Publicação: Efeito da texturização em ferramentas de pcd no torneamento de Alumínio 2011-t4
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
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Rossi, Wagner de
Resumo
Nos últimos anos, pesquisadores buscaram compilar estudos sobre os efeitos da texturização
em ferramentas de corte. Nota-se uma clara convergência entre as conclusões, todavia, existem
ainda parâmetros cujos resultados divergem drasticamente entre os autores. Uma das possíveis
causas de resultados tão divergentes consiste na diferença entre as propriedades dos materiais
estudados por cada pesquisador. Logo, os efeitos das texturas nos materiais estudados em menor
número na literatura acabam sendo mascarados, como é o caso do alumínio, um material que
apesar de ser amplamente utilizado nas indústrias, corresponde à apenas 16 % dos materiais
estudados nos últimos 5 anos. A aplicação de ferramentas texturizadas na usinagem do alumínio
aliada a uma ferramenta de alta resistência como o PCD torna-se altamente viável, pois nesta
combinação não há desgaste significante, ao contrário da maioria dos casos em que há um
desgaste rápido na ferramenta que consome a textura em um pequeno percurso de usinagem,
diminuindo ou anulando seu efeito. Assim, este trabalho realizou testes de torneamento da liga
de Alumínio 2011-T4, com ferramentas de PCD com diferentes tipos de texturas (canais
paralelos e perpendiculares à aresta principal de corte), variando-se a condição de lubrificação
(seco e com aplicação de MoS2) e a velocidade de corte. Testes com ferramentas sem texturas
(lisas) também foram conduzidos para comparação. As texturas foram usinadas por laser
femtossegundos de Ti:safira, variando-se a direção, profundidade e largura dos canais. Os
parâmetros considerados nos experimentos foram força de corte, temperatura de usinagem,
rugosidade das superfícies usinadas e morfologia dos cavacos. Foram observadas as condições
favoráveis à produção da textura e o comportamento das mesmas durante o torneamento. As
texturas beneficiam a quebra do cavaco e consequentemente a dissipação do calor gerado. A
presença de lubrificante evitou o empastamento de material dentro das texturas, reduzindo o
atrito, portanto o MoS2 favoreceu o corte em relação à redução das forças e temperaturas, porém
não houve aprimoramento em relação à rugosidade da peça. Também foi constado que as
texturas exerceram grande influência na força de avanço, mas esta é apenas uma pequena
parcela da força de usinagem, assim, a pequena influência na força de corte foi o que determinou
o resultado final na força de usinagem. As texturas perpendiculares à aresta de corte com
lubrificante foram as que apresentaram os melhores resultados em relação às ferramentas sem
textura: a textura com dimensões menores reduziu a força de usinagem em mais de 7 %, e a
temperatura em 9 %, enquanto a textura de dimensões maiores reduziu a rugosidade Ra da peça
em 49 %.
Abstract
In recent years, researchers have tried to compile studies on the effects of texturing on cutting
tools. There is a clear convergence of the conclusions, however, there are still parameters whose
results drastically diverge among the authors. One of the possible causes of such divergent
results is the difference between the properties of the materials studied by each researcher.
Therefore, the effects of textures on materials studied in smaller numbers in the literature end
up being masked, as is the case of aluminum, a material that, despite being widely used in
industries, corresponds to only 16% of the materials studied in the last 5 years. The application
of textured tools in aluminum machining combined with a high-strength tool such as PCD
becomes highly viable, because in this combination there is no significant tool wear, unlike in
most cases where there is rapid tool wear that consumes the texture in a short machining path,
nullifying its effect. Thus, this work carried out turning tests in 2011-T4 aluminum alloy with
PCD tools with different types of texture (parallel and perpendicular channels to the main
cutting edge), varying the lubri-cooling condition (dry and with the addition of MoS2) and
cutting speed. Tests with non-textured tools were also performed for comparisons. The textures
were machined by a femtoseconds Ti:sapphire laser, varying the direction, depth and width of
the channels. The output parameters considered in the experiments were the cutting forces,
cutting temperature, workpiece surface roughness and chip morphology. Favorable conditions
for texture production and their behavior during turning were observed. The textures helped to
break the chips and consequently the dissipation of the heat generated. The presence of lubricant
avoided the material clogging inside the textures, reducing friction, so the MoS2 favored the cut
in relation to the reduction of forces and temperatures, however there was no improvement in
relation to the roughness of the piece. It was observed that textures have a large influence on
the feed force, but this component was only a small percentage of the machining force, and
therefore the small influence on the cutting force was what determined the final result in the
machining force. Textures with channels perpendicular to the main cutting edge with lubricant
showed the best results when compared to non-textured tools: the textures with smaller
dimensions reduced the machining force by more than 7 %, and the temperature by 9 %, while
the textures with larger dimensions reduced the surface roughness parameter Ra by 49 %.
Keywords: Laser texturing, PCD tools, Aluminum 2011-T4 alloy, MoS2.
Palavras-chave
Texturização a laser, Laser texturing, Ferramentas de PCD, PCD tools, Alumínio 2011-T4, Aluminum 2011-T4, MoS2, MoS2
Citação
SOUZA, Felipe Chagas Rodrigues de. Efeito da texturização em ferramentas de PCD no torneamento de Alumínio 2011-T4. 2022 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.79
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