Performance of different cutting tool materials in finish turning of Ti-6Al-4V alloy with high pressure coolant supply / Desempenho de diferentes materiais de ferramentas de corte no torneamento de acabamento da liga de titÃnio Ti-6Al-4V com a tecnologia de aplicaÃÃo de fluido de corte à alta pressÃo

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Este estudo visa avaliar a usinabilidade da liga de titÃnio Ti-6Al-4V utilizando vÃrias classes de diferentes materiais de ferramentas de corte tais como metal duro sem revestimento (insertos T1 e T3) e com revestimento (insertos T2 e T4), PCD â insertos: T5 e T6, CBN â insertos: T7,T8 e T9, cerÃmicas Whiskers (inserto T10), e nano-cerÃmicas à base de alumina (inserto T11) e à base de nitreto de silÃcio (inserto T12) em diferentes atmosferas de usinagem (fluido de corte aplicado a altas pressÃes (HPC) de 7 MPa; 11 MPa and 20,3 MPa, argÃnio e aplicaÃÃo de fluido de corte convencional) e em elevadas condiÃÃes de corte tÃpicas de acabamento (velocidade de corte de 100 m min-1 a 500 m min-1, com avanÃo de 0,15 mm volta-1 e profundidade de corte de 0,5 mm constantes). Foram monitorados a vida das ferramentas bem como os mecanismos e tipos de desgaste, as forÃas de usinagem, a integridade superficial, a rugosidade das superfÃcies usinadas, a circularidade e os tipos e classes de cavacos produzidos. Os resultados foram utilizados para avaliar a eficiÃncia das diferentes ferramentas de corte e atmosferas de usinagem empregadas na usinagem da liga Ti-6Al-4V. Os resultados mostraram que as ferramentas de PCD e metal duro tiveram o melhor desempenho, em termos de vida de ferramenta, que as demais ferramentas testadas. Em geral, as ferramentas com tamanho de grÃos maior, metal duro (T1 e T4) e PCD (T5), apresentaram o melhor desempenho, em termos baixa taxa de desgaste e, consequentemente, vida mais longa, comparada com as ferramentas com tamanho de grÃos menores (classes T2,T3 e T6). A utilizaÃÃo da tÃcnica HPC mostrou ser eficiente na usinagem da liga Ti-6Al-4V, em termos de aumento de vida da ferramenta e, consequentemente, de aumento de produtividade, em relaÃÃo à tÃcnica de aplicaÃÃo de fluido de corte convencional e com utilizaÃÃo de argÃnio nas condiÃÃes investigadas. Em geral, a vida das ferramentas aumentaram com o aumento da pressÃo de aplicaÃÃo de fluido de corte devido à sua capacidade de reduzir a Ãrea de contato cavaco-ferramenta e de quebrar o cavaco mais eficientemente e, portanto, propiciando uma melhor condiÃÃo de lubrificaÃÃo na interface cavaco-ferramenta com conseqÃente reduÃÃo de atrito. A utilizaÃÃo do argÃnio na usinagem com as ferramentas T1, T4 e T10 nas condiÃÃes investigadas apenas evitou com que o centelhamento e igniÃÃo do titÃnio ocorresse, alÃm de nÃo propiciar aumento de vida da ferramenta, provavelmente devido à supressÃo das caracterÃsticas de refrigeraÃÃo e lubrificaÃÃo que o argÃnio tem. As ferramentas de PCD apresentaram uma vida cerca de 8 vezes maior que as ferramentas de metal duro quando empregadas com aplicaÃÃo de fluido de corte convencional. Todas as classes de ferramentas de CBN, em geral, apresentaram baixo desempenho em termos de vida de ferramenta devido ao acelerado desgaste na ponta da ferramenta e, em certos casos, lascamentos da aresta de corte que estÃo associados com a relativa alta taxa de difusÃo que ocorre durante a usinagem com titÃnio, que tende a diminuir a forÃas de ligaÃÃes entre os Ãtomos do substrato. Todas as ferramentas de cerÃmicas testadas nÃo demonstraram desempenho satisfatÃrio em termos de desgaste e de vida ferramenta durante a usinagem da liga Ti-6Al-4V por causa da ocorrÃncia de desgaste abrasivo e de lascamento da aresta de corte, como tambÃm da produÃÃo de superfÃcies usinadas com pobre acabamento superficial. O desgaste de ponta foi o tipo de desgaste predominante durante a usinagem com as ferramentas de metal duro, PCD e CBN (T7) devido à reduÃÃo da Ãrea de contato cavaco-ferramenta e, consequentemente, ao aumento das tensÃes atuantes e aumento da temperatura na ponta da ferramenta. Jà o desgaste de entalhe e lascamento ocorreram durante a usinagem com as ferramentas de CBN (T8 and T9) e com cerÃmicas convencionais. O desgaste de entalhe tambÃm ocorreu de forma mais acentuada nas ferramentas de nano-cerÃmicas, o que levou à falha catastrÃfica de tais ferramentas quando empregadas em velocidades de corte superiores a 110 m min-1. A usinagem com ferramentas de PCD geraram baixas forÃas de corte em relaÃÃo Ãs ferramentas de metal duro. Os valores de rugosidade superficial produzidos com as ferramentas de metal duro, PCD e CBN em geral ficaram abaixo do valor estipulado para critÃrio de rejeiÃÃo para torneamento de acabamento de 1.6 μm, enquanto que todas as ferramentas de cerÃmicas produziram valores de rugosidade acima de 2 μm. A anÃlise metalogrÃfica das superfÃcies usinadas permitiu identificar pequenas marcas que nÃo comprometeram as superfÃcies produzidas. A usinagem com ferramentas de metal duro produziu valores de dureza que variam aleatoriamente dentro dos limites inferior e superior de dureza da peÃa medidos antes da usinagem. Nenhuma evidÃncia de deformaÃÃo plÃstica nas superficies de titÃnio usinadas com todas as ferramentas e condiÃÃes testadas. Em geral, a integridade superficial das superficies usinadas atendem à norma RollsâRoyce CME 5043.

ASSUNTO(S)

liga de titÃnio vida de ferramenta high coolant pressure surface integrity fluidos de corte vÃrias ferramentas de corte titanium alloy tool life usinagem fluido de corte à alta pressÃo integridade superficial various cutting tools engenharia mecanica

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