ESTUDO DO DESEMPENHO DE FERRAMENTA DE CORTE NO …motores em ferro fundido vermicular devido à...

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA MECAcircNICA

COMISSAtildeO EM POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA MECAcircNICA

Marco Aurelio Dalo

ESTUDO DO DESEMPENHO DE FERRAMENTA DE

CORTE NO PROCESSO DE MANDRILAMENTO EM

FERRO FUNDIDO VERMICULAR ndash CGI

Campinas2011

922011

i

Marco Aurelio Dalo




Dissertaccedilatildeo de mestrado profissional apresentada

agrave comissatildeo de Poacutes Graduaccedilatildeo da Faculdade de Engenharia

Mecacircnica como requisito para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de

Mestre em Engenharia Automobiliacutestica

Aacuterea de concentraccedilatildeo Manufatura

Orientador Anselmo Eduardo Diniz

Campinas

2011

ii

FICHA CATALOGRAacuteFICA ELABORADA PELA

BIBLIOTECA DA AacuteREA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP

D169e

Dalo Marco Aurelio

Estudo do desempenho de ferramenta de corte no

processo de mandrilamento em ferro fundido vermicular

- CGI Marco Aurelio Dalo --Campinas SP [sn]

2011


Dissertaccedilatildeo de Mestrado (Profissional) -

Universidade Estadual de Campinas Faculdade de

Engenharia Mecacircnica

1 Ferro fundido 2 Metais - Usinabilidade 3

Ceracircmica 4 Fator de potecircncia I Diniz Anselmo

Eduardo II Universidade Estadual de Campinas

Faculdade de Engenharia Mecacircnica III Tiacutetulo

Tiacutetulo em Inglecircs Performance of the cutting tools in the boring machining process

vermicular cast iron - CGI

Palavras-chave em Inglecircs Cast iron Metals - Machinability Ceramics Power

factor


Titulaccedilatildeo Mestre em Engenharia Automobiliacutestica

Banca examinadora Maria Helena Robert Milton Vieira Junior

Data da defesa 08072011

Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo Engenharia Mecacircnica

iii

iv

Dedicatoacuteria

Dedico este trabalho a minha querida esposa Leila e minha filha Priscila que sempre

entenderam a importacircncia do trabalho se privando de tempos de alegria para realizaccedilatildeo e

finalizaccedilatildeo do mesmo

A meus irmatildeos e amigos que me apoiaram durante esta jornada

v

Agradecimentos

Este trabalho natildeo poderia ser terminado sem a ajuda de diversas pessoas agraves quais presto

minha homenagem

- Primeiramente a Deus por me conceder mais esta etapa de minha vida

- A minha famiacutelia que me apoiaram em todos os momentos

- Ao meu orientador Anselmo Eduardo Diniz pela oportunidade compreensatildeo e paciecircncia de

me orientar

- A empresa MAPAL do Brasil na pessoa do Sr Rogeacuterio e Sr Bighetti pelos insertos

utilizados nos experimentos

- Ao Sr Enrique Devicente pela ajuda no procedimento de mediccedilatildeo do desgaste das pastilhas

- Ao Sr Marcos Hermiacutenio Joseacute Esteves pela ajuda nos testes realizados na linha de produccedilatildeo

- Ao Sr Fabio Luis Gomes Mingutti pela ajuda na captura dos dados de potecircncia do

equipamento em cada experimento

- Ao Sr Sander Gabaldo pela ajuda na revisatildeo bibliograacutefica

- Ao Sr Glevison Torres Ruas pela ajuda na anaacutelise do MEV e EDS dos insertos

vi

Embora ningueacutem possa voltar atraacutes e fazer um novo comeccedilo

qualquer um pode comeccedilar agora e fazer um novo fim

Ningueacutem eacute bom por acaso a virtude deve ser bem aprendida

Chico Xavier

vii

Resumo

DALO Marco Aurelio Estudo do Desempenho de Ferramenta de Corte no Processo de

Mandrilamento em Ferro Fundido Vermicular - CGI (Compacted Graphite Iron) Campinas

Faculdade de Engenharia Mecacircnica Universidade Estadual de Campinas 2011 Dissertaccedilatildeo

(Mestrado)

Existe hoje uma tendecircncia no mercado de veiacuteculos de motor diesel a fabricarem os blocos dos

motores em ferro fundido vermicular devido agrave melhor eficiecircncia de combustatildeo e maior resistecircncia agrave

compressatildeo permitindo paredes de galerias mais finas com consequumlecircncia na reduccedilatildeo do peso do

bloco quando comparado ao bloco usual feito de ferro fundido cinzento Desta forma seria possiacutevel

atender agraves novas exigecircncias do mercado e do meio ambiente

Poreacutem a difiacutecil usinabilidade deste material obriga ao levantamento de condiccedilotildees de usinagem

e ao desenvolvimento de ferramentas que possam melhorar a produtividade dos processos de

usinagem dos blocos O mandrilamento em desbaste dos mancais do bloco do motor eacute uma das

operaccedilotildees de usinagem mais carentes de desenvolvimento dentre as utilizadas na produccedilatildeo do bloco

de ferro fundido vermicular

A variaccedilatildeo do material da ferramenta e as condiccedilotildees de corte utilizadas no processo de

usinagem foram as variaacuteveis testadas neste trabalho para buscar o melhor desempenho do processo

de mandrilamento do bloco Os resultados demonstraram que ferramentas de material ceracircmico

sofreram um desgaste frontal excessivo da aresta de corte por difusatildeo e as ferramentas de metal duro

obtiveram um melhor resultado em comparaccedilatildeo com a ceracircmica Com relaccedilatildeo agraves condiccedilotildees de corte

resultados com o uso de menores velocidades de corte demonstraram um menor desgaste frontal das

arestas de corte A potecircncia consumida do fuso foi o limitante para o maacuteximo avanccedilo por dente

utilizado nos experimentos

Palavras-chave ferro fundido vermicular CGI mandrilamento usinabilidade

viii

Abstract

DALO Marco Aurelio Performance of the cutting tools in the boring machining process vermicular

cast iron - CGI (Compacted Graphite Iron) Campinas Mechanical Engineering Faculty State

University of Campinas 2009 Thesis (Msc)

Today there is a trend in the market for diesel vehicles manufactured in compacted graphite

iron due to better combustion efficiency of the engine and greater resistance to compression

allowing thinner walls of galleries with a result in reducing the weight of the block when compared

to the usual block made of the gray cast iron Thus it would be possible to meet new market

demands and the environment

However the difficult machinability of this material requires the survey of the machining

conditions and development of the tools that can improve productivity of machining processes of the

blocks The rough boring in the bearings of the engine block is one of the machining operations of

the poorest development among those used in the production of compacted graphite iron block

The variation of the tool material and cutting conditions used in the machining process

variables were tested in this work to get the best performance of the process of boring the block The

results show that ceramic tools have suffered excessive front wear of the cutting edge diffusion and

carbide tools had a better outcome in comparison with the ceramic With respect to cutting

conditions results from the use of lower cutting speeds showed a lower front wear of the cutting

edges The power consumption of the spindle was limited for maximum feed per tooth used in the

experiments

Key words Compacted graphite iron CGI boring machinability

ix

Lista de Figuras

Figura 11 - Comparaccedilatildeo de usinabilidade do Ferro Fundido Cinzento e Ferro Fundido Vermicular

(SAHM et al 2002) 2

Figura 12 - Forma do grafite nos ferros fundidos (SINTERCAST 2010) 5

Figura 13 - Faixa de magneacutesio necessaacuteria para formaccedilatildeo do CGI (DAWSON 2002) 13

Figura 14 - Esquema do Mecanismo da formaccedilatildeo do cavaco em ferro fundido (COHEN2000 apud

ROSA 2009) 15

Figura 15 - Formaccedilatildeo do cavaco e ruptura em ferros fundidos cinzento vermicular e nodular

(REUTER et al 1999) 16

Figura 16 - Influecircncia do Teor de Perlita na Vida da Ferramenta de Torneamento no CGI

(DAWSON 1999) 17

Figura 17 ndash Mandrilamento cocircnico 22

Figura 18 ndash Mandrilamento ciliacutendrico 22

Figura 19 ndash Mandrilamento radial 23

Figura 110 ndash Mandrilamento esfeacuterico (FERRARESI 1970) 23

Figura 111 ndash Barra de mandrilar com insertos muacuteltiplos (MAPAL 2010) 24

Figura 112 ndash Barra de mandrilar com insertos rotativos 25

Figura 113 ndash Ferramenta para freso-mandrilamento 26

Figura 114 - Geometria no processo de mandrilamento (YUSSEFIAN et al2008) 27

Figura 115 - Diferentes configuraccedilotildees da relaccedilatildeo aacuterea da seccedilatildeo de cavacoponta da ferramenta

(YUSSEFIAN et al2008) 27

Figura 21 ndash Bloco do motor BIG BORE 39

Figura 22 ndash Posiccedilatildeo no bloco do motor dos corpos de prova extraiacutedo para anaacutelise metalograacutefica

(norma MANN M33402004) 40

Figura 23 ndash Micrografia mostrando a morfologia da grafita 41

Figura 24 ndash Micrografia mostrando a estrutura da matriz matriz perliacutetica 41

x

Figura 25 ndash Material a ser removido pela ferramenta de corte 42

Figura 26 ndash Espessura dos mancais do bloco do motor em 37mm 42

Figura 27 ndash Inserto de metal duro 43

Figura 28 ndash Inserto de ceracircmica WTXQ090608 0906 MN KS6000 43

Figura 29 ndash Principais dimensotildees dos insertos WTXQ usadas nos ensaios 43

Figura 210 ndash Barra de mandrilar suporte dos insertos 44

Figura 211 ndash Diferenccedila de altura radial e axial de cada inserto montado 44

Figura 212 ndash Centro de Usinagem Horizontal ndash CNC GROB 46

Figura 213 ndash Graacutefico de torque e potecircncia consumida no fuso da maacutequina 46

Figura 214 ndash Maacutequina de preacute-ajustagem de ferramentas ZOLLER 47

Figura 215 ndash Equipamento para mediccedilatildeo do MEV e o EDS ndash Anaacutelise da micrografia dos insertos 47

Figura 216 ndash Comprimento da ferramenta utilizada para o processo de mandrilamento 48

Figura 31 ndash Cavaco de ruptura do CGI 51

Figura 32 ndash Face rugosa do cavaco do CGI 51

Figura 33 ndash Fotos do desgaste das arestas dos insertos em diferentes velocidades de corte 52

Figura 34 ndash Fotos do desgaste frontal dos insertos com 40 blocos do motor usinado 53

Figura 35 ndash Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de MD ndash 6 insertos 53

Figura 36 ndash Graacutefico da potecircncia consumida do fuso ndash Variaacutevel Velocidade de Corte 54

Figura 37 ndash Aresta do inserto de ceracircmica desgastada apoacutes 10 peccedilas usinadas ndash VB 1243mm 55

Figura 38 - Aresta do inserto de metal duro desgastada apoacutes 10 peccedilas usinadas ndash VB 022mm 55

Figura 39 - Graacutefico da potecircncia consumida do fuso ndash Metal Duro x Ceracircmica 56

Figura 310 - Fotos do desgaste das arestas dos insertos variando o nuacutemero de dentes 57

Figura 311 - Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de metal duro ndash 3 insertos x 6 insertos57

xi

Figura 312 - Graacutefico da potecircncia consumida do fuso e a variaacutevel quantidade de dentes 58

Figura 313 - Fotos do desgaste dos insertos em diferentes avanccedilos 59

Figura 314 - Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de metal duro com o avanccedilo por dente

como variaacutevel 60

Figura 315 - Graacutefico do consumo de potecircncia do fuso da maacutequina usando a velocidade de avanccedilo


Figura 316 ndash Vista da aresta de corte do inserto (Vc110mmin ndash fz022mm ndash 6 insertos ndash Metal

Duro) em fim de vida da ferramenta 62

Figura 317 ndash Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de metal duro a uma velocidade de

corte de 110mmin avanccedilo por dente de 022mm e 6 insertos em uso 63

Figura 318 - Vista da aresta de corte do inserto (Vc140mmin ndash fz022mm ndash 6 insertos ndash Metal


Figura 319 - Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de metal duro a uma velocidade de corte

de 140mmin avanccedilo por dente de 022mm e 6 insertos em uso 64





Figura 322 - Vista da aresta de corte do inserto (Vc155mmin ndash fz022mm ndash 3 insertos ndash Ceracircmica)

em fim de vida da ferramenta 67

Figura 323 - Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de ceracircmica a uma velocidade de corte



Duro) com 10 peccedilas usinadas 69

Figura 325 - Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de MD a uma vc de 110mmin Avanccedilo

por dente de 030mm apoacutes 10 peccedilas usinadas 70





xii









Figura 332 ndash Graacutefico da quantidade de peccedilas produzidas por variaacutevel nos experimentos 77

Figura 333 ndash Graacutefico de tempo de usinagem x volume de cavaco removido 78

xiii

Lista de Tabelas

Tabela 11 - Propriedades meacutedias dos Ferros Fundidos (SINTERCAST 2010) 8

Tabela 12 - Influecircncia da nodularidade nas propriedades do ferro fundido vermicular perliacutetico

(SINTERCAST 2001 apud ROSA 2009) 8

Tabela 13 - Propriedades mecacircnicas de vaacuterios tipos de ferros fundidos vermiculares em temperatura

ambiente (CHIAVERINI 2005) 9

Tabela 14 - Normas para classificaccedilatildeo do CGI em diversos paiacuteses (SINTERCAST 2010) 11

Tabela 15 - Efeitos estruturais de alguns elementos no ferro fundido (CHIAVERINI 2005) 19

Tabela 16 - Composiccedilatildeo quiacutemica e caracteriacutesticas fiacutesicas do metal duro (FERRARESI 1970) 32

Tabela 17 - Propriedades relativa dos materiais ceracircmico comparados com o metal duro 38

Tabela 21 ndash Resultados da Metalografia no Material CGI do Bloco do Motor 42

Tabela 22 - Ensaio Quiacutemico () GJV-450 conforme M 3340 (norma MANN) 43

Tabela 23 ndash Especificaccedilotildees dos insertos utilizados no experimento 45

Tabela 24 ndash Propriedades Fiacutesico-Quiacutemicas do oacuteleo ldquoSuperedge 6552 BFrdquo 47

Tabela 25 ndash Composiccedilatildeo Quiacutemica do oacuteleo ldquoSuperedge 6552 BFrdquo 48

Tabela 26 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da primeira fase de testes 52

Tabela 27 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da segunda fase de testes 53

Tabela 28 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da terceira fase de testes 53

Tabela 29 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da quarta fase de testes 53

xiv

Lista de abreviaturas e nomenclaturas

Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio

VB MAX - Desgaste de flanco maacuteximo

VB - Desgaste de flanco

vc - Velocidade de corte

Vf - Velocidade de avanccedilo

f - Avanccedilo

ap - Profundidade de corte

Ks - Pressatildeo especiacutefica de corte

Pc - Potecircncia de corte

degC - Grau Celsius

CE - Carbono Equivalente

xv

CGI - Compacted Graphite Iron

MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

HB - Hardness Brinell

ISO - International Organization for Standardization

SAE - Society of Automotive Engineers

GJV - Gusseisen mit Vermiculargrafit

ASTM - American Society for Testing Materials

VDG - Verein Deutsche Gieszligereifachleute

ABNT - Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

APC - Aresta Posticcedila de Corte

CBN - Cubic Boron Nitride

PCBN - Polycrystalline Cubic Boron Nitride

CVD - Chemical Vapour Deposition

PVD - Physical Vapour Deposition

EDS - Energy Dispersive x-ray Spectrometer

MEV - Microscoacutepio Eletrocircnico de Varredura

KHO - Hidroacutexido de Potaacutecio

[K4[Fe(CN)6]]- Ferrocianeto de Potaacutecio

xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix

Lista de Tabelas xiii

SUMAacuteRIO xvi

1 INTRODUCcedilAtildeO 1

11 Motor Diesel 3

12 Propriedades e vantagens do motor diesel 4

13 Caracteriacutesticas do ferro fundido vermicular 4

14 Propriedades do ferro fundido 8

15 Processo de Fabricaccedilatildeo 11

16 Controle do Processo de Fabricaccedilatildeo 12

17 Usinabilidade do ferro fundido vermicular 13

18 Efeitos da Forma da Grafita na Usinabilidade 14

19 Influecircncia da Perlita na Usinabilidade 17

110 Efeito dos Elementos Quiacutemicos na Usinabilidade 18

111 Processo de Mandrilamento 20

112 Tipos de Mandrilamento 21

1121 Mandrilamento Cocircnico (figura 17) 21

1122 Mandrilamento Cilindrico (figura 18) 22

xvii

1123 Mandrilamento Radial (figura 19) 22

1124 Mandrilamento de Superfiacutecies Especiais (figura 110) 23

113 Processo de Mandrilamento em Ferro Fundido Vermicular 24

1131 Mandrilamento com insertos muacuteltiplos de metal-duro 24

1132 Mandrilamento com insertos rotativos 25

1133 Freso-mandrilamento 25

1134 Mandrilamento com insertos de PCD 26

114 Modelo Geomeacutetrico no Processo de Mandrilamento 26

115 Material de Ferramentas de Corte Utilizadas no Processo de Mandrilamento 28

1151 Inserto de Metal Duro 30

1152 Cobertura em Ferramentas de Metal Duro 34

1153 Insertos de Material Ceracircmico 36

116 Desgaste e Mediccedilatildeo do Desgaste das Ferramentas de Corte 38

2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 41

21 Laboratoacuterio utilizado nos experimentos 41

22 Corpos de prova utilizados nos experimentos 41

23 Ferramenta de Corte (insertos) 45

24 Especificaccedilatildeo do fluido de corte utilizado 47

25 Centro de Usinagem utilizado nos experimentos 48

26 Equipamento utilizado para mediccedilatildeo do desgaste dos insertos 49

27 Processo de Usinagem 51

28 Procedimento experimental 51

3 RESULTADOS e DISCUSSAtildeO 54

xviii

31 Cavaco 54

32 Desgaste dos insertos ( velocidade de corte como variaacutevel ) 55

33 Desgaste dos insertos (comparaccedilatildeo de metal duro com ceracircmica para ferramentas com 3

e 6 insertos) 58

34 Desgaste dos insertos (velocidade de corte 110mmin e avanccedilo por faca como variaacutevel) 62

35 Anaacutelise dos mecanismos de desgaste 65

36 Anaacutelise do tempo pelo volume de cavaco removido 82

4 CONCLUSOtildeES 85

5 REFEREcircNCIAS 87

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

Haacute uma grande preocupaccedilatildeo da sociedade com relaccedilatildeo ao meio ambiente e com isso as

exigecircncias da Legislaccedilatildeo Ambiental com relaccedilatildeo agrave emissatildeo de poluentes estatildeo se tornando cada vez

mais severas Esta severidade obriga o desenvolvimento de novas tecnologias para reduccedilatildeo destes

poluentes em todos os segmentos automotivos (NICOLELLA et al 2004) O motor diesel tem

maior durabilidade torque e eficiecircncia em comparaccedilatildeo ao motor OTTO mas em contrapartida

emite elevados niacuteveis de materiais particulados e de compostos responsaacuteveis pelo odor caracteriacutestico

da emissatildeo do diesel ao ambiente (BRAUN et al 2003) Devido agraves vantagens relacionadas ao motor

diesel percebeu-se a necessidade de desenvolver soluccedilotildees para reduzir as desvantagens da

aplicaccedilatildeo Um destes desenvolvimentos foi voltado agrave fabricaccedilatildeo dos blocos do motor com material

conhecido como ferro fundido vermicular que permite desenvolver um motor mais eficiente e com

melhor desempenho pois admite maiores pressotildees na cacircmara de combustatildeo devido agraves suas boas

propriedades mecacircnicas (GUESSER et al 2001) Este material tambeacutem eacute conhecido como CGI

(Compacted Graphite Iron) e estaacute se posicionando no mercado com grande potencial para substituir

o Ferro Fundido Cinzento ateacute entatildeo usado pelas empresas Devido agrave maior resistecircncia mecacircnica do

material vermicular eacute possiacutevel obter paredes mais finas nas galerias de um bloco do motor tendo

como consequumlecircncia a reduccedilatildeo do peso do motor e o aumento na potecircncia O meio ambiente eacute

favorecido devido a necessidade de uma menor quantidade de mineacuterio de ferro reduccedilatildeo de energia

para fabricaccedilatildeo do material e reduccedilatildeo da energia para movimentaccedilatildeo do veiacuteculo devido ao peso

A empresa que deteacutem a tecnologia para uso do material vermicular pode ter vantagens sobre

seus concorrentes jaacute que o atual mercado eacute muito competitivo e concorrido Com as vantagens na

utilizaccedilatildeo do material CGI e as muitas liccedilotildees aprendidas na sua fundiccedilatildeo e na sua usinagem em um

futuro natildeo muito longiacutenquo outras peccedilas poderatildeo ser confeccionadas utilizando este mesmo

material para aumentar as exigecircncias em qualquer outro segmento

O bloco eacute a maior e mais importante peccedila de um motor na qual quase todos os componentes

satildeo acoplados Para fabricaccedilatildeo do bloco do motor em ferro fundido vermicular satildeo necessaacuterios

alguns processos de usinagem dentre eles o mandrilamento Poreacutem a ferramenta de corte neste

processo pode atingir apenas 5 da vida alcanccedilada quando se usina ferro fundido cinzento

(XAVIER 2003) como mostra a figura 11

2

Figura 11 - Comparaccedilatildeo de usinabilidade do Ferro Fundido Cinzento e Ferro Fundido

Vermicular (SAHM et al 2002)

O mandrilamento do mancal do bloco do motor tambeacutem eacute um aspecto negativo para usinagem

devido agrave deflexatildeo estaacutetica da ferramenta e vibraccedilotildees geradas pelas finas paredes Haacute tambeacutem outros

fatores que influenciam negativamente como a fixaccedilatildeo da peccedila a rigidez da maacutequina-ferramenta o

fluiacutedo de corte e a quantidade de material a ser removido (sobre-metal) A variaccedilatildeo destes fatores

tambeacutem influencia o desempenho da ferramenta (GODINHO 2007)

Com o desenvolvimento de novos conceitos de ferramentas para mandrilamento e de

estrateacutegias de usinagem a operaccedilatildeo de mandrilamento em blocos de motores produzidos em ferro

fundido vermicular tornou-se mais econocircmica e tecnicamente viaacutevel Entretanto o tempo de ciclo

quando comparado com o ferro fundido cinzento ainda eacute significativamente maior assim como as

toleracircncias geomeacutetricas do diacircmetro mandrilado em acabamento (SAHM et al2002)

Devido ao baixo desempenho das ferramentas de corte no processo de mandrilamento em

ferro fundido vermicular cabe uma atenccedilatildeo especial no seu desenvolvimento tecnoloacutegico tanto no

processo de fabricaccedilatildeo quanto no processo de utilizaccedilatildeo da ferramenta de corte

Com estudos para o melhor desempenho da ferramenta eacute possiacutevel reduzir estoques paradas

de maacutequinas e o risco de falha de ferramentas (BELONI 2001) Assim reduz a possibilidade de

retrabalho rejeiccedilatildeo da peccedila e o descarte da ferramenta possibilitando o trabalho de Manufatura

Enxuta

3

Sendo assim o objetivo deste trabalho eacute analisar as condiccedilotildees de usinagem e encontrar

influencias positiva no processo de mandrilamento em desbaste dos mancais de um bloco de motor

fabricado em ferro fundido vermicular Com tantos aspectos negativos conduzir-se-aacute um estudo de

avaliaccedilatildeo de desempenho da ferramenta alternando paracircmetros de corte (velocidade de corte e

avanccedilo por dente) potecircncia consumida do fuso da maacutequina para cada paracircmetro material do inserto

utilizado e a influecircncia do desgaste VB MAX

Este trabalho foi preparado conforme partes descritas abaixo

CAPIacuteTULO 1

- Este capiacutetulo descreve sobre a histoacuteria do motor diesel suas propriedades e vantagens

Caracteriacutesticas e propriedades do ferro fundido vermicular aleacutem do controle e fabricaccedilatildeo Descreve

tambeacutem sobre a usinabilidade do ferro fundido vermicular e o processo de mandrilamento

CAPIacuteTULO 2

- Este capiacutetulo descreve sobre o material os equipamentos e os experimentos realizados

CAPIacuteTULO 3

- Este capiacutetulo descreve os resultados obtidos nos experimentos

CAPIacuteTULO 4

- As discussotildees estatildeo descritas neste capiacutetulo

CAPIacuteTULO 5

- Este capiacutetulo informa as conclusotildees do trabalho realizado e sugestotildees para futuros

trabalhos

11 Motor Diesel

O motor a diesel foi inventado por Rudolf Christian Karl Diesel e patenteado em 23 de

fevereiro de 1897 Como natildeo foi dada muita importacircncia ao invento na eacutepoca ele disse ldquoO uso de

oacuteleos vegetais como combustiacutevel pode parecer insignificante hoje mas tais oacuteleos podem se tornar ao

longo do tempo tatildeo importantes quanto o petroacuteleo e o carvatildeo de hojerdquo ndash Rudolf Diesel 1912 Rudolf

Diesel engenheiro mecacircnico alematildeo nasceu no dia 18 de marccedilo de 1858 em Paris e morreu dia 30

de setembro de 1913 Sua invenccedilatildeo foi considerada o mais importante invento mecacircnico da histoacuteria

pela simplicidade do motor com pistotildees e reaccedilatildeo oacuteleo-oxigecircnio gerando uma enorme transformaccedilatildeo

no setor industrial em que soacute eram usados sistemas a vapor (MOURA 2010)

4

12 Propriedades e vantagens do motor diesel

Os motores diesel satildeo maacutequinas baacutesicas que geram energia para veiacuteculos utilizados

principalmente em aplicaccedilotildees que precisem de elevado torque o que inclui ocircnibus grandes

caminhotildees tratores e maacutequinas para mineraccedilatildeo e dragagem Atualmente os motores diesel vecircm

atraindo uma porccedilatildeo crescente do mercado mundial de veiacuteculos de carga leve cujos motores

fornecem baixa potecircncia Na Europa por exemplo 100 dos veiacuteculos de carga pesada e cerca de

60 dos de carga leve incluindo os utilitaacuterios e ainda 20 dos carros para transporte de

passageiros o que inclui as vans satildeo movidos a diesel (BRAUN 2003)

A popularidade do motor diesel deve-se principalmente agrave eficiecircncia do diesel como

combustiacutevel em relaccedilatildeo agrave gasolina ou mesmo com relaccedilatildeo a outros combustiacuteveis simples ou

misturados como por exemplo o metanol que chega a conferir ao motor diesel uma economia

relativa de 25 a 45 Os motores diesel apresentam ainda uma excepcional durabilidade Eacute comum

um motor diesel para veiacuteculos de carga pesada ter um tempo de vida superior a um milhatildeo de

quilocircmetros ou seja cerca de dez vezes mais que a durabilidade apresentada por um motor agrave

gasolina Assim as vantagens oferecidas pelos motores a diesel tais como durabilidade seguranccedila e

eficiecircncia justificam sua utilizaccedilatildeo em vaacuterios tipos de maacutequinas apesar dos problemas relacionados

com a composiccedilatildeo de sua emissatildeo e ainda com os niacuteveis de poluentes sob regulamentaccedilatildeo contida

na mesma (BRAUN 2003)

13 Caracteriacutesticas do ferro fundido vermicular

Pelo diagrama de equiliacutebrio Fe-C o ferro fundido eacute uma liga cujo teor de carbono se situa

acima de aproximadamente 20 de carbono Como haacute influecircncia do siliacutecio nesta liga o ferro

fundido eacute considerado uma liga ternaacuteria Fe-C-Si porque o siliacutecio estaacute frequumlentemente presente em

teores superiores ao do proacuteprio carbono Por outro lado o carbono em quantidade superior a que eacute

retida em soluccedilatildeo soacutelida na austenita resulta carbonos parcialmente livres na forma de veios de

grafita (SINTERCAST 2010)

O ferro fundido eacute caracterizado pelo formato de suas partiacuteculas de grafite O ferro fundido

cinzento eacute caracterizado por veios de grafite orientados aleatoriamente enquanto que o grafite no

ferro fundido nodular eacute caracterizado por suas esferas individuais de grafite As partiacuteculas de grafite

5

em CGI satildeo orientadas aleatoriamente e alongadas como em ferro fundido cinzento mas satildeo mais

curtas mais grossas e tecircm bordas arredondadas em forma de ldquovermerdquo daiacute o nome vermicular As

partiacuteculas de grafite do ferro fundido vermicular satildeo entrelaccediladas entre si gerando uma forte adesatildeo

(Figura 12) Aleacutem desta forma de grafite dificultar a inicializaccedilatildeo e propagaccedilatildeo de trincas as

propriedades mecacircnicas e condutividade teacutermica satildeo melhoradas

Figura 12 - Forma do grafite nos ferros fundidos (SINTERCAST 2010)

A forma da grafita no ferro fundido vermicular confere propriedades superiores quando

comparadas com as do ferro fundido cinzento resistecircncia mecacircnica tenacidade e resistecircncia a

choques teacutermicos e condutividade teacutermica A sua micro-estrutura resulta em uma adesatildeo mais forte

entre a grafita e a matriz de ferro inibindo assim a iniciaccedilatildeo e o crescimento de trincas e garantindo

com isso propriedades mecacircnicas superiores (DOREacute et al2007) Aleacutem disso observa-se que a

superfiacutecie da grafita vermicular apresenta imperfeiccedilotildees as quais aliadas agrave morfologia complexa

(tambeacutem conhecida como ldquocoralrdquo) resultam em adesatildeo ainda mais forte com a matriz de ferro

(GABALDO 2009)

A formaccedilatildeo do ferro fundido de grafita compactada (vermicular) exige adiccedilotildees de elementos

especiais como terras raras com um elemento adicional como o titacircnio que reduz a formaccedilatildeo de

grafitas esferoidal O ferro fundido vermicular pode ser considerado um material intermediaacuterio entre

o ferro fundido cinzento e o ferro fundido nodular possui a fundibilidade do ferro fundido cinzento

com melhor resistecircncia mecacircnica e alguma ductilidade Possui maior capacidade de amortecimento

e possui tambeacutem condutividade teacutermica mais elevada que o ferro fundido nodular

6

A faixa de carbono e siliacutecio neste tipo de material eacute ampla podendo variar de 30 agrave 38 de

carbono e 10 agrave 35 de siliacutecio Eacute importante tambeacutem a escolha correta da porcentagem do carbono

equivalente (CE) em funccedilatildeo da espessura da seccedilatildeo para evitar flutuaccedilatildeo se tiver elevado CE e

tendecircncia ao coquilhamento quando baixo for o CE O carbono equivalente (CE) considera os

efeitos do siliacutecio(Si) e do foacutesforo(P) podendo usar uma equaccedilatildeo conforme demonstrada abaixo

CE = C + Si + P (CHIAVERINI 2005)

3 3

O teor de manganecircs pode variar proacuteximo de 01 se desejarmos uma estrutura perliacutetica e

variar perto de 06 se desejarmos uma estrutura ferriacutetica O foacutesforo eacute mantido abaixo de 006 de

modo a ter a maacutexima ductilidade O enxofre deve ser inferior 0025 Para produzir a grafita

compactada deve-se adicionar um ou mais dos elementos magneacutesio terras raras (ceacuterio lantacircnio

praseodiacutemio etc) caacutelcio titacircnio e alumiacutenio A quantidade de magneacutesio deve ser tal a resultar um

teor residual desse elemento de 50 a 600 ppm na presenccedila de 015 a 050 de titacircnio e 10 a 150

ppm de terras raras como o ceacuterio O ferro fundido vermicular tem substituiacutedo com vantagens o

nodular em aplicaccedilotildees em que este uacuteltimo natildeo pode ser empregado devido a sua condutibilidade

teacutermica mais baixa e a sua tendecircncia de empenar (CHIAVERINI 2005)

As vantagens do ferro fundido vermicular com relaccedilatildeo ao ferro fundido nodular segundo

DAWSON (2002) satildeo

- Reduccedilatildeo nas tensotildees residuais devido agrave maior condutividade teacutermica e ao moacutedulo de

elasticidade menor

- Melhor produccedilatildeo de peccedilas complexas fundidas

- Melhor transferecircncia de calor

- Melhor usinabilidade


CHIAVERINI (2005) satildeo

- Coeficiente mais baixo de dilataccedilatildeo teacutermica

- Maior condutibilidade teacutermica

- Maior resistecircncia ao choque teacutermico

- Maior capacidade de amortecimento

- Maior fundibilidade

7

Em consequumlecircncia esse material eacute aplicado em situaccedilotildees em que a resistecircncia do ferro fundido

cinzento eacute insuficiente mas a utilizaccedilatildeo do ferro fundido nodular eacute indesejaacutevel devido agraves

propriedades menos favoraacuteveis de fundiccedilatildeo

As vantagens do ferro fundido vermicular com relaccedilatildeo ao ferro fundido cinzento segundo

DAWSON(2002) satildeo

- Reduccedilatildeo de espessuras de parede para um mesmo carregamento

- Reduccedilatildeo do fator de seguranccedila devido agrave menor variaccedilatildeo das propriedades do fundido

- Reduccedilatildeo de fraturas fraacutegeis na manufatura montagem e serviccedilo devido agrave maior ductilidade

- Maior resistecircncia sem a necessidade de recorrer a elementos de liga

- Menor profundidade de rosca necessaacuteria portanto parafusos menores podem ser utilizados


CHIAVERINI(2005) satildeo

- Maior resistecircncia agrave traccedilatildeo para o mesmo carbono equivalente o que reduz o uso do

elemento de liga de custo elevado como o niacutequel cromo cobre e molibdecircnio

- Relaccedilatildeo mais alta de resistecircnciafadiga

- Maiores ductilidade e tenacidade o que resulta em margem superior de seguranccedila para

fratura

- Menor oxidaccedilatildeo e dilataccedilatildeo em temperaturas elevadas

O ferro fundido vermicular (CGI) tem uma seacuterie de caracteriacutesticas que podem tornaacute-lo uma

alternativa excelente para ferro fundido cinzento para aplicaccedilotildees em motores O material oferece

aumento de 75 na resistecircncia em comparaccedilatildeo com o ferro fundido cinzento Tem tambeacutem

caracteriacutesticas teacutermicas e de impacto intermediaacuterias entre as dos ferros fundidos cinzento e nodular

Aleacutem do mais este aumento na resistecircncia do material proporciona diminuiccedilatildeo na seccedilatildeo de parede

dos produtos produzidos por este material Vaacuterios fabricantes europeus estatildeo usando CGI para

motores tanto diesel como gasolina Embora o material CGI possua propriedades mecacircnicas e

fiacutesicas beneacuteficas a sua aplicaccedilatildeo sua usinagem ainda eacute um problema Comparado com o ferro

fundido cinzento as velocidades de corte utilizadas tem que ser menores implicando em tempo de

ciclo de ateacute trecircs vezes maior que o tradicional (VASILASH 2006)

O ferro fundido vermicular do ponto de vista quiacutemico natildeo apresenta nenhuma diferenccedila

significativa com relaccedilatildeo aos ferros fundidos cinzento e nodular Cada um conteacutem cerca de 94 de

8

ferro (Fe) 3 de carbono(C) 25 de siliacutecio (Si) e o restante eacute dividido entre elementos de liga e

residuais As diferenccedilas entre essas ligas satildeo creditadas aos tipos de morfologias das suas grafitas

que conferem propriedades fiacutesicas e mecacircnicas distintas a cada uma delas

14 Propriedades do ferro fundido

As propriedades de um ferro fundido satildeo definidas em funccedilatildeo da microestrutura e da

composiccedilatildeo quiacutemica A tabela 11 mostra algumas propriedades mecacircnicas e teacutermicas dos ferros

fundidos cinzento vermicular e nodular

Tabela 11 - Propriedades meacutedias dos Ferros Fundidos (SINTERCAST 2010)

PROPRIEDADES Ferro Fundido

Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular

Resistecircncia agrave traccedilatildeo (MPa) 250 450 750

Moacutedulo de Elasticidade (GPa) 105 150 160

Alongamento () 0 15 25

Iacutendice de resistecircncia

- Flexatildeo rotativa

- Flexatildeo em trecircs pontos

- Tensatildeo de compressatildeo

035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075

Condutividade Teacutermica (Wm-k) 48 38 32

A microestrutura do grafite no ferro fundido vermicular eacute expressa em porcentagem de

nodularidade Isto significa que parte das partiacuteculas de grafite do ferro vermicular apresenta-se em

forma de noacutedulos como no ferro nodular O ferro fundido vermicular inclui invariavelmente

algumas partiacuteculas esferoidais de grafita nodular que quando a nodularidade aumenta aumenta

tambeacutem a rigidez diminuindo a usinabilidade e a condutividade teacutermica Aleacutem disso com o

aumento da nodularidade a resistecircncia mecacircnica do material tambeacutem eacute elevada prejudicando sua

usinabilidade (DAWSON2007) A tabela 12 mostra a influecircncia da proporccedilatildeo de noacutedulos de grafita

nas propriedades mecacircnicas e fiacutesicas do ferro fundido vermicular

9

Tabela 22 - Influecircncia da nodularidade nas propriedades do ferro fundido vermicular

perliacutetico (SINTERCAST2001apud ROSA2009)

Propriedades (25degC) Nodularidade ()

10 30 50 70 90

Resistecircncia agrave Traccedilatildeo (MPa) 450 520 590 640 700

Limite de Elasticidade 02 (MPa) 370 390 410 440 490

Limite de Fadiga (MPa) 210 220 230 240 255

Moacutedulo de Elasticidade (GPa) 145 150 155 155 160

Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6

Expansatildeo Teacutermica (μmmordmC) 110 110 110 115 120

Condutividade Teacutermica (WmordmC) 36 33 31 30 28

A tabela 13 mostra as propriedades de diversas ligas de ferro fundido vermicular em funccedilatildeo

do tipo de matriz (ferriacutetica eou perliacutetica) e em funccedilatildeo da presenccedila de elementos de liga formadores

da grafita compactada

Tabela 13 - Propriedades mecacircnicas de vaacuterios tipos de ferros fundidos vermiculares em

temperatura ambiente (CHIAVERINI 2005) Condiccedilatildeo estrutural Limite Resistecircncia

agrave traccedilatildeo (MPa)

Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB

Tratados com adiccedilatildeo de ceacuterio

No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10

Tratados com combinaccedilotildees de Magneacutesio mais Titacircnio (mais Ceacutesio)

Condiccedilatildeo estrutural Limite Resist


Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB

Ferrita no estado fundido

0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184

Perlita no estado fundido

0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217


70 Perlita 30 Ferrita

386

278

2

-

A resistecircncia agrave traccedilatildeo do ferro fundido vermicular diminui agrave medida que aumenta o carbono

equivalente mas a velocidade de decreacutescimo desta propriedade eacute menor do que no caso do ferro

fundido cinzento A elevaccedilatildeo do teor de siliacutecio aumenta o limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo limite de

escoamento e dureza tanto na condiccedilatildeo fundida como na recozida

Em um ferro fundido de matriz predominantemente perliacutetica a resistecircncia agrave compressatildeo eacute trecircs

vezes maior do que a resistecircncia agrave traccedilatildeo

O comportamento deste material agrave temperatura de 500degC sob o ponto de vista de dilataccedilatildeo e

formaccedilatildeo de casca de oacutexido eacute mais ou menos idecircntico aos dos ferros fundidos cinzentos de

composiccedilatildeo semelhante Contudo a resistecircncia agrave formaccedilatildeo da casca de oacutexido e agrave expansatildeo a 600degC

eacute superior agrave do ferro fundido cinzento (CHIAVERINI 2005)

No ano de 2006 a ISO criou uma abreviaccedilatildeo ldquoGJVrdquo para ferro fundido vermicular e cinco

classes foram especificadas baseadas no miacutenimo limite de resistecircncia agrave traccedilatildeo incluindo

GJV300 (ferriacutetico) GJV 350 GJV 400 GJV 450 (perliacutetico) e GJV 500 (ligado)

Haacute vaacuterias organizaccedilotildees desenvolvendo e classificando o Ferro Fundido Vermicular (CGI)

conforme tabela 14

11

Tabela 14 - Normas para classificaccedilatildeo do CGI em diversos paiacuteses (SINTERCAST 2010) Paiacutes Norma Nuacutemero Ano

Romecircnia STAS 12443-86 1986

China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997

Alemanha VDG W 50 2002

Internacional SAE J 1887 2002

Internacional ISO 161122006 2006

15 Processo de Fabricaccedilatildeo

A grafita esferoidal eacute obtida pela adiccedilatildeo na liga de ferro fundido de elementos denominados

nodulizantes que modificam a forma de crescimento da grafita Os elementos nodulizantes mais

comuns na induacutestria satildeo o magneacutesio o ceacuterio o caacutelcio e terras raras Entre estes elementos o

magneacutesio (Mg) eacute o mais utilizado Recomenda-se teores entre 004 e 005 de Mg No caso de

Ce teores entre 002 e 004 e no caso de Ca entre 001 e 002

A presenccedila de impurezas como enxofre antimocircnio chumbo teluacuterio ou bismuto apresenta

efeito deleteacuterio sobre a nodulizaccedilatildeo DAWSON(2004) cita que teores de magneacutesio (Mg) de apenas

002 seriam suficientes para promover a nodulizaccedilatildeo da grafita desde que os teores de impurezas

principalmente enxofre(S) fossem mantidos baixos O nodulizante eacute adicionado na forma pura (Mg

metaacutelico) ou na forma de ante-ligas Ni-20Mg Cu-15Mg ou Fe-Si-Mg

O ferro fundido vermicular pode ser obtido adicionando elementos nodulizantes como o magneacutesio

na liga mas em uma porcentagem insuficiente para formar ferro fundido nodular resultando em um

material intermediaacuterio ou adicionando elemento nodulizante com porcentagem suficiente para

formar o ferro fundido nodular mas ao mesmo tempo adicionando-se elementos anti-nodulizantes

como o titacircnio

O processo de formaccedilatildeo do ferro fundido vermicular adicionando elementos anti-nodulizante eacute

mais faacutecil de ser realizado porque natildeo eacute necessaacuterio um controle tatildeo rigoroso da adiccedilatildeo de magneacutesio

na liga Entretanto esta adiccedilatildeo implica no uso do titacircnio que tenderaacute a formar carbonetos e

carbonitretos duros que prejudicam bastante a vida da ferramenta de usinagem da liga Para evitar

este problema eacute necessaacuterio um meacutetodo mais criterioso no processo utilizando equipamentos

especiais que garantam composiccedilatildeo de magneacutesio na liga mais adequada (DAWSON et al 2004)

12

16 Controle do Processo de Fabricaccedilatildeo

A teacutecnica de fabricaccedilatildeo do ferro fundido vermicular eacute criacutetica para a usinabilidade da liga A

mudanccedila na forma da grafita a partir dos noacutedulos compactados eacute devido agrave accedilatildeo do magneacutesio que eacute

um elemento nodulizante Para que a grafita compactada seja formada uma quantidade de magneacutesio

deve ser mantida entre 0008 e 0012 conforme figura 13 Como o controle da composiccedilatildeo nesta

estreita faixa eacute muito difiacutecil o titacircnio eacute usado em alguns casos como elemento anti-nodulizante A

quantidade de titacircnio estaacute entre 01 e 02 o que aumenta a possibilidade de obtenccedilatildeo do grafite

compactado para percentuais mais elevados de magneacutesio Contudo a adiccedilatildeo de titacircnio gera um

inconveniente causando atraveacutes da precipitaccedilatildeo de carboneto e carbonitreto de titacircnio que satildeo

inclusotildees riacutegidas que comprometem a usinabilidade do produto (DAWSON 1999)

Apesar da estreita faixa de controle do elemento para fabricaccedilatildeo do ferro fundido vermicular

muitas fundiccedilotildees obtiveram bons resultados devidas a teacutecnicas desenvolvidas e muita disciplina

Estas teacutecnicas podem permitir que a maioria dos blocos esteja dentro do especificado mas o sistema

de controle garante que potenciais peccedilas que possam estar fora do especificado sejam identificadas e

corrigidas antes de serem vazadas A necessidade de controle do processo depende do volume de

produccedilatildeo complexidade do componente e especificaccedilatildeo da microestrutura

Haacute um procedimento necessaacuterio para evitar que os flocos de grafite natildeo se formem antes do

processo final de vazamento Este procedimento consiste basicamente de antes da transiccedilatildeo do ferro

fundido cinzento adicionar o magneacutesio em aproximadamente 0001 a cada 5 minutos Este

processo pode demorar ateacute 15 minutos apoacutes o iniacutecio da adiccedilatildeo do magneacutesio

Uma segunda consideraccedilatildeo eacute que mesmo com a porcentagem correta da adiccedilatildeo de magneacutesio

natildeo haacute estabilidade se o iacutendice de oxigecircnio ativo e ou enxofre forem elevados Se isto ocorrer o

magneacutesio ativo eacute consumido deslocando a linha da porcentagem de magneacutesio para esquerda

conforme demonstrado na figura 13 Inversamente se os niacuteveis de oxigecircnio ou de enxofre forem

relativamente baixos a linha de porcentagem de magneacutesio se deslocar para direita Por estas razotildees

as variaccedilotildees na composiccedilatildeo limpeza oxidaccedilatildeo e umidade do material de carga tornam impossiacutevel

definir uma especificaccedilatildeo quiacutemica fixa para o CGI (DAWSON 2002)

13

Figura 13 - Faixa de magneacutesio necessaacuteria para formaccedilatildeo do CGI (DAWSON 2002)

17 Usinabilidade do ferro fundido vermicular

Segundo CHIAVERINI (2005) a definiccedilatildeo mais simples da usinabilidade eacute a propriedade

relacionada com a maior ou menor facilidade de um material ser fabricado por processos de

usinagem A usinabilidade tambeacutem pode ser definida em termos de vida de ferramenta de corte ou

pode relacionar-se com a energia ou tempo necessaacuterio para remover certa quantidade de material

Segundo DINIZ (2008) a usinabilidade de um material pode ser definida como uma grandeza

tecnoloacutegica que expressa por meio de um valor numeacuterico comparativo (iacutendice de usinabilidade) um

conjunto de propriedades de usinagem de um material em relaccedilatildeo a outro tomado como padratildeo A

usinabilidade depende do estado metaluacutergico da peccedila da dureza das propriedades mecacircnicas do

material de sua composiccedilatildeo quiacutemica das operaccedilotildees anteriores efetuadas sobre o material (sejam a

frio ou a quente) e do eventual encruamento

Atualmente um dos maiores desafios eacute introduzir o CGI nas peccedilas cujos processos de

usinagem apresentam desempenho muito bom nas mesmas peccedilas fabricadas em ferro fundido

cinzento Assim o desafio eacute alcanccedilar o mesmo desempenho das ferramentas mantendo os mesmos

14

custos por peccedila trabalhada e evitando investimento adicional de capital em maacutequinas e ferramentas

de corte (DAWSON 2004)

Segundo DAWSON (1999) haacute alguns fatores de influecircncia na usinabilidade do CGI

bull Efeitos da forma da grafita

bull Efeitos da perlita

bull Efeitos dos elementos quiacutemicos como chumbo manganecircs siliacutecio enxofre titacircnio e cobre

bull Efeitos da inclusatildeo

Em altas velocidades de corte a vida da ferramenta tambeacutem tende a ser ainda menor no CGI

quando comparado com o ferro fundido cinzento (WALTER 2007) Isto eacute devido a natildeo formaccedilatildeo

da camada protetora de sulfeto de manganecircs que reduz o coeficiente de atrito na face da ferramenta

e que age como uma barreira contra o desgaste por difusatildeo Esta camada ocorre na usinagem do

ferro cinzento

A diferenccedila de corte contiacutenuo ou intermitente tem uma influecircncia significativa no desgaste das

ferramentas por oxidaccedilatildeo e difusatildeo No corte contiacutenuo como torneamento e mandrilamento a

ferramenta permanece mais tempo em contato com o material da peca facilitando o mecanismo de

desgaste Em corte intermitente como o fresamento a difusatildeo e a oxidaccedilatildeo satildeo menos intensas

(DAWSON 1999)

18 Efeitos da Forma da Grafita na Usinabilidade

A formaccedilatildeo do cavaco de ferro fundido eacute diretamente afetada pela presenccedila da grafita que eacute

conhecida por ter resistecircncia mecacircnica baixa e gerar descontinuidades e efeitos da concentraccedilatildeo de

tensatildeo na matriz portanto ajudando o processo de remoccedilatildeo de material O mecanismo de formaccedilatildeo

de cavaco em ferro fundido cinzento eacute mostrado na figura 14 No iniacutecio a ferramenta

compacta o material sob o flanco criando uma fratura que se propaga em frente e abaixo da aresta

de corte (a) Como o movimento de corte da ferramenta continua o material se torna completamente

independente (b) Para algumas situaccedilotildees principalmente com o ferro fundido cinzento uma parte

de material eacute arrancada agrave frente da ferramenta causando uma perda temporaacuteria do contato entre

ferramenta e peccedila ateacute a ferramenta encontrar a proacutexima porccedilatildeo de material (c) Este processo de

remoccedilatildeo de material contribui para aumentar a rugosidade na superfiacutecie da peccedila (d)

15

A grafita por ser um componente de dureza relativamente baixa se comparada com o material

da matriz produz descontinuidades no material facilitando a quebra do cavaco na usinagem

(CONSALTER 1987)

Figura 14 - Esquema do Mecanismo da formaccedilatildeo do cavaco em ferro fundido (COHEN2000

apud ROSA 2009)

A grafita tambeacutem atua como um agente lubrificante reduzindo o atrito entre a peccedila e a

ferramenta aleacutem de reduzir o risco de micro solda do cavaco com a ferramenta Sendo assim a

consequumlecircncia do efeito eacute o aumento na vida da ferramenta

No processo da formaccedilatildeo do cavaco de ferro fundido nodular as forccedilas de compressatildeo geram

o desprendimento dos noacutedulos da matriz e a deformaccedilatildeo plaacutestica da matriz entre os noacutedulos Esta

deformaccedilatildeo plaacutestica causa o alongamento dos noacutedulos na direccedilatildeo do corte ocasionando fratura

duacutectil

16

Para o ferro fundido cinzento a formaccedilatildeo do cavaco acontece atraveacutes de fraturas das lamelas

de grafita formando cavacos natildeo contiacutenuos Haacute trecircs estaacutegios para formaccedilatildeo destes cavacos ou seja

inicia com a separaccedilatildeo da matriz das lamelas de grafita gerando micro-trincas em consequumlecircncia as

grandes trincas satildeo formadas atraveacutes da junccedilatildeo destas micro-trincas provenientes da interface com a

ferramenta e por uacuteltimo ocorre agrave fragmentaccedilatildeo do cavaco

A formaccedilatildeo do cavaco do ferro fundido vermicular eacute uma mistura dos processos de formaccedilatildeo

de cavaco do ferro fundido nodular e formaccedilatildeo de cavaco do ferro fundido cinzento ou seja os

cavacos se formam por deformaccedilatildeo plaacutestica e tambeacutem por fraturas (MARWANGA et al 1999) A

figura 15 ilustra os diferentes cavacos formados na usinagem destas trecircs formas de ferro fundido

Cinzento Vermicular Nodular


(REUTER et al 1999)

Grafitas na forma nodular sempre estaratildeo presentes na estrutura do ferro fundido vermicular

Com isto a resistecircncia mecacircnica e a tenacidade aumentam Por outro lado a fundiccedilatildeo usinabilidade

e condutividade teacutermica seratildeo prejudicadas (GUESSER 2001)

A morfologia do ferro fundido vermicular natildeo permite a clivagem e nem a propagaccedilatildeo de

trincas O iniacutecio da fratura no ferro fundido vermicular se daacute na interface da grafita vermicular com

a matriz metaacutelica Este eacute um dos principais fatores para um maior desgaste da ferramenta de corte na

usinagem do CGI Poreacutem esta caracteriacutestica auxilia na maior resistecircncia mecacircnica e maior

tenacidade do CGI (DAWSON 2002)

17

19 Influecircncia da Perlita na Usinabilidade

A resistecircncia mecacircnica dos ferros fundidos eacute proporcional agrave relaccedilatildeo entre perlita e

ferrita da matriz se as demais variaacuteveis forem mantidas constantes Contudo um elevado teor de

perlita natildeo eacute necessariamente a maior causa do desgaste da ferramenta de corte

Foram realizados testes de usinagem para o ferro fundido vermicular com diferentes valores de

perlita Cobre e estanho foram utilizados como elementos de estabilizaccedilatildeo A fim de atingir os 100

de perlita manganecircs tambeacutem foi adicionado Foram utilizadas ferramentas de metal duro para os

testes com velocidades de corte de 150 e 250 mmin conforme Figura 16 Pode-se ver nesta figura

que principalmente na velocidade de corte mais alta quando o teor de perlita ultrapassa 75 a vida

da ferramenta cai rapidamente (DAWSON 1999)


(DAWSON 1999)

Blocos de motor em ferro fundido vermicular contendo 70 de perlita possuem a mesma

dureza de um bloco do motor em ferro fundido cinzento 100 perliacutetico (DAWSON 1999)

18

110 Efeito dos Elementos Quiacutemicos na Usinabilidade

O carbono e o siliacutecio satildeo elementos com uma grande influecircncia na estrutura do material o

carbono determina a quantidade de grafita que se pode formar e o siliacutecio eacute essencialmente um

elemento grafitizante favorecendo a decomposiccedilatildeo do carboneto de ferro O manganecircs sempre

presente tem efeito oposto ao do siliacutecio isto eacute estabiliza a cementita e compensa de certo modo a

accedilatildeo grafitizante do siliacutecio Todo elemento quiacutemico grafitizante eacute beneacutefico agrave usinalidade pois a

grafita como visto eacute um ponto fraacutegil que em geral facilita a formaccedilatildeo do cavaco Por outro lado

os elementos que estabilizam a cementita (usam o carbono para formar Fe3C e natildeo para formar

grafita) prejudicam a usinabilidade jaacute que a cementita eacute um carboneto duro

A rigor o manganecircs nos ferros fundidos tanto quanto nos accedilos eacute adicionado como

dessulfurante Entretanto como na praacutetica haacute sempre um excesso de manganecircs este atua como

estabilizador da perlita Daiacute o seu efeito oposto ao do siliacutecio e sua utilidade para produzir estruturas

com matriz predominantemente perliacutetica sobretudo em peccedilas fundidas volumosas Ao auxiliar na

formaccedilatildeo de uma estrutura perliacutetica (e natildeo ferriacutetica) o manganecircs aumenta a resistecircncia mecacircnica da

liga e com isso prejudica a usinabilidade Por outro lado o sulfeto de manganecircs atua como

lubrificante soacutelido melhorando a usinabilidade do material

O enxofre e o foacutesforo que satildeo impurezas usualmente encontradas nos ferros fundidos natildeo tecircm

uma accedilatildeo muito significativa do ponto de vista de tendecircncia grafitizante mas o foacutesforo eacute um

estabilizador relativamente forte do carboneto de ferro Sua principal accedilatildeo eacute na estrutura do material

formando com o ferro e o carbono um composto de natureza euteacutetica (CHIAVERINI 2005) O

enxofre presente no ferro fundido reage com o manganecircs (Mn) formando inclusotildees de

MnS2 as quais podem lubrificar as arestas da ferramenta ao formar uma camada protetora entre esta

e o material usinado servindo como barreira contra os mecanismos de abrasatildeo e difusatildeo

(MOCELLIN et al 2004)

O cromo eacute presente no ferro fundido atraveacutes da sucata de accedilo ou intencionalmente como

elemento de liga para obtenccedilatildeo de maior resistecircncia em altas temperaturas Segrega-se facilmente

promovendo a formaccedilatildeo de carbonetos principalmente nas uacuteltimas regiotildees em solidificaccedilatildeo O

cromo eacute um perlitizante potente quando comparado ao manganecircs pois o aumento do seu teor

provoca a formaccedilatildeo da perlita fina ou seja um aumento da quantidade de cementita que eacute de difiacutecil

19

usinabilidade A reduccedilatildeo de 018 para 010 do teor de Cr no ferro fundido vermicular pode

propiciar aumento de aproximadamente 40 da vida da ferramenta (DAWSON et al2001)

A tabela 15 resume a accedilatildeo dos elementos de liga nos ferros fundidos

Tabela 15 - Efeitos estruturais de alguns elementos no ferro fundido (CHIAVERINI2005)

ELEMENTO Efeitos durante a Solidificaccedilatildeo Efeitos durante a reaccedilatildeo eutetoacuteide

Alumiacutenio Forte grafitizante Promove a formaccedilatildeo de ferrita e grafita

Antimocircnio

Pequeno efeito nas quantidades

usadas Forte estabilizador da perlita

Boro ateacute 015 Forte grafitizante Promove a formaccedilatildeo de grafita

Boro acima de 015 Estabilizador do carboneto Forte tendecircncia agrave retenccedilatildeo da perlita

Cromo Forte accedilatildeo carbonetante Forte tendecircncia agrave formaccedilatildeo da perlita

Cobre Grafitizante fraco Promove a formaccedilatildeo da perlita

Manganecircs Fraca tendecircncia carbonetante Formador de perlita

Molibdecircnio Fraca tendecircncia carbonetante Forte formador de perlita

Niacutequel Grafitizante Fraco promotor de perlita

Siliacutecio Forte grafitizante Promove a formaccedilatildeo de ferrita e grafita

Teluacuterio Forte tendecircncia carbonetante Muito fraco estabilizador da perlita

Estanho


usadas Forte tendecircncia agrave retenccedilatildeo da perlita

Titacircnio ateacute 025 Grafitizante Promove a formaccedilatildeo de grafita

Vanaacutedio Forte tendecircncia carbonetante Forte formador de perlita

A velocidade de resfriamento eacute um fator relacionado a solidificaccedilatildeo no interior dos moldes e a

espessura das peccedilas moldadas Em outras palavras as secccedilotildees espessas implicam em velocidades de

resfriamento relativamente baixas e secccedilotildees finas implicam em velocidades altas Isto significa que

em peccedilas de secccedilotildees com diferentes espessuras ocorrem tambeacutem diferentes velocidades de

resfriamento Para elevadas velocidades de resfriamento como as que se verificam em secccedilotildees finas

ou nas aacutereas adjacentes agraves paredes do molde natildeo haacute muito tempo para a decomposiccedilatildeo da

cementita de modo que dependendo dos teores de carbono e de siliacutecio pouca ou nenhuma

grafitizaccedilatildeo ocorre e haacute tendecircncia agrave formaccedilatildeo de ferro fundido branco Com as velocidades de

resfriamento baixas das secccedilotildees mais espessas ocorre uma apreciaacutevel grafitizaccedilatildeo dependendo

sempre do teor de siliacutecio A estrutura seraacute essencialmente de grafita e perlita Para resfriamento

20

ainda mais lento e teor de siliacutecio mais elevado a cementita da perlita pode tambeacutem se decompor

parcialmente originando-se assim a estrutura constituiacuteda de veios de grafita perlita e ferrita Essa

estrutura confere ao material caracteriacutesticas de baixa dureza e excelente usinabilidade aleacutem de

razoaacutevel resistecircncia mecacircnica(CHIAVERINI2005)

111 Processo de Mandrilamento

O processo de mandrilamento eacute normalmente empregado na usinagem de elementos de maior

diacircmetro em um bloco do motor tais como diacircmetro dos cilindros e diacircmetros dos mancais do

virabrequim A operaccedilatildeo de mandrilamento eacute executada em duas ou trecircs etapas dependendo das

toleracircncias exigidas no desenho do produto e do tipo de ferramenta a ser empregado Essencialmente

as condiccedilotildees de mandrilamento diferem um pouco das condiccedilotildees de torneamento mas esta operaccedilatildeo

ilustra a importacircncia da rigidez de todo conjunto ferramenta dispositivo e maacutequina Particularmente

quando um cilindro de grande extensatildeo e pequeno diacircmetro eacute mandrilado o corpo da ferramenta

que natildeo eacute tatildeo riacutegido tende a defletir e consequumlentemente causar vibraccedilotildees Estas vibraccedilotildees podem

afetar natildeo somente a precisatildeo dimensional mas tambeacutem o acabamento das peccedilas e a vida da

ferramenta de corte Mandrilamento eacute um processo em que furos realizados no processo de furaccedilatildeo

furos fundidos na peccedila componentes forjados ou extrudados satildeo ampliados ou acabados com uma

ferramenta de corte montada em uma barra de mandrilar O processo eacute mais usado em aplicaccedilotildees em

que bom acabamento da superfiacutecie interna ou toleracircncia dimensional apertada satildeo requeridos Por

causa das restriccedilotildees geomeacutetricas as barras de mandrilar satildeo em geral longas e compridas o que faz

com que elas estejam facilmente sujeitas a desvios estaacuteticos e dinacircmicos Estes desvios ou vibraccedilatildeo

da ferramenta natildeo somente fazem com que os paracircmetros de usinagem precisem ser alterados como

induz a erros dimensionais e reduz a qualidade da superfiacutecie e a vida da ferramenta O estudo das

forccedilas de corte no processo de mandrilar eacute portanto um preacute-requisito para a seleccedilatildeo adequada das

condiccedilotildees de corte e tambeacutem para preservar a seguranccedila do processo evitando desvios excessivos da

ferramenta ou vibraccedilotildees dinacircmicas O raio da ponta da ferramenta e a variaccedilatildeo do acircngulo da aresta

de corte resultam na distribuiccedilatildeo natildeo-uniforme da espessura do cavaco e consequumlentemente da

forccedila de corte (MOCELLIN 2007)

21

Em funccedilatildeo das menores velocidades de corte empregadas nas ferramentas de metal duro em

relaccedilatildeo agraves usadas nas ferramentas de ceracircmica ou CBN utiliza-se maior nuacutemero de insertos de metal

duro permitindo maiores velocidades de avanccedilo compensando parcialmente a perda de

produtividade (KOPPKA et al 2003)

Operaccedilotildees de mandrilamento satildeo tradicionalmente realizadas em blocos de motores de ferro

fundido cinzento por ferramentas de ceracircmica e CBN que permitem elevadas velocidades de corte e

alta produtividade (KOPPKA et al 2003) O severo desgaste verificado nas ferramentas de

mandrilar ferro fundido vermicular tem motivado pesquisas com o objetivo de identificar os

mecanismos de desgaste das ferramentas assim como encontrar soluccedilotildees econocircmicas para esta

usinagem envolvendo institutos de pesquisa induacutestrias automobiliacutesticas fundiccedilotildees fabricantes de

ferramentas e fabricantes de maacutequinas Independentemente do material da ferramenta empregada

metal duro ou ceracircmica as velocidades de corte ainda satildeo muito inferiores agravequelas tradicionalmente

utilizadas no ferro fundido cinzento ou seja ainda haacute uma grande necessidade no desenvolvimento

do processo de usinagem de mandrilamento do bloco do motor de maneira integral (KASSACK et

al 2002)

112 Tipos de Mandrilamento

Dependendo do trabalho o mandrilamento que tambeacutem eacute conhecido como mandrilagem ou

broqueamento pode ser ciliacutendrico cocircnico radial ou esfeacuterico Por meio do processo de

mandrilamento pode-se conseguir superfiacutecies ciliacutendricas ou cocircnicas internas em espaccedilos

normalmente difiacuteceis de serem atingidos com eixos perfeitamente paralelos entre si (GUEDES

2006)

1121 Mandrilamento Cocircnico (figura 17)

Processo de mandrilamento no qual a superfiacutecie usinada eacute cocircnica de revoluccedilatildeo cujo eixo

coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta Isto ocorre quando haacute um movimento de

avanccedilo simultacircneo com um movimento radial gerando um diacircmetro interno cocircnico

22

Figura 17 ndash Mandrilamento cocircnico

1122 Mandrilamento Cilindrico (figura 18)

Processo de mandrilamento no qual a superfiacutecie usinada eacute cilindrica de revoluccedilatildeo cujo eixo

coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta Neste caso haacute somente o movimento de

avanccedilo gerando um diacircmetro interno ciliacutendrico

Figura 18 ndash Mandrilamento ciliacutendrico

1123 Mandrilamento Radial (figura 19)

Processo de mandrilamento no qual a superfiacutecie usinada eacute plana e perpendicular ao eixo em

torno do qual gira a ferramenta Neste processo haacute somente o movimento radial da ferramenta

gerando um processo de faceamento

23

Figura 19 ndash Mandrilamento radial

1124 Mandrilamento de Superfiacutecies Especiais (figura 110)

Processo de mandrilamento no qual a superfiacutecie usinada eacute uma superfiacutecie de revoluccedilatildeo cujo

eixo coincide com o eixo do qual gira a ferramenta Ex Mandrilamento esfeacuterico e mandrilamento

de sangramento

Figura 110 ndash Mandrilamento esfeacuterico (FERRARESI 1970)

24

113 Processo de Mandrilamento em Ferro Fundido Vermicular

Os processos de mandrilamento do ferro fundido vermicular podem ser divididos em quatro

grupos

- Mandrilamento com insertos muacuteltiplos de metal-duro

- Mandrilamento com insertos rotativos

- Mandrilamento definido como ldquofreso-mandrilamentordquo

- Mandrilamento com insertos de PCD

1131 Mandrilamento com insertos muacuteltiplos de metal-duro

As ferramentas de mandrilar com insertos de metal-duro conforme mostradas na figura 111

satildeo usadas em funccedilatildeo das menores velocidades de corte empregadas em comparaccedilatildeo agrave ceracircmica ou

o PCBN Utiliza-se um maior nuacutemero de insertos permitindo maiores velocidades de avanccedilo e

compensando parcialmente a perda de produtividade (REUTER et al 1999) Existem algumas

barras de mandrilar cujos insertos natildeo satildeo montados uniformemente no diacircmetro e ateacute mesmo na

altura Estas barras de mandrilar satildeo chamadas de ferramentas com passo diferencial e o objetivo eacute

evitar vibraccedilotildees devido a problemas de ressonacircncia mesmo em condiccedilotildees de corte favoraacuteveis

modificando a frequumlecircncia de entrada das arestas no corte (SOUTO 2007)

Figura 111 ndash Barra de mandrilar com insertos muacuteltiplos (MAPAL 2010)

25

1132 Mandrilamento com insertos rotativos

Ferramentas com insertos rotativos de PCBN Si3N4 ou Metal Duro conforme figura 112

permitem grande produtividade em altas velocidades de corte Este tipo de ferramenta apresenta um

maior potencial principalmente para operaccedilatildeo de desbaste podendo tambeacutem ser utilizadas em

operaccedilatildeo de acabamento dependendo da aplicaccedilatildeo (REUTER et al 2000) Estes insertos giram

devido aos esforccedilos de corte aplicados sobre eles jaacute que suas fixaccedilotildees permitem este grau de

liberdade Assim a seccedilatildeo de contato com a ferramenta e cavaco varia todo instante distribuindo

melhor o desgasteavaria aumentando a vida da ferramenta

Figura 112 ndash Barra de mandrilar com insertos rotativos

1133 Freso-mandrilamento

Define-se freso mandrilamento como um processo de usinagem com corte intermitente por

meio do processo de fresamento helicoidal realizado com ferramentas de diacircmetro menor que o

usinado ou seja a ferramenta realiza movimento de interpolaccedilatildeo circular e avanccedila no sentido do

cilindro conforme figura 113 O fabricante de maacutequinas MAKINO e o fabricante de ferramentas

SANDVIK desenvolveram este processo utilizando a ferramenta CoroMILL 790 e um Centro de

Usinagem Horizontal(a81M) Por meio da melhor precisatildeo de posicionamento dos insertos na

ferramenta e toleracircncias dimensionais dos insertos de metal-duro haacute possibilidades de ganho em

vida de ferramenta e possiacutevel eliminaccedilatildeo da etapa de mandrilamento de semi-acabamento

realizando-se o mandrilamento de desbaste de modo convencional e o mandrilamento de

acabamento com o processo de freso-mandrilamento Este processo tambeacutem possui desvantagem

26

como a necessidade de maacutequinas ferramentas com elevadas rigidez e precisatildeo no movimento de

interpolaccedilatildeo circular uma vez que este movimento tem influecircncia direta na geometria do cilindro

fresado (MAKINO 2011)

Figura 113 ndash Ferramenta para freso-mandrilamento

1134 Mandrilamento com insertos de PCD

Estudos realizados pela empresa Audi aplicando insertos de PCD em mandrilamento de

acabamento dos cilindros do bloco do motor em ferro fundido vermicular apresentaram altos

valores de vida de ferramenta As principais desvantagens do uso do PCD consistem na limitaccedilatildeo da

temperatura de utilizaccedilatildeo da ferramenta o que limita a velocidade de corte assim como o maior

custo de ferramenta bloco do motor produzido Esta limitaccedilatildeo eacute devido ao problema de afinidade do

ferro com o carbono que em temperaturas acima de 700degC comeccedila a grafitizaccedilatildeo do diamante

tendo como consequumlecircncia o acelerado desgaste da aresta de corte (STEMMER 1993 apud

Xavier2009)

114 Modelo Geomeacutetrico no Processo de Mandrilamento

A superfiacutecie de saiacuteda da ferramenta conforme ilustrada na figura 114 eacute definida pelo acircngulo

da aresta de corte (90deg- χ r) acircngulo de posiccedilatildeo da aresta secundaacuteria de corte (χ‟r) acircngulo de saiacuteda

lateral da ferramenta (γf) e o acircngulo de saiacuteda dorsal da ferramenta (γp)

27

Figura 114 - Geometria no processo de mandrilamento (YUSSEFIAN et al2008)

Quatro diferentes configuraccedilotildees da relaccedilatildeo aacuterea da seccedilatildeo de cavacoponta da ferramenta

podem ser identificadas e ilustradas conforme figura 115 Eacute altamente recomendado que o corte natildeo

envolva o final da aresta de corte da ferramenta ou seja o avanccedilo natildeo pode ser maior que o raio da

ponta da ferramenta para prevenir a quebra da ferramenta (YUSSEFIAN et al2008)

Figura 115 - Diferentes configuraccedilotildees da relaccedilatildeo aacuterea da seccedilatildeo de cavacoponta da

ferramenta (YUSSEFIAN et al2008)

28

Valores grandes do raio da ponta (rɛ) com uma constante na taxa de avanccedilo(fɛ) e uma

profundidade de corte ldquoaprdquo melhoram a qualidade do acabamento superficial da peccedila reduzindo as

marcas da ferramenta devido ao avanccedilo Em contrapartida estas marcas satildeo mais suscetiacuteveis agrave

vibraccedilotildees devido ao aumento da componente da forccedila radial para ldquoaprdquo menor que ldquorɛrdquo

Consequumlentemente uma soluccedilatildeo deveria ser feito para obter resultados mais favoraacuteveis no corte

O acircngulo de saiacuteda da ferramenta eacute um importante paracircmetro para controlar a deformaccedilatildeo e a forma

dos cavacos Eacute tambeacutem um significativo fator geomeacutetrico que afeta o mecanismo de corte No plano

ortogonal a saiacuteda do cavaco eacute perpendicular agrave aresta de corte entretanto o acircngulo da saiacuteda do

cavaco eacute zero Muitos pesquisadores tentaram prever o acircngulo de saiacuteda do cavaco para usinagem

com o raio da ponta da ferramenta

A forccedila de corte pode ser representada por duas componentes uma componente normal

perpendicular ao plano de saiacuteda e um atrito componente na superfiacutecie de saiacuteda da ferramenta A

forccedila de atrito na superfiacutecie de saiacuteda eacute o uacutenico componente que determina a direccedilatildeo da saiacuteda de

cavaco Para cada elemento cavaco presume-se que a forccedila de atrito eacute colinear com a velocidade do

cavaco e suas magnitudes satildeo proporcionais agrave aacuterea do cavaco (YUSSEFIAN et al2008)

115 Material de Ferramentas de Corte Utilizadas no Processo de Mandrilamento

O material da ferramenta de corte deve ser mais duro que o material da peccedila a ser cortada

Utilizando este princiacutepio novos materiais e ligas estruturais com excelente resistecircncia mecacircnica e

elevada dureza contribuem para o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de

usinagem (MACHADO et al 2009)

Alguns fatores para seleccedilatildeo adequada da ferramenta de corte conforme citados por DINIZ

(2008) estatildeo descritos abaixo

Material a ser usinado

- a dureza e o tipo de cavaco formado satildeo caracteriacutesticas do material da peccedila a ser

considerado

Processo de usinagem

29

- ainda existem vaacuterios equipamentos com baixa rotaccedilatildeo e baixa rigidez inviabilizando a

utilizaccedilatildeo de ferramenta de corte com materiais mais nobres

Condiccedilatildeo da maacutequina de usinagem

- deve-se levar em consideraccedilatildeo a potecircncia gama de velocidade e folgas da maacutequina

Dimensotildees e forma da ferramenta de corte

- ferramentas de forma natildeo-padronizada muitas vezes satildeo feitas de accedilo raacutepido ou de um tipo

de metal duro que suporte choques teacutermicos

Custo do material da ferramenta

- alguns materiais de ferramentas apesar de aumentarem a vida da ferramenta de corte ou a

produccedilatildeo muitas vezes natildeo apresentam uma boa relaccedilatildeo custo-benefiacutecio

Condiccedilotildees de usinagem

- consideraccedilatildeo tiacutepica para usinagem em acabamento em que se exigem ferramentas com

maior resistecircncia ao desgaste jaacute que a operaccedilatildeo de desbaste anterior jaacute retirou a casca

endurecida eou desvios de forma da peccedila

Condiccedilotildees da operaccedilatildeo

- usinagem com corte interrompido ou o sistema maacutequinapeccedilaferramentadispositivo

natildeo riacutegidos exige uma ferramenta tenaz

As principais caracteriacutesticas desejaacuteveis a um material da ferramenta satildeo

- Dureza a quente

Algumas regiotildees da ferramenta de usinagem podem ultrapassar 1000degC Portanto

haacute uma contiacutenua procura por materiais que possam suportar esta temperatura com dureza suficiente

para suportar as tensotildees de corte

- Resistecircncia ao desgaste

O material da ferramenta deve ser resistente ao desgaste por abrasatildeo ou seja resistecircncia

ao atrito

- Tenacidade

O material da ferramenta deve ter energia suficiente para resistir ao choques inerentes

do processo

- Estabilidade quiacutemica

Dependendo da temperatura da duraccedilatildeo do contato e da afinidade fiacutesico-quiacutemica do material

da ferramenta e do material da peccedila na zona de cisalhamento secundaacuterio haacute transferecircncia de aacutetomo

30

de um metal para o outro (difusatildeo) O material da ferramenta deve ser resistente agrave difusatildeo (DINIZ et

al 2008)

Haacute diversos materiais de ferramentas distribuiacutedos no mercado atualmente que se

diferem pela dureza (resistecircncia ao desgaste) e tenacidade Os principais satildeo (MACHADO et al

2009)

Accedilo raacutepido

Metal duro

Cermets

Ceracircmicas

Nitreto de Boro Cuacutebico

Diamante natural

Atualmente os materiais das ferramentas de corte utilizados na usinagem do ferro fundido

vermicular satildeo metal duro ceracircmica e CBN

1151 Inserto de Metal Duro

O metal duro surgiu em 1927 com o nome de ldquoWIDIArdquo(Wie Diamant) e eacute um tipo

de material fabricado atraveacutes da metalurgia do poacute em um processo de sinterizaccedilatildeo Este poacute eacute

composto de partiacuteculas duras de carboneto de metais refrataacuterios Os carbonetos satildeo de tungstecircnio e

normalmente satildeo combinados com carbonetos de titacircnio tacircntalo e nioacutebio (DINIZ et al 2008)

O elemento aglomerante mais utilizado na fabricaccedilatildeo do metal duro eacute o cobalto que eacute um

metal do grupo do ferro responsaacutevel pela ligaccedilatildeo das partiacuteculas duras dos carbonetos no processo de

sinterizaccedilatildeo O cobalto eacute responsaacutevel pela tenacidade do material O poacute do cobalto eacute obtido pela

reduccedilatildeo do oacutexido preto que conteacutem aproximadamente 70 de cobalto sob hidrogecircnio e

temperaturas entre 600 e 700degC

Uma composiccedilatildeo tiacutepica de metal conteacutem 81 de tungstecircnio 6 de carbono e 13 de

cobalto O tamanho das partiacuteculas de carbonetos pode variar entre 1 e 10 microns e geralmente

compreendem cerca de 60 agrave 95 do volume do material

31

A variaccedilatildeo da composiccedilatildeo quiacutemica do metal duro influencia na caracteriacutestica (classe) do

material O cobalto eacute um material que agrave medida que aumenta seu teor reduz sua densidade e dureza

mas eleva a resistecircncia agrave ruptura e melhora a tenacidade

Outra caracteriacutestica importante para aplicaccedilatildeo do metal duro eacute o seu coeficiente de dilataccedilatildeo

teacutermica O coeficiente para o metal duro eacute cerca da metade do coeficiente do accedilo em temperaturas

desde a ambiente ateacute 675degC

Hoje em dia haacute metais duros produzidos com partiacuteculas de 01m o que melhora vaacuterias

caracteriacutesticas desejaacuteveis em uma ferramenta de corte Estes metais duros com micro gratildeos podem

ser classificados de acordo com o tamanho do gratildeo de sua estrutura como

- Fino 08 a 13m

- Submicromeacutetrico 05 a 08m

- Ultra fino 02 a 05m

- Nanomeacutetrico menor que 02m

Agrave medida que se diminui o tamanho de gratildeo do metal duro aumenta-se a dureza resistecircncia

ao desgaste e tenacidade do material devido ao maior fator de empacotamento que gratildeos muito

pequenos propiciam (DINIZ et al 2008)

Haacute vaacuterios tipos de metal duro classificados pela norma ISO (International Organization for

Standardization) conforme norma ISO513 1975 sendo que haacute 3 grupos principais como

Grupo bdquoP‟ ndash Compreende os tipos ou classes empregados na usinagem de metais e ligas

ferrosas que apresentam cavacos longos e duacutecteis

Grupo bdquoMrdquo ndash Compreende as classes que empregam na usinagem de metais e ligas ferrosas

de cavacos tanto longos como curtos ou seja eacute uma ferramenta com propriedades intermediaacuteria

Grupo bdquoK‟ ndash Compreende as classes que se destinam a usinagem de metais e ligas ferrosas

que apresentam cavacos curtos e materiais natildeo-metaacutelico

Recentemente a ISO aumentou o nuacutemero de classes de metal duro conforme norma

ISO513 2004 Estas novas classes satildeo

Grupo bdquoN‟ ndash Aplicaacutevel a materiais natildeo ferrosos

Grupo bdquoS‟ ndash Aplicaacutevel a usinagem de superligas e ligas de titacircnio

Grupo bdquoH‟ ndash Aplicaacutevel a usinagem de materiais endurecidos

32

Aleacutem dos grupos de metal duro existe uma subdivisatildeo dentro de cada grupo por exemplo

P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30

Para cada grupo de metal duro e seu respectivo subgrupo haacute uma composiccedilatildeo quiacutemica e

caracteriacutestica fiacutesica conforme Tabela 16 Pode-se perceber nesta tabela que agrave medida que a

quantidade de TiC + TaC aumenta a densidade diminui e a dureza aumenta

Tabela 16 - Composiccedilatildeo quiacutemica e caracteriacutesticas fiacutesicas do metal duro (FERRARESI 1970)

Desig-

Naccedilatildeo

Composiccedilatildeo

aproximada em Caracteriacutesticas principais

WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente

de dilataccedilatildeo

teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55

- Classes com maior tenacidade

- Recomendado para usinagem em desbaste

e corte interrompido

- Classes com maior resistecircncia ao desgaste

- Recomendado para usinagem em

acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55

A seleccedilatildeo do metal duro para uma determinada aplicaccedilatildeo de usinagem estaacute intimamente

relacionada com o tipo de material a ser usinado e com o tipo de cavaco que se forma durante a

usinagem Entre os tipos de cavacos conhecidos tem como cavacos contiacutenuos cavacos cisalhados e

cavacos de ruptura o formado na usinagem dos ferros fundidos eacute o cavaco de ruptura devido a seu

rompimento na zona primaacuteria do plano de cisalhamento causados na interrupccedilatildeo que as grafitas

causam na matriz da liga

Operaccedilotildees de usinagem com avanccedilo e profundidade de cortes altos para desbaste e cortes

interrompidos criam tensotildees elevadas na ferramenta exigindo classes com maior tenacidade ou seja

ferramentas com menor teor de cobalto e maior teor de carbonetos

Operaccedilotildees de usinagem em peccedilas que jaacute sofreram operaccedilotildees anteriores de desbaste retirando

excentricidade e a casca endurecida trabalham com baixos avanccedilos e profundidade de usinagem

poreacutem com altas velocidades de corte o que gera altas temperaturas Sendo assim satildeo necessaacuterias

classes de ferramentas com altas resistecircncias ao calor e a abrasatildeo ou seja menor teor de cobalto

(DINIZ et al 2008)

Operaccedilotildees de usinagem em maacutequinas-ferramentas menos riacutegidas obriga o uso de classe de

ferramentas com maior tenacidade embora reduzindo a vida uacutetil

As primeiras ferramentas de metal duro foram compostas unicamente de carbonetos de

tungstecircnio (WC) e cobalto e eram adequadas somente para a usinagem de materiais de cavacos

curtos e quebradiccedilos ou seja materiais de ferro fundido Na usinagem do accedilo havia formaccedilatildeo de

cratera na superfiacutecie de saiacuteda da ferramenta devido a fenocircmenos de difusatildeo e dissoluccedilatildeo ocorridos

entre o cavaco da peccedila e a ferramenta Para solucionar tais problemas comeccedilou-se a acrescentar

34

outros carbonetos (TiC TaC e NbC) Assim as ferramentas que conteacutem praticamente somente WC

e Co na composiccedilatildeo (ferramentas da classe K ver tabela 15) satildeo destinadas agrave usinagem de ferros

fundidos que natildeo tem a tendecircncia de formaccedilatildeo de desgaste de cratera devido ao fato de que o

cavaco curto rapidamente se quebra e pula fora da regiatildeo de corte sem atritar longamente com a

superfiacutecie de saiacuteda A inclusatildeo de carbonetos do tipo TiC TaC e NbC na ferramenta confere a ela

as seguintes caracteriacutesticas

- Carbonetos de Titacircnio - TiC

Pouca tendecircncia agrave difusatildeo resultando na alta resistecircncia dos metais duros

Reduccedilatildeo da resistecircncia interna e dos cantos

- Carboneto de Tacircntalo - TaC e Carboneto de Nioacutebio NbC

Em pequenas quantidades atuam na diminuiccedilatildeo do tamanho dos gratildeos melhorando a

tenacidade e a resistecircncia dos cantos

1152 Cobertura em Ferramentas de Metal Duro

A finalidade principal do uso de coberturas em ferramentas de metal duro eacute aumentar a

resistecircncia ao desgaste da camada superior que entra em contato com o cavaco e a peccedila sendo que o

nuacutecleo permanece com a tenacidade caracteriacutestica do metal duro Desta forma consegue-se em

vaacuterios casos aumentar bastante a vida da ferramenta e diminuir os esforccedilos de corte Eacute possiacutevel

tambeacutem conciliar em mesmos materiais caracteriacutesticas como tenacidade resistecircncia ao desgaste e

dureza a quente (DINIZ et al2008)

As principais coberturas utilizadas satildeo de carboneto de titacircnio (TiC) eou oacutexido de alumiacutenio

(Al2O3) nitreto de titacircnio (TiN) e carbonitreto de titacircnio (TiCN) Geralmente satildeo aplicadas no metal

duro utilizando um processo chamado CVD (deposiccedilatildeo quiacutemica a vapor) que utiliza altas

temperaturas e pressotildees levemente negativas Outro processo tambeacutem utilizado para cobertura de

ferramenta eacute o PVD (deposiccedilatildeo fiacutesica a vapor) que utiliza temperaturas meacutedias (de 400 a 500ordm C) e

pressatildeo muito negativa Este processo eacute em geral mais caro que o processo CVD Como o processo

de CVD precisa de altas temperaturas satildeo geradas tensotildees na ferramenta durante seu resfriamento

que podem enfraquececirc-la Sendo assim novos tipos de processo com temperaturas intermediaacuterias

entre o CVD e o PVD estatildeo sendo desenvolvidos para minimizar este problema (DINIZ et al2008)

35

Normalmente a primeira camada de cobertura logo acima do nuacutecleo eacute o carboneto de titacircnio

ou o carbonitreto de titacircnio que algumas vezes eacute a uacutenica camada Estas camadas possuem

caracteriacutesticas como excelente resistecircncia ao desgaste por abrasatildeo aleacutem de promover a adesatildeo das

camadas de cobertura com o metal duro do nuacutecleo Outra cobertura como o oacutexido de alumiacutenio natildeo

possui afinidade fiacutesico-quiacutemica com o nuacutecleo do metal duro A diferenccedila na dilataccedilatildeo e contraccedilatildeo

teacutermica das camadas com o substrato de metal duro a uma temperatura de 1000degC como eacute exigido

para o processo de revestimento CVD pode causar trincas se natildeo for utilizado o TiC ou TiCN como

camada intermediaacuteria (DINIZ et al2008)

A dureza da camada de TiC eacute na ordem de 3000HV que eacute maior que todas os outros materiais

utilizados no revestimento do metal duro A espessura da camada eacute de 4 a 8m Outras

caracteriacutesticas importantes deste material eacute a baixa tendecircncia a soldagem com o material da peccedila

dificultando o desgaste por adesatildeo e o baixo coeficiente de dilataccedilatildeo teacutermica O material TiCN tem

propriedades similares ao TiC como dureza agrave quente resistecircncia ao desgaste a capacidade de adesatildeo

ao nuacutecleo mas seu coeficiente de atrito eacute mais baixo que o TiC Geralmente o segundo revestimento

no metal duro eacute de oacutexido de alumiacutenio que garante uma estabilidade teacutermica devido ao fato de ser um

material ceracircmico refrataacuterio e por possuir alta resistecircncia ao desgaste por abrasatildeo aleacutem de alta

resistecircncia a ataques quiacutemicos e agrave oxidaccedilatildeo Devido a sua alta estabilidade quiacutemica com o ferro

praticamente evita o desgaste difusivo durante o processo de usinagem do accedilo Apresentam tambeacutem

uma pequena resistecircncia a choques teacutermicos e mecacircnicos

A terceira camada geralmente utilizada de TiN tem caracteriacutestica de reduccedilatildeo do coeficiente

de atrito entre a pastilha e o cavaco Eacute quimicamente mais estaacutevel que o TiC e possui uma camada

com espessura entre 5 e 7 m A espessura total das camadas do metal duro estaacute entre 2 e 12 m

Quando se aumenta a espessura da cobertura a resistecircncia ao desgaste aumenta mas a tenacidade

diminui aumentando a tendecircncia ao lascamento das arestas Hoje em dia jaacute satildeo utilizadas outras

coberturas como por exemplo o nitreto de titacircnio alumiacutenio (TiNAl) ou o nitreto de alumino

titacircnio(TiAlN) dependendo da quantidade maior de titacircnio ou alumiacutenio que podem ser aplicadas ao

metal duro atraveacutes do processo PVD Tal processo propicia espessuras de camadas mais finas

mantendo a aresta da ferramenta afiada (DINIZ et al2008)

Estas coberturas podem ser aplicadas em ferramentas multicamadas propiciando

caracteriacutesticas como

36

- Baixa condutividade teacutermica que protege a aresta de corte e aumenta a remoccedilatildeo de calor

atraveacutes do cavaco

- Alta dureza a frio e a quente

- Alta estabilidade quiacutemica (DINIZ et al2008)

1153 Insertos de Material Ceracircmico

Um dos principais tipos de materiais ceracircmicos utilizados como ferramenta de usinagem eacute o

oacutexido de alumiacutenio (Al2O3) que eacute a forma estaacutevel alfa da alumina Podem-se distinguir dois ramos

nesta famiacutelia

- Materiais contendo alumina sinterizada praticamente pura com no miacutenimo de 98

- Materiais contendo 90 de alumina juntamente com outros oacutexidos como SiO2 MgO

Cr2O3 Fe3O4 etc

Este tipo de material de ferramenta consiste de gratildeos finos (menores que 5 m) de Al2O3 de

alta densidade ou seja conteacutem menos que 2 de porosidade Diferentes meacutetodos satildeo utilizados

para fabricaccedilatildeo de ferramentas ceracircmicas deste tipo

- Prensadas a frio e sinterizadas apresentando uma cor branca Este processo eacute similar ao

processo de fabricaccedilatildeo do metal duro

- Prensadas a quente em grandes cilindros de alumina em moldes de grafite Neste processo

o material se torna acinzentado escuro (FERRARESI 1970)

A ceracircmica possui oacutetima propriedade como dureza a quente permitindo que se possa usinar

em altas velocidades de corte Em contrapartida haacute propriedades como baixa condutividade teacutermica

que logicamente dificulta a transferecircncia de calor e faz com que na regiatildeo proacutexima do contato

cavaco-ferramenta e peccedila ferramenta atinja-se temperaturas muito altas Outra propriedade que

dificulta o uso de material ceracircmico eacute a baixa tenacidade que favorece as trincas e quebras das

ferramentas de corte

Haacute ferramentas ceracircmicas agrave base de oacutexido de alumiacutenio (Al2O3) podendo ter alumina pura ou

podendo ter algum teor de oacutexido de magneacutesio (MgO) para inibir o crescimento de gratildeo Podem ter

tambeacutem oacutexido de cromo titacircnio e niacutequel para aumentar a resistecircncia mecacircnica ou com baixos

porcentuais de oacutexido de zircocircnio (ZrO2) que aumenta a tenacidade do material (DINIZ et al2008)

37

A ceracircmica mista aleacutem de conter alumina pode conter o carboneto de titacircnio (TiC) ou o

nitreto de titacircnio (NiT) Este tipo de ceracircmica eacute prensado a quente gerando uma cor acinzentada

Como haacute uma melhor dureza a quente e estabilidade quiacutemica a ceracircmica mista eacute indicada para

processo de usinagem em mandrilamento e torneamento em acabamento de accedilos endurecidos onde

a tenacidade natildeo eacute tatildeo exigida (DINIZ et al2008)

Haacute uma ceracircmica com propriedades intermediaacuterias que eacute a reforccedilada com whiskers o qual eacute

adicionado o carboneto de siliacutecio (SiC) como sua tenacidade eacute boa quando comparadas com as

outras ceracircmicas este tipo de material eacute indicado para usinagem de ligas de titacircnio e niacutequel

Tambeacutem pode ser utilizada no processo de usinagem em mandrilamento e torneamento de accedilos

endurecidos com superfiacutecies interrompidas (DINIZ et al2008) Natildeo eacute permitida a fabricaccedilatildeo deste

material em vaacuterios paiacuteses devido ao carboneto de siliacutecio ser canceriacutegeno (BALDACIM 2000) Este

tipo de material tambeacutem eacute perigoso devido agrave facilidade de incecircndio no processo de retificaccedilatildeo

devido a isto o processo deve ser realizado em local extremamente isolado e maacutequinas blindadas

Haacute tambeacutem ferramentas de ceracircmica agrave base de nitreto de siliacutecio (Si3N4) que satildeo cristais com

fase intergranular de oacutexido de siliacutecio (SiO2) que satildeo sinterizados na presenccedila de alumina (sialon)

eou oacutexido de iacutetrio (Y2O3) e magneacutesio (MgO) Este material de ferramenta eacute usualmente chamado de

Sialon (DINIZ et al2008)

A Tabela 17 mostra algumas propriedades dos diversos tipos de material ceracircmico

comparados com o metal duro Como se pode ver na tabela Sialon possui boa tenacidade (melhores

que as ceracircmicas mista e pura) e excelentes durezas a quente e resistecircncia ao choque teacutermico A

uacutenica propriedade necessaacuteria a um material de ferramenta que natildeo possui eacute a estabilidade quiacutemica

com o ferro Assim natildeo pode ser usada para usinar o accedilo Poreacutem como a falta de estabilidade

quiacutemica eacute causadora do desgaste difusivo razatildeo da formaccedilatildeo do desgaste de cratera (desgaste da

superfiacutecie de saiacuteda da ferramenta) e como o ferro fundido possui cavacos curtos que natildeo atritam

muito com a superfiacutecie de saiacuteda e portanto natildeo tem grande tendecircncia agrave formaccedilatildeo da cratera esta

ferramenta eacute indicada para a usinagem destas ligas principalmente em cortes interrompidos como o

fresamento em que a temperatura que a ferramenta atinge natildeo eacute tatildeo alta

38

Tabela 17 - Propriedades relativa dos materiais ceracircmico comparados com o metal duro

Tenacidade Dureza agrave

quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)

Ceracircmica Pura 2 2 1 5 5

Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2

Metal Duro 5 1 5 3 1

Em geral os insertos de material ceracircmico possuem um chanfro na regiatildeo da aresta de corte

cuja dimensatildeo varia de 005 agrave 03mm e acircngulo entre 20deg e 30deg como proteccedilatildeo de aresta para evitar

quebra ou lascamento (DINIZ et al 2008)

Em processos de usinagem como o fresamento em ferro fundido cinzento eacute possiacutevel substituir

o desbaste e o acabamento para somente um passe utilizando insertos de ceracircmica com alisador

(FERRER 2006) Ferramentas ceracircmicas de nitreto de siliacutecio tecircm mostrado um melhor desempenho

que as de metal duro em operaccedilotildees de faceamento em ferro fundido cinzento Isto porque

ferramentas de ceracircmica a base de nitreto de siliacutecio apresentam tenacidade suficiente onde o

lascamento natildeo eacute um fator predominante para o fim da vida da ferramenta (FERRER e DINIZ

2005)

Em contrapartida ferramentas de metal duro satildeo consideradas uma melhor opccedilatildeo para

processo de usinagem em fresamento de ferro fundido vermicular O mecanismo de desgaste por

difusatildeo eacute muito acentuado em ferramentas de ceracircmica a base de nitreto de siliacutecio (GABALDO

2009)

116 Desgaste e Mediccedilatildeo do Desgaste das Ferramentas de Corte

Desgaste eacute a perda contiacutenua e microscoacutepica de partiacuteculas da ferramenta devido agrave accedilatildeo do corte

(DINIZ et al 2008) Haacute alguns desgastes de ferramenta de corte padronizado como desgastes

convencionais Os principais deles satildeo o desgaste de flanco ou frontal (na superfiacutecie de folga da

39

ferramenta) desgaste de entalhe (nos limites de contato ferramentapeccedila) e desgaste de cratera (na

superfiacutecie de saiacuteda da ferramenta) Aleacutem dos desgastes diversas outras ocorrecircncias podem acontecer

agrave ferramenta durante seu uso como trincas lascas deformaccedilotildees plaacutesticas e quebra A estas

ocorrecircncias daacute-se o nome de avarias (FERRARESI 1970)

Os principais fenocircmenos causadores do desgaste satildeo

Aresta posticcedila de corte (APC) ndash material da peccedila aderido na aresta de corte da ferramenta

modificando o comportamento da forccedila de corte acabamento superficial da peccedila e desgaste da

ferramenta A APC ocorre quando em baixa velocidade de corte a parte inferior do cavaco sob

pressatildeo de corte na zona de aderecircncia manteacutem o contato sem movimento relativo por um espaccedilo de

tempo suficiente para soldar na ferramenta Agrave medida que a APC cresce torna-se instaacutevel e depois

de algum tempo colapsa levando consigo partiacuteculas da superfiacutecie de folga da ferramenta

incentivando assim o desgaste de flanco em baixa velocidade de corte (DINIZ et al 2008)

Abrasatildeo mecacircnica ndash o desgaste frontal ou o desgaste de cratera podem ser gerados pela

abrasatildeo (atrito) poreacutem eacute mais comum o desgaste frontal porque a superfiacutecie de folga atrita na peccedila

que eacute riacutegida enquanto que a superfiacutecie de saiacuteda atrita com o cavaco que eacute flexiacutevel O desgaste por

abrasatildeo ocorre pela presenccedila de partiacuteculas duras no material da peccedila e pela temperatura de corte que

reduz a dureza da ferramenta Quando o desgaste abrasivo ocorre a superfiacutecie desgastada mostra

sulcos paralelos agrave direccedilatildeo de avanccedilo (TRENT e WRIGHT 2000)

Aderecircncia ndash eacute formada por um extrato metaacutelico provocado pela baixa velocidade de corte e

baixa temperatura entre duas superfiacutecies metaacutelicas postas em contato sob cargas moderadas A

resistecircncia deste extrato eacute elevada a tal ponto que na tentativa de separar as superfiacutecies ocorre agrave

ruptura em um dos metais e natildeo na superfiacutecie de contato Quando este desgaste ocorre a superfiacutecie

desgastada tem aparecircncia aacutespera (TRENT e WRIGHT 2000) Assim partiacuteculas da superfiacutecie de um

material migram para superfiacutecie do outro O fenocircmeno da aderecircncia estaacute presente na formaccedilatildeo da

aresta posticcedila mas pode-se ter desgaste por aderecircncia mesmo sem a formaccedilatildeo da aresta posticcedila Por

meio deste fenocircmeno as partiacuteculas da ferramenta que satildeo removidas pela continuidade do

movimento de escorregamento entre as duas superfiacutecies (cavaco-ferramenta ou ferramenta-peccedila)

seguem aderidas ao fluxo de cavaco ou peccedila Como satildeo bastante duras ao atritarem com regiotildees da

ferramenta mais agrave frente desgastam-nas por abrasatildeo A utilizaccedilatildeo de coberturas com baixo

coeficiente de atrito como o nitreto de titacircnio e o uso de fluiacutedo de corte adequado tem grande

influecircncia na reduccedilatildeo deste tipo de desgaste (DINIZ et al 2008)

40

Difusatildeo ndash eacute um fenocircmeno microscoacutepico ativado pela temperatura na zona de corte

principalmente entre a ferramenta e o cavaco podendo tambeacutem ocorrer entre a ferramenta e a peccedila

depois de jaacute haver ocorrido algum desgaste na superfiacutecie de folga causado por algum outro

mecanismo A difusatildeo no estado soacutelido consiste na transferecircncia de aacutetomos de um metal ao outro

Depende da temperatura duraccedilatildeo do contato e da afinidade fiacutesico-quiacutemico dos dois metais

envolvidos na zona de cisalhamento secundaacuterio Ocorre principalmente na superfiacutecie de saiacuteda da

ferramenta causando o desgaste de cratera porque eacute ali que se tem a zona de aderecircncia entre cavaco

e ferramenta (que garante o tempo de contato) e a zona de fluxo (zona secundaacuteria de cisalhamento)

na qual o cisalhamento eacute intenso e assim a temperatura eacute bastante alta Ferramentas que possuem

cobertura de Al2O3 e ferramentas ceracircmicas a base de Al2O3 satildeo bastante resistentes a este tipo de

desgaste (DINIZ et al 2008)

Oxidaccedilatildeo ndash a maioria dos metais oxidam em altas temperaturas e na presenccedila de aacutegua e ar Na

usinagem isto ocorre devido ao uso de fluiacutedo de corte de baixa concentraccedilatildeo ou fluiacutedo de corte natildeo

adequado para o processo O tungstecircnio e o cobalto durante o corte formam filmes de oacutexido poroso

sobre a ferramenta que satildeo facilmente levados embora pelo atrito gerando o desgaste Poreacutem

alguns oacutexidos como o oacutexido de alumiacutenio satildeo mais duros e resistentes Assim alguns materiais de

ferramentas que natildeo conteacutem oacutexido de alumino desgastam mais facilmente por oxidaccedilatildeo Este

desgaste se forma nas extremidades do contato cavaco-ferramenta devido ao acesso de ar nesta

regiatildeo causando o desgaste de entalhe Tambeacutem para este desgaste ferramentas que possuem

cobertura de Al2O3 e ferramentas ceracircmicas a base de Al2O3 satildeo bastante resistentes (DINIZ et al

2008)

41

2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Este capiacutetulo descreve o material do bloco do motor e o material da ferramenta de corte a ser

utilizada no experimento aleacutem dos equipamentos e o meacutetodo utilizado para o experimento

21 Laboratoacuterio utilizado nos experimentos

Uma linha de usinagem flexiacutevel de bloco do motor diesel exclusivo em material de ferro

fundido vermicular jaacute existente na empresa MWM International situado em Santo Amaro SP foi o

laboratoacuterio utilizado para realizaccedilatildeo dos experimentos

22 Corpos de prova utilizados nos experimentos

Utilizou-se como corpos de prova para os ensaios de mandrilamento blocos para motores de

seis cilindros (ver figura 21) fundidos em material de ferro fundido vermicular e fundido na

empresa TUPY Fundiccedilotildees localizada em Mauaacute Satildeo Paulo A operaccedilatildeo de usinagem objeto deste

estudo foi o mandrilamento dos mancais do bloco

Figura 21 ndash Bloco do motor BIG BORE

42

O material do bloco do motor eacute o GJV-450 conforme norma MANN (M3340) Foi realizada

uma anaacutelise metalograacutefica de amostras retiradas de corpos de prova do bloco do motor conforme

posiccedilatildeo visualizada na figura 22

Figura 22 ndash Posiccedilatildeo no bloco do motor dos corpos de prova extraiacutedo para anaacutelise

metalograacutefica (norma MANN M3340 2004)

A tabela 21 e as figuras 23 e 24 mostram os resultados da anaacutelise metalograacutefica do material

Tabela 21 ndash Resultados da Metalografia no Material CGI do Bloco do Motor

DESCRICcedilAtildeO ESPECIFICADO

Estrutura da Matriz Perlita Lamelar Fina

Ferrita Livre Maacuteximo de 30

Cementita Livre Ausente

Carbonitreto de Titacircnio Metalograficamente natildeo permitidos

Ledeburita Ausente

Rede de Fosfeto - STEADITA Traccedilos isolados como informativo

Forma da Grafita I e II Ausente

Forma da Grafita III Miacutenimo 70

Forma da Grafita IV Maacuteximo 5

Forma da Grafita V e VI Maacuteximo 30

Tamanho da Grafita Forma III 3 ou mais fino

Tamanho da Grafita Forma IV 3 ou mais fino

43

Tamanho da Grafita Forma V e VI 5 ou mais fino

Dureza 150 agrave 250 HB 30

Resistecircncia agrave Traccedilatildeo 440 agrave 520 Nmm2

Limite de Escoamento Miacutenimo 320 Nmm2

Alongamento Miacutenimo 1

Figura 23 - Micrografia mostrando a morfologia da

grafita

Forma III (80 agrave 85) e tamanho de 4 agrave 5

Forma IV (lt 5) e tamanho de 5 agrave 6

Forma V + VI (10 agrave 15) e tamanho de 5 agrave 6

Sem ataque

Figura 24 ndash Micrografia mostrando a estrututa da

matriz matriz perliacutetica

Com ataque NITAL 3

A tabela 22 mostra o resultado do ensaio quiacutemico realizado em uma amostra de bloco

Tabela 22 - Ensaio Quiacutemico () GJV-450 conforme M 3340 (norma MANN)

ESPECIFICADO em ENCONTRADO em

11 Carbono C 350 agrave 380 361

12 Carbono Equivalente C equiv 405 agrave 435 419

13 Silicio Si 200 agrave 230 232

14 Manganecircs Mn 040 maacuteximo 026

15 Foacutesforo P 002 maacuteximo 0009

16 Enxofre S 0005 agrave 0020 0011

17 Cromo Cr 01 maacuteximo 0029

44

18 Cobre Cu 075 agrave 095 084

19 Estanho Sn 004 agrave 007 007

110 Magneacutesio Mg 0010 agrave 0016 0010

111 Titacircnio Ti 0010 maacuteximo 0003

O material de ferro fundido vermicular a ser removido pela ferramenta de corte na operaccedilatildeo de

mandrilamento dos mancais tem espessura entre 25 e 30mm (profundidade de corte) devido agrave

variaccedilatildeo do sobremetal de fundiccedilatildeo conforme figura 25 formando cavacos de ruptura

Figura 25 ndash Material a ser removido pela ferramenta de corte

O bloco do motor contem sete mancais com comprimento de 37mm cada conforme figura 26

Figura 26 ndash Espessura dos mancais do bloco do motor em 37mm

45

23 Ferramenta de Corte (insertos)

Nos experimentos foram utilizados insertos de ceracircmica e insertos de metal duro conforme

figuras 27 28 e 29 e tabela 23

Figura 27 - Inserto de Metal Duro

WTXQ090608 K01L10B040 HP425

Figura 28 - Inserto de ceracircmica

WTXQ090608 0906 MN KS6000

Tabela 23 ndash Especificaccedilotildees dos insertos utilizados no experimento

METAL DURO CERAcircMICA

Material Classe K10 Nitreto de Silicio

Aresta de Corte Arredondamento 006mm Arredondamento 006mm

Espessura do inserto 635mm 635mm

Aacuterea para corte Maacuteximo 7mm Maacuteximo 7mm

Quantidade de arestas 6 arestas 6 arestas

Cobertura Nitreto de Titanio Alumino (TiNAl) Sem cobertura

46

Figura 29 - Principais dimensotildees dos insertos WTXQ usadas nos ensaios

Os insertos foram montados em uma barra de mandrilar na posiccedilatildeo tangencial em um diacircmetro

de 1105mm para desbaste conforme figura 210 Nesta mesma ferramenta tambeacutem estatildeo montados

os seis insertos de semi-acabamento para posterior processo de fratura Esta ferramenta possui guias

de metal duro para reduzir vibraccedilatildeo garantir alinhamento entre os mancais e garantir a precisatildeo

dimensional As guias de metal duro da ferramenta e o diacircmetro do mancal podem estar com folga

entre 0005mm e 0015mm Esta folga eacute coberta pelo fluido de corte com uma concentraccedilatildeo

aproximada de 12 e com isso contribui para reduzir o atrito

Figura 210 ndash Barra de mandrilar suporte dos insertos

47

Antes dos experimentos foram montados vaacuterios insertos na barra de mandrilar para verificar a

variaccedilatildeo do batimento radial e axial Nota-se que radialmente foram encontrados ateacute 004mm de

variaccedilatildeo e axialmente foram encontrados ateacute 002mm conforme demonstra figura 211 Ambos os

resultados encontrados natildeo influenciam no resultado final dos experimentos

Figura 211 ndash Diferenccedila de altura radial e axial de cada inserto montado

24 Especificaccedilatildeo do fluido de corte utilizado

O fluido de corte utilizado no experimento tendo tambeacutem como funccedilatildeo reduzir o atrito entre

as guias de metal duro da barra de mandrilar e o mancal guia do bloco foi um oacuteleo semi-sinteacutetico do

tipo EP produzido pelo fabricante CASTROL O nome do produto eacute ldquoSuperedge 6552 BFrdquo com alta

resistecircncia agrave formaccedilatildeo de espuma isento de Boro Cloro Nitritos e Fenois As tabelas 24 e 25

mostram caracteriacutesticas deste fluido

Tabela 24 ndash Propriedades Fiacutesico-Quiacutemicas do oacuteleo ldquoSuperedge 6552 BFrdquo

Estado fiacutesico Liacutequido

Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)

Ponto de fulgor Produto base aacutegua Natildeo inflamaacutevel

Densidade 0937 gmL

Solubilidade Soluacutevel em aacutegua

48

Tabela 25 ndash Composiccedilatildeo Quiacutemica do oacuteleo ldquoSuperedge 6552 BFrdquo

DESCRICcedilAtildeO PORCENTAGEM

Aacutegua 5 agrave 10

Amina primaacuteria 20 agrave 40

Amina terciaacuteria 50 agrave 80

Oacuteleo mineral parafiacutenico 45 agrave 50

Benzotriazol 01 agrave 05

Aacutecidos di carboxiacutelicos 20 agrave 50

Aditivo EP a base de foacutesforo 20 agrave 80

Amida de Tall Oil 10 agrave 15

Aacutecido carbacircmico 05 maacuteximo

Metileno bis morfolina 30 agrave 70

25 Centro de Usinagem utilizado nos experimentos

A maacutequina de usinar utilizada para realizar os experimentos foi um centro de usinagem

horizontal CNC com 4 eixos (XYZB) da marca GROB modelo BZ640 com palete (mesa) de 630

x630mm (ver figura 212) Esta maacutequina eacute controlada por um comando SIEMENS e pode suportar

uma carga sobre a mesa de ateacute 1000Kg jaacute que a peccedila (bloco do motor) utilizada no experimento

tem aproximadamente 300Kg e o dispositivo para fixar a peccedila tem aproximadamente 500Kg

somando juntos 800Kg A maacutequina tambeacutem tem um giro de palete permitido de ateacute 1200mm para

suportar a peccedila que tem um comprimento de 1060mm O eixo da maacutequina eacute um motofuso com

potecircncia de 26Kw(40ED) e 20Kw(100 ED) O torque eacute de 340Nm (40 ED) e 262Nm(100

ED) A cada 10 minutos de usinagem por 4 minutos pode ser utilizados potecircncia e torque maacuteximos

ou seja pode-se utilizar 26Kw a cada 4 minutos ou 20Kw em todo tempo de usinagem e igualmente

para torque

49

Figura 212 ndash Centro de Usinagem Horizontal ndash CNC GROB

Este equipamento eacute preparado para medir potecircncia consumida do fuso no momento da

usinagem da peccedila conforme demonstrado na figura 213

Figura 213 ndash Graacutefico de torque e potecircncia consumida no fuso da maacutequina

26 Equipamento utilizado para mediccedilatildeo do desgaste dos insertos

O equipamento utilizado para realizar as mediccedilotildees de desgaste dos insertos (VB ndash desgaste de

flanco) utilizados no experimento foi uma maacutequina para preacute-ajustagem de ferramentas marca

ZOLLER com cacircmera integrada conforme figura 214 Esta maacutequina tambeacutem possui alguns

benefiacutecios como sistema de fixaccedilatildeo SHRINK (fixaccedilatildeo de ferramenta por contraccedilatildeo teacutermica) e um

50

software de programaccedilatildeo com o procedimento de mediccedilatildeo de cada ferramenta reduzindo a

influecircncia do operador

Figura 214 ndash Maacutequina de preacute-ajustagem de ferramentas ZOLLER

Ao fim dos ensaios os desgastes das ferramentas foram analisados em um Microacutescoacutepio

Eletrocircnico de Varredura (MEV) contendo sonda para realizaccedilatildeo de testes de EDS(Sistema de

Energia Dispersiva) Este equipamento tem marca FEI modelo Quanta 450 conforme figura 215

Ele eacute capaz de produzir imagens de alta ampliaccedilatildeo

Figura 215 ndash Equipamento para mediccedilatildeo do MEV e o EDS ndash Anaacutelise da micrografia dos

insertos

51

27 Processo de Usinagem

Uma barra de mandrilar com 600mm de comprimento devido agrave sua rigidez pelo curto

comprimento mandrila o primeiro mancal em desbaste para obtenccedilatildeo do Oslash1105mm e acabamento

Oslash111mm simultaneamente No teacutermino da usinagem do primeiro mancal a mesa (palete) gira 180deg

para que a usinagem do seacutetimo mancal (uacuteltimo) seja realizada A funccedilatildeo desta primeira ferramenta eacute

fornecer guia (mancal usinado) para a barra de mandrilar longa com comprimento de 600mm

conforme figura 216 utilizada nos experimentos deste trabalho para usinar do segundo ao sexto

mancal

A barra de mandrilar longa utiliza o primeiro mancal como guia e usina o segundo mancal

conforme demonstrado na figura 216 Apoacutes o segundo mancal acabado a ferramenta avanccedila e

utiliza o segundo mancal como guia para usinar o terceiro mancal e assim sucessivamente ateacute usinar

o quarto mancal Para usinar o quinto e o sexto mancal a mesa da maacutequina gira a 180deg e a

ferramenta utiliza o seacutetimo mancal como guia para usinar o sexto mancal e logo na sequumlecircncia

utiliza o sexto mancal como guia para usinar o quinto mancal

A ferramenta utilizada nos experimentos usina um total de cinco mancais por bloco

Figura 216 ndash Comprimento da ferramenta utilizada para o processo de mandrilamento

28 Procedimento experimental

Primeiramente foi determinado que um ensaio terminaria apoacutes 40 peccedilas usinadas Este nuacutemero

foi determinado para que o desgaste frontal da ferramenta tivesse aproximadamente de 04mm

(mediccedilatildeo VB) ao fim do ensaio Como o laboratoacuterio utilizado no experimento foi uma linha de

produccedilatildeo impossibilitando a mediccedilatildeo do desgaste dos insertos ateacute atingir exatos 04mm foi

definido medir a aresta de 10 em 10 peccedilas ateacute atingir as 40 peccedilas Poreacutem houve exceccedilotildees como

- Ensaios em que o desgaste VB atingiu valores elevados muito antes das 40 peccedilas

600mm

52

- Ensaios em que a potecircncia de seguranccedila do fuso da maacutequina foi acionada antes das 40 peccedilas

A velocidade de corte foi a variaacutevel utilizada para iniciar os ensaios em insertos de metal duro

fixando o avanccedilo por dente e a quantidade de insertos montados conforme tabela 26

Tabela 26 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da primeira fase de testes

Material Velocidade de

Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo

Metal Duro 110mmin 022mm 6 418mmmin



A maacutexima velocidade de corte de 155mmin foi determinada devido agrave caracteriacutestica de

seguranccedila que a maacutequina oferece para natildeo danificar o equipamento Como a barra de mandrilar eacute

longa e robusta qualquer quebra ou outro tipo de avaria pode danificar o fuso da maacutequina Mais

caro que o fuso eacute o alto tempo de reparo que um equipamento deste porte pode sofrer Para

seguranccedila haacute um limite de potecircncia consumida do fuso em que o equipamento interrompe a rotaccedilatildeo

para evitar maiores avarias Como a folga entre as guias de metal duro da barra de mandrilar e o

guia dos mancais podem variar entre 0005mm e 0015mm o aumento da rotaccedilatildeo aumenta a forccedila

centriacutepeta e o oacuteleo natildeo suporta reduzir o atrito aumentando a potecircncia consumida do fuso e

limitando a velocidade de corte para maacuteximo de 155mmin

A velocidade miacutenima de corte de 110mmin utilizada foi a jaacute definida no processo antes de

realizaccedilatildeo deste trabalho e a velocidade de corte intermediaacuteria foi a definida pela velocidade de

corte mais proacutexima da meacutedia entre a velocidade maacutexima de 155mmin e a velocidade miacutenima de

110mmin

Continuando na estrateacutegia dos experimentos utilizou-se a maior velocidade de corte permitida

pela maacutequina para os experimentos com ceracircmica o qual precisa de maiores velocidades em

comparaccedilatildeo com o metal duro Para comparar rendimento utilizou as mesmas condiccedilotildees para o

experimento com inserto de metal duro A uacutenica variaccedilatildeo foi o material da ferramenta conforme

mostrado na tabela 27

53

Tabela 27 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da segunda fase de testes


Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo


Ceracircmica 155mmin 022mm 6 590mmmin

Como o experimento com ceracircmica natildeo foi possiacutevel devido agrave alta potecircncia consumida do fuso

e a ocorrecircncia de avaria de quebra prematura a terceira fase de testes foi a reduccedilatildeo do nuacutemero de

insertos montados na ferramenta conforme demonstrado na tabela 28

Tabela 28 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da terceira fase de testes


Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo



Na sequumlecircncia dos experimentos fixou-se a menor velocidade de corte utilizada nos

experimentos e o uso apenas de insertos de metal duro ateacute entatildeo a melhor condiccedilatildeo de corte

experimentada variando somente o avanccedilo por dente conforme demonstra a tabela 29

Tabela 29 ndash Informaccedilatildeo de dados de corte para realizaccedilatildeo da quarta fase de testes


Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo




O maior avanccedilo por dente utilizado nos experimentos foi definido pela seguranccedila da maacutequina

no controle de potecircncia maacutexima utilizada ou seja a utilizaccedilatildeo do avanccedilo por dente de 034mm se

posicionava no limite de potecircncia da maacutequina

Todos os experimentos foram realizados reacuteplicas exceto os experimentos com variaccedilatildeo da

velocidade de corte que foi necessaacuterio realizar uma treacuteplica

54

3 RESULTADOS e DISCUSSAtildeO

Este capiacutetulo descreveraacute os resultados dos experimentos As variaacuteveis analisadas satildeo a

evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos em funccedilatildeo da quantidade de peccedilas usinadas o tempo de

usinagem a quantidade de dentes da ferramenta em contato com a peccedila potecircncia consumida do fuso

e volume de cavaco removido

31 Cavaco

A usinagem do ferro fundido cinzento gera cavaco de ruptura na regiatildeo de cisalhamento

(Ferraresi 1970) O cavaco retirado do bloco do motor em ferro fundido vermicular utilizado nos

experimentos tambeacutem pode ser classificado como de ruptura mas eacute um pouco maior que o tiacutepico

gerado na usinagem do ferro fundido cinzento conforme mostra a figura 31

Como a deformaccedilatildeo do cavaco no momento do corte natildeo eacute homogecircnea por causa da

concentraccedilatildeo de tensatildeo ou pontos de baixa resistecircncia na parte traseira do cavaco (Diniz et al

2008) a parte de traz do cavaco eacute bem rugosa mesmo para um cavaco de ruptura conforme

demonstrado na figura 32

Figura 31 ndash Cavaco de ruptura de CGI

Figura 32 - Face rugosa do cavaco de CGI

55

32 Desgaste dos insertos ( velocidade de corte como variaacutevel )

Na primeira fase dos experimentos a quantidade de insertos montados na ferramenta (seis

arestas) e o avanccedilo por dente foram fixados tendo como variaacutevel a velocidade de corte

Na velocidade de corte de 155mmin 30 peccedilas foram usinadas ateacute o desgaste de flanco do

inserto ultrapassar os 04mm (VB) conforme mostrado na figura 33

vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin

10 peccedilas 20 peccedilas 30 peccedilas

Figura 33 ndash Fotos do desgaste das arestas dos insertos em diferentes velocidades de corte

Para as velocidades de corte de 110mmin e 140mmin foi possiacutevel mandrilar ateacute 40 peccedilas

conforme demonstrado na figura 34 O desgaste dos diversos insertos de uma mesma eram muito

proacuteximos mas foi decidido fazer as mediccedilotildees de insertos montados sempre na mesma posiccedilatildeo da

ferramenta Pode-se verificar que o inserto utilizado no experimento com maior velocidade de corte

resultou em um maior desgaste frontal (ainda figura 33) devido ao acreacutescimo de calor gerado no

processo concordando com a literatura (Diniz et al 2008)

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56

Figura 34 ndash Fotos do desgaste frontal dos insertos com 40 blocos do motor usinado

Como jaacute descrito anteriormente a maior velocidade de corte resulta em uma maior taxa de

desgaste frontal dos insertos Como mostra a figura 35 a influecircncia da velocidade de corte na taxa

de desgaste ficou clara somente a partir de 20 peccedilas usinadas ou seja o comportamento do desgaste

das arestas dos insertos foram muito semelhantes diferenciando em poucos centeacutesimos na usinagem

de ateacute 20 peccedilas O valor do desgaste foi 51 menor na velocidade de corte de 110mmin quando

comparado com a velocidade de corte de 140mmin apoacutes 40 peccedilas usinadas Analisando uma

diferenccedila ainda maior de velocidade de corte como por exemplo velocidade de corte de 110mmin

e 155mmin e fixando 30 peccedilas para comparaccedilatildeo jaacute que o experimento com a velocidade de corte

de 155mmin natildeo atingiu 40 peccedilas a diferenccedila foi de 60 Em outras palavras o valor do desgaste

VB apoacutes 30 peccedilas usinadas era 60 maior na ferramenta utilizada com 155 mmin que o desgaste da

ferramenta que usinou com 110 mmin

04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57

Figura 35 ndash Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de MD ndash 6 insertos

Comparando o graacutefico de desgaste dos insertos com o graacutefico de potecircncia consumida do fuso

(figura 36) vecirc-se que conforme esperado agrave medida em que aumenta o desgaste da ferramenta

aumenta o atrito na interface ferramentapeccedila e consequumlentemente aumenta a potecircncia consumida

do fuso Na usinagem com ferramenta nova (peccedila 1 na figura 36) a potecircncia consumida com vc =

140 mmin foi cerca de 22 maior que quando se usinou com vc = 110 mmin (aumento de 27 no

valor da velocidade) enquanto a potecircncia consumida com velocidade de corte de 155mmin foi 9

maior que quando se usinou com vc = 140 mmin (aumento de 11 no valor da velocidade de corte)

Pode-se verificar que o aumento da potecircncia consumida foi pouco menor que o aumento da proacutepria

velocidade de corte Diniz et all (2008) afirmam que a potecircncia de corte pode ser dada pela equaccedilatildeo

31 Como nem profundidade de usinagem nem avanccedilo foram alterados nestes ensaios este

resultado significa que o aumento da velocidade de corte proporcionou uma pequena reduccedilatildeo no

valor da pressatildeo de corte o que concorda com o que foi tambeacutem afirmado por estes autores

cc vfapKsvFcPc (31)

Onde

Pc = potecircncia de corte

Fc = forccedila de corte

0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)

Quantidade de PECcedilAS

Evoluccedilatildeo do desgaste das pastilhas de metal duro com 6 insertos Variaacutevel - Velocidade de corte

Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58

Ks = pressatildeo especiacutefica de corte

Figura 36 ndash Graacutefico da potecircncia consumida do fuso ndash Variaacutevel Velocidade de Corte

33 Desgaste dos insertos (comparaccedilatildeo de metal duro com ceracircmica para

ferramentas com 3 e 6 insertos)

Na segunda fase dos experimentos devido agrave utilizaccedilatildeo de insertos de ceracircmica foi utilizada a

velocidade de corte de 155mmin que eacute a maacutexima permitida pela maacutequina Como a intenccedilatildeo eacute

comparar o desempenho dos materiais dos insertos foi fixada a velocidade de corte de 155mmin o

avanccedilo por dente de 022mmin e inicialmente seis arestas na ferramenta tendo como variaacutevel o

material de ceracircmica e metal duro

Poreacutem natildeo foi possiacutevel realizar o experimento em questatildeo O ensaio teve que ser interrompido

porque todos os insertos se quebraram antes da ferramenta completar 10 peccedilas usinadas O desgaste

prematuro das arestas de corte do inserto de ceracircmica e o aumento da pressatildeo de corte devido ao

aumento na quantidade de arestas aumentaram bastante a tendecircncia agrave quebra dos insertos

Como natildeo foi possiacutevel a comparaccedilatildeo dos insertos de ceracircmica com insertos de metal duro

nestas condiccedilotildees decidiu-se realizar esta fase dos experimentos mantendo a velocidade de corte de

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)

Qtdade Bloco do Motor

Graacutefico de Potecircncia Consumida do Fuso Variaacutevel - Velocidade de Corte

Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59

155mmin e o avanccedilo por dente de 022mmin mas reduzndo o nuacutemero de arestas da ferramenta

para trecircs Realizou-se estes testes com ferramenta de metal duro e ferramenta ceracircmica

Pode-se verificar que para mandrilamento em desbaste de peccedilas em material de ferro fundido

vermicular insertos de ceracircmica a base de nitreto de siliacutecio natildeo se mostraram adequados ou seja haacute

um desgaste excessivo da aresta de corte conforme mostra a figura 37 Vecirc-se nesta figura que com

apenas 10 peccedilas usinadas o desgaste dos insertos ultrapassava 10mm de VB O inserto de metal duro

para esta mesma quantidade de peccedilas (10 peccedilas) apresentava desgaste de somente 022 mm

conforme demonstrado na figura 38

Figura 37 ndash Aresta do inserto de ceracircmica

desgastada apoacutes 10 peccedilas usinadas ndash VB 1243mm

Figura 38 ndash Aresta do inserto de metal duro


A figura 39 mostra que inicialmente a potecircncia consumida pela maacutequina quando se utilizou

ferramenta ceracircmica era bem proacutexima daquela consumida quando se utilizou ferramenta de metal

duro Como pode ser visto nas figuras 27 e 28 e na tabela 23 as ferramentas utilizadas tecircm

geometrias idecircnticas Entatildeo este resultado mostra que o suposto menor coeficiente de atrito da

camada de TiAlN que recobre a ferramenta de metal duro natildeo teve influecircncia na diminuiccedilatildeo dos

esforccedilos de corte Poreacutem em poucas peccedilas usinadas devido ao excessivo desgaste das arestas de

corte haacute um aumento progressivo na potecircncia consumida do fuso para o experimento com ceracircmica

Apoacutes 10 peccedilas usinadas enquanto a potecircncia consumida quando se utilizou ferramenta de metal

duro aumentou 8 em relaccedilatildeo agrave potecircncia consumida na usinagem da primeira peccedila a potecircncia

quando se usou ferramenta ceracircmica aumentou em cerca de 41

04mm 04mm

60

Figura 39 ndash Graacutefico da potecircncia consumida do fuso ndash Metal Duro x Ceracircmica

Como a comparaccedilatildeo entre insertos de metal duro e insertos de ceracircmica foi extremamente

favoraacutevel ao experimento de metal duro decidiu-se comparar a quantidade de insertos em uso na

ferramenta Assim os experimentos foram realizados com ferramenta de metal duro com trecircs

insertos e seis insertos fixando a velocidade de corte de 155mmin e o avanccedilo por dente de 023mm

Fotos das regiotildees desgastadas destas ferramentas estatildeo mostradas na figura 38

Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos

10 peccedilas 20 peccedilas

10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)


Graacutefico de Potecircncia Consumida do Fuso Metal Duro x Ceracircmica

Vc 155mmin (3 ins) fz 022 - Metal Duro Vc 155mmin (3 ins) fz 022 - Ceracircmica

04mm 04mm

04mm 04mm

61

Figura 310 - Fotos do desgaste das arestas dos insertos variando o nuacutemero de dentes

Verifica-se que o experimento com maior quantidade de insertos (6 insertos) em uso obteve

uma superioridade de 66 de vida com relaccedilatildeo ao experimento de menor quantidade de insertos (3

insertos) confirmando a literatura (REUTER et al1999) quando atingido a quantidade de 20 peccedilas

que foi o limitante para o experimento com trecircs insertos conforme mostra figura 311

Figura 311 - Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de metal duro ndash 3 insertos x 6

insertos

O aumento do nuacutemero de dentes aumenta o volume de cavaco removido por minuto sem

aumentar a carga realizada sobre cada aresta Portanto este aumento deve ser incentivado desde que

haja espaccedilo suficiente entre dentes para armazenar o cavaco e desde que a maacutequina tenha potecircncia e

rigidez para suportar este maior volume de cavaco removido A figura 312 abaixo mostra a maior

potecircncia consumida para o experimento utilizando seis insertos como variaacutevel mas ainda dentro do

permitido pela maacutequina Veja que com 100 no aumento da velocidade de avanccedilo devido ao dobro

da quantidade de dentes em uso a potecircncia consumida do fuso iniciou com uma diferenccedila de 73

ou seja confirma-se que a potecircncia de corte aumenta mas natildeo na mesma proporccedilatildeo porque o Ks

reduziu devido a maior velocidade de avanccedilo Se o Ks natildeo reduzisse com o aumento do avanccedilo a

diferenccedila da potecircncia consumida do fuso seria de 100

0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)


Evoluccedilatildeo do desgaste das pastilhas - Vb(mm) 3 insertos x 6 insertos

Vc 155mmin - MD fz 022 (3 INSERTOS)


62

Figura 312 ndash Graacutefico da potecircncia consumida do fuso e a variaacutevel quantidade de dentes

34 Desgaste dos insertos (velocidade de corte 110mmin e avanccedilo por faca como

variaacutevel)

Na quarta fase dos experimentos a quantidade de insertos montados na ferramenta (seis

facas) a melhor velocidade de corte (vc 110mmin) encontrada nos primeiros experimentos e o

material da ferramenta (Metal Duro) foram fixados tendo como variaacutevel o avanccedilo por dente

Pode-se verificar que para velocidade de corte de 110mmin independente da variaacutevel avanccedilo

por dente a variaccedilatildeo da evoluccedilatildeo do desgaste das arestas de corte foi muito pequena conforme

demonstrado nas figuras 313 e 314 O aumento do avanccedilo aumenta o volume de cavaco removido

por minuto e com isto aumenta o calor gerado Por outro lado o crescimento do avanccedilo faz com

que o contato do cavaco com a ferramenta se decirc em uma maior porccedilatildeo da superfiacutecie de saiacuteda Como

tem-se maior calor gerado mas com maior aacuterea da ferramenta para receber este calor a temperatura

da ferramenta natildeo se altera muito e por isso a influecircncia do avanccedilo no desgaste da ferramenta

quando existe eacute pequena (Diniz et al 2008)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)


Graacutefico de Potecircncia Consumida do Fuso Nuacutemero de insertos como variaacutevel

Vc 155mmin (6 ins) fz 022 - MD


63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm


Figura 313 ndash Fotos do desgaste dos insertos em diferentes avanccedilos

Este resultado eacute bastante importante para um processo de desbaste como o analisado neste

trabalho O aumento do avanccedilo por dente faz com que o tempo de corte de uma peccedila seja reduzido

Como isto natildeo gerou diminuiccedilatildeo da vida da ferramenta tem-se com certeza um processo mais

produtivo (se a vida da ferramenta tivesse diminuiacutedo seria necessaacuterio cotejar a diminuiccedilatildeo do tempo

de corte contra o aumento de tempo de maacutequina parada para troca de ferramenta para afirmar que o

processo foi mais produtivo) com mesmo custo de ferramentas e menor custo de utilizaccedilatildeo da

maacutequina Haacute que se perguntar qual eacute o limite para o aumento do avanccedilo por dente Com certeza agrave

medida que se aumenta este valor para mesmo raio de ponta da ferramenta cresce o risco de quebra

da mesma A utilizaccedilatildeo de avanccedilos ainda maiores que os aqui utilizados eacute uma sugestatildeo para um

trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64

Figura 314 - Graacutefico da evoluccedilatildeo do desgaste dos insertos de metal duro com o avanccedilo por

dente como variaacutevel

A figura 315 mostra os resultados de potecircncia consumida versus nuacutemero de peccedilas usinadas

para os ensaios em que se teve variaccedilatildeo do avanccedilo por dente Nela percebe-se que haacute um aumento

na potecircncia consumida agrave medida que se aumenta o avanccedilo por dente Levando-se em consideraccedilatildeo a

potecircncia consumida na usinagem da 1ordf peccedila (ferramenta ainda sem desgaste) houve um aumento de

21 da potecircncia quando se alterou o avanccedilo por dente de 022mm para 030mm (36 de aumento

do avanccedilo) e um aumento de 9 da potecircncia quando se alterou o avanccedilo por dente de 030mm para

034mm (13 de aumento do avanccedilo) Isto estaacute em acordo com a literatura (Diniz Marcondes e

Coppini2008) que afirma que a Potecircncia de Corte (Pc) aumenta mas natildeo na mesma proporccedilatildeo da

avanccedilo (f) porque a Pressatildeo Especiacutefica de Corte (Ks) cai com o aumento de f Isto eacute possiacutevel

porque a contribuiccedilatildeo dada pelo fluxo lateral de cavaco (parte do volume de material deformado da

peccedila natildeo se transforma em cavaco mas sim escorrega entre a peccedila e a superfiacutecie de folga da

ferramenta) fica percentualmente menos importante quando se aumenta o avanccedilo

Outro ponto importante a ser destacado nesta figura eacute que a contribuiccedilatildeo do desgaste para o

crescimento da potecircncia consumida eacute significativa Quando se utilizou fz = 030 mm o crescimento

da potecircncia entre a 1ordf peccedila usinada e a 40ordf peccedila foi de 76 enquanto quando se usou fz = 022 mm

este crescimento foi de 20 (maior crescimento percentual dentre as 3 curvas) Esta diferenccedila de

0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)


Evoluccedilatildeo do desgaste das pastilhas de metal duro com 6 insertos Variaacutevel - Avanccedilo por dente




65

variaccedilatildeo percentual da potecircncia consumida entre a 1ordf e a 40ordf peccedila deve-se provavelmente ao da

potecircncia ao longo da vida da ferramenta natildeo eacute tatildeo intenso

Figura 315 - Graacutefico do consumo de potecircncia do fuso da maacutequina usando a velocidade de

avanccedilo como variaacutevel

35 Anaacutelise dos mecanismos de desgaste

Os insertos utilizados nos experimentos foram submetidos agrave anaacutelise por um microscoacutepio

eletrocircnico de varredura (MEV) com sistema de energia dispersiva (EDS) Este procedimento

objetivou a anaacutelise do mecanismo de desgaste das arestas de corte

Foram analisadas as arestas dos insertos de metal duro em fim de vida utilizados nos

ensaios em que se variou a velocidade de corte e a quantidade de insertos Os insertos com a

variaccedilatildeo do avanccedilo por dente foram submetidos ao MEV e ao EDS a cada 10 peccedilas mandriladas ateacute

completar o fim de vida Com relaccedilatildeo aos ensaios com ferramenta de ceracircmica somente as arestas

utilizadas no experimento com trecircs insertos puderam ser analisadas porque no experimento

utilizando seis insertos de ceracircmicas os mesmos quebraram no momento do experimento

impossibilitando a anaacutelise

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)


Graacutefico de Potecircncia Consumida do Fuso

Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66

Os insertos usados nos experimentos foram limpos por ataque da soluccedilatildeo de 10 gramas de

ferrocianeto de potaacutessio [ K4 [ Fe(CN)6]] 10 gramas de hidroacutexido de potaacutessio (KHO) e 100

mililitro de aacutegua destilada imerso de 4 agrave 6 antes de serem colocados no microscoacutepio

A figura 316 mostra foto tirada no MEV da regiatildeo desgastada da superfiacutecie de folga de uma

das pastilhas utilizada nos ensaios realizado nas condiccedilotildees vc = 110 mmin fz = 022 mm 6 insertos

e ferramenta de metal duro

Figura 316 ndash Vista da aresta de corte do inserto

(vc110mmin ndash fz022mm ndash 6 insertos ndash Metal Duro) em fim de vida da ferramenta

Nesta figura natildeo se vecirc riscos paralelos agrave direccedilatildeo de corte que se ocorressem indicariam

desgaste de origem abrasiva Fez-se anaacutelise de EDS nos 3 pontos mostrados na figura e o resultado

destas anaacutelises estatildeo mostrados na figura 317 O ponto 2 que estaacute fora da regiatildeo desgastada mostra

predominacircncia de titacircnio e alumiacutenio pois ali a cobertura da ferramenta estaacute intacta (a cobertura eacute de

TiAlN) Nos pontos 1 e 3 que estatildeo mais proacuteximos da aresta de corte encontra-se uma alta

quantidade de ferro e manganecircs mostrando que houve adesatildeo de material da peccedila na regiatildeo

desgastada da superfiacutecie de folga

67

Figura 317 ndash Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de metal duro a uma velocidade

de corte de 110mmin avanccedilo por dente de 022mm e 6 insertos em uso



e ferramenta de metal duro De novo natildeo se vecirc riscos abrasivos na regiatildeo desgastada Os pontos 1 2

e 3 mostrados na figura estatildeo fora da regiatildeo desgastada e a anaacutelise EDS neles (figura 319) indicou a

presenccedila de elementos da cobertura da ferramenta como era de se esperar O ponto 3 aleacutem da

presenccedila de elementos da ferramenta mostrou tambeacutem a presenccedila de elementos do fluido de corte

68

como foacutesforo e pequena quantidade de material da peccedila provavelmente devido ao contato com o

material do cavaco retirado da peccedila



No ponto 4 verifica-se a presenccedila de elementos como ferro manganecircs e siliacutecio que satildeo

materiais presentes exclusivamente na peccedila usinada e no cavaco mostrando de novo que houve

adesatildeo de material da peccedilacavaco na regiatildeo desgastada da superfiacutecie de folga

69





e ferramenta de metal duro De novo natildeo se vecirc riscos abrasivos na regiatildeo desgastada Nesta figura

pode-se tambeacutem ver que o desgaste e a velocidade de ocorrecircncia do desgaste foram tais que a

ferramenta chegou a lascar

70



A figura 321 mostra os resultados da anaacutelise EDS O ponto 4 que estaacute fora da regiatildeo

desgastada (ver figura 320) mostra somente a presenccedila de elementos da cobertura da ferramenta Os

pontos 2 e 3 mostram a forte presenccedila de material da peccedilacavaco aderidos agrave superfiacutecie desgastada

O ponto 1 que estaacute na vizinhanccedila da regiatildeo lascada mostra principalmente a presenccedila de elementos

do substrato da ferramenta como tungstecircnio e cobalto mostrando que ali toda a camada de

cobertura jaacute havia sido removida

71



Depois da anaacutelise do desgaste destas 3 ferramentas pode-se concluir que ele ocorreu

principalmente devido ao mecanismo de adesatildeo e arranque de partiacuteculas da ferramenta (attrition) A

pressatildeo de corte foi tal que permitiu que durante a formaccedilatildeo do cavaco parte do material da

peccedilacavaco extrudasse entre ferramenta e peccedila (talvez auxiliado por algum desgaste inicial gerado

por um outro mecanismo) e aderisse agrave superfiacutecie de folga da ferramenta Esta camada aderida era

arrancada pelo atrito entre ferramenta e peccedila levando consigo partiacuteculas da cobertura e do substrato

da ferramenta Ao arrastar partiacuteculas da ferramenta o desgaste era mais ainda incentivado jaacute que

72

estas partiacuteculas bastante duras atritavam com a proacutepria ferramenta Pode-se concluir que o

mecanismo principal de desgaste foi este devido agrave presenccedila de camada do material da peccedilacavaco

aderida em todas as regiotildees desgastadas como tambeacutem pela regiatildeo do substrato exposta na figura

320 Conseguiu-se tirar uma foto da ferramenta no momento que naquela regiatildeo (ponto 1 da figura

320) a camada aderida havia sido removida e ainda natildeo tinha sido substituiacuteda por outra camada

deixando o substrato exposto Eacute loacutegico que na continuidade deste processo de desgaste

principalmente quando a taxa desgaste eacute alta devido agrave alta velocidade de corte (como ocorreu

quando se utilizou vc = 155 mmin) o risco de lascamento da ferramenta (remoccedilatildeo de macro-

partiacuteculas e natildeo de micro-partiacuteculas) eacute alto como se viu na ponta da ferramenta mostrada na figura

320



e ferramenta de ceracircmica


(vc155mmin ndash fz022mm ndash 3 insertos ndash Ceracircmica) em fim de vida da ferramenta

Haacute quatro pontos indicados conforme demonstrado na figura 322 Nos pontos 1 2 e 3

verifica-se a presenccedila de alta concentraccedilatildeo de siliacutecio (figura 323) que existe tanto na peccedila quanto no

inserto Poreacutem como o ponto 3 natildeo tem contato com a peccedila haacute grande probabilidade que o siliacutecio

73

encontrado seja somente do inserto Foi encontrado tambeacutem tacircntalo presente somente ao material

do inserto conforme demonstrado na figura 323 No ponto 4 que se refere exatamente agrave fronteira da

regiatildeo de desgaste (fronteira entre a aacuterea de contato com a peccedila e a aacuterea sem contato) verifica-se a

presenccedila de material como siliacutecio alumiacutenio e cobalto referente ao inserto mas tambeacutem zinco e

zircocircnio que satildeo materiais do oacuteleo refrigerante utilizado no experimento Isto significa que o fluido

de corte chegava bem proacuteximo agrave interface peccedila-ferramenta mas natildeo penetrava nela Assim o fluido

tinha uma accedilatildeo refrigerante bastante eficiente jaacute que atingia regiotildees proacuteximas agrave fonte geradora de

calor mas natildeo tinha accedilatildeo lubrificante pois natildeo penetrava nas interfaces para poder ter accedilatildeo de

reduccedilatildeo do coeficiente de atrito

Figura 323 ndash Elementos quiacutemicos encontrados nos insertos de ceracircmica a uma velocidade de

corte de 155mmin avanccedilo por dente de 022mm e 3 insertos em uso

74

Uma anaacutelise visual da figura 322 mostra uma superfiacutecie lisa e a figura 323 mostra a presenccedila

em pequena quantidade de elementos da peccedila Estes pontos satildeo indicaccedilotildees de que o desgaste

difusivo estiver presente Poreacutem a aparecircncia facetada da regiatildeo de desgaste tambeacutem indica que

houve quebra de partiacuteculas macroscoacutepicas da ferramenta talvez causada pela tensatildeo teacutermica gerada

pela alta refrigeraccedilatildeo realizada pelo fluido de corte

Numa tentativa de se entender o processo de desgaste da ferramenta de metal duro desde o

iniacutecio de sua vida fez-se anaacutelise da superfiacutecie desgastada de uma das ferramentas em vaacuterios

momentos de sua vida A figura 324 mostra foto tirada no MEV da regiatildeo desgastada da superfiacutecie

de folga de uma das pastilhas utilizada no ensaio realizado nas condiccedilotildees vc = 110 mmin fz = 030

mm 6 insertos e ferramenta de metal duro apoacutes 10 peccedilas usinadas


(vc110mmin ndash fz030mm ndash 6 insertos ndash Metal Duro) com 10 peccedilas usinadas

A anaacutelise de EDS dos quatro pontos indicados na figura 324 estaacute mostrada na figura 325

Nos pontos 1 e 2 verifica-se a presenccedila de elementos da cobertura (titacircnio e alumiacutenio) como

75

tambeacutem elementos do substrato da ferramenta (W) No ponto 3 que eacute um ponto fora da regiatildeo

desgastada encontra-se alta concentraccedilatildeo de alumiacutenio e titacircnio presentes na cobertura do inserto No

ponto 4 encontra-se ainda bastante material da cobertura da ferramenta Al e Ti Vecirc-se que apoacutes 10

peccedilas usinadas ainda natildeo se iniciou o processo de adesatildeo da material da peccedilacavaco na superfiacutecie

de folga da ferramenta (natildeo se verifica a presenccedila marcante de Fe na regiatildeo de desgaste) adesatildeo

esta bastante presente na ferramenta apoacutes 40 peccedilas usinadas Tambeacutem mesmo na regiatildeo desgastada

ainda se verifica bastante a presenccedila de material da cobertura o que demonstra que o desgaste natildeo

era profundo a ponto de remover esta camada de material

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4

Figura 325 ndash Elementos quiacutemicos encontrado no inserto de MD a uma vc110mmin Avanccedilo

por dente de 030mm apoacutes 10 peccedilas usinadas

76


das pastilhas utilizada no ensaio realizado nas condiccedilotildees vc = 110 mmin fz = 030 mm 6 insertos e

ferramenta de metal duro apoacutes 20 peccedilas usinadas



A anaacutelise de EDS dos quatro pontos indicados na figura 326 estaacute mostrada na figura 327 No

ponto 1 verifica-se a presenccedila de alta concentraccedilatildeo de tungstecircnio referente ao substrato do inserto e

uma pequena concentraccedilatildeo de Fe da peccedila Conclui-se entatildeo que nesta porccedilatildeo da regiatildeo desgastada a

cobertura jaacute havia sido removida e o processo de adesatildeo de material da peccedilacavaco dava sinais de

sua presenccedila No ponto 2 a presenccedila do Fe proveniente da peccedilacavaco eacute bastante intensa

mostrando que o processo de adesatildeo jaacute havia realmente se iniciado O ponto 3 eacute fora da regiatildeo

desgastada e portanto somente possui elementos da cobertura da ferramenta como alumiacutenio e

titacircnio Algum teor de W aparece porque a anaacutelise EDS eacute capaz de detectar elementos que estaacute a

alguma distacircncia da superfiacutecie analisada Assim o W que estaacute a alguns microns de distacircncia eacute

mostrado na anaacutelise No ponto 4 encontra-se somente alumiacutenio e titacircnio da cobertura mostrando

que nesta porccedilatildeo da regiatildeo desgastada o processo de adesatildeo ainda natildeo havia se iniciado

77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4


por dente de 030mm e 20 peccedilas usinadas




78




Similarmente ao que ocorreu com a ferramenta apoacutes 20 peccedilas usinadas agora com 30 peccedilas

usinadas a regiatildeo desgastada mostra ponto coberto por material da peccedilacavaco (ponto 1) ponto em

que a cobertura havia sido removida e o substrato estaacute exposto (ponto 2) e ponto em que a cobertura

ainda estava intacta (ponto 4) Logicamente o ponto 3 que estaacute fora da regiatildeo desgastada mostra

somente elementos da cobertura e pouco concentraccedilatildeo de elementos do substrato da ferramenta

79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4


por dente de 030mm e 30 peccedilas



ferramenta de metal duro apoacutes 40 peccedilas usinadas (fim do ensaio)

80




Nos pontos 1 e 2 constata-se a presenccedila de alta concentraccedilatildeo de ferro presente na peccedilacavaco

indicando que o processo de adesatildeo na ferramenta jaacute era bastante acentuado Mesmo assim ainda

havia uma parte da porccedilatildeo desgastada em que o desgaste natildeo havia se aprofundado na ferramenta e

assim a cobertura ainda estava presente (ponto 4 que tem forte concentraccedilatildeo de Ti e Al da

cobertura) No ponto 3 que estaacute fora da regiatildeo desgastada apresenta logicamente somente

elementos da cobertura

81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



Apoacutes a anaacutelise destas figuras pode-se tentar definir quais foram os mecanismos de desgaste da

ferramenta ao longo de sua vida Com 10 peccedilas usinadas a adesatildeo ainda natildeo estaacute presente Algum

outro mecanismo de desgaste (provavelmente a difusatildeo dada a aparecircncia lisa da regiatildeo desgastada

tiacutepica do desgaste difusivo sem a presenccedila de riscos paralelos agrave direccedilatildeo de corte tiacutepicos da abrasatildeo)

foi o responsaacutevel pela remoccedilatildeo da camada de cobertura (jaacute se vecirc pontos com o substrato exposto na

figura 331) que gerava o aumento do coeficiente de atrito e propiciava a adesatildeo do material da

peccedilacavaco A presenccedila de algum desgaste tambeacutem facilitou a extrusatildeo deste material entre peccedila e

ferramenta para que a adesatildeo fosse possiacutevel A partir disto a adesatildeo comeccedilou a crescer

82

gradualmente Com 20 peccedilas usinadas jaacute se tinha mais presenccedila de Fe oriundo da peccedila na ferramenta

e tambeacutem porccedilotildees com o substrato exposto (W mostrado na anaacutelise EDS) e a partir da peccedila 30 a

adesatildeo estava bastante presente tornando-se o principal mecanismo de desgaste que conduziu a

ferramenta a valores alto de desgaste

36 Anaacutelise do tempo pelo volume de cavaco removido

A figura 332 mostra a vida da ferramenta para cada experimento realizado no qual fica

caracterizado que menores velocidades de corte e material de metal duro satildeo os mais indicados para

o processo de mandrilamento em desbaste dos mancais de um bloco do motor fabricado em ferro

fundido vermicular Vecirc-se nesta figura que o uso de inserto com material de ceracircmica agrave base de

nitreto de siliacutecio natildeo se mostrou adequado para este tipo de operaccedilatildeo Vecirc-se tambeacutem que os avanccedilos

por dente utilizados no experimento mantiveram a mesma vida de ferramenta

Figura 332 ndash Graacutefico da quantidade de peccedilas produzidas por variaacutevel nos experimentos

Para se ter uma ideacuteia de qual foram as melhores condiccedilotildees de usinagem dentre as que foram

testadas neste trabalho e consequumlentemente escolher o conjunto de condiccedilotildees a serem utilizadas no

0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

6 insertos MD 6 insertos MD 6 insertos MD 6 insertos MD 6 insertos MD 3 insertos MD 3 insertos

Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s

Vida da ferramenta de metal duro e ceracircmica no processo de mandrilamento em desbaste do Ferro Fundido Vermicular

83

meio produtivo construiu-se a figura 333 Na construccedilatildeo desta figura os experimentos em que se

utilizou ferramentas ceracircmicas natildeo foram levados em consideraccedilatildeo jaacute que o desempenho destas

ferramentas natildeo foi razoaacutevel Os ensaios em que se utilizou avanccedilo por dente de 022 mm e se

variou a velocidade de corte se a maacutequina utilizada nesta operaccedilatildeo natildeo for gargalo (isto eacute o tempo

da operaccedilatildeo natildeo eacute importante) a condiccedilatildeo a ser utilizada eacute aquela com velocidade de corte de

110mmin jaacute que ela propicia economia de ferramenta Se a maacutequina for gargalo haacute que se calcular

a velocidade de maacutexima produccedilatildeo (vcmxp) para este avanccedilo a fim de se escolher a velocidade a ser

utilizada Diniz et al (2008) definem vcmxp de acordo com a equaccedilatildeo 32

x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)

Onde K e x satildeo os expoentes da equaccedilatildeo de vida da ferramenta de Taylor (Tvcx=K) tft eacute o

tempo de troca da ferramenta e T eacute a vida da ferramenta em minutos

Figura 333 ndash Graacutefico de tempo de usinagem x volume de cavaco removido

Utilizando-se os dados de vida de ferramenta obtidos nos ensaios com as 3 velocidades de

corte utilizadas neste trabalho tem-se que x e K satildeo respectivamente 26 e 79x106 Com isto

considerando-se um tempo de troca das ferramentas de 2 minutos tem-se que a velocidade de

maacutexima produccedilatildeo eacute 2895 mmin Assim em uma maacutequina gargalo utilizando-se o avanccedilo por dente

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Vc110mmin 6 insertos Fz 022mm





Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)

Tempo de usinagem x Volume de cavaco removido Tempo de usinagem

Volume de material removido

84

de 022 mm dentre as velocidades utilizadas nos ensaios seria interessante utilizar-se a velocidade

de 155 mmin jaacute que a usinagem com este valor de vc apesar de consumir mais ferramentas

propicia menor tempo de produccedilatildeo por peccedila (jaacute que ela a maior velocidade dentre as utilizadas que

ainda eacute menor que vcmxp)

Como visto o uso de maiores avanccedilos natildeo gerou diminuiccedilatildeo da vida da ferramenta Assim

como se estaacute em operaccedilatildeo de desbaste (a rugosidade da peccedila natildeo eacute importante) eacute interessante

utilizar-se o maior avanccedilo possiacutevel Dentre os utilizados neste trabalho seria adequado se utilizar fz

= 034 mm pois com ele consegue-se um corte mais raacutepido sem ainda se ter quebra da aresta de

corte Seria importante tambeacutem se obter a velocidade de maacutexima produccedilatildeo com este avanccedilo a fim

de se saber a velocidade a ser utilizada se a maacutequina for gargalo Esta eacute uma outra sugestatildeo para um

futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES

Esta dissertaccedilatildeo teve por objetivo analisar as condiccedilotildees de usinagem e encontrar influencias

positiva no processo de mandrilamento em desbaste dos mancais de um bloco de motor fabricado

em ferro fundido vermicular

Por meio dos resultados obtidos nas condiccedilotildees experimentadas pode-se concluir que

Quanto maior a velocidade de corte menor a vida final da ferramenta

A utilizaccedilatildeo de um maior nuacutemero de insertos na ferramenta proporcionou maior vida

tanto em termos de tempo de usinagem quanto em termos de volume de material

removido

Insertos de ceracircmica com nitreto de siliacutecio natildeo satildeo indicados para o mandrilamento em

desbaste do ferro fundido vermicular

A alteraccedilatildeo da velocidade de avanccedilo natildeo influencia na vida da ferramenta

Apoacutes definir a melhor velocidade de corte a velocidade de avanccedilo foi limitada pela

potecircncia consumida do fuso e natildeo pelo desgaste das arestas dos insertos

A melhor condiccedilatildeo de corte foi velocidade de corte de 110mmin avanccedilo por dente de

034mm e seis insertos de metal duro montados simultaneamente

O principal mecanismo de desgaste de flanco das pastilhas de metal duro foi o

ldquoattritionrdquo Poreacutem para que a adesatildeo de material da peccedilacavaco sobre a superfiacutecie de

folga pudesse acontecer foi necessaacuterio que inicialmente algum outro mecanismo

(provavelmente a difusatildeo) gerasse o desgaste da ferramenta

Sugestotildees para proacuteximos trabalhos

As informaccedilotildees descritas prevecircem possibilidades das variaccedilotildees sabendo-se que

86

o laboratoacuterio utilizado neste trabalho natildeo as permitiu

o Utilizaccedilatildeo de maiores velocidades de corte conjuntamente com maiores avanccedilos por

dente

o Utilizaccedilatildeo de outros materiais de ferramentas O CBN seria uma opccedilatildeo a ser testada

o Variaccedilatildeo das alturas das pastilhas tanto na direccedilatildeo axial quanto na direccedilatildeo radial

o Verificar se eacute possiacutevel aumentar ainda mais o nuacutemero de arestas da ferramenta para

propiciar ainda maior produccedilatildeo

87

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i

Marco Aurelio Dalo




Dissertaccedilatildeo de mestrado profissional apresentada

agrave comissatildeo de Poacutes Graduaccedilatildeo da Faculdade de Engenharia

Mecacircnica como requisito para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de

Mestre em Engenharia Automobiliacutestica



Campinas

2011

ii



D169e

Dalo Marco Aurelio




2011












factor






iii

iv

Dedicatoacuteria





v

Agradecimentos


minha homenagem




me orientar









vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











ii



D169e

Dalo Marco Aurelio




2011












factor






iii

iv

Dedicatoacuteria





v

Agradecimentos


minha homenagem




me orientar









vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











iii

iv

Dedicatoacuteria





v

Agradecimentos


minha homenagem




me orientar









vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











iv

Dedicatoacuteria





v

Agradecimentos


minha homenagem




me orientar









vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











v

Agradecimentos


minha homenagem




me orientar









vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











vi




Chico Xavier

vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











vii

Resumo




(Mestrado)




















viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











viii

Abstract



















experiments


ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











ix

Lista de Figuras


(SAHM et al 2002) 2




ROSA 2009) 15




(DAWSON 1999) 17
















x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

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s


83









x

ft

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Kv

1

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(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

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(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











x
























xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

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Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

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16

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20

22

24

26

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1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

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12

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1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

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1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

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Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








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70









71










72










320









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PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



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77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











xi































xii











xiii

Lista de Tabelas



















xiv


Fe - Ferro

C - Carbono

Si - Siliacutecio

P - Foacutesforo

Ti - Titacircnio

Mg - Magneacutesio

Mn - Manganecircs

Ni - Niacutequel

Nb - Nioacutebio

Cs - Ceacutesio

Cu - Cobre

Sn - Estanho

S - Enxofre

Co - Cobalto

W - Tungstecircnio

Ce - Ceacuterio

Ca - Caacutelcio





f - Avanccedilo




degC - Grau Celsius


xv


MPa - Mega Pascoal

GPa - Giga Pascoal

















xvi

SUMAacuteRIO

Dedicatoacuteria iv

Resumo vii

Abstract viii

Lista de Figuras ix


SUMAacuteRIO xvi


11 Motor Diesel 3














xvii
























xviii

31 Cavaco 54



e 6 insertos) 58






1






























2



















Enxuta

3








CAPIacuteTULO 1




CAPIacuteTULO 2


CAPIacuteTULO 3


CAPIacuteTULO 4


CAPIacuteTULO 5


trabalhos

11 Motor Diesel









4





























5














(GABALDO 2009)







6







3 3













elasticidade menor











7

















fratura














8










Cinzento

Ferro Fundido

Vermicular

Ferro Fundido

Nodular








035 ndash 050

055 ndash 065

020 ndash 030

045 ndash 050

060 ndash 070

025 ndash 035

045 ndash 050

065 ndash 075

065 - 075










9




10 30 50 70 90





Alongamento () 1-2 1-3 2-4 2-5 3-6









Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


No estado fundido

Ferrita acima de 95

336

257

67

150

FerritaPerlita

Perlita acima de 5

100 Ferrita

298

338

224

245

53

80

140

FerritaPerlita

85 Ferrita

320

242

35

164

Perlita

90 Perlita

10 Ferrita

400

550

320

430

05

15

-

-

10




Limite escoamento

(02) MPa

Alongamento

()

Dureza

HB


0017Mg 0062Ti

0036Cs

380

272

2

179


0024Mg 0084Ti

0030Cs

338

276

25

184


0026Mg 0083Ti

0074Cs

473

335

2

217



386

278

2

-















conforme tabela 14

11



China JB 4403-87 1987

USA ASTM A 842-85 1997



















como o titacircnio







12




























13
















14












ferro cinzento





(DAWSON 1999)












15



(CONSALTER 1987)


apud ROSA 2009)







duacutectil

16












(REUTER et al 1999)









17












(DAWSON 1999)



18






























19







Antimocircnio












Estanho















20




























21















al 2002)






2006)





22











23





de sangramento


24



grupos















25





















26













Xavier2009)





27








28

























considerado


29



















- Dureza a quente






ao atrito

- Tenacidade


do processo




30


al 2008)



2009)


Metal duro

Cermets

Ceracircmicas


Diamante natural
















31










- Fino 08 a 13m




















32


P01P50

M01M40

K01K40

N01N30

S01S30

H01H30





Desig-

Naccedilatildeo



WC TiC

+

TaC

Co Densidade

(gcm3)

Dureza

(kgmm2)

Resist agrave

ruptura

transversal

(kgmm2)

Moacutedulo de

elasticidade

(kgmm2)

Coeficiente


teacutermica

(10-6

1Cdeg)

P01 30 64 6 72 1800 75 - -

P10 55 36 9 104 1600 140 52000 65

P20 76 14 10 119 1500 150 54000 60

P25 73 19 8 125 1500 170 55000 60

P30 82 8 10 130 1450 170 56000 55

P40 77 12 11 131 1400 180 56000 55

P50 70 14 16 129 1300 200 52000 55

M10 84 10 6 131 1650 140 58000 55






acabamento

33

M20 82 10 8 134 1550 160 56000 55

M30 81 10 9 144 1450 180 58000 55

M40 78 7 15 135 1300 200 55000 55

K01 93 2 5 150 1750 120 63000 50

K05 92 2 6 146 1700 135 63000 50

K10 92 2 6 148 1650 150 63000 50

K20 915 25 6 148 1550 170 62000 50

K30 89 2 9 145 1450 190 - 55

K40 88 - 12 143 1300 210 58000 55














(DINIZ et al 2008)








34





























35































36








nesta famiacutelia



Cr2O3 Fe3O4 etc


















37




























38



quente

Resistecircncia ao

choque teacutermico

Estabilidade

quiacutemica (Fe)

Estabilidade

quiacutemica (Ni)


Ceracircmica

Mista

1 3 2 4 4

Ceracircmica com

Wiskers

4 3 3 2 3

Sialon 3 5 4 1 2











2005)




2009)





39
































40





















2008)

41














42













Ledeburita Ausente








43







grafita




Sem ataque



Com ataque NITAL 3











44











45





WTXQ090608 K01L10B040 HP425


WTXQ090608 0906 MN KS6000









46










47














Odor Suave

Cor Acircmbar

pH 90 a 95 (5)


Densidade 0937 gmL


48
























para torque

49










50









insertos

51








mancal
















600mm

52






Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo
















110mmin






53



Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

facas

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo








Corte

Avanccedilo por

dente

Nuacutemero de

dentes

Velocidade de

Avanccedilo









54






31 Cavaco











55






vc110

mmin

vc140

mmin

vc155

mmin









04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

56













04mm

A B

04mm

Vc110mmin Vc140mmin

57














cc vfapKsvFcPc (31)

Onde



0

01

02

03

04

05

06

07

08

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

58
















10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin

Vc 140mmin

Vc 155mmin

59























04mm 04mm

60







Trecircs(3)

insertos

Seis(6)

insertos


10

11

12

13

14

15

16

17

1 10 20

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)




04mm 04mm

04mm 04mm

61







insertos











0

02

04

06

08

10 20 30

Des

gast

e V

b (

mm

)





62



variaacutevel)












10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 10 20 30

Po

tecircn

cia

con

sum

ida(

Kw

)





63

fz

022mm

fz

030mm

fz

034mm












trabalho futuro

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

04mm 04mm 04mm

64



















0

01

02

03

04

10 20 30 40

De

sgas

te V

b (

mm

)






65
















12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1 10 20 30 40

Po

tecircn

cia

con

sum

ida

(Kw

)



Vc 110mmin fz 022mm

Vc 110mmin fz 030mm

Vc 110mmin fz 034mm

66
















67









68








69








70









71










72










320









73












74















75









PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4



76

















77

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






78









79

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4






80










81

PONTO 1 PONTO 2

PONTO 3 PONTO 4











82















0

10

20

30

40

50

Vc 110mmin

Fz022mmmin

Vc 110mmin

Fz030mmmin

Vc 110mmin

Fz034mmmin

Vc 140mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin

Vc 155mmin

Fz022mmmin


Ceracircmica

6 insertos

Ceracircmica

40 40 40

30

23

12

4

Quebra

Nuacute

mer

o d

e p

eccedila

s


83









x

ft

cmxptx

Kv

1

))1(

(

(32)








0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45






Vo

lum

e d

e ca

vaco

(cm

3)

Tem

po

de

usi

nag

em (

min

)



84











futuro trabalho

85

4 CONCLUSOtildeES








removido














86



dente





87

5 REFEREcircNCIAS







Gerais






Materiais 2005







World Congress 2001



88


Transactions 2004







Mecacircnica 2007












89









Darmstadt 2003












90






engineering 2004

















91





2000 446p











ESTUDO DO DESEMPENHO DE FERRAMENTA DE CORTE NO …motores em ferro fundido vermicular devido à...

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