teor de carbono, mais difícil é a usinagem (12-18%Cr, 0,1-1,2%C). Formação de carboneto de cromo. Quando temperados atingem elevados níveis de dureza e resistência.
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AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS O níquel é um estabilizador da austenita.
Taxa de encruamento (grande zona plástica) Coeficiente de atrito Coeficiente de dilatação térmica
Apresentam dificuldade para serem usinados. Condutividade térmica
AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS Para se combater o encruamento no processo de usinagem: • Adição de elementos de liga que formam inclusões frágeis (MnS); • Deformação a frio anterior a usinagem. A geometria da ferramenta deve possuir ângulos positivos.
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS FERROS FUNDIDOS
Ferro, 2-4% C
Elementos de liga: Silício, Manganês, Fósforo, Enxofre, Níquel, Cromo Molibdênio e Cobre.
Ferro Fundido
Boa rigidez Resistência a compressão Baixo ponto de fusão
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS FERROS FUNDIDOS FERRO FUNDIDO CINZENTO Influência dos elementos de liga: • Formadores de carboneto: cromo, cobalto, manganês, molibdênio e vanádio) • Grafitizantes: silício, níquel, alumínio e cobre)
Cavacos de ruptura. Fluido refrigerante utilizado é o ar comprimido.
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS FERROS FUNDIDOS FERRO FUNDIDO NODULAR
Possui resistência mecânica, tenacidade e ductilidade.
Produz cavacos longos.
FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS FERROS FUNDIDOS FERRO FUNDIDO BRANCO Possui carbonetos duros e abrasivos.
FERRO FUNDIDO MALEÁVEL Produz cavacos longos. Possui resistência, maleabilidade e ductilidade.
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FATORES METALÚRGICOS QUE AFETAM A USINABILIDADE DOS FERROS FUNDIDOS FERRO FUNDIDO VERMICULAR Apresenta veios de grafita interconectadas com as pontas arredondadas e orientadas aleatoriamente. Possui propriedades intermediárias entre o cinzento e o nodular. 0,010- 0,012% Magnésio
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA DINIZ, Anselmo E., MARCONDES, Francisco C., COPPINI, Nivaldo. Tecnologia da usinagem dos materiais. 6a Ed. São Paulo: Artiliber Editora, 2008.
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