Análise da formação de cavacos no torneamento de aços inoxidáveis com emprego de um sistema de interrupção súbita de corte (QSD)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.A demanda por materiais resistentes à corrosão, combinada a uma boa resistência mecânica, aumentou em diversas áreas da engenharia, como por exemplo a dos aços aplicados nas indústrias do petróleo e alimentícia, trazendo assim a necessidade de desenvolvimento de materiais com estas características. Entre os processos de fabricação, a usinagem assume um papel de suma importância para as empresas do ramo metal-mecânico, sendo a responsável por ao menos uma etapa na fabricação da maioria dos componentes nos mais diversos segmentos industriais. A cada novo aço desenvolvido faz-se necessário um estudo de usinabilidade objetivando fornecer dados característicos aos usuários para tornar o processo de usinagem mais econômico. Através do emprego de uma metodologia baseada na interrupção súbita de corte, e da observação e análise de raízes de cavaco, foi investigado o processo da formação do cavaco de um aço inoxidável austenítico e de um aço inoxidável supermartensítico no torneamento. Para isto, foi empregado um dispositivo para interrupção súbita do corte, conhecido como Quick-stop device (QSD), desenvolvido no LMP (Laboratório de Mecânica de Precisão) e que possibilita a obtenção das raízes de cavaco dentro de uma grande variação de condições de corte. O dispositivo QSD utilizado remove a ferramenta da região de corte pelo impacto de uma massa na extremidade da ferramenta, em uma velocidade maior que a velocidade de corte. A energia de impacto da massa é fornecida por uma mola de compressão comprimida até um valor preestabelecido. O dispositivo QSD teve suas características técnicas avaliadas, com o objetivo de verificar as faixas de velocidades de corte, para as quais o dispositivo poderia ser empregado. Para tal foram avaliadas imagens obtidas por câmeras de alta velocidade, que permitem o registro da saída da ferramenta da zona de corte quando do disparo do QSD. As amostras das raízes de cavaco mostraram a existência de gume postiço para a velocidade de corte de 20 m/min. Para as velocidades de 120 e 220 m/min, para ambos os aços inoxidáveis avaliados, não foi verificada a formação de gume postiço. Através da análise das amostras de raízes de cavaco foi possível observar que a microdureza na região da raiz do cavaco diminuiu com o aumento da velocidade de corte e que o grau de recalque diminui com o aumento do avanço e da velocidade de corte. Verificou-se adicionalmente que com a diminuição da velocidade de corte ocorreu um aumento da zona de fluxo na região da face da ferramenta. Também foram avaliadas as formas dos cavacos formados.Abstract : The demand for corrosion-resistant materials combined with a good mechanical resistance increased in various fields of engineering such as steels applied in the oil and food industries thus bringing the need for development of materials with these characteristics. Currently, along with other manufacturing processes, machining assumes on a role of paramount importance to companies in the metal-mechanic field, being responsible for the countless components manufacture of various industrial segments. For every new steel developed, however, it is necessary a study of its machinability to determine their manufacturing characteristics, in order to assist users in taking the most economical machining process decisions. Through the use of a methodology based on the sudden interruption of cut, and the observation and analysis of chip roots, the chip formation process of an austenitic stainless steel and a supermartensitic stainless steel was investigated during turning. To do this, was employed a device for sudden interruption of cut, commonly known as Quick-Stop Device (QSD), developed in the LMP (Laboratório de Mecânica de Precisão ? Precision Mechanic Laboratory). That device allows to obtain the chip roots within a wide range of cutting conditions. The QSD available used is characterized by the use of energy stored by a compression spring to remove the cutting area of the tool at a greater speed than the cutting speed. Prior to the tests, the QSD had its technical characteristics evaluated. Application ranges were checked in terms of cutting speeds for which the device could be uses. For such measurements, the technique used was based on high-speed cameras, which allows the registration of the exit tool from the cutting area when the QSD was triggered. Samples of the chip roots shows the existence of build-up edge for cutting speed of 20 m / min. While the speeds of 120 and 220 m / min for both evaluated stainless steel, it was not observed the formation of build-up edge. This work were also evaluated the shapes of chips formed during machining of the tested stainless steels. Through analysis of the samples was observed that the hardness at the root of the chip decreases with increasing cutting speed, and the chip compression decreases with increasing feed and cutting speed