Publicação: Investigação do comportamento de ferramentas de aço-rápido
no processo de rosqueamento interno em alta velocidade de corte
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O comportamento de machos de corte de aço-rápido (M 6 X 1) foi investigado neste trabalho
utilizando altas velocidades de corte, na usinagem de ferro fundido cinzento, nas condições
a seco e com MQL (Mínima Quantidade de Lubrificante). Foram utilizados quatro tipos de
aço rápido, com e sem revestimento: convencional (HSS); aço super-rápido com adição de
vanádio (HSS-E); aço rápido fabricado pelo processo da metalurgia do pó (HSS-PM); e açorápido
submetido a tratamento superficial de nitretação. Nos ensaios com revestimentos
foram utilizados dois tipos de cobertura, TiN (nitreto de titânio) e Multicamadas de TiN/TiAlN
(nitreto de titânio e alumínio). A fixação dos machos foi através de dois cabeçotes, sendo um
fixo e o outro auto-reversível. As análises foram feitas por meio do monitoramento direto do
nível de desgaste atingido pelas ferramentas. As formas e os mecanismos de desgaste
desenvolvidos nas ferramentas foram analisados no MEV. O nível de desgaste foi
monitorado através da medição do torque em todas as ferramentas no final de vida. O sinal
de torque serviu para facilitar a caracterização dos três estágios desenvolvidos no
rosqueamento (corte, repouso e retorno), permitindo fazer comparações entre os dois
cabeçotes empregados. Os resultados mostraram que os mecanismos de desgaste
predominantes para as ferramentas foram adesão e abrasão. Foi feita análise estatística das
principais variáveis estudadas neste trabalho, sendo o efeito da variação das velocidades o
principal responsável pela deterioração da aresta de corte dos machos. Os revestimentos e
os substratos também foram avaliados através das análises estatísticas, sendo esses
últimos menos importante. Dentre as ferramentas investigadas, as revestidas com
multicamadas TiN/TiAlN, com velocidade de corte moderada, foram as que apresentaram os
melhores resultados em termos de quantidade de furos rosqueados. Outro fator que
influenciou a vida das ferramentas foi a aplicação de fluido de corte (MQL).
Abstract
The main goal of this work is the evaluation of the performance of high-speed steel (HSS)
taps when machining grey cast iron at high cutting speeds in dry conditions and when using
MQL (minimal quantity of lubrication). The performance of four types of high speed steel with
and without coating was investigated. They are: conventional HSS; HSS with addition of
vanadium (HSS-E); HSS obtained by powder metallurgy (HSS-PM) and conventional HSS
with surface treatment of nitriding. These tool materials are used in two coated situation: with
TiN and multi layer TiN/TiNAl. It was used two tapping system, one using the collet tapping
chuck of the machine tool without axial compensation, and the other using a self rotation
system with axial compensation. The tool life criteria were based on dimensional tolerances
of the threads, on tool wear and also on catastrophic failure of the tool. Analysis in the
scanning electron microscope and optical microscope were done to measure the wear land
and to determine the type and mechanisms of wear. The results showed that the effect of the
cutting speed depends on the coating and the main wear mechanisms were adhesion and
abrasion. The best performance was achieved with the multi layer coating TiN/TiNAl. The
torque during the tapping operation was also monitored and the results for both system of
fixation are compared. It was also performed a statistical investigation of the effects of some
parameters. The cutting speed was the most influent parameter on tool wear. The application
of cutting fluid improved the performance for all conditions tested.
Palavras-chave
Rosqueamento interno, Machos de corte, Revestimento, Desgaste de ferramentas, Alta velocidade de corte, MQL, Tapping, Tap tools, Coatings, Tool wear, High cutting speed, Ferramentas para cortar metais, Metais-Corte
Citação
MOTA, Paulo Rosa da. Investigation of the behaviour of high speed steel tools in
tapping operation at high speed cutting. 2006. 66 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.