O setor manufatureiro corresponde a 11,8% do Produto Interno Bruto brasileiro (dados de 2017). Considerando que este valor era de 20,7% em 1981, percebe-se que a indústria de transformação brasileira decaiu nos últimos anos. Retomar o avanço deste setor no Brasil é essencial, uma vez que este é imprescindível para a produção de inovações tecnológicas e para o desenvolvimento econômico do País ⁽¹⁾. 

Os processos de fabricação fazem parte do setor manufatureiro, sendo a usinagem um dos que se destacam. 

O processo visa conferir a uma peça formas, dimensões e acabamento pela remoção de cavacos. Trata-se de um processo complexo devido à dificuldade de determinação exata das condições ideais de corte, que são decorrentes da imprevisibilidade das variáveis e da enorme variedade de combinações possíveis dos parâmetros de entrada deste processo ⁽²⁾. 

Entre os processos de usinagem está o torneamento, que compõe cerca de um quinto de todas as operações de corte de metais na indústria moderna.

É um dos processos mais essenciais para a remoção de material usando ferramentas de ponta única ⁽³⁾. O torneamento tem substituído a retificação em várias aplicações visando diminuir o tempo de fabricação, sem que a qualidade superficial da peça seja alterada ⁽⁴⁾. 

O torneamento usando uma ferramenA ferramenta de corte de ponta única é uma das mais antigas e populares operações para o corte de metais. O corte ortogonal foi assumido como a operação básica para o estudo do processo de torneamento usando ferramenta de ponta única, desde a abordagem fundamental da mecânica do corte, no século passado ⁽³⁾. O termo corte ortogonal foi usado para definir os casos nos quais a ferramenta de corte gera uma superfície plana e paralela em relação à superfície plana original do material a ser usinado ⁽⁵⁾, e é ajustado com sua aresta de corte perpendicular à direção do movimento relativo da ferramenta e peça de trabalho. 

Foi proposto em 1940 um modelo mundialmente conhecido na área de usinagem relacionado à formação de cavacos e baseado no processo de cisalhamento concentrado ⁽⁶⁾.

Conforme a literatura ⁽⁶⁾, o corte ortogonal, quando em estado estável, apresenta na sua mecânica algumas características: a) a ferramenta está perfeitamente afiada e não há contato.b) a superfície de cisalhamento é um plano que se estende para cima a partir da aresta de corte; c) a aresta de corte é uma linha reta que se estende perpendicularmente à direção do movimento e gera uma superfície plana à medida que o trabalho passa por ela; d) o cavaco não flui para nenhum dos lados (tensão plana); e) a profundidade de corte é constante; f) a largura da ferramenta é maior que a da peça de trabalho; g) o trabalho se move em relação à ferramenta com velocidade uniforme; h) o cavaco contínuo é produzido sem aresta postiça; e i) as tensões normais e de cisalhamento ao longo do plano de cisalhamento e da ferramenta são uniformes.

Este trabalho teve como objetivo estudar o corte ortogonal em aço SAE 4340, aço inox 304 e titânio grau 5 pela realização de experimentos sem refrigeração (corte a seco), com refrigeração por ar comprimido e usando um sistema de ar gelado. Os experimentos foram analisados com base no valor do coeficiente de atrito, calculado pela obtenção dos valores dos esforços de corte, que foram empregados no modelo de corte ortogonal proposto na literatura ⁽⁵⁾. Para o cálculo do atrito entre a superfície de ataque da ferramenta e o cavaco, no

No corte ortogonal, é aplicável o modelo de atrito de Coulomb ⁽⁷⁾, conforme a equação 1:

 

Observando-se o círculo proposto na literatura ⁽⁵⁾ (figura 1), tem-se as equações 2 e 3:

 

 

Onde Fc é a força de corte e Ft é a força de corte normal, que no caso do corte ortogonal coincide com a força de avanço. Substituindo as equações 2 e 3 na equação 1:

Assim, percebe-se que é possível, com a definição experimental das forças atuantes no plano de trabalho, definir os valores dos coeficientes de atrito para materiais distintos e verificar a influência dos sistemas de resfriamento usados no torneamento. Pelo fato de o torneamento vir sendo muito estudado nos últimos tempos, torna-se interessante modelar e prever quantitativamente os componentes e as características da operação, e assim melhorar o desempenho da usinagem ⁽⁸⁾. 

Considerando que o torneamento com ferramenta de ponta única é amplamente usado na indústria e pode ser estudado basicamente pelo processo de corte ortogonal, se faz necessária a realização de estudos desse processo para que este seja cada vez mais compreendido.

Apesar de as operações de corte possuírem grande importância econômica e técnica, elas estão entre as menos compreendidas de todos os processos de fabricação, devido à grande complexidade dos eventos simultâneos que ocorrem nas zonas de cisalhamento ⁽⁹⁾. Este estudo visa abranger as questões relacionadas às características do corte ortogonal no torneamento de diferentes materiais metálicos e, assim, colaborar com a indústria de um modo geral.

 

Metodologia

Materiais e equipamentos: máquina-ferramenta.

Os experimentos foram conduzidos em um torno CNC Romi GL 240-M, com velocidade de avanço rápido longitudinal e transversal de 30 m/min, rotação máxima de 6.000 rpm e potência máxima na árvore de 22,5 kW, sendo programado por um comando CNC Fanuc Oi TD. A figura 2 apresenta o setup experimental, mostrando o corpo de prova, a ferramenta, o dinamômetro para medição dos esforços de corte e os mecanismos de refrigeração a ar comprimido e a ar gelado.

 

 

Ferramentas

As ferramentas usadas foram: a ferramenta com especificação TCMT 16 T3 08-UM 4425 para o corte do aço SAE 4340 e a ferramenta TCMT 16 T3 08-UM 1115 para o corte do aço inox 304 e do titânio grau 5. Ambas são da marca Sandvik Coromant e foram fixadas em um suporte STGCL 2020K 16, também da mesma marca.As duas ferramentas possuem ângulo de folga de 7° e ângulo de saída de 11°. O ângulo da aresta principal da ferramenta é de 93°, porém foi corrigido para 90° durante a montagem do experimento, a fim de atender às condições do corte ortogonal.

Corpos de prova: aço 4340

O aço SAE 4340, também conhecido como aço carbono cromo-níquel-molibdênio, é uma liga mais resistente que o aço carbono comum. Os elementos de liga melhoram sua resposta ao tratamento térmico (têmpera e revenimento), proporcionando maior resistência mecânica.Os corpos de prova fabricados em aço SAE 4340 eram tubos cilíndricos com 28 mm de diâmetro.

Aço inox 304

Ferro, carbono e, no mínimo, 10,5% de cromo: essa é, basicamente, a composição dos aços inoxidáveis. Tal composição lhes confere vantagens químicas e físicas, destacando-se a elevada resistência à corrosão em comparação a outras ligas metálicas.Entretanto, a composição do aço inox pode incluir outros elementos, como níquel, silício e fósforo, entre outros, em diferentes proporções, conferindo ao material maior ou menor dureza, resistência à corrosão e conformabilidade.Os corpos de prova confeccionados em aço inox 304 foram tubos cilíndricos com 18 mm de diâmetro.

Titânio grau 5

As principais características do titânio grau 5 são baixa densidade (4,4 g/cm3) com alta resistência mecânica e boa resistência à corrosão, tendo uma excelente leveza e sendo endurecível por precipitação. Suas principais aplicações são aeronáuticas, aeroespaciais, marítimas, automobilísticas, geração de energia, químicas, papel e celulose. Os corpos de prova feitos de titânio grau 5 foram tubos cilíndricos com 20 mm de diâmetro.

 

Parâmetros de corte

Os parâmetros de corte usados nos experimentos foram combinados entre si, tendo sido realizados 27 experimentos para cada condição de corte. Foram realizados experimentos em três condições: corte a seco, refrigeração por ar comprimido e refrigeração por ar gelado (-2 °C). Foram realizados um total de 81 experimentos. A profundidade de corte (ap) foi de 1,5 mm para todos os experimentos. O comprimento de corte foi de 2 mm para as velocidades de corte de 95 e 210 m/min, e de 3 mm para a velocidade de corte de 330 m/min.

 

Variáveis de resposta: medição dos esforços de usinagem.

Os esforços de usinagem foram medidos por um dinamômetro piezoelétrico estacionário com quatro canais Kistler® 9272 e foi usado também um amplificador de sinais Kistler® 5070A juntamente com o software DynoWare. A taxa de aquisição foi de 10.000 Hz, para uma captura detalhada e precisa das forças envolvidas no processo, possibilitando uma análise minuciosa das condições de usinagem. As forças foram processadas pelos valores médios. Os dados de força foram posteriormente organizados e analisados usando os softwares Matlab e Excel.

 

Cálculo do coeficiente de atrito

O coeficiente de atrito foi calculado a partir dos esforços de corte medidos, com base no círculo proposto na literatura ⁽⁵⁾ e o modelo de atrito de Coulomb, de acordo com a equação 4.

 

Resultados

Aço 4340

A figura 3 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço SAE 4340, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte a seco. Para todos os valores de avanço nota-se uma tendência de um valor mais alto de coeficiente de atrito para a velocidade de 210 m/min. Para as faixas de avanço de 0,05 e 0,12 mm/rot o coeficiente de atrito foi menor para a velocidade de 330 m/min, e para o avanço de 0,25 mm/rot ele foi menor para a velocidade de 95 m/min. Fixando a velocidade em 95 m/min, observa-se que o valor do coeficiente de atrito apresentou uma aleatoriedade devido ao aumento do avanço. Fixando a velocidade em 210 m/min e depois em 330 m/min, percebe-se uma tendência ao aumento do coeficiente de atrito ao aumentar o valor do avanço.

 

Considerando apenas a menor e a maior velocidade de corte, pode-se observar que para o avanço de 0,05 mm/rot o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 19,71%. Para o avanço de 0,12 mm/rot, considerando a mesma variação de velocidade, também houve uma queda no coeficiente de atrito, de 13,16%. Já paraO avanço de 0,25 mm/rot, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito de 18,05%. Observa-se que para todas as velocidades existe uma tendência ao crescimento do coeficiente de atrito, exceto para o valor de 0,72 com 95 m/min de velocidade e avanço de 0,25 mm/rot. A figura 4 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço SAE 4340, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar comprimido. Ao se fixar o valor da velocidade de corte, observa-se que para todas as faixas de velocidade o aumento no avanço ocasionou um aumento no coeficiente de atrito.

 

Foi possível perceber que para o avanço de 0,05, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 17,3%. Já para as outras duas faixas de avanço, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,12 mm/rot, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito de 7,02%, e para o avanço de 0,25 mm/rot, essa mesma variação na velocidade ocasionou o aumento do coeficiente de atrito em 37,29%.

 

A figura 5 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço SAE 4340, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar gelado. Ao fixar o valor da velocidade de corte, observa-se que para todas as faixas de velocidade o aumento no avanço ocasionou um aumento no coeficiente de atrito; para o avanço de 0,05 mm/rot, o aumento da velocidade de 95 m/min para 330 m/min ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito de 5,17%, e para o avanço de 0,25 mm/rot, essa mesma variação na velocidade ocasionou o aumento do coeficiente de atrito em 35,59%.

A figura 6 mostra uma visão geral dos valores de coeficiente de atrito entre a ferramenta e o cavaco no torneamento do aço SAE 4340 devido às três condições de corte usadas. A variação geral do coeficiente de atrito ficou entre 0,43 (resultado obtido para o resfriamento por ar comprimido e os parâmetros de corte de f = 0,05 mm/rot e Vc = 330 m/min) e 0,87 (resultado obtido para o corte a seco). Foi possível perceber que para o avanço de 0,05, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 17,3%. Já para as outras duas faixas de avanço, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,12 mm/rot, o aumento da velocidade de corte de Seco e os parâmetros de corte de f = 0,25 mm/rot e Vc = 210 m/min). Os experimentos com o aço SAE 4340 demonstraram que o uso de algum tipo de refrigeração proporcionou uma queda significativa no valor do coeficiente de atrito, não havendo diferenças significativas entre o ar comprimido e o ar gelado.

 

O corte a seco em aços gera um aumento significativo na temperatura, gerando assim um nível mais alto de abrasão, difusão e oxidação ⁽¹⁰⁾. O uso de refrigeração tanto com ar comprimido como com ar gelado se mostrou interessante neste caso. Pode-se observar também que tanto o avanço quanto a velocidade de corte tiveram influência no valor do coeficiente de atrito. Entretanto, o avanço apresentou uma influência mais significativa no torneamento independentemente do sistema de refrigeração usado.

 

Aço inox 304

A figura 7 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço inox 304, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte a seco. Fixando a velocidade em 95 m/min, observa-se que o valor do coeficiente de atrito apresentou uma aleatoriedade devido ao aumento do avanço. Em contrapartida, fixando a velocidade em 210 m/min e depois em 330 m/min, percebe-se uma tendência ao aumento do coeficiente de atrito ao aumentar o valor do avanço. Cabe ressaltar o valor de 0,60 para a velocidade de corte de 95 m/min com o avanço de 0,25 mm/rot. Ao se fixar o avanço, observa-se uma tendência de diminuição do valor do coeficiente de atrito devido ao aumento da velocidade de corte, para as faixas de avanço de 0,05 e de 0,12 mm/rot. Já para o avanço de 0,25 mm/rot, houve uma tendência de aumento do coeficiente de atrito à medida que a velocidade de corte aumentou.

Uma análise mais focada nos valores de 0,65 e 0,68 para o avanço de 0,12 mm/rot confirmará se para este intervalo de valores realmente existirá uma tendência à redução com base na verificação do valor de 0,68 de atrito. Pode-se observar que para o avanço de 0,05 mm/rot, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 26,78%. Para o avanço de 0,12 mm/rot, considerando a mesma variação de velocidade, também houve uma queda no coeficiente de atrito, de 8,11%. Já para o avanço de 0,25 mm/rot, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito de 43,33%.

A figura 8 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço inox 304, devido à variação do avanço da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar comprimido. Ao se fixar o valor da velocidade de corte, observa-se que para todas as faixas de velocidade o aumento no avanço ocasionou um aumento no coeficiente de atrito. Foi possível perceber que para o avanço de 0,05 o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 11,36%. Já para as outras duas faixas de avanço, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,12 mm/rot, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito de 4,92%, e para o avanço de 0,25 mm/rot essa mesma variação na velocidade ocasionou o aumento do coeficiente de atrito em 24,64%

 

A figura 9 mostra os valores do coeficiente de atrito para o aço inox 304, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar gelado. Ao se fixar o valor da velocidade de corte, observa-se que para todas as faixas de velocidade o aumento no avanço ocasionou um aumento no coeficiente de atrito. Foi possível perceber que para o avanço de 0,05, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito de 21,74%.

Já para as outras duas faixas de avanço, o aumento da velocidade proporcionou um aumento no coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,12 mm/rot, o aumento da velocidade de corte de 95 m/min para 330 m/min ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito de 6,45%, e para o avanço de 0,25 mm/rot essa mesma variação na velocidade ocasionou o aumento do coeficiente de atrito em 24,64%.

A figura 10 apresenta uma visão geral dos valores de coeficiente de atrito entre a ferramenta e o cavaco, no torneamento do aço inox 304 devido às três condições de corte usadas. A variação geral do coeficiente de atrito neste caso ficou entre 0,36 (resultado obtido para o resfriamento por ar gelado e os parâmetros de corte de f = 0,05 mm/rot e Vc = 330 m/min) e 0,86 (resultado obtido para o corte a seco e corte com refrigeração por ar comprimido, nos parâmetros de corte de f = 0,25 mm/rot e Vc = 330 m/min). Percebe-se que o avanço teve influência mais significativa sobre o valor do coeficiente de atrito que a velocidade de corte. Não houveram diferenças significativas nos valores de coeficiente de atrito entre o corte a seco e o corte com refrigeração para o aço inox 304. Neste caso, seria interessante adicionar uma operação de refrigeração com lubrificante, uma vez que, segundo a literatura ⁽¹¹⁾, uma lubrificação eficaz pode proporcionar uma diminuição no atrito entre o cavaco e a ferramenta no corte deste material.

 

O uso da técnica de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL) ofereceu melhores resultados em comparação ao corte a seco ⁽¹³⁾, nos experimentos de corte do aço inox 304 realizados pelos autores.

É possível observar que o aço SAE 4340 e o aço inox 304 apresentaram comportamento semelhante para os três tipos de refrigeração. Para o corte a seco, ao se fixar o valor do avanço, ambos os aços apresentaram queda no coeficiente de atrito para os avanços de 0,05 e 0,12 mm/rot, e aumento para o avanço de 0,25 mm/rot, à medida que a velocidade de corte aumentava. Já para o corte com refrigeração, tanto por ar comprimido quanto por ar gelado, ambos os aços apresentaram queda no coeficiente de atrito para o avanço de 0,05 mm/rot, e aumento para os avanços de 0,12 e 0,25 mm/rot, à medida que a velocidade de corte aumentava.

A diminuição do valor do coeficiente de atrito para o corte a seco, nos avanços de 0,05 e 0,12 mm/rot, à medida que a velocidade de corte aumentava, pode ser explicada pelo fato de esse aumento de velocidade proporcionar um aumento na temperatura, diminuindo assim a dificuldade de corte ⁽¹⁴⁾. Já no avanço de 0,25 mm/rot, o aumento da velocidade pode ter aumentado o coeficiente de atrito devido ao aumento da área de contato entre a ferramenta e a peça, gerando um atrito maior ⁽¹³⁾.

 

Titânio grau 5

A figura 11 mostra os valores do coeficiente de atrito para o titânio grau 5, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte a seco. Observa-se que, ao se fixar o valor da velocidade de corte, o aumento do avanço proporcionou um aumento significativo no valor do coeficiente de atrito para quase todas as velocidades, exceto para a velocidade de 330 m/min, em que houve um comportamento aleatório. Para todas as faixas de avanço o coeficiente de atrito foi maior para a baixa velocidade de corte. Ao se fixar o valor do avanço, pode-se perceber que para todas as faixas de avanço o aumento da velocidade de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,05 mm/rot essa queda foi de 9,37%, e para os avanços de 0,12 e 0,25 mm/rot essa queda foi de, respectivamente, 26,09% e 50%. Para o avanço de 0,05 mm/rot e velocidade de corte de 210 m/min, o valor do coeficiente de atrito apresentou um comportamento aleatório em comparação às outras faixas de velocidade e avanço.

 

A figura 12 apresenta os valores do coeficiente de atrito para o titânio grau 5, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar comprimido. Observa-se que, ao se fixar o valor da velocidade de corte, o aumento do avanço proporcionou um aumento significativo no valor do coeficiente de atrito para todas as velocidades. Para todas as faixas de avanço o coeficiente de atrito foi maior para a baixa velocidade de corte. Ao se fixar o valor do avanço, pode-se perceber que para todas as faixas de avanço o aumento da velocidade de 95 m/min para 330 m/min ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,05 mm/rot essa queda foi de 68,57%, e para os avanços de 0,12 e 0,25 mm/rot essa queda foi de, respectivamente, 42,37% e 57,14%. Para o avanço de 0,05 mm/rot e velocidade de corte de 210 m/min, o valor do coeficiente de atrito apresentou um comportamento aleatório em comparação às outras faixas de velocidade e avanço.

A figura 13 mostra os valores do coeficiente de atrito para o titânio grau 5, devido à variação do avanço e da velocidade de corte, no corte com refrigeração por ar gelado. Observa-se que, ao se fixar o valor da velocidade de corte, o aumento do avanço proporcionou um aumento significativo no valor do coeficiente de atrito para quase todas as velocidades, exceto para a velocidade de 330 m/min, em que houve um comportamento aleatório. Para todas as faixas de avanço o coeficiente de atrito foi maior para a baixa velocidade. Ao se fixar o valor do avanço, pode-se perceber que para todas as faixas de avanço o aumento da velocidade ocasionou uma queda no valor do coeficiente de atrito. Para o avanço de 0,05 mm/rot essa queda foi de 64,86%, e para os avanços de 0,12 e 0,25 mm/rot, essa queda foi de, respectivamente, 42,86% e 63,95%.

 

A figura 14 apresenta uma visão geral dos valores de coeficiente de atrito entre a ferramenta e o cavaco, no torneamento do titânio grau 5 devido às três condições de corte empregadas. A variação geral do coeficiente de atrito neste caso ficou entre 0,11 (resposta obtida para o resfriamento por ar comprimido e os parâmetros de corte de f = 0,05 mm/rot e Vc = 330 m/min) e 0,86 (resposta obtida para o corte com refrigeração por ar gelado e os parâmetros de corte de f = 0,25 mm/rot e Vc = 95 m/min). 

Percebe-se que o avanço teve influência mais significativa sobre o valor do coeficiente de atrito, mas para o caso do titânio a velocidade de corte teve mais influência nesse resultado do que para os outros dois materiais estudados.

Para a velocidade de 95 m/min, o uso de refrigeração por ar comprimido ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito, e para o uso de refrigeração por ar gelado o aumento do atrito foi ainda maior. Isso pode ser explicado pelo fato de o uso de refrigeração gerar possíveis aumentos na força de corte, devido ao aumento de resistência ao cisalhamento do material pela redução de temperatura, ocasionando assim um aumento no coeficiente de atrito ⁽¹³⁾.

Para a velocidade de 95 m/min, o uso de refrigeração causou um aumento do coeficiente de atrito para todas as faixas de avanço. Para a velocidade de 210 m/min, o uso de refrigeração por ar comprimido proporcionou um aumento no atrito comparado ao corte a seco, e com o uso de refrigeração por ar gelado houve uma pequena queda em relação ao ar comprimido.

Já para a alta velocidade de corte, de 330 m/min, observou-se que, com o uso dos mecanismos de refrigeração, o valor do coeficiente de atrito diminuiu consideravelmente para o avanço de 0,05 mm/rot, não havendo diferenças significativas entre ar comprimido e ar gelado. Já para as outras duas faixas de avanço, a refrigeração não proporcionou grandes alterações no valor do coeficiente de atrito.

É interessante ressaltar que à medida que a velocidade aumentou no corte do titânio, o valor do coeficiente de atrito diminuiu, sendo os menores valores encontrados nos experimentos conduzidos com velocidade de corte igual a 330 m/min. Em experimentos conduzidos com essa mesma liga, o mesmo aconteceu ⁽¹⁴⁾. Em todas as condições de teste propostas pelos autores o coeficiente de atrito diminuiu à medida que a velocidade de corte aumentou. Observando de maneira geral os gráficos para os três materiais estudados, percebe-se que os menores valores de coeficiente de atrito obtidos foram para a combinação dos seguintes parâmetros de corte: avanço de 0,05 mm/rot e velocidade de corte de 330 m/min, para condições de corte com algum tipo de refrigeração, a saber; ar comprimido para o aço SAE 4340 e para o titânio grau 5, e ar gelado para o aço inox 304.

Para todos os materiais e mecanismos de refrigeração, foi possível observar que o avanço foi o parâmetro cuja variação proporcionou a maior alteração no coeficiente de atrito. À medida que o valor do avanço aumentou, o coeficiente de atrito também aumentou. Todos os experimentos realizados demonstraram isso. Já foram conduzidos experimentos em aço que apresentaram resultados nos quais o avanço também era o parâmetro de maior influência no coeficiente de atrito ⁽¹²⁾, mas a relação apresentada era diferente no trabalho dos autores: à medida que o avanço aumentava, o coeficiente de atrito diminuía. Experimentos realizados com aço inox 304 mostraram que o aumento no avanço proporcionou um aumento na área de contato entre a ferramenta e a peça, o que aumentou o atrito e a força de corte ⁽¹³⁾.

 

Conclusão

O objetivo principal desta pesquisa foi estudar o corte ortogonal em aço 4340, aço inox 304 e titânio grau 5, pela realização de experimentos sem refrigeração (corte a seco) e com refrigeração por ar comprimido e também por ar gelado, com a variação da velocidade de corte e do avanço em três níveis. Pelos resultados obtidos pode-se observar que o avanço foi o parâmetro de corte que apresentou maior influência nos valores de coeficiente de atrito para o corte ortogonal dos materiais estudados. Foi possível perceber também que a refrigeração por ar comprimido e por ar gelado apresentaram poucas diferenças entre si, sendo interessante que se mantenha apenas um dos dois mecanismos.

Para o aço 4340, o uso de refrigeração colaborou para a diminuição do coeficiente de atrito.

Para o aço inox 304, a presença de refrigeração não proporcionou alterações significativas. Para o titânio grau 5, considerando as velocidades de 95 e 210 m/min, a refrigeração ocasionou um aumento no valor do coeficiente de atrito, enquanto para a velocidade de 330 m/min houve uma pequena diminuição deste ou não houve alterações significativas. Em trabalhos futuros sugere-se que sejam repensados os experimentos a fim de que os níveis de avanço estejam mais ajustados à faixa recomendada pelo fabricante das ferramentas. Além disso, sugere-se que os experimentos sejam realizados com réplicas e que seja feita uma otimização estatística dos resultados para que seja possível a definição dos parâmetros mais otimizados para estas operações.

 

Agradecimentos

Os autores agradecem à CAPES pelo apoio financeiro na realização desta pesquisa.

 

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