UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃOCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA JHONATAN PERES DE SOUSA ESTUDO DA USINABILIDADE DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO São Luís 2014 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA JHONATAN PERES DE SOUSA ESTUDO DA USINABILIDADE DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado ao Departamento de Engenharia Mecânica e Produção, do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Estadual do Maranhão - UEMA, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica. Orientador: Prof. Dr. Jean Robert P. Rodrigues São Luís 2014 FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO - UEMA Sousa, Jhonatan Peres de. Estudo da usinabilidade do aço inoxidável autenitico / Jhonatan Peres de Sousa.– São Luís, 2014. 74 f Monografia (Graduação) – Curso de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual do Maranhão, 2014. Orientador: Prof. Dr. Jean Robert P. Rodrigues. 1.Usinabilidade. 2.Parâmetros do processo. 3.Aço inoxidável austenitico. I.Título CDU: 624.014.2 Rodrigues Universidade Estadual do Maranhão . Dr.IFMA Prof. Orientador: Prof. do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Estadual do Maranhão como requisito parcial para obtenção do titulo de Bacharel em Engenharia Mecânica. Jean Robert P. Tiago do Espírito Santo Baldez Neves Instituto Federal de Educação.JHONATAN PERES DE SOUSA ESTUDO DA USINABILIDADE DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Departamento de Engenharia Mecânica e Produção. Adilto Pereira Andrade Cunha Universidade Estadual do Maranhão . Ciência e Tecnologia – Campus Monte Castelo . Rodrigues Aprovada em: ____/____/____ BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Dr.UEMA . Jean Robert P. Dr.UEMA Prof. por toda a sua graça maravilhosa e infinita misericórdia que sempre me acompanharam todos os dias da minha vida. À minha preciosa família por me incentivar a nunca desistir dos meus objetivos.Ao SENHOR Deus Eterno. Soberano e Poderoso. . Aos meus amigos que sempre acreditaram em mim. Rubem e Pr ª Maria do Espírito Santo. ao Pr. incentivo e companheirismo. Jean Robert. A todos os meus amigos do curso de Engenharia Mecânica (2010. Agradeço também aos meus amigos João Carlos e Cássio Daniel. Os meus sinceros agradecimentos a todos aqueles que contribuíram direta ou indiretamente na elaboração deste trabalho. Adilto Pereira e ao Professor Dr. ao meu pai Domingos Lopes. por todo o apoio. principalmente ao meu amigo José Carlos. me ajudando em todas as minhas dificuldades acreditando no meu potencial e confiando no meu sucesso. tirando todas as minhas dúvidas com o desenvolvimento desse trabalho. por ter me dado toda força necessária. Ao Professor Dr. Aos meus líderes e todos os amigos da IBT-CBN. desempenhando um excelente papel de professor e orientador.Agradecimentos Agradeço primeiramente a Deus. a minha tia Francisca Almeida e a minha vó Raimunda Peres por sempre terem me apoiado ao longo de toda a minha vida. aos meus amigos Leonilton Ribeiro. meu refúgio e fortaleza. especialmente a minha mãe Evandeny Peres. mesmo em meio às grandes dificuldades que tive que enfrentar ao longo desta caminhada. aos meus irmãos Jhemeson e Jheison Peres. sem a sua ajuda nada disso seria possível. Tiago Baldez pelas considerações de grande significância feitas neste trabalho. À minha querida família. Agradeço também ao meu querido amigo Helismar Medeiros da IBA que sempre me ajudou com suas orações e sua preciosa amizade. . Ao Professor Dr. coragem. em especial ao Pr.1). Ítalo Barros e Ribamar Lima por todas as suas orações. perseverança e capacidade para chegar até aqui e nunca desistir. Gilbert Carlos e Joseane Sousa. que sempre se dispôs a me ajudar. aos quais considero verdadeiramente como meus irmãos. ” Salmos 37:4 .“Deleita-te no SENHOR e Ele satisfará os desejos do teu coração. este trabalho visa fornecer uma visão clara das ferramentas indicadas para a usinagem. os principais métodos e técnicas.). .chave: Usinabilidade. este trabalho aborda desde o histórico do desenvolvimento deste aço. Sabendo que a usinagem atualmente é um dos processos de fabricação altamente difundido e da dificuldade que existe na usinagem deste material. os fluidos de corte empregados. média ou grande escala. explicando sobre sua abundância e obtenção. características principais. Além disso. forças de corte. foi possível avaliar a usinabilidade deste material mediante uma série de condições de corte.RESUMO Este trabalho consiste numa fonte confiável de informações no que diz respeito à usinagem do aço inoxidável austenítico. importância e aplicações até um estudo criterioso sobre os efeitos da usinagem deste aço nos parâmetros do processo (acabamento superficial. De acordo com as pesquisas apuradas. classificações. os desgastes encontrados nas ferramentas de corte e os critérios de vida da mesma. Palavras . aço inoxidável austenítico. temperaturas de corte e etc. o que é de fundamental importância quando se deseja uma excelente operação de usinagem de pequena. parâmetros do processo. medium or large scale. explaining about their abundance and obtaining. . main characteristics. austenitic stainless steel. which is crucial when you want an excellent machining operation of small. applications and importance to a careful study on the effects of this steel in machining process parameters (surface finish of forces cutting. etc. Key words: Machinability. this work aims to provide a clear overview of the tools suitable for machining. the process parameters. classifications. the main methods and techniques. cutting fluids employees. this work covers everything from the development history of this steel. According to the research determined it was possible to evaluate the machinability of this material through a series of cutting conditions.ABSTRACT This work is a reliable source of information regarding the machining of austenitic stainless steel. Knowing that the machining is currently one of the highly diffused and difficult manufacturing processes that exist in the machining of this material. cutting temperatures. found wear on cutting tools and criteria for life the same. Furthermore.). 20 – Forças de Corte do aço AISI 310 mediante as condições de usinagem 46 Fig. 2. 2.11 . 2.Pastilha T-Max® para torneamento. 2.7 – Tanque de armazenagem construído em aço inox AISI 304 30 Fig. 2.1 . 2. 2. 2. 2.4 .14 . 2.Broca CoroDrill® 860 42 Fig.Caldeirão Industrial a gás construído em aço inox AISI 304 29 Fig.19 – Forças de Corte do aço AISI 304 mediante as condições de usinagem 46 Fig.18 – Forças de Corte do aço AISI 303 mediante as condições de usinagem 46 Fig. 304L ou 316/316L em vasos de pressão 31 Fig.2 – Seção Vertical do Sistema Fr-Cr-Ni para 70% de Fr 25 Fig.13 – Escolha das classes em função de vários itens 39 Fig. 2.Fogão a gás 4 bocas com forno construído com aço inox AISI 304 31 Fig.15 .6 – Sistema de exaustão fabricado em aço inox AISI 304 30 Fig. 2. 2. 2.10 .Zonas de geração de calor em usinagem 47 Fig.Fixação Rígida 36 Fig.3 – Pseudo-binários para relações fixas definidas Cr/Ni 25 Fig.Aplicação do aço inox AISI 304. na superfície de saída e nas direções de corte e avanço 44 Fig.16 – Decomposição da Força de Usinagem 43 Fig.17 . 2.12 . 2. 2.Processo de produção do aço da GERDAU BRASIL 23 Fig. 2. classe 2015 38 Fig.22 – Temperaturas máximas da interface cavaco-ferramenta em função da velocidade de corte 48 .Fresa CoroMill® 345 41 Fig.Escolha da classe das ferramentas 38 Fig. 2.9 .8 .Lista de Figuras Fig. 2.21 .Forças de usinagem e suas decomposições no plano de cisalhamento. 2.Utilização do aço inox AISI 316 no revestimento da fachada da Sede da VIVO 30 Fig.5 . 2. 2. 2. 3. 2. a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente.28– Parâmetros utilizados para medir os desgastes das ferramentas de corte 54 Fig.Variação do comprimento do cavaco em função da velocidade de corte e avanço 65 Fig. c) desgaste de entalhe 53 Fig. a) desgaste de flanco. 2.24 . 2.1 .31 – Aplicação por jorro do fluido de corte semi-sintético 59 Fig. 2. 2.Tipos de cavacos obtidos no processo de usinagem do aço ABNT 304 65 Fig. 2.Efeito do avanço e da profundidade de corte na forma dos cavacos 64 Fig.29 – (a) Vbmax versus tempo de usinagem e (b) Vida de ferramenta versus Vc na usinagem com ferramenta de metal duro 55 Fig. 3.0mm) 62 Fig. 2.Tipos mais comuns de quebra-cavacos.27 – Fotografias das três formas de desgaste.26 – Principais áreas de desgaste de uma ferramenta de corte 52 Fig.25.33 – Rugosidade média aritmética em função da velocidade de corte (f = 0. b) Quebra-cavaco usinado diretamente na ferramenta.23 . 2.34 – Rugosidade média aritmética em função do avanço (vc = 250m/min e ap = 1.0mm) 62 Fig.Efeito da velocidade de corte na temperatura do cavaco 51 Fig. 2.3 .35 – Rugosidade média aritmética em função da profundidade de usinagem (vc = 250m/min e f = 0.15mm/rev) 62 Fig. 3. 2.Quimatic 4-EP – Fluido de Corte integral de base mineral 59 Fig.32 . b) desgaste de cratera.Efeito do desgaste na temperatura do cavaco 51 Fig.Mira da posição de medida de temperatura do sensor infravermelho 50 Fig.2 . 2.4 .15mm/rev e ap = 1. 3. c) Quebracavaco em pastilha sinterizada 66 .30 – a) Aplicação do fluido de corte no torneamento.Fig. e b) Aplicação do fluido de corte no fresamento 56 Fig. 4 – Característica quanto à estampabilidade e soldabilidade de alguns aços inoxidáveis austeníticos 27 Tabela 2.6 .1 .Produção mundial de aço bruto e ferro – gusa 21 Tabela 2.Parâmetros de usinagem utilizados nos ensaios 45 Tabela 2.10 .Condições de corte utilizadas nos ensaios obtenção de amostras de cavaco 64 .Equivalência de normas para aços inoxidáveis 33 Tabela 2.5 – Aços inoxidáveis austeníticos e suas principais aplicações 32 Tabela 2.Classificação dos metais duros segundo a Norma ISO 513 35 Tabela 2.11 – Resultados da força de corte em diferentes condições de usinagem 45 Tabela 3.Coeficiente de dilatação entre 20 e 200 ºC para famílias de aços 27 Tabela 2.9 – Indicações para a escolha de brocas 42 Tabela 2.Lista de Tabelas Tabela 2.8 .2 – Propriedades mecânicas de aços inoxidáveis 26 Tabela 2.Classificação dos aços inoxidáveis austeníticos e suas composições químicas 34 Tabela 2.6 .1.3 . Projeção principal de corte sobre o plano de cisalhamento na sua direção normal Tc – Tempo de corte Vb – Vibração mecânica rn .Raio de ponta da ferramenta ap .ângulo de folga da ferramenta χr – ângulo de posição da ferramenta εr – ângulo de ponta da ferramenta χr – ângulo de posição da ferramenta t .Projeção da força principal de corte que atua na superfície de saída da ferramenta na sua direção tangencial FN – Força de compressão Fs .Rugosidade média aritmética KT .Profundidade de cratera VBB .tempo γo .Projeção da força principal de corte sobre o plano de cisalhamento na sua direção tangencial FNZ .profundidade de corte β . αo .Lista de Siglas e Abreviaturas Fu – Força de usinagem Fc – Força de corte Ff – Força de avanço Fp – Força passiva Vc – Velocidade de corte Ff(x) – Componente vetorial de Ff no eixo x Fp(y) .ângulo de inclinação negativo Ra .ângulo de cunha da ferramenta α.Desgaste de flanco médio Vbmáx .Desgaste de flanco máximo .Componente vetorial de Fp no eixo y Fc(z) – Componente vetorial de Fc no eixo z Ft .ângulo de saída negativo λs . Cromo Ni .Unified Numbering System (Sistema de Numeração Unificada) UNI .Titânio Nb .Deutsches Institut für Normung eV (Norma alemã) JIS .High Speed Steel – Aço rápido PVD .VN e VC – Critérios para o desgaste de entalhe na usinagem de ligas de Ni com ferramentas de metal duro.Ente Nazionale Italiano di Unificazione (Norma italiana) DIN .fósforo S – enxofre Fe – Ferro Al2O3 .International Standard Organization ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas AISI .Nióbio Al .Deposição Química por Vapor .Nitreto de titânio TiAlN .Alumínio Cu .Association française de normalisation (Norma francesa) SIS . APC – Aresta Postiça de Corte PIB – Produto Interno Bruto Cr .Cobre Mn .Nitreto de titânio-alumínio ISO .Standardiseringen i Sverige (Norma sueca) HRC .Molibdênio Ti .Silício P .Manganês Si .Ensaio de dureza Rockwell HSS .Óxido de alumínio TiN .Níquel CFC – Cúbica de Face Centrada Mo .Deposição Física por Vapor CVD .Japanese Industrial Standards (Norma japonesa) BS – Norma da Inglaterra AFNOR .American Iron and Steel Institute – Instituto Americano do Ferro e Aço UNS . Megapascal LE – Limite de escoamento LR – Limite de resistência t – toleladas µm/m ºC – Dilatação térmica rpm – rotações por minuto .Grau celsius MPa .milímetros mm/rot – milímetros por rotações m/min – metros por minuto ºC .CV – Cavalo-vapor mm . UM BREVE HISTÓRICO SOBRE OS AÇOS INOXIDÁVEIS 19 2. DESGASTES DAS FERRAMENTAS DE CORTE 52 2.8.2. OBJETIVO GERAL 17 1. ABUNDÂNCIA DOS PRINCIPAIS ELEMENTOS CONSTITUINTES 20 2.9.7. PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS 22 2.SUMÁRIO 1. FLUIDOS DE CORTE RECOMENDADOS 56 2. JUSTIFICATIVA 17 2.5. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 19 2. IMPORTANCIA E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES 29 2.1.9.9.9. INTRODUÇÃO 16 1. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 67 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 1.3.1.2.5. FORMAÇÃO DOS CAVACOS 63 4.9.4.6.9. ACABAMENTO SUPERFICIAL DAS PEÇAS 60 3. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 69 .3. FERRAMENTAS DE CORTE EMPREGADAS NA USINAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO 35 2. CLASSIFICAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO 33 2.3. CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS 24 2.2. EFEITOS DA USINAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO NOS PARÂMETROS DO PROCESSO 43 2.1. FORÇA DE USINAGEM 43 2.4. TEMPERATURA DE CORTE 47 2. GENERALIDADES 19 2. Analisando. petroquímica. Estima-se que nos Estados Unidos aproximadamente 10% do PIB. 2014). a eletrônica e de eletrodomésticos (Wilkipédia. são os mais resistentes à corrosão. Ela está presente em diversas áreas da indústria. O desenvolvimento de muitas tecnologias que tornam o nosso dia-a-dia tão confortável tem estado diretamente ligado com a acessibilidade a materiais adequados (Callister. Assim. vestuário. que em alguns países é considerado cerca de 3% do PIB. recreação e produção de alimentos.1. devido aos elevados teores de cromo (Cr) e níquel (Ni) e eles são produzidos nas maiores quantidades (Callister. através da criação de barreiras contra a corrosão para. 2008). pelo menos. mão-de-obra e com o capital investido (Shaw. minimizar estes problemas (Carbó. comunicação. vidros e fibras. Este material é amplamente utilizado nas indústrias químicas. como a automotiva. 2005). A usinagem é um dos mais importantes processos de produção de componentes mecânicos. Cada área de nossas vidas diárias é influenciado em maior ou menor grau pelos materiais. devido às suas excelentes propriedades químicas como alta resistência a corrosão e resistência a temperaturas elevadas. estes incluem variados tipos de materiais como: metais. em grande parte. a compreensão dos cientistas sobre as relações entre os elementos estruturais deu-lhes as condições de moldar. 16 . 2006). habitação. 2008). no entanto são materiais de difícil usinabilidade (Pereira. com base nos aos gastos relacionados com ferramenta. a aeroespacial. podemos constatar que o desenvolvimento e o avanço da sociedade têm estado intimamente ligados à capacidade dos seus membros em produzir e manipular matérias para satisfazer suas necessidades (Callister. Os aços inoxidáveis austeníticos são materiais de grande utilidade na indústria e são muito bem aplicados em equipamentos de processo. Com o passar dos tempos. os homens trabalham há muito tempo com a intenção de diminuir os custos. plásticos. em comparação com as demais classificações. Devido ao custo da corrosão. Eles estão presentes em transportes. estejam relacionados aos processos de usinagem. 2006). INTRODUÇÃO A grande variedade de matérias é que o tornam cada vez mais desconhecidos em nossa cultura. dezenas de milhares de materiais diferentes foram desenvolvidos com características relativamente específicas que atendem as necessidades de nossa moderna e complexa sociedade. O material de estudo deste trabalho é o aço inoxidável austenítico que. 2006). as características dos materiais. a naval. pois o coeficiente de expansão térmica é. A usinagem de um material é entendida como a facilidade ou a dificuldade de remoção de um material durante a usinagem e pode ser avaliada através da força de usinagem (Fu). em vários países ligados à ciência e tecnologia interessados em desenvolvimento em 17 . entre outros. pois favorece ao material excelentes valores de resistência ao impacto.3. alimentícia. Buscar formas mais práticas. A sua estrutura CFC tem grande influência. não somente no Brasil. de papel e celulose e em baixelas e cutelaria. da temperatura de corte (Tc). facilidade. aproximadamente. chapas forjadas. O tema usinabilidade tem sido investigado. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Estudar o efeito da usinagem nos parâmetros do processo. Eles são fabricados nas mais diversas formas. atuais.1. 2008). e de outras análises. podemos levar em conta também a vibração mecânica (Vb) do sistema peça-ferramenta. Discutir os processos de usinagem que tornam estes materiais mais fáceis de serem usinados. barras e perfis laminados. 1. sinais de emissão acústica. 60% maior e a condutividade térmica é. 1. bem como as ferramentas mais adequadas para se empregar. do controle do cavaco. JUSTIFICATIVA Os aços inoxidáveis austeníticos estão incluídos no grupo dos aços que apresentam melhores propriedades de resistência mecânica em temperaturas elevadas. de bebidas e laticínios. dependendo da necessidade. disponibilidade de infraestrutura.nuclear. simples e econômicas de usinagem destes aços. 1. da taxa de desgaste da ferramenta de corte (Childs. 2003). do acabamento superficial. Trent & Diniz. 1994).2. arames e tubos com costura ou sem costura (Padilha. tais como placas. além de também favorecer a não ocorrência do fenômeno de transição dúctil-frágil (Gravalos. 30% maior quando comparados com os aços inoxidáveis ferríticos. mas também. aproximadamente. OBJETIVO GERAL Estudar a usinabilidade dos aços inoxidáveis austeníticos em diversas condições de corte. contribuindo para o avanço e o desenvolvimento de novas técnicas e procedimentos que. possibilitando uma visão mais ampliada para a indústria da usinagem (Campos. por meio da formação do cavaco. Desta forma. Esta propriedade está diretamente ligado à interação entre o processo de fabricação e as características do material da peça. o presente trabalho trata de sua usinabilidade abordando um estudo dos efeitos da usinagem nos parâmetros do processo. A usinabilidade é de grande interesse não só dos fabricantes dos metais e ferramentas. possam aperfeiçoar conhecimentos e processos. 2013). por sua vez. Tem uma grande influência na produtividade de uma empresa. Como os aços inoxidáveis austeníticos são conhecidos como materiais de difícil usinagem. mais também dos consumidores e de todos os que se envolvem na produção de peças. 18 .usinagem (Coppini. motivo pela qual existe um grande interesse em desenvolver métodos de ensaio (Pesquisa em foco. 2010). 2014). condutividade térmica. fez algumas observações metalográficas e constatou que a liga fabricada resistia à maior parte dos reagentes frequentemente usados em metalografia. fundido. 2011). em 20 de Dezembro de 1912. A firma Krupp foi a 19 . em Berlim. Desta forma nasciam os aços inoxidáveis austeníticos V2A (V de Versuch. Brealy. Esta patente foi pouco depois. Os aços inoxidáveis descobertos por Brealy e Strauss são. Eduard Maurer estava afirmando que a liga ferro-cromo elaborada por Brenno Straus era altamente resistente aos vapores agressivos do seu laboratório. Para avaliar a usinabilidade também existem outros critérios importantes. 2. Em 17 de outubro de 1912. dureza. composição química. GENERALIDADES De acordo com Diniz e Coppini (2013). tratamento térmico realizado e processo de fabricação do material (forjado. 7% de níquel e 0. Outro importante fator de influência são os elementos de liga do material. afirma Krupp chefiado por Brenno Straus. ao pedido de patente DRP 304126: ”Fabricação de objetos que exigem alta resistência à corrosão”. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2. “aço sem manchas”. qualidade superficial da peça e forma dos cavacos. etc). UM BREVE HISTÓRICO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS A história relata que o desenvolvimento dos aços inoxidáveis é atribuído ao inglês Harry Brearly.2. A de Austenit) contendo 20% de cromo. a usinabilidade geralmente é avaliada de acordo com alguns critérios: vida da ferramenta. 2011). no primeiro caso o tratamento foi dado por Maurer (Núcleo Inox. propriedades mecânicas e de eventual encruamento. tais como o estado metalúrgico da peça. na verdade quis dizer que esse aço não era atacado ou “manchado” quando submetido aos ataques metalográficos da época (Núcleo Inox. Naquela época. basicamente. na Alemanha. em 1912. a essa liga ele denominou “Stainless Steel”. complementada por outra: DRP 304159. ou seja. os tipos que hoje conhecemos como ABNT 420 e ABNT 302.1. deu entrada no setor de patentes do império alemão. força de usinagem. Neste mesmo ano.2. que significa experiência.25% de carbono. Ao realizar experimentos com uma liga ferro-cromo com aproximadamente 13% de cromo. foram feitos tratamentos térmicos a altíssimas temperaturas para se obter boa ductilidade (caso do tipo ABNT 302) e alta dureza (caso do tipo ABNT 420). em fábricas de amônia e ácido nítrico (Núcleo Inox. a produção de aços inoxidáveis aumentou 20 vezes. os aços inoxidáveis muito evoluíram. Ti. estes elementos são responsáveis pela estabilização da microestrutura ferrítica.primeira a comercializar aços inoxidáveis.000 ºC. principalmente em função das indústrias petrolífera e aeronáutica. As pesquisas que foram feitas indicavam claramente que o impacto que esses materiais representaram.8% dessa produção como mostra a Tabela 2. o Brasil foi o nono produtor mundial de aço (2. austenítica ou ambas. 20 . aquecendo duas ligas em altas temperaturas. Inglaterra e Alemanha. uma com alta dureza e outra com ótima ductilidade. e resfriando-as rapidamente. Al e Cu (Sedriks & Corrosion. A indústria química e as aplicações em altas temperaturas tinham então uma nova classe de materiais adequadas para as suas instalações em meios agressivos. ABUNDÂNCIA DOS PRINCIPAIS ELEMENTOS CONSTITUINTES De acordo com o DNPM . em torno de 1.000 toneladas e em 1953 a produção mundial ultrapassou um milhão de toneladas. Com o passar dos tempos. Alguns aços inoxidáveis chegam a ter em sua composição uma quantidade de até 30% Cr.1 bilhão de toneladas. O avanço obtido desde então nos processos de fabricação mecânica e refino de ligas metálicas permitiram o desenvolvimento de aços inoxidáveis com diferentes composições químicas. atingindo 1.6% maior que a registrada em 2011. Mo. 1994). além de outros elementos que podem ser adicionados tais como. O Brasil participou com 2.1 a seguir.3% da produção) e o maior produtor da América Latina (52. imediatamente os aços inoxidáveis foram adotados nas fábricas de amônia sintética do país (Padilha. Estes aços são divididos em diferentes classes que variam de acordo com os elementos químicos presentes nos mesmos. cerca de 2/3 desta produção eram de aços inoxidáveis autentico (Padilha. Ni. Em 1914.2%). microestruturas e propriedades químicas e mecânicas que melhor se enquadram em suas futuras aplicações. Em 1934 produziram-se 56. e até mesmo devido à 2 ª guerra mundial (Padilha. 2011). N. A produção mundial de ferro-gusa foi 1. 1994). 2003).Departamento Nacional de Produção Mineral.3. Nessa época era um pouco difícil de compreender que. Entre 1950 e 1980. 2. As ligas ferro-cromo (17% cromo) e ferro-cromo-níquel (18% cromo e 8% níquel) foram amplamente usados nos anos de 1920/1930 nos Estados Unidos. 1994). Nb. obtinham-se duas ligas completamente diferentes. a firma já havia fornecido 18 toneladas de V2A para fábrica de anilina e soda. Segue algumas informações sobre a abundância dos principais elementos que constituem estes aços na crosta terrestre (DNPM.Discriminação Aço Bruto (103t) Ferro-Gusa (103t) Países 2011r 2012r % 2011r 2012p % Brasil 35.235 7.222 100 1.7 48.8 Outros países 368.8 Russia 68. A produção mundial de minério de ferro em 2011 foi de cerca de 2.718 3. Vale ressaltar que em todos os aços inoxidáveis estão sempre presentes o carbono e outros elementos como o silício (Si).471 69. De acordo com a aplicação do produto final e do meio ao qual o material será exposto são adicionados Mo (Molibdênio) e Mn (Manganês).8 China 683.3 TOTAL 1.082.609 4.1.95% de ferro) e estão localizadas.1%) e Pará (27.Produção mundial de aço bruto e ferro – gusa (DNPM. As reservas brasileiras totalizam 29. A produção brasileira representou 14.100. Mato Grosso do Sul (9.510.233 32. manganês (Mn).693 654. Tabela 2.599 5.743 70. nos estados de Minas Gerais (79.9 30.6 42.060 1.405 7.200 76.745 2.595 107.674 100.294 167. 2014): Ferro (Fe): As reservas mundiais de minério de ferro são da ordem de 170 bilhões de toneladas.784 46. produção de aço bruto = aço em lingotes + produtos de lingotamento contínuo + aço para fundição.1 81.900 42.6 bilhões de toneladas (com um teor médio de 52.9 629. 21 .730 1. sendo Minas Gerais (69.9%) e Pará (9.8 bilhões de toneladas. 2014).4 Japão 107.2% da produção mundial.0 (p) preliminar. em sua quase totalidade. fósforo (P) e enxofre (S) em quantidades específicas de acordo com a sua classificação (Carbó.3 33.644 15.120 50.682 2.7% das reservas e teor médio de 51.277 23.4% de Fe). Os aços inoxidáveis austeníticos geralmente são formados basicamente de Fe-CrNi.113 2.7%) os principais estados produtores (DNPM.377 354. (r) revisado.258 3.247 88.269 59.321 4.243 30.4 Índia 72.265 708. 2008).6 EUA 86.218 41.1 38.490.522 4.715 5.029 81. 2014).1% e teor médio de 67%).9 Coréia do Sul 68.4 179.162 34. tanto em reservas como produção.0%). O Brasil não produz molibdênio. respectivamente. Já as semi-integradas. Molibdênio (Mo): Os principais produtores em 2011 foram China e Estados Unidos da América (EUA).844 t em 2011.9% sendo a Rússia. o último pedido data do ano de 2005 e está localizado no Rio Grande do Norte.2%) e Minas Gerais (3. como em usinas semi-integradas. Em 2010 foi o 2o produtor mundial (1. Com base nesses dados pode-se dizer que os elementos que constituem os aços inoxidáveis austeníticos estão dispostos de forma abundante na crosta terrestre. refino e conformação mecânica.8% da oferta mundial de níquel.Cromo (Cr): Os líderes mundiais na produção deste elemento são: Cazaquistão.7 x 108 t).3%). os aços inoxidáveis podem ser obtidos tanto em usinas integradas. ou 63% do total produzido mundialmente.5%).203.5%) e no Mato Grosso do Sul (6. 2. continua com uma participação modesta.1 mostra as etapas para obtenção do aço: 22 . há nódulos metálicos contendo manganês. com 94 mil e 64 mil de toneladas produzidas. As principais jazidas estão em Minas Gerais (87.3%) e Minas Gerais (7. Ucrânia. Manganês (Mn): O Brasil tem a 2a maior reserva mundial (~5. A produção nacional de minério de níquel totalizou 13. com uma reserva estimada em 5 x 1011 t do elemento (Rocha.7%). existem apenas projeto de pesquisa em andamento. Canadá. Filipinas.4. Índia. 18% da produção mundial). são aquelas que trabalham utilizando apenas duas etapas: refino e conformação mecânica. Bahia (36.4%). A África do Sul detém a maior produção e as maiores reservas do elemento. Austrália e China também têm importantes jazidas.1%) (DNPM. distribuída entre os Estados de Goiás (45. Os principais estados produtores são: Bahia (89. No fundo dos oceanos (inclusive na costa brasileira). Austrália e Nova Caledônia os países responsáveis por 68. Pará (11. A Figura 2. Níquel (Ni): Entre 2010 e 2011 a produção mundial cresceu 10. Indonésia. O Brasil é praticamente o único produtor de cromo no continente americano. África do Sul e a Índia.8 x 106 t de minério. Amapá (7. Gabão. Estas usinas partem de ferro gusa. O Brasil ocupa a 7ª posição no ranking. O princípio de operação das usinas integradas está baseado em três etapas básicas: redução. 2009). PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS De acordo com a Gerdau Brasil (2014). ferro esponja ou sucata metálica para fabricação de aço. 2014). O processo inicia com a redução do minério de ferro que pode ser granulada ou na forma de pelotas. é adicionado para ajudar na formação da escória responsável pela captura das impurezas do minério. De acordo com o produto final pretendido. a transformação da matéria prima em aço começa com o processo de redução. 23 . Nestas usinas. O ferro-esponja é obtido através de um processo alternativo. O resultado. 2014). No alto forno o minério em forma granulada é aquecido juntamente com o coque ou carvão vegetal a mais de 1400ºC. outro tipo de fundente. A redução direta é feita em um reator. em quantidades corretas. Nas usinas integradas.1 .Processo de produção do aço da Gerdau Brasil (Gerdau. Após está etapa. após a passagem pelo alto forno. há dois processos diferentes de redução: o alto forno que produz o ferro gusa e a redução direta que produz o ferro-esponja. O calcário. No reator. é o ferro em forma líquida chamado ferro gusa. O aço é obtido através da injeção do oxigênio no ferro gusa líquido e também é adicionado a cal para promover a formação da escória. o ferro gusa é transportado para o conversor da aciaria onde ocorre o refino do metal que irá transformar o ferro gusa em aço. no caso dos aços inoxidáveis austeníticos. Nestas unidades a produção do aço é feita a partir do minério de ferro encontrado na natureza em forma de rochas que precisam ser processadas para a obtenção do ferro-gusa ou ferro-esponja.Figura 2. na panela o material poderá receber outros elementos de liga para dar novas propriedades ao aço como cromo e níquel. e insumos para o processo de fusão.com monóxido de carbono e hidrogênio o minério reage a temperatura de 950ºC e se transforma em ferro-esponja que é altamente metalizado. 2001). refino de petróleo e em diversos outros setores onde condições de boa resistência à corrosão. 16 e 30% de cromo e menos de 0. facilidade de limpeza e ótimas características de fabricação são extremamente importantes (Modenesi. Contém entre 6 e 26% de níquel. com um teor total de elementos de liga de. Essa classe de aços inclui. principalmente. 2001). molibdênio e outras). Após a fusão. sabe-se que os aços inoxidáveis austeníticos compõem o maior grupo de aços inoxidáveis utilizados atualmente. Nas usinas semi-integradas. onde é distribuído em diversos veios. Essa etapa garante a produção de um aço de qualidade que é constantemente avaliado através de testes químicos definidos a partir de normas estabelecidas. estes materiais possuem melhor soldabilidade e resistência à corrosão (Modenesi. o aço é transportado ao forno panela. arrames para solda e eletrodos. Estes aços são amplamente utilizados na indústria química. a produção do aço começa quando o forno elétrico é abastecido com a sucata. Apresentam um baixo limite de escoamento e um elevado limite de resistência e ductilidade a temperatura ambiente. não sendo endurecíveis por tratamento térmico. CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS Segundo Modenesi (2001). principal matéria prima. alimentícia. A partir da laminação são produzidas chapas. níquel. representando cerca de 65 a 70% do total produzido. galvanizado e pregos são produzidos através do processo de trefilação. No forno panela. O aço é então transportado ao lingotamento contínuo. barras e perfis estruturais enquanto que arrames recozidos. embora em algumas ligas parte da porcentagem do níquel é substituída por manganês e nitrogênio. em moldes de resfriamento para solidificar-se na forma de tarugos ou blocos que serão cortados em dimensões adequadas a laminação. o aço passa por um refino secundário para ajustar sua temperatura e composição química. Sua estrutura é predominantemente austenítica. resultando no aço em forma líquida. pelo menos. arrame farpado. O metal é fundido no forno elétrico e atinge temperaturas acima de 1700˚ C. ligas Fe-Cr-Ni. A Figura 2. nesta etapa o aço recebe as adições de ligas (de cromo.30% de carbono.5. 2. 26%. Comparando com os demais aços inoxidáveis.2 mostra a seção vertical do Sistema Fr-Cr-Ni para uma liga com 70% de 24 . 2 – Seção vertical do Sistema Fr. Figura 2.3 mostra três diagramas pseudo-binários para relações fixas definidas de Cr/Ni. para 70% de Fr (Padilha. 1994). Através de ensaios. 1990). Figura 2.Pseudo-binários para relações fixas definidas Cr / Ni (Padilha.Ni. 1994). pode-se 25 . Os aços inoxidáveis austeníticos mais utilizados são os 18-8 em que o teor médio de cromo é 18% e o de níquel é 8% (Chiaverini.3 .ferro e a Figura 2.Cr. Alta resistência à corrosão. Baixo custo de manutenção. Relação custo/benefício favorável. e prestígio).2 apresenta o limite de escoamento. limite de resistência e o alongamento total alcançado pelos aços inoxidáveis 304 e 316 em comparação com outros aços em temperatura ambiente. ou seja. Resistência mecânica elevada (pode ultrapassar 2000 MPa).comprovar que a adição do níquel melhora consideravelmente a resistência à corrosão e a resistência à oxidação em altas temperaturas. sendo que. não tem cheiro e não desprende metais . Facilidade de limpeza.3 mostra uma comparação entre o coeficiente de dilatação térmica. Total (%) 40 40 20 20 12 16 A = Austenitico. não deixa gosto. A Tabela 2. Material 100% reciclável: não agride o meio ambiente. o níquel é mais nobre que o ferro e. 1980). forma uma camada de óxido que protege o aço. M = Martensítico Tabela 2.2 – Propriedades mecânicas de aços inoxidáveis (Metals Handbook. Versatilidade e Forte apelo visual (modernidade. além disto. demonstrando a dificuldade que o aço inox do tipo austenítico tem em manter as tolerâncias de usinagem. Material inerte. 26 . Acabamentos superficiais e formas variadas. mesmo quando submetido a elevadas temperaturas ou a baixas Temperaturas (materiais criogênicos). devido à sua baixa rugosidade superficial. A Tabela 2. principalmente em condições de refrigeração inadequada. com as principais características dos aços inoxidáveis austeníticos são: Não endurecíveis. por serem austeníticos. Tipo 304 (A) 316 (A) 405 (F) 430 (F) 410 (M) 431 (M) LE (N/mm2) 205 205 275 275 620 1030 LR (N/mm2) 515 515 480 480 825 1370 Along. Mantém suas propriedades. Boa soldabilidade. De acordo Chiaverini (1990). leveza. F = Ferrítico. Famílias dos aços Coeficiente de dilatação térmica (µm/m ºC) Aços de construção mecânica 11 Aços inoxidáveis martensíticos (13% Cr) 11 Aços inoxidáveis austeníticos (10-18% Ni) 18.4 – Característica quanto à estampabilidade e soldabilidade de alguns aços inoxidáveis austeníticos. os coeficientes de anisotropia normal e planar). Uma característica importante a ser mencionada é a soldabilidade.Coeficiente de dilatação entre 20 e 200 ºC para famílias de aços (Rios. medida de rugosidade do material e etc.3 . 2014).4 apresenta uma breve avaliação de alguns aços inoxidáveis austeníticos quanto a sua estampabilidade e soldabilidade. o coeficiente de encruamento. Tipo Estampabilidade Soldabilidade 301 Boa Boa 304 Ótima Ótima 304L Ótima Ótima 316 Boa Ótima 316L Boa Ótima Tabela 2.5 Tabela 2. o alongamento total até a fratura. sendo diferentes os problemas encontrados na soldagem de aços inoxidáveis ferríticos. uma série de cuidados e em raríssimos casos significa que o material não pode ser soldado. ensaios de tração (do qual se obtém o limite de escoamento e de resistência. martensíticos e austeníticos (Acesita. ensaios de dureza. tais como: ensaios simulativos. 2014). 2011) 27 . A Tabela 2. no processo de soldagem. a razão elástica. (CIMM. 1992). A soldabilidade dos aços inoxidáveis está diretamente relacionada com a classe que este pertence. (Manual Técnico. A avaliação desta propriedade depende de muitos testes. Um material que possui baixa soldabilidade requer. Isto se refere a capacidade que uma chapa tem de adquirir a forma de uma matriz pelo processo de estampagem sem romper ou apresentar qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma. É também de grande importância para as indústriais que trabalham com conformação mecânica a avaliação da estampabilidade dos materiais. Durante o corte. observa-se a formação de uma camada encruada de alta resistência que se opõe ao avanço da ferramenta. pois adições maiores de carbono favorecem a formação de carbonetos estáveis dificultando a usinagem. o que torna difícil a manutenção de tolerâncias apertadas. Segundo Tessler e Barbosa. Assim. (1999). outras características que dificultam a usinagem dessas ligas são: Baixa condutividade térmica que dificulta a extração do calor da região de corte. Péssima característica da saída de cavaco (quebra). As pesquisas de Diniz. que como consequência gera aumento do esforço e do calor. Elevado tensão de ruptura. 1993): Forte desgaste das ferramentas com baixa qualidade de acabamento superficial.Os aços inoxidáveis austeníticos podem ser considerados como os materiais mais difíceis de serem usinados. na maioria dos casos. revelam que além dos fatores citados anteriormente. por terem uma baixa condutibilidade térmica. Alto coeficiente de dilatação térmica. havendo necessidade de minimizar a velocidade de corte (Camargo. O desgaste da ferramenta aumenta sensivelmente com o acréscimo de carbono nesses aços. 2014). A usinabilidade desses aços é tanto melhor quanto mais estável for a austenita e quanto menor o teor das inclusões não metálicas. O aquecimento excessivo compromete a vida da ferramenta e conseqüentemente a qualidade superficial da peça usinada. A formação de cavacos contínuos é causada pela alta ductilidade do material e o atrito elevado na interface metal/ferramenta causa um aquecimento na região de corte. uma elevada força específica de corte surge devido a grande resistência a deformação presente nesses aços. ser usinado com maiores velocidades de corte do que o mesmo aço com tamanho de grão austenítico menor (CIMM. 2008). Um aço inoxidável austenítico com tamanho de grão austenítico relativamente grande pode. Alto coeficiente de atrito. a máquina-ferramenta deve ser suficientemente rígida para suportar o esforço. As dificuldades de usinagem dos aços inoxidáveis austeníticos normalmente concentram-se em (Tessler & Barbosa. Marcondes e Coppini. causando congestionamento em centros de usinagem. provocando maior desgaste na ferramenta. 28 . (1993). Baixas velocidades de corte levando a baixa produtividade. não dissipam efetivamente o calor gerado. Os aços inoxidáveis. sem deixar de levar em consideração a estética. Construção Civil – O aço inoxodável vem sendo empregado cada vez mais por arquitetos e engenheiros em diferentes aplicações de interiores e exteriores na construção civil devido sua aparência elegante e moderna que é excelente para projetos que exigem qualidade.4 . em objetos de uso doméstico e a outros semelhantes. 2014).2. em instrumentos cirúrgicos. durabilidade e resistência. IMPORTÂNCIA E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES Logo no início de sua comercialização. 2009). eletro-eletrônico. (Oliveira. naval. A figura 2. 2009).4 mostra um caldeirão industrial a gás construído com o aço inox austenítico AISI 304.Caldeirão Industrial a gás construído em aço inox AISI 304. A composição química associada ao processamento termomecânico. embalagens e recipientes (Oliveira. Figura 2. contribuindo para a assepsia e higiene necessárias à saúde e ao trato correto dos alimentos (Acessita. Os setores da indústria em que este material possui vasta aplicação são: automobilístico. os produtos inoxidáveis eram fabricados para serem utilizados em aplicações cujo ambiente de trabalho exigia elevada resistência à corrosão. ferroviário. higiene e sem relatar sua incrível estética. (Cozil. na indústria farmacêutica. agrícola. na fabricação de móveis. construção civil. confere aos aços inoxidáveis propriedades diferentes. mecânico. 29 . utilidades domésticas.6. 2014). o aço inoxidável passou a ser largamente empregado nas mais diversas aplicações. porém devido as suas condições favoráveis à limpeza. temos algumas aplicações dos aços inoxidáveis austeníticos juntamente com a justificativa de sua utilização nestes setores: Cutelaria – Largamente empregado devido sua excelente resistência à corrosão conservando assim as qualidades originais dos produtos por muito tempo. Abaixo. rodoviário. como na construção arquitetônica. É o material ideal para aplicações onde existe esse risco de contaminação (a retenção de microorganismos é dez vezes inferior em relação ao plástico ou aço esmaltado). 2006). Indústrias Alimentícia e farmacêutica – Nessas indústrias. são utilizados na fabricação de diversos componentes como: tanques e catalisadores.6 – Sistema de exaustão fabricado em aço inox AISI 304 (Rudes. 2014). sabor e cheiro (Acesita.Figura 2. Figura 2. e escapamentos. 2014). Além disto. disco de freio. Figura 2.Utilização do aço inox AISI 316 no revestimento da fachada da Sede da VIVO.5 . Rio de Janeiro (CBCA.7 – Tanque de armazenagem construído em aço inox AISI 304 (Japacomponentes.6 mostra um sistema de exaustão fabricado com aço austenítico AISI 304 (Acesita. 2014). pois permitem um alto grau de higiene sem falar na preservação das características dos produtos como cor.7 um tanque de armazenagem construído em aço inox AISI 304. Indústria automotiva – A maior aplicação dos aços inoxidáveis nos automóveis é no sistema de exaustão dos gases de combustão provenientes do motor. 30 . A figura 2. os aços inoxidáveis oferecem uma série de vantagens. 2014). Veja na figura 2. 2014). motivo pelo qual são utilizados em componentes de máquinas e equipamentos nos quais se exige alta confiabilidade de desempenho como. este material tornou-se uma excelente opção para produtos presentes nos dia-a-dia como fogões. Figura 2. Figura 2. versatilidade e modernidade (Acesita. e componentes menores como parafusos e hastes (Acesita.9 . 2014). refrigeradores. 2014). 2014).Indústria de Componentes de máquinas e equipamentos – Tanto em temperatura ambiente como a baixas temperaturas estes aços possuem resistência mecânica relativamente elevada. fornos micro-ondas. por exemplo. juntamente com sua alta resistência mecânica e a corrosão. Bens de consumo duráveis – Devido seu forte apelo estético. lavadoras de roupa e de louça e de outros bens de consumo duráveis sem falar no prestígio referente a sua beleza.8 ilustra a aplicação de alguns dos aços empregados na fabricação de vasos de pressão.8 . partes de aeronaves e mísseis. A figura 2. A figura 2.9 demonstra a aplicação do aço inox AISI 304 na estrutura de um fogão. 304L ou 316/316L em vasos de pressão (Vasos de pressão. fornos elétricos. vasos de pressão.Fogão a gás 4 bocas com forno construído com aço inox AISI 304 (Tramontina. 31 .Aplicação do aço inox AISI 304. AISI PRINCIPAIS APLICAÇÕES 301 Utilizado para fins estruturais. tubos e tanques em geral. pias e cubas. têxtil. frisos. frigorífica. farmacêutica. componentes soldados. 310S Usado amplamente na indústria de tratamento térmico para partes de forno tais como suporte de refratários. AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 301LN Indústria ferroviária: trens e metrô para transporte de passageiros 304 Construção civil e arquitetura. fotografias. petroquímica. destilarias de álcool. alimentícia. ventiladores. tubos e tanques em geral. cosmética. forração de forno. conexões ou chapas planas. em equipamentos para indústria alimentícia. alimentícia. instalações criogênicas. utensílios domésticos. destilarias de etanol e caldeiraria. 316/316L hospitalar. farmacêutica.5 apresenta uma descrição mais detalhada das principais aplicações de acordo com o tipo de aço. de laticínios. petroquímica. em forma de tubos. ganchos de tubos etc. instalações criogênicas. aeronáutica. estampagem geral e profunda. ventiladores. 2014). estampagem geral. química. na confecção de facas e lâminas. como anéis coletores de turbinas e sistemas de exaustão. na indústria alimentícia. correias transportadoras. de papel e celulose. 32 . juntas de expansão e também para equipamentos de processos químicos em alta 347/347H temperatura. fotografias. como condensadores em estações geradoras de energia à base de combustível fóssil e nuclear. 304H Equipamentos para indústria petroquímica. têxtil. 304L Equipamentos para indústria aeronáutica. mineração e siderurgia. partes dos queimadores. na caldeiraria e na estampagem geral e profunda. destilaria de etanol. ferroviária. hospitalar.5 – Aços inoxidáveis austeníticos e suas principais aplicações (Acesita. equipamentos para indústrias aeronáutica. de borracha. 317L Indústrias química e petroquímica. ferroviária e petrolífera. Equipamentos em que se exige maior resistência em altas temperaturas aliadas a maiores exigências de soldabilidade. química e petroquímica. naval. refinarias. automotiva. química. de laticínios. utensílios domésticos. fotografia. têxtil. são usados em contato com ácido cítrico e acético aquecidos. hospitalar. Equipamentos para indústria aeronáutica. tais como suporte de refratários. Na indústria alimentícia. e indústrias produtoras de papel e celulose. destilarias. Também encontra aplicação na indústria petrolífera. cosmética. etc. profunda e de precisão. química. destilarias. alimentícia. Tabela 2. ferroviária. indústria alimentícia. forração de forno. 321 Componentes termorresistentes em indústria elétrica. ferroviária. frigorífica. tubos e tanques em geral. farmacêutica. frigorífica. farmacêutica. destilarias. refrigeração. têxtil. especialmente durante o refino. fabricação de tubos e vasos de pressão. de papel e celulose. naval. naval. partes dos queimadores. de tintas. ganchos de tubos. equipamentos para indústrias aeronáutica. cosmética. correias transportadores.A tabela 2. hospitalar. Construção civil e arquitetura. tubos e tanques em geral. 310S Indústria de tratamento térmico para partes de forno. de laticínios. de laticínios. cosmética. de papel e celulose. são usados em contato com o ácido cítrico e ácido acético aquecidos. instalações criogênicas. 2.7. CLASSIFICAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENITICO Os aços inoxidáveis são geralmente designados pelos sistemas de numeração do American Iron and Steel Institute (AISI), Unified Numbering System (UNS) ou por adquirem uma nomenclatura própria do proprietário da liga. Entre estes, o sistema da AISI é o mais utilizado. Neste sistema, a maioria dos tipos de aços inoxidáveis possui uma classificação com três dígitos. Os aços austeníticos fazem parte das séries 200 e 300, enquanto que a série 400 designa tanto aços ferríticos quanto martensíticos (Qualinox, 2014). Em diversos livros e trabalhos brasileiros quando a sigla ABNT não antecede a série do aço inox temos a sigla AISI. Segue uma equivalência de normas para aços inoxidáveis (Sideracofitas, 2014): ABNT AISI UNI DIN (Alemã) JIS BS AFNOR SIS (Brasil) (EUA) (Itália) (Alemã) (Japão) (Inglatera) (França) (Suécia) 301 X12CrNi1707 X12CrNi177 1,4311 SUS 301 301 S 21 - - 302 X10CrNi1809 X12CrNi18.8 SUS 302 302 S 25 12 Ch 18N 2331 304 X5CrNi1810 X5CrNi189 1,4301 SUS 304 304 S 15 08 Ch 18N 2332 304L X2CrNi1811 X2CrNi189 1,4307 SUS 304L 304 S 12 03 Ch 18Ni 2352 316 X5NiCrMo1712 X5CrNiMo181 SUS 316 0 1,4401 316 S 16 - 2347 316L X2CrNiMo1712 X2CrNiTi1810 1,4404 316 S 12 - 2348 321 X5CrNiTi1811 X10CrNiTi189 SUS 321 1,4541 321 S 12 08 Ch 18N10 2337 SUS 316L Tabela 2.6 - Equivalência de normas para aços inoxidáveis (Sideracofitas, 2014). Através das pesquisas feitas por Chawla, Lula e seus colaboradores (1986), os aços inoxidáveis são classificados de acordo com sua composição química e estrutura. Estas ligas possuem na composição cromo e níquel para estabilizar e assegurar a estrutura austenítica na temperatura ambiente e abaixo dela. Este grupo de aço inclui a série AISI 200, ligas estabilizadas ao manganês e/ou nitrogênio e AISI 300, ligas estabilizadas ao níquel. Desenvolvido inicialmente na Ásia, especificamente na China, o aço inoxidável austenítico da série 200 tem sido amplamente utilizado no lugar de aços 300 para 33 determinados fins. Estes aços apresentam redução significativa de níquel e cromo. A adição de manganês, combinada com nitrogênio, pode ter o mesmo efeito estabilizador da austenita que o níquel. Além disso, certas classes (séries 201, 202 e 205) podem ter propriedades mecânicas (tensão de escoamento) 30 % maior do que os aços 304. (Vieira, 2009). De acordo com isso temos uma classificação detalhada na tabela 2.6 juntamente com sua composição química destes aços: Tipo de Aço ABNT 201 202 205 301 302 303 304 304 L 304 N 305 308 309 310 314 316 316 L 317 329 330 347 C Mn Si P S Cr Ni Outros 0,15 1,00 0,06 0,03 1 0,06 0,03 0,12 0,25 0,15 5,50 7,50 7,5 10 14 15,5 2 1 0,06 0,03 0,045 0,03 0,15 2 1 0,045 0,03 0,15 2 1 0,2 0,08 2 1 0,045 0,15 mín. 0,03 0,03 2 1 0,045 0,03 0,08 2 1 0,045 0,03 0,12 2 1 0,045 0,03 0,08 2 1 0,045 0,03 0,2 2 1 0,045 0,03 0,25 2 1,5 0,045 0,03 0,25 2 0,045 0,03 0,08 2 1,5 3 1 0,045 0,03 0,03 2 1 0,045 0,03 0,08 2 1 0,045 0,03 0,1 2 1 0,04 0,03 0,08 2 0,04 0,03 0,08 2 0,75 1,5 1 0,045 0,03 3,50 5,50 4 6 1 1,75 6 8 8 10 5 10 8 10,5 8 12 8 10,5 10,5 13 10 12 12 15 19 22 19 22 10 14 10 14 11 15 3 6 34 37 9 13 N 0,25 N 0,25 N 0,32/0,40 1 16,00 18,00 17 19 16,5 18 16 18 17 19 17 19 18 20 18 20 18 20 17 19 19 21 22 24 24 26 23 26 16 18 16 18 18 20 25 30 17 20 17 19 0,15 Mo (A) 0,6 N 0,10/0,16 Mo 2,00/3,00 Mo 2,00/3,00 Mo 3,00/4,00 Mo 1,00/2,00 Nb + Ta >= 10 x C Tabela 2.7 - Classificação dos aços inoxidáveis austeníticos e suas composições químicas (Abinox, 2014). 34 2.8. FERRAMENTAS DE CORTE EMPREGADA NA USINAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENITICO De acordo com a Sandvik (2014), os critérios de seleção do material e da classe da ferramenta de corte é um fator importante a ser considerado quando se deseja uma operação de usinagem bem-sucedida. O conhecimento básico de cada material para ferramenta de corte e seu desempenho é, portanto, muito importante para a seleção correta de cada aplicação. As considerações incluem o material da peça a ser usinado, o tipo de peça e o formato, as condições de usinagem e o nível de qualidade superficial para cada operação. Os materiais da ferramenta de corte devem possuir diferentes combinações de dureza, tenacidade e resistência ao desgaste e são divididos em várias classes com propriedades específicas. O material das ferramentas de corte indicado na literatura e também pela Sandvik Coromant, para usinagem do aço inoxidável austenítico é o metal duro de Classe M como mostra a tabela 2.8. Principais Classes Letra de Cor de Materiais a serem usinados identificação identificação P Azul Classes de aplicação Metais Parâmetros duros b a P01 P05 P10 Aços: Todos os tipos de aços e aços P15 P20 fundidos, exceto aços inoxidáveis P25 P30 com estrutura austenítica. P35 P40 P45 P50 a M Amarelo M01 Aço Inoxidável: aço inoxidável M10 austenítico e aço duplex M20 (austenítico/ferrítico) e aço fundido. M30 M40 M05 M15 M25 M35 a - aumento da velocidade de corte, aumento da resistência ao desgaste do material da ferramenta. b - aumento do avanço, aumento da tenacidade do material da ferramenta. Tabela 2.8 - Classificação dos metais duros segundo a Norma ISO 513/2004. 35 b desde que não ultrapasse a dureza de 45 HRC. Figura 2. na forma de pastilhas intercambiáveis (insertos) com fixação mecânica sobre um suporte como mostra a Figura 2. 2009). No entanto há uma exigência de máquina de maiores velocidades e maior rigidez para prevenir vibrações. As ferramentas de metal duro podem usinar qualquer tipo de material. O metal-duro é composto de carbonetos metálicos em forma de minúsculas partículas que são incrustadas em metal ligante. 2009). 2014). de tântalo (TaC) e de nióbio (NbC). resistência ao desgaste e tenacidade. pois melhoram muito a performance das ferramentas de metal-duro quanto a prevenir desgastes que se originam nos processos de formação de cavacos particulares a cada tipo de material (Machado. Os componentes mais importantes são o carboneto de tungstênio (WC) que determinam sua resistência ao desgaste e o metal ligante cobalto (Co) que determina a sua tenacidade. A ferramenta MD pode ser aplicada em altas velocidades de corte (Machado. já que 36 . pois oferece maior tenacidade ao MD. as ferramentas de metal duro podem trabalhar com velocidades de corte bem maiores se comparadas com velocidades de corte de uma ferramenta de aço rápido. Nas operações de usinagem como torneamento. Outros elementos podem ser adicionados a essa composição básica como carbonetos de titânio (TiC) para aumentar a resistência à craterização. O metal duro é utilizado. normalmente. dureza a quente. possível graças à variedade da sua composição.Fixação Rígida (Sandvik.10 .O metal duro é usado em cerca de 50% das aplicações devido ao custo e a combinação da dureza à temperatura ambiente.10. a utilização de ferramentas de metal duro com cobertura nas indústrias atinge cerca de 90%. podendo. O processo por PVD garante a mesma tenacidade do substrato e isso não ocorre com o processo CVD. Possui baixa tendência de soldagem com o material da peça. Óxido de alumínio (Al2O3): garante a estabilidade térmica necessária em temperaturas elevadas por ser um material cerâmico refratário e por possuir alta resistência ao desgaste por abrasão. também. 2014): O material da peça (ISO P. K. Nitreto de titânio (TiN): reduz o coeficiente de atrito entre a pastilha e o cavaco. Relembrando que a classe da pastilha é selecionada principalmente de acordo com (Sandvik. Protege a aresta de corte e aumenta a remoção de calor através do cavaco. Os fabricantes de ferramentas possuem em suas linhas de produtos ferramentas revestidas pelos dois processos. Nitreto de titânio-alumínio (TiAlN) e nitreto de alumínio-titânio (AlTiN): maior resistência à oxidação. Segue as principais características das camadas de revestimentos (Espanhol. assim chegar a uma avaria em um curto espaço de tempo de uso. baixa condutividade térmica. 2003). além de alta resistência a ataques químicos e à oxidação. É o revestimento mais utilizado como primeira camada. que aumentam a resistência ao desgaste da camada superior que entra em contato com o cavaco e com a peça (Diniz. N. permitindo o uso de temperaturas mais altas. É quimicamente mais estável que o TiC por possuir menor tendência à difusão em aços. Para melhorar as propriedades mecânicas das ferramentas de metal duro foram desenvolvidas coberturas. M.o metal duro possui uma tenacidade menor se comparada com aço rápido. H). aumentando a concorrência dos fabricantes e ferramentas. apresentando custo mais acessível do produto e. dificultando o desgaste por adesão e a formação da aresta postiça de corte e baixo coeficiente de dilatação térmica. 37 . 2008): Carbonetos de titânio (TiC): possui excelente resistência ao desgaste por abrasão. alta estabilidade química que reduz bastante o desgaste de cratera . Este número é consequência do maior domínio das técnicas de revestimento. Os metais duros podem receber o revestimento pelo processo PVD (Deposição Física por Vapor) e também pelo processo CVD (Deposição Química por Vapor). alta dureza a frio e a quente. funciona como elemento que promove a adesão das camadas de cobertura com o metal duro no núcleo. Os revestimentos são aplicados em substratos de quaisquer classes de metal duro. S. De acordo com Machado e Silva (2004). Pastilha T-Max® para torneamento. Para cortes intermitentes ou quando o martelamento ou entupimento de cavacos for o principal mecanismo de desgaste. Figura 2. difícil). As classes GC1100 também são a primeira escolha quando for necessária uma aresta viva (por ex. classe 2015 (Sandvik. A Figura 2. R = Desbaste. 2014). As ferramentas recomendadas para uso nas operações de torneamento são da classe 2000.12 . 38 . Figura 2. usinagem média. média. desbaste). Condições de usinagem (boa. F = Acabamento.11 . o tipo de metal duro. 2014). a cor e a espessura da cobertura. o procedimento e composição da cobertura. use as classes GC1100. M = Usinagem Média. Tipo de método (acabamento.: com baixos avanços ou com uma profundidade de corte pequena).13 demonstra a escolha das classes bem como o material de corte.Escolha da classe das ferramentas (Sandvik. é uma escolha para cortes contínuos em velocidades de corte moderadas a altas.M25 (M15-M35) A classe de primeira escolha. A boa resistência a choques térmicos e mecânicos fornece excelente segurança da aresta também em cortes interrompidos. Deve ser usado para semiacabamento ao desbaste em velocidades de corte baixas a moderadas.Figura 2. GC2035 . Classe de metal duro com cobertura CVD otimizada para semiacabamento ao desbaste. 39 . 2014): GC2015 . combinada com uma cobertura resistente ao desgaste.M15 (M05-M25) Classe com cobertura CVD para acabamento e desbaste leve.M35 (M25-M40) Metal duro com cobertura PVD. Segue a descrição detalhada de algumas classes de ferramentas ideais para o torneamento dos aços inoxidáveis austeníticos (Sandvik. A classe pode lidar com altas temperaturas. A excelente resistência a choques térmicos faz com que seja ideal para aplicações com cortes intermitentes rápidos.13 – Escolha das classes em função de vários itens (Sandvik. 2014). GC2025 . Adequada para acabamento quando for necessária alta resistência ao desgaste da aresta de corte.GC1115 . Excelente quando for necessária ação de corte vivo combinada com acabamento superficial ou tenacidade da aresta superiores.M15 (M05-M25) Classe de metal duro com cobertura PVD. o que permite que a classe lide com cortes interrompidos pesados com velocidades baixas a moderadas. a cobertura proporciona excelente resistência quando materiais abrasivos são usinados. GC1125 . a classe oferece bom desempenho com desgaste uniforme. A classe tenaz fornece excelente segurança da aresta.M25 (M10-M30) Classe de metal duro com cobertura PVD. GC235 . Propicia desgaste uniforme e alto desempenho previsível. GC1105 . Com boa segurança da aresta de corte. Adequado para acabamento com altas velocidades. Deve ser usada para acabamento usando velocidades de corte médias a baixas. 40 .M20 (M10-M25) Classe de metal duro com cobertura CVD. Ótima resistência a choques térmicos também a torna adequada para cortes levemente interrompidos. Combinada com uma geometria de aresta viva.M15 (M05 .M20) Classe de metal duro com cobertura PVD que tem alta dureza e boa resistência contra deformação plástica.M40 (M25-M40) Uma classe de metal duro com cobertura CVD para desbaste de materiais com casca difícil. GC1515 . Use fresas com pastilhas redondas ou com pequenos ângulos de posição para minimizar o desgaste por entalhe. devido à geometria de fresa mais positiva. No faceamento.Fresa CoroMill® 345 (Sandvik.14 .Para operações de fresamento.15 ilustra esta ferramenta. 2014). Para operações de furação. que compreende os aços inoxidáveis com cavacos longos como aços inoxidáveis austeníticos. faz algumas indicações para a escolha correta de fresas e pastilhas: A maioria das fresas CoroMill podem ser usadas em aços inoxidáveis austeníticos e duplex simplesmente escolhendo uma geometria da pastilha e classe dedicadas. a CoroMill 245 e CoroMill 300 são mais apropriadas do que a CoroMill 345 e a CoroMill 200. Escoamento de cavacos sem problemas. 41 . a ferramenta ideal é CoroDrill® 860. A ferramenta apresenta uma série de benefícios: Baixo custo por furo. O uso dessa ferramenta é indicado para materiais com codificação 860-MM. dentre outros. Tolerância do furo consistente. Confiabilidade de desempenho melhorada. Figura- Figura 2. a Sandvik (2014). Vida útil da ferramenta longa. formação de desgaste controlada. A figura 2. 42 .Figura 2. 2014). 2014).9 algumas indicações e especificações para a escolha da broca: Geometria MM MM Tipo de broca Broca standard com diâmetro simples Broca para furos escalonados e chanfros Proporção comprimento/diâmetro Diâmetro da broca (mm) Refrigeração Tipo de haste Classe (2-3) (3-16) Interna Cilíndrica* GC 2214 (4-5) (3-16) Interna Cilíndrica* GC 2215 (7-8) (3-16) Interna Cilíndrica* GC 2216 (2-3) (3. Tabela 2.9 – Indicações para a escolha de brocas (Sandvik.Broca CoroDrill® 860 (Sandvik.35-17. Seguem na Tabela 2.5) Interna Cilíndrica* GC 2217 *Padronizado na Norma (DIN 6535 HA).15 . Os componentes da força de usinagem (Fc. FORÇA DE USINAGEM O conhecimento da força de usinagem Fu ou de suas componentes: força de corte Fc. passiva (Fp) e de corte (Fc). força de avanço Ff e da força passiva Fp. etc. fixações.2. é a base: Para o projeto de uma máquina ferramenta (dimensionamento das estruturas.1.16 (Sánchez & Trent. Ff e Fp) diminuem com o aumento da velocidade de corte Vc devido à diminuição da resistência do material com o aumento da temperatura (Ferraresi. as quais atuam consideravelmente na ferramenta de corte. 2007).). ela depende diretamente das forças de avanço (Ff).9. Stemmer & König.9. Para a determinação das condições de corte em condições de trabalho. máquina e peça). Figura 2.16 – Decomposição da Força de Usinagem (Stoeterau. respectivamente. Para a avaliação da precisão de uma máquina ferramenta. 43 . A decomposição da força de usinagem está ilustrada na Figura 2. A força de usinagem é também um critério para a determinação da usinabilidade de um material de peça. 2002). Para a explicação de mecanismos de desgaste. acionamentos. em certas condições de trabalho (deformação da ferramenta. nas direções de avanço. ortogonal ao plano de trabalho e de corte. A força de usinagem é por ventura uma soma vetorial (Fu = Ff(x) + Fp(y) + Fc(z)) de todas as forças que são propiciadas durante o processo de usinagem. EFEITO DA USINAGEM DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENITICO NOS PARÂMETROS DO PROCESSO 2. 1990). Desta forma. a força de (Ff).17 . a força de corte (Fc). Para melhor compreensão das forças de usinagem (Fu). No artigo apresentado por F. F. Machado cujo tema é o “Efeito dos parâmetros de usinagem na força de corte e no acabamento superficial de três aços inoxidáveis austeníticos” foram trabalhados os aços AISI 303. AISI 304 e AISI 310 (ver composição química na Tabela 2. a projeção da força principal de corte que atua na superfície de saída da ferramenta na sua direção tangencial (F t). a projeção principal de corte sobre o plano de cisalhamento na sua direção normal (FNZ).De acordo com Ferraresi (1977).7) com o objetivo de determinar a força de corte dentre outros parâmetros.Forças de usinagem e suas decomposições no plano de cisalhamento. entre a parte tensionada do material e a peça. a projeção da força principal de corte sobre o plano de cisalhamento na sua direção tangencial (Fs). 1977). à proporção que a ferramenta se movimenta em direção a peça que irá ser usinada. a razão entre as forças tangencial e normal sobre a superfície de saída da ferramenta e o ângulo de folga da ferramenta (α) podem ser vistos na Figura 2.17 ilustra as mesmas atuando sobre a cunha cortante e sua decomposição em diversas direções. na superfície de saída e nas direções de corte e avanço (Ferraresi. que acontece na região de cisalhamento. o ângulo de cunha da ferramenta (β).17. uma parte do material da peça sofre tensão até que as tensões de cisalhamento se tornem grandes o suficiente para provocar um deslizamento. a força de compressão (FN). N. Figura 2. Macari e I. 44 . a Figura 2. 54 21 123. No processo de torneamento foram utilizadas 2 velocidades de corte (V c). Para a aquisição dos dados foi utilizado o sistema ADS 2000 da Linux e um microcomputador para armazenamento e tratamento dos dados. segue a magnitude das forças de corte demonstradas graficamente: 45 .08 97.47 724.104 d=0.2 f/d=0. Condição utilizada Aço AISI 303 AISI 304 AISI 310 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 27.93 141.36 26.65 20.327 d=0.56 87.88 642.3 A2 22 88 f=0.Parâmetros de usinagem utilizados nos ensaios (Macari & Machado.53 141.34 108.81 138. a força de corte foi avaliada utilizando um dispositivo composto de um porta-ferramentas instrumentado com extensômetros (dinamômetro) para medição da força de corte. Os parâmetros de usinagem utilizados estão apresentados na Tabela 2.65 86.5 B3 f=0. Os corpos de prova foram usinados em um torno convencional.21 677. Os resultados das forças de corte medidas durante o processo de usinagem estão apresentados na Tabela 2. e duas relações entre avanço (f) e profundidade de corte (d). 304 e 310 com diferentes condições de usinagem.21 Tabela 2.96 736.1 B1 f=0. 2005).10 .2 f=0.10.91 25.72 784. Vc Relação f/d (m/min) Vc Relação f (mm/volta) Condição e d (mm) (m/min) f/d f=0.11 – Resultados da força de corte em diferentes condições de usinagem (Macari & Machado.5 A3 f/d=0.327 d=1.42 96. a qual relaciona a usinagem dos aços AISI 303.1 A1 f/d=1 f (mm/volta) Condição e d(mm) f=0.71 815.11.104 d=0.327 d=0. Para melhor visualização.3 B2 f=0.104 d=0.71 47.Durante o torneamento. 2005).6 A4 Tabela 2.327 d=1.74 90.44 153.6 B4 f/d=1 f=0.104 d=0.34 133. 71 600 400 200 26.81 A1 A2 90.47 0 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 Condição AISI 310 Figura 2.74 27.53 141.34 133.21 0 A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 Condição AISI 304 Figura 2.42 96.34 108. 2005). Força de Corte (N) 1000 784.65 800 677.91 724.65 86.71 25.44 153. 1000 Força de Corte (N) 815.36 138. 2005). 46 .54 800 700 600 500 400 300 200 100 0 642.20 – Forças de Corte do aço AISI 310 mediante as condições de usinagem (Macari & Machado.Força de Corte (N) 736.88 B2 B3 B4 Condição AISI 303 Figura 2. 2005).18 – Forças de Corte do aço AISI 303 mediante as condições de usinagem (Macari & Machado.56 87.21 800 600 400 200 47.96 A3 21 A4 B1 123.72 20.19 – Forças de Corte do aço AISI 304 mediante as condições de usinagem (Macari & Machado.08 97.93 141. Com os avanços recentes na tecnologia de fresas. Este raciocínio. TEMPERATURA DE CORTE A temperatura de corte é uma informação de grande importância na usinagem. Conhecer esta temperatura é ter um dado bastante relevante em mãos. pois quando o processo é intermitente. De acordo com Trent (2000).21. 2. 2009). Vale destacar também que o aço AISI 310 apresentou maiores forças. Figura 2. devido a este fato.9. o argumento de que este material é de difícil usinabilidade e que acarreta a produtividade no sentido de que a vida útil da ferramenta fica insatisfatória foi definitivamente banido das indústrias. as forças obtidas foram maiores em todos os casos.19. pois contribui diretamente para o desgaste das ferramentas de corte. gerando muito calor e proporcionando uma condução térmica ruim. 47 . como o fresamento. o calor gerado afeta três zonas distintas. existem várias maneiras para tentar estima-la.2. Estas três zonas estão mostradas na Figura 2. a maioria dos aços inoxidáveis tem tradicionalmente sido associada à noção de que este é um material “viscoso” cuja usinagem é um tanto problemática. em geral está fundamentado no corte de metais com um processo contínuo — torneamento ou furação —. Segundo a Revista “O mundo da usinagem” na publicação trimestral da Divisão Coromant da Sandvik do Brasil. a explicação provável para esse comportamento é o alto grau de encruamento desse material. E.Foi observado que ao utilizar menor velocidade de corte. a usinagem do aço inoxidável é realizada em condições muito melhores.Zonas de geração de calor em usinagem (Machado. no entanto. O gráfico mostra a temperatura máxima da interface cavaco-ferramenta (e portanto a temperatura máxima na superfície de saída da ferramenta) na usinagem de vários materiais com ferramentas de aço rápido. B e C – Zona de Cisalhamento Secundária.22. Assim a temperatura na zona de fluxo. mas também reduzem o limite de escoamento dessas ferramentas. 2000). e isto varia com o material da peça (Trent. A – Zona de Cisalhamento Primária. É importante esclarecer que a geração de calor na região C da Figura 2. 2000). As altas temperaturas nas ferramentas de corte não só aceleram os mecanismos de desgaste termicamente ativados.21 somente apresentará um diferencial na temperatura quando a aresta de corte já estiver desgastada ou se o ângulo de folga for pequeno. em função da velocidade de corte. dentre outros. D – Interface entre a peça e a superfície de folga da ferramenta. a relação entre a temperatura e velocidade de corte para os aços inoxidáveis austeníticos. Haverá.22 – Temperaturas máximas da interface cavaco-ferramenta em função da velocidade de corte (Trent. Figura 2. 48 . A temperatura da interface cavaco-ferramenta aumenta com a velocidade de corte. Observa-se na Figura 2. a temperatura da ferramenta depende da quantidade realizado para cisalhar o material e da quantidade de material que passa pela zona de fluxo. portanto um limite prático na velocidade de corte para cada par ferramenta-peça. e portanto. em geral.Sabe-se que uma variação nos parâmetros de corte contribui significativamente na alteração de temperatura de corte. com o aumento da velocidade de corte. temos uma alteração nas áreas dos planos de cisalhamento primário e secundário. As ferramentas de corte utilizadas nos ensaios foram insertos de metal duro revestido SNMG 120404 MF 431. entretanto. Nesse trabalho foi utilizada uma barra cilíndrica de aço inoxidável ABNT 304 de 70. a velocidade de corte e o avanço podem ser muito significativas. também da Sandvik. 49 . da Sandvik Coromant juntamente com suporte PSSNR 2020 K12. A seguir. assim como o avanço. Esse aumento de temperatura acelera juntamente com o aumento do desgaste da ferramenta. e isso resulta num aumento da força de corte. • Ângulo de Folga: As evidências indicam que as interações entre o efeito do ângulo de folga α. Conclui-se que o aumento da profundidade de corte implica num aumento da temperatura. Para pequenos valores de avanço e baixas velocidades de corte. a aresta postiça de corte perde estabilidade e a temperatura da ferramenta volta a aumentar significativamente com o aumento da velocidade. • Velocidade de Corte: Com o aumento da velocidade de corte. trazendo resultados ótimos para a redução da temperatura de corte. Um artigo apresentado no 17º Simpósio do Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica desenvolvido pelos alunos da Universidade Federal de Uberlândia tratava da “Análise do torneamento do aço inoxidável ABNT 304 através da temperatura do cavaco”. pois aumenta a geração de calor. a principal fonte de calor está afastada da superfície da ferramenta.9 milímetros de diâmetro e 500 milímetros de comprimento. o que faz aumentar o atrito entre a peça e a ferramenta. e isso resulta num aumento da força de corte. e quando esta se faz presente. é mostrado o efeito desses parâmetros na temperatura. consequentemente temos um aumento na temperatura de corte. • Avanço: O efeito do avanço é analisado paralelamente com a velocidade de corte. • Profundidade de Corte: Com o aumento da profundidade de corte. A quantidade de calor gerado é consequência da força de corte. há a presença da APC. 25 ilustram uma análise dos valores da temperatura máxima dos cavacos obtidos nos ensaios realizados e as variações de velocidade de corte juntamente com o desgaste de flanco da ferramenta utilizada na usinagem. a fim de ajustar o foco de maneira que a leitura fosse mais precisa. A maior parte do calor gerado na zona de cisalhamento primária é dissipada no cavaco. Revolution 220. aumenta-se também a quantidade de 50 .24 e 2. 2009). O sensor infravermelho foi montado de forma que a superfície da sua lente ficasse a 76 milímetros da superfície de saída da ferramenta. com 7. 130 m/min. aumenta com o aumento do desgaste. O teste de torneamento cilíndrico externo foi realizado a seco. 160 m/min e 170 m/min. Figura 2.Para os testes utilizou-se o torno com variação contínua de velocidade.5 CV de potência.24 percebe-se que. Sabe-se que com o aumento do desgaste.15 milímetros por revolução juntamente com velocidades de corte de 120 m/min. Para melhor avaliação e interpretação dos resultados. Para a medição de temperatura foi utilizado um sensor infravermelho Raytek e para a análise dos sinais de temperatura foi utilizado o programa Data Temp Multidrop. De acordo com o gráfico da Figura 2. 150 m/min. Para avaliar o desgaste da ferramenta as medidas foram feitas utilizando-se microscópio com o software de análise de imagem Image Pro. As Figuras 2. para qualquer velocidade de corte escolhida. como é mostrado na Figura 2. geralmente. (Pereira. os parâmetros de corte trabalhos foram os seguintes: profundidade de corte (ap) com o valor de 1 milímetro e o avanço (f) de 0. Fez-se a mira do local onde o sensor captaria as temperaturas através de um feixe luminoso que se encontrava num suporte adaptado ao sensor. da Deb’Maq.23. a temperatura máxima que os cavacos.Mira da posição de medida de temperatura do sensor infravermelho.23 . de 0. Ao contrário. Figura 2. 2009).4 mm e 0.25.24 .25. consequentemente.Efeito da velocidade de corte na temperatura do cavaco (Pereira.Efeito do desgaste na temperatura do cavaco (Pereira. 2009). percebe-se que apenas para os desgastes mais elevados. para os outros níveis de desgaste não ocorre esse efeito. observa-se um ligeiro decréscimo nos valores da temperatura do cavaco. De acordo com o gráfico da Figura 2.5 mm é que o acréscimo da velocidade de corte é significativo no aumento da temperatura máxima atingida pelo cavaco. o calor nela gerado e a temperatura do cavaco aumentam significativamente.deformações na zona de cisalhamento primária. entretanto. 51 . Figura 2. levando em consideração o cuidado com a alteração na sua geometria. Normalmente. 2000). esta forma de desgaste é a principal na avaliação da vida de uma ferramenta de corte. c – desgaste de entalhe. b – desgaste de flanco. a seta indica a área onde há a formação do desgaste de flanco. pois ela pode comprometer o acabamento superficial da peça gerando assim um aumento nas forças de corte podendo resultar em vibrações. Figura 2.27(a). a seta indica a área onde há a formação do desgaste de cratera. A Figura 2. de certa forma que ela não perca suas características de corte. Na Figura 2. 2000).26 apresenta as principais áreas de desgaste de uma ferramenta de corte.26 – Principais áreas de desgaste de uma ferramenta de corte (Trent. crescimento nos níveis de atrito e todos os problemas por ele causados.27(b). quebra e etc (Trent. A Figura 2.9.2. a seta indica a área onde há a formação do desgaste de 52 . a – desgaste de cratera. Sua vida esta relacionada com o tempo em que a ferramenta alcança o seu fim precisamente estabelecido. Na Figura 2. No desgaste de flanco há uma perda do ângulo de folga.27(c).3. promovendo um aumento dos níveis de contato entre a ferramenta e a peça e consequentemente. Na Figura 2.27 apresenta exemplos de ferramentas desgastadas onde se pode identificar claramente as três formas básicas de desgaste definidas anteriormente. DESGASTES DAS FERRAMENTAS DE CORTE O desgaste das ferramentas de corte é um tema bastante discutido no setor da usinagem e está diretamente relacionado a vida de uma ferramenta que pode ser definido como sendo o tempo em que esta trabalha efetivamente. é necessário quantificar o nível de desgaste. Figura 2. pois são mais resistentes à abrasão.28 que são os principais indicativos e utilizados para quantificar o desgaste de uma ferramenta de usinagem de acordo com a Norma ISO 3685 de 1977. Quando isto é possível deve-se seguir os parâmetros mostrados na Figura 2. Normalmente ocorre na aresta principal de corte. Antes que um desses desgastes atinga grandes proporções. sofrendo forte influência das condições de corte. 1999) Para fresamento frontal as ferramentas de metal duro revestidas são normalmente as ferramentas mais solicitadas. Quando estas ferramentas são revestidos de TiC na última camada se tornam mais resistentes ao desgaste de flanco. b) desgaste de cratera. mas também pode aparecer na aresta secundária de corte com dimensões mais reduzidas. c) desgaste de entalhe (Editado da Sandvik.entalhe. Para se avaliar bem a vida de uma ferramenta. Os principais são KT. Pode ocorrer tanto em ferramentas de MD como em ferramentas de material cerâmico. de maneira a colocar o processo de corte em risco. 2009). a ferramenta deverá ser reafiada ou substituída. A Figura 2. que são as mais indicadas para a usinagem das ligas de níquel. adquirem maior resistência ao desgaste de cratera pois o coeficientes de atrito é relativamente pequeno. O desgaste de entalhe ocorre principalmente na usinagem de materiais resistentes a altas temperaturas. VBB e VbMax : 53 .27 – Fotografias das três formas de desgaste. Se estas possuem o TiN como última camada. a) desgaste de flanco. diminuindo assim as faixas de temperatura e dificultando a difusão (Da Silva.28 mostra os parâmetros utilizados pela norma ISO 3685 para quantificar esses desgastes. 01mm. Para realização dos ensaios utilizou-se um torno marca Romi modelo Centur 30 RV que possui como características potência de 10 CV e rotação máxima de 3500 rpm. 54 .4 mm/rot). Nos ensaios realizados com ferramenta de metal duro adotou-se velocidade de corte de 200. Desgaste de flanco máximo. 1977).3f. metal duro e cerâmicos é (Trent. Na avaliação feita por Marcio Casagranda (2004) com o aço inoxidável AISI 303 é possível observar o nível do desgaste da ferramenta em função de velocidade de corte.06 + 0.Figura 2. a norma recomenda usar valores de VN e VC = 1.0 mm como critérios também. KT = 0. 236 e 280 m/min.2. 2000): Desgaste de flanco médio.28– Parâmetros utilizados para medir os desgastes das ferramentas de corte (Norma ISO 3685. No caso da usinagem de ligas de Ni com metal duro ou cerâmicas onde o desgaste de entalhe predomina. Falha catastrófica. que permitem a medição em x e y. 0.5mm e quatro avanços diferentes (0. Vbmáx = 0. com resolução de 0. onde f é o avanço em mm/rev. recomenda-se a reafiação ou substituição da ferramenta de corte. O microscópio ótico de ferramentaria Mitutoyo.6 mm.1. O critério recomendado pela ISO para ferramentas de aço-rápido. com profundidade de corte de 1. Da mesma forma.3 e 0. 0.3 mm. Este microscópio possui dois nônios. quando qualquer um destes limites for ultrapassado. Profundidade de cratera. modelo toolmakers TM-201 foi utilizado para as devidas medições do desgaste de flanco das ferramentas de corte. VBB = 0. A forte linearidade Vbmax x t.29(b) mostra a curva de vida da ferramenta. da equação de Taylor para este par ferramenta-peça. Figura 2. O gráfico da Figura 2. que caracteriza a equação de Taylor.29. O gráfico da Figura 2. Percebe-se que. mais rapidamente a ferramenta irá atingir o critério de fim de vida.Os resultados deste ensaio estão ilustrados na Figura 2. figura 55 .29(a) facilita a obtenção.29 – (a) Vbmax versus tempo de usinagem e (b) Vida de ferramenta versus Vc na usinagem com ferramenta de metal duro. aço apresentou comportamento esperado e estável ao longo da vida da ferramenta. 2004) Nos ensaios. via regressão linear.29(a) demonstra a evolução do desgaste de flanco da ferramenta de metal duro para diferentes velocidades de corte. quanto maior a velocidade de corte. (Casagranda. representada na Figura 2. 4. atualmente. eles podem ser prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. de modo que todas elas atingiram o critério de fim de vida estabelecido. Um dos itens de grande preocupação e que tem gerado diversas pesquisas nesse meio é a utilização do fluido de corte a fim de minimizar o uso do mesmo em vista da poluição que pode ocasionar ao meio ambiente bem como os danos gerados à saúde do ser humano. Com base nisto.30 – a) Aplicação do fluido de corte no torneamento (De Ávila. b) a) Figura 2. a escolha do fluido de corte influi diretamente na qualidade do acabamento 56 . Seguindo todos os cuidados e prevenções de segurança. se não forem manipulados e tratados corretamente. tem-se concluído que o fluido de corte deve ser utilizado somente em ocasiões onde seus benefícios são nitidamente percebidos e mesmo assim quando utilizados deve-se buscar aquele tipo de fluido que será menos poluente e menos prejudicial à saúde do operador. que são observados na qualidade e na produtividade. FLUIDOS DE CORTE RECOMENDADOS De acordo com a CIMM (2014).30 a aplicação dos fluidos de corte no processo de torneamento e fresamento. Assim. com o avanço da produção aumenta a exigência de alta qualidade dos produtos e das técnicas cada vez mais avançadas e inovadoras nos processos de fabricação.9. Veja na Figura 2. 2014). Por outro lado.29(b).2. nenhuma ferramenta apresentou falha catastrófica em serviço. 2. e b) Aplicação do fluido de corte no fresamento (Sandvik. 2004). O uso correto dos fluidos de corte nos processos de usinagem pode trazer vários benefícios. Redução do consumo de Energia. O fluido de corte com ação lubrificante age para reduzir a área de contato cavacoferramenta. então ser usado. Melhor Acabamento da superfície usinada. 2014): Redução da Força e Potência necessárias ao corte. a dissipação de calor (refrigeração) é mais importante que a redução da geração de calor (lubrificação). 2001). podendo trazer os seguintes benefícios (CIMM. Estas propriedades podem ser conseguidas com a mistura certa de aditivos (Modenesi. 2001). Conforme a CIMM. as condições são desfavoráveis para a penetração do fluido de corte na interface para que ele exerça o seu papel. Diminuição da Temperatura da peça e da ferramenta em trabalho. depende da viscosidade e da vazão do fluido de corte. tais como: características de molhabilidade. em operações com baixas velocidades de corte. Nestas condições a refrigeração se torna mais importante. Um fluido de corte a base de óleo deve. oleosidade e resistência do filme. tanto pelo aumento da dissipação de calor (refrigeração). é claro. Aumento da Vida da ferramenta. viscosidade. Com ensaios feitos neste sentido é possível concluir que a eficiência do fluido de corte em reduzir a temperatura diminui com o aumento da velocidade de corte e da profundidade de corte (Modenesi. Quando se usa fluidos de corte a base da água. e um fluido de corte a base de água deve ser utilizado. nos custos operacionais e também na saúde dos operadores e no meio-ambiente. Em algumas operações. enquanto que a lubrificação é importante para minimizar o atrito e evitar a formação da APC. da operação de usinagem e do tipo de cavaco que está sendo produzido. Atuando como refrigerantes. tais como furação e 57 . Em operações a altas velocidades de corte.superficial das peças. além. Eles são utilizados quando as condições de trabalho são desfavoráveis. Sabe-se que a capacidade do fluido de corte em tirar os cavacos da zona de corte. na produtividade. os fluidos de corte diminuem a temperatura de corte. A eficiência da lubrificação dependerá também das propriedades do fluido. e sua eficiência vai depender da sua habilidade de penetração do fluido na interface cavaco-ferramenta no pequeno espaço de tempo disponível. a refrigeração é relativamente sem importância. Desobstrução da região de corte. como também pela redução da geração de calor (lubrificação). 2001). O aço inoxidável austenítico e aços resistentes ao calor tendem a encruar de maneira idêntica às ligas de níquel e a escolha do fluído de corte também obedecerá a critérios similares. Inodor. devem ainda possuir outras propriedades que produzirá a níveis operacionais os melhores resultados.31 mostra um sistema de aplicação de fluido de corte por jorro a baixa pressão. esta função é de suma importância. A Figura 2. Os fluidos de corte além de refrigerar e de lubrificar. A Figura 2. Transparência. Baixa variação da viscosidade quando em trabalho. 2014). consequentemente. 2009): Jorro de fluido à baixa pressão (torneira à pressão normal). e a escolha depende da severidade da operação e da resistência do aço (CIMM. Compatibilidade com o meio ambiente. existem basicamente três (Machado. Sistema à alta pressão. Não formar névoa. 58 . Antidesgaste e antisolda (EP). Anticorrosivas e antioxidantes. 2014). Estas propriedades podem ser descritas como seguem (Modenesi. Assim.serramento. Não provocar irritações na pele. Para aço inox austenítico recomenda-se óleos EP (Extrema Pressão) para dificultar o empastamento do cavaco na ferramenta.32 mostra o Quimatic 4-EP. um fluido de corte integral de base mineral excelente para usinagem de aços inoxidáveis austeníticos (CIMM. todos os tipos de fluido de corte podem ser usados. 2001): Anti – espumantes. Pulverização. pois ele pode evitar a obstrução do cavaco na zona de corte e. Sabe-se que o grupo dos aços concentra o maior volume de material usado industrialmente e existe uma grande variedade de composições disponíveis. a quebra da ferramenta (Modenesi. Quanto aos métodos de aplicação do fluido. mandrilhamento.32 . Segundo Ferraresi (1977).Quimatic 4-EP – Fluido de Corte integral de base mineral (Quimatic. 2014). Facilita a retirada do cavaco evitando que ele fique aderido à ferramenta. 59 . furação profunda e outras operações que exigem máxima lubrificação e pode ser utilizado para usinagem contínua de todos os tipos de metais e suas ligas. este fluido apresenta como vantagens: Contém aditivos EP. Pode ser usado em reservatórios de máquinas operatrizes que operam com fluido de corte recirculante. Este fluido de corte é ideal para rosqueamento. Não evapora. 2014).Figura 2. brochamento.31 – Aplicação por jorro do fluido de corte semi-sintético (Fernandes. Não produz névoa que possa causar irritabilidade. 2010) Figura 2. que garantem máxima lubrificação em operações pesadas. inclusive em metais de elevada dureza (Quimatic. Quando se específica um aço inoxidável. Em outras. bem como dicas de higiene no uso dos mesmos: • Armazenamento: devem ser armazenados em locais adequados sem variações de temperaturas. Não ataca componentes de máquinas ou peças usinadas. O acabamento possui uma forte influência em algumas características do material como. o acabamento é um dos aspectos de grande relevância que deve ser considerado. lavar as áreas da pele que entram em contato com o fluido. ACABAMENTO SUPERFICIAL DAS PEÇAS. • Alimentação: deve-se aplicar diretamente sobre a aresta de corte. Geralmente especificado em projetos mecânicos. o que causa a dermatite. o acabamento superficial é representado principalmente pela rugosidade e 60 . 2.). Em algumas aplicações. a alimentação deve ser iniciada antes do início do corte. O mesmo acabamento tem um aspecto diferente para cada tipo de aço (o aspecto superficial de um 430 e de um 304 é diferente. pois essas substâncias entopem os poros e os folículos capilares. instalar nas máquinas protetores contra salpicos. dependendo da espessura (materiais mais finos são sempre mais brilhantes) (Carbó. Excelente proteção anticorrosiva.9. • Controle de odor: contornado por meio de limpeza do local e pelo uso de bactericida da emulsão. 1977). mesmo tendo o mesmo acabamento). • Purificação e recuperação: por meio de decantação e filtragem. o acabamento pode ser diferente. a facilidade ou dificuldade na limpeza e na resistência à corrosão. Também deve-se tratar e proteger imediatamente os cortes e arranhões. por exemplo. E mesmo sendo o mesmo tipo de aço. O controle desse problema é mais uma questão de higiene pessoal (vestir um avental a prova de óleo. aplicando cremes adequados as mãos e aos braços antes do início do trabalho e depois de lavá-los. impedindo a formação normal do suor e a ação da limpeza natural da pele. algumas providências e cuidados devem ser tomados no manuseio de fluidos de corte. • Contato e higiene: deve-se tomar cuidado. etc.5. De acordo com Bianchi (2004). limpos e livres de contaminação. um acabamento com rugosidade relativamente maior poderá ter um impacto estético que favorecerá as vendas de um determinado produto (Ferraresi. a polidez de uma superfície transmitirá a ideia de que os aços inoxidáveis são materiais “limpos” e que não apresentam dificuldades em sua limpeza. 2008). sujeiras e partículas metálicas ao menos duas vezes ao dia. Em geral a rugosidade é menor (ou o acabamento é melhor) quando: Deflexões geradas por esforços de usinagem ou vibrações são pequenas.) (Machado & Silva. Estas irregularidades estão presentes em todas as superfícies reais. geometria da peça. os testes foram feitos utilizando uma ferramenta de metal duro revestido no processo de torneamento contínuo.5kW). plataforma dinamométrica piezelétrica com amplificador de sinais e “software” para aquisição de dados e um rugosímetro portátil. O metal duro revestido da classe ISO M05-M20 foi a ferramenta escolhida para este estudo. ângulo de ponta εr=80o. Os equipamentos utilizados nos experimentos foram: torno CNC (3500rpm e 5. Os fluidos de corte utilizados foram especificados da seguinte maneira: Formulação F1 = produto de linha (fluido sintético com aditivo cloro). se comparada às demais. e existem independente do processo para obtenção da superfície (torneamento. ângulo de folga αo=6o. isento de defeitos (bolhas. que juntos formam um padrão ou uma textura característica das superfícies usinadas. por mais perfeitas que estas sejam. condições de corte e materiais da ferramenta. Neste trabalho. com espaçamento regular ou irregular. Formulação F2 = fluido sintético com aditivo enxofre. também foram realizados a seco e com fluidos de corte sintéticos com uma concentração de 5%. e Formulação F3 = fluido sintético com aditivo cloro e base lubrificante de cadeia longa. ou seja. ângulo de saída negativo γo = -6° e ângulo de inclinação negativo λs = -6°. material da peça. Um artigo apresentado no VII Seminário Brasileiro do Aço Inoxidável tratava da “Influência do fluido de corte sobre a força de usinagem e o acabamento do aço inoxidável austenítico ABNT 304”. Esta escolha foi baseada na ampla utilização. O material da peça e inerentemente puro. Os principais ângulos do conjunto ferramenta/suporte foram: ângulo de posição χr = 95°. 61 . rigidez da máquina-ferramenta. Corte sem aresta postiça de corte (APC). furação e etc. trincas e inclusões). O eixo principal da máquina ferramenta está corretamente alinhado e as guias sem desgaste. Segundo Nakayama e Shouckry (1966).consiste em um conjunto de irregularidades. versatilidade e custos desta. 2009). o acabamento superficial é influenciado por vários parâmetros de usinagem como: a geometria da ferramenta de corte. fresamento. 33 – Rugosidade média aritmética em função da velocidade de corte (f = 0. 2004). 2004). Figura 2.Realizando os testes foram obtidos resultados significativos que estão demonstrados graficamente a seguir.34 – Rugosidade média aritmética em função do avanço (vc = 250m/min e ap = 1.15mm/rev e ap = 1. 2004). Figura 2.15mm/rev) (De Ávila.35 – Rugosidade média aritmética em função da profundidade de usinagem (vc = 250m/min e f = 0.0mm) (De Ávila. Figura 2. 62 .0mm) (De Ávila. espiral. Quanto a forma. 2004). Comparando-se estes valores com aqueles obtidos experimentalmente (Figura 2.35 apresentam.90 μm. ou mesmo se comparados ao corte a seco. as diferenças entre os fluidos de corte. que por sua vez prejudicam o acabamento da peça (De Ávila. 3. pela maior facilidade de sua quebra.30 mm/rev. a classificação dos tipos de cavaco depende muito da ductilidade (ou fragilidade) do material da peça e das condições de corte. o fluido F1 é que proporciona valores mais baixos de rugosidade. Para comparar.33 não se nota uma alteração considerável nos valores de Ra quando a velocidade de corte é aumentada. tende a produzir cavacos em fita (ou contínuos.21 mm/rev e 0. FORMAÇÃO DOS CAVACOS De acordo com a CIMM (2014).15 mm/rev.35). avanço e profundidade de usinagem. entretanto. A Figura 2.33 a 2.61 μm para os avanços de 0. 0. o que evitaria a formação de cavacos emaranhados típicos do torneamento de aços inoxidáveis. Foi observado que a variação da profundidade de usinagem pouco afeta o acabamento dos corpos de prova (Figura 2. 1.35). quanto ao tipo). Os valores calculados foram de 0. O avanço é o parâmetro que mais influência e a profundidade de 63 . os cavacos podem ser classificados: cavaco em fita. Os valores ligeiramente menores de Ra são obtidos usinando com ap=1 mm. Quanto às condições de corte. são pouco representativas. observa-se que o fluido F3 é o que proporciona valores de rugosidade mais próximos dos teóricos. Observando a Figura 2. em virtude da maior profundidade das marcas de avanço. os fluidos F3 e F1 apresentam melhores resultados. Analisando graficamente é notório que. helicoidal. Quanto aos tipos existem pelo menos três possibilidades: cavacos contínuos. um aumento da velocidade de corte. em quase todas as situações. em geral. os valores de rugosidade média aritmética (Ra) em função da velocidade de corte. sendo o fluido F1 o responsável por valores menores de Ra. respectivamente. sendo desta forma o mais indicado se considerado o quesito acabamento da peça.76μm e 3. o que pode ser explicado pela maior rigidez do cavaco formado.34 mostra que um aumento considerável do avanço possibilita um aumento de Ra bastante acentuado. de um modo geral. e consequentemente. De um modo geral. descontínuos e segmentados. uma redução no avanço ou um aumento no ângulo de saída. o uso de fluido de corte garante um acabamento superior ao corte a seco.As Figuras 2. foram calculados os valores teóricos de rugosidade média aritmética para o processo de torneamento. entretanto. cavaco em lascas ou em pedaços. Figura 3. 64 .Condições de corte utilizadas nos ensaios obtenção de amostras de cavaco (Dias. utilizando ferramentas de metal duro com cobertura e especificação TNMG 16 04 04L-K 4025.15 0.15 Profundidade de corte (mm) 2 2 2 2 Tabela 3. utilizaram-se duas barras cilíndricas de aço inoxidável ABNT 304. como mostrado na Tabela 3. 2009). A Figura 3. Passe 1 Passe 2 Passe 3 Passe 4 Velocidade de corte (m/min) 160 160 175 175 Avanço (mm/rot) 0. No trabalho apresentado por um grupo de alunos do Centro Universitário de Volta Redonda no VI Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação que tinha como título “Análise dos parâmetros de usinagem do aço inox austenítico ABNT 304 como recebido via microscopia eletrônica de varredura”. da Sandvik Coromant. Para a realização deste trabalho.1 0.1. de 38 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento. Vale resaltar que os valores de velocidade de corte e avanço foram escolhidos baseados nas instruções do fabricante da ferramenta.corte o que menos influência na formação de cavacos.Efeito do avanço e da profundidade de corte na forma dos cavacos (Machado. O suporte usado tem especificação MT JNR 2525 – M16. As mesmas foram usinadas em um torno CNC. Fagor modelo TR-2. Sendo assim.1 . para cada velocidade de corte foram obtidos amostras de cavaco para análises posteriores. também da Sandvik.1 mostra como as formas dos cavacos são afetadas pelo avanço e pela profundidade de corte.1 0.1 . 2011). foi avaliado o tipo e a forma do cavaco bem como uma relação entre o comprimento do cavaco com a velocidade e profundidade de corte. As velocidades de corte foram variadas de um ensaio para outro e todas as outras condições foram mantidas constantes. 2011).3 .2 pode-se observar as características resultantes do processo de usinagem. Porém. devido à alta ductilidade do material.2 .Variação do comprimento do cavaco em função da velocidade de corte e avanço (Dias.Através da Figura 3. pois os cavacos se dobraram lateralmente.15 mm/r. houve uma redução no comprimento dos mesmos.Tipos de cavacos obtidos no processo de usinagem do aço ABNT 304 (Dias. Outro aspecto observado na usinagem foi o comprimento dos cavacos. as velocidades de corte adotadas na usinagem (superiores a 60 m/min). 2011). com velocidade constante e avanço variável de 0. a medição foi feita com uma trena. provavelmente isto ocorreu devido à pequena relação entre profundidade de corte e raio de ponta da ferramenta (Diniz.3 a seguir: Figura 3. 2003). Figura 3. Este fato pode ser observado pela Figura 3.10 para 0. Os cavacos obtidos foram do tipo contínuo. formando um cavaco que não se quebra com facilidade. A forma dos mesmos foi helicoidal. Nesta análise verificamos que ao compararmos diferentes velocidades de corte e mesmo avanço. 65 . os comprimentos dos cavacos tiveram pequenas variações. como já era esperado para aços inoxidáveis austeníticos. Tipos mais comuns de quebra-cavacos. (Machado.4 . Figura 3. o método mais efetivo e popular para produzir cavacos curtos.Apesar das condições de corte poderem ser escolhidas para evitar. c) Quebra-cavaco em pastilha sinterizada. é o caso de dispositivos que promovem a quebra mecânica deles. b) Quebra-cavaco usinado diretamente na ferramenta. até o momento. Estes dispositivos são popularmente conhecidos como “quebra-cavacos”. 2009). Veja na Figura 3. a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente. ou pelo menos reduzir a tendência de formação de cavacos longos em fita (contínuos ou segmentados). 66 .4 a seguir os tipos mais comuns de quebra-cavacos. com profundidade de corte de 1.5mm e quatro avanços diferentes (0. a ferramenta perde o corte rapidamente. O ângulo de folga (α) é de grande importância neste sentido. Percebe-se que na usinagem dos aços AISI 303. CONSIDERAÇÕES FINAIS Conclui-se que a usinabilidade de um aço inoxidável austenítico é fortemente influenciada pelo tipo de ferramenta utilizada.4. a temperatura máxima que os cavacos atingem. aumenta com o aumento do desgaste. pois evita o atrito a peça e superfície de folga da ferramenta. É possível observar no ensaio com o aço AISI 304 que. adotando o ângulo de posição χr = 95°. geralmente.1. ângulo de folga αo=6o. CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 4. entretanto. pois se trata de um processo intermitente e que com o desenvolvimento recente de novas classes de ferramentas o argumento da dificuldade de usinar este material tem sido retirado das indústrias. a profundidade de corte (ap) e ângulo de folga (α) contribuem significativamente na alteração da temperatura de corte.3 e 0. De acordo com o ensaio. 67 . velocidades de corte de 200. 0. para qualquer velocidade de corte. Quanto maior a velocidade de corte. A velocidade de corte (Vc). a escolha e o uso correto do fluido de corte e a determinação dos ângulos de posição da ferramenta. 304 e 310. caso este ângulo seja grande. 236 e 280 m/min. o avanço (f). ângulo de ponta εr=80o. o que ocasiona grande geração de calor e prejudica o acabamento superficial. Na usinagem do aço inoxidável AISI 303 utilizando ferramenta de metal duro.4 mm/rot) é possível observar o nível do desgaste da ferramenta em função de velocidade de corte.2.1 0. Vale ressaltar que a usinagem desses aços é realizada em condições muito melhores no processo de fresamento. Na usinagem com ferramentas de metal duro revestido. mais rapidamente a ferramenta irá atingir o critério de fim de vida o que é um comportamento esperado de acordo com a literatura. o uso do fluido de corte permite um acabamento superior comparado com o corte a seco. ângulo de saída negativo γo = -6° e ângulo de inclinação negativo λs = -6° nota-se que todas as situações. a ferramenta acaba perdendo resistência podendo soltar pequenas lascas ou quebrar. não se nota uma alteração considerável nos valores de R a quando a velocidade de corte é aumentada. o fluido sintético com aditivo cloro é que proporciona valores mais baixos de rugosidade. de um modo geral. as forças obtidas são maiores em todos os testes em que as velocidades são maiores. Se α for pequeno. 2. Estudar a integridade superficial para outros processos de usinagem. Avaliar a influência dos parâmetros na formação de cavacos. fresamento e furação. como por exemplo: retificação. Analisar os resultados aplicando MQF. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Estudar o efeito das ligas na usinabilidade do aço inoxidável austenítico.4. 68 . Thomas.cbca-iabr. Usinagem de materiais não metálicos.acesita. Acessado em 22/04/14.br . A. 2010.cozil. Nivaldo Lemos et al. CBCA: www. 2008.com.org. William D. Salvador: VAMCAMPOSFILHO. Verificação da Usinabilidade dos Aços Inoxidáveis Austeníticos através do Processo de Furação. Fundamentos da ciência e engenharia de materiais: uma abordagem integrada. ed. Rio de Janeiro: LTC. 69 . 1th ed. Fundamentals. 2000. New York: John Wiley & Sons Inc. MEDIDA DA RESISTÊNCIA À USINAGEM EM AÇO AISI 316.com. / Vicente Antonio Mangabeira Campos Filho.br. 2003. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abinox: www.br.br. Aços Inoxidáveis: aplicações e especificações. acessado em 05/03/2014.cimm. and Protection. Acesita: http://www. 2008. 118 p. CAMARGO. Robson de. 2006. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica). CORROSION. Faculdade de Engenharia Mecânica. Vicente Antonio Mangabeira. 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