No gráfico da Figura 5.32 a seguir é apresentado um comparativo entre os resultados obtidos para a vida da ferramenta na usinagem com Mínima Quantidade de Fluido – MQF e com fluido abundante, denominada lubri-refrigeração convencional, para as ligas laminadas. Visando otimizar a análise foram tomados apenas os melhores valores obtidos considerando-se a vida da ferramenta nas duas velocidades de corte utilizadas e com os dois tipos de ferramentas. Caso fossem encontrados resultados satisfatórios, ensaios complementares seriam realizados nos demais parâmetros.
Nos resultados observados por Silva (2002) na usinagem da liga de Inconel 718 usando altas velocidades de corte, com ferramentas de PCBN (CB7050), o uso do MQF apresentou grande efetividade no quesito força de corte e temperatura em relação à usinagem a seco. Entretanto, não há indicações sobre os resultados obtidos em relação à lubrificação abundante.
Figura 5.32 – Vida da ferramenta na usinagem das ligas laminadas com uso de ferramentas recobertas e sem recobrimento usando MQF e lubrificação abundante.
Nas condições usadas neste trabalho, o MQF não apresentou resultados melhores que os obtidos com a lubri-refrigeração convencional, visto termos atingido, em certos casos, valores acima do VB máximo apenas no primeiro passe da ferramenta, dificultando ainda uma análise fiel da vida da ferramenta e do volume de cavaco removido.
Na Figura 5.33 é apresentada a vida da ferramenta para a liga de níquel solubilizada nas duas condições de lubrificação comparando-se as duas melhores vidas obtidas para a velocidade de 75 e 90 m/min..
Devido à insuficiente penetração do lubrificante, gerando um alto coeficiente de atrito e uma baixa refrigeração na interface peça-ferramenta, ocasionou um elevado desgaste da ferramenta levando-a a uma falha prematura, onde, em certos casos não se conseguiu remover nem a metade do volume de cavaco obtido com lubri-refrigeração convencional. É importante salientar que, devido à pequena área de atuação do fluxo de ar/óleo no sistema MQF, o posicionamento do bico aspersor pode afetar
significativamente a capacidade de refrigeração/lubrificação e conseqüentemente os níveis de desgaste, temperatura e volume de cavaco.
Figura 5.33 – Vida da ferramenta em ligas solubilizadas com uso de ferramentas recobertas usando MQF e Lubrificação abundante.
No gráfico da Figura 5.34 é apresentado um comparativo entre os resultados obtidos para o volume de cavaco removido, na usinagem com Mínima Quantidade de Fluido – MQF e com fluido abundante, para as ligas laminadas.
Analisando-se os volumes de cavacos removidos pode ser observada a mesma tendência de melhores resultados quando foi utilizada a lubrificação abundante em relação à MQF. Para a velocidade de 90 m/min. a lubrificação abundante possibilitou uma remoção de cavacos superior a 130%. Na melhor condição de usinagem com ferramenta sem recobrimento (75-12-08) obteve-se volumes 180% superiores em relação ao uso da técnica com MQF, mesmo sabendo que o volume removido foi para um VB (0,9 mm), uma vez que foi extrapolado o limite de 0,5 mm já no primeiro passe.
Figura 5.34 – Volume de cavaco removido em ligas laminadas com uso de MQF e lubri-refrigeração convencional.
Na Figura 5.35 estão apresentados os resultados obtidos para o volume de cavaco removido na liga de níquel solubilizada nas duas condições de lubrificação, comparando-se as técnicas de lubri-refrigeração para as duas melhores vidas obtidas, para a velocidade de 75 e 90 m/min., quando se usinou com fluido abundante.
A liga solubilizada não apresentou resultado diferente daquele observado na liga laminada, que foi maior volume de cavaco removido para a lubri-refrigeração convencional. A usinagem com MQF na velocidade de 90 m/min. mostrou-se bem mais agressiva que na menor velocidade, pois neste caso, a quantidade de cavaco removida ficou inferior a um terço da obtida com a técnica convencional de lubrificação. A explicação para tão reduzido volume de material removido pode estar relacionada à maior quantidade de calor gerada na usinagem com velocidade de 90 m/min. associada à maior abrasividade da liga solubilizada que, sem uma eficiente lubri-refrigeração da interface cavaco-ferramenta e ferramenta-peça, eleva consideravelmente a temperatura na ponta da ferramenta causando seu desgaste prematuro.
Figura 5.35– Volume de cavaco removido em ligas solubilizadas com uso de MQF e lubri-refrigeração convencional.
Na análise entre os valores de rugosidade obtidos entre os dois sistemas de lubri- refrigeração utilizados percebe-se que, apesar do baixo volume de cavaco removido, o nível de rugosidade com o uso de MQF foi melhor em praticamente todos os ensaios realizados.
Nas Figuras 5.36 e 5.37 estão apresentados os comparativos entre a rugosidade Ra, no final da usinagem, da liga laminada e solubilizada respectivamente, para as duas formas de lubri-refrigeração.
Figura 5.36 – Rugosidade média (Ra) em ligas laminadas com uso de ferramentas recobertas e sem recobrimento usando MQF e lubrificação abundante.
Figura 5.37 – Rugosidade média (Ra) em ligas solubilizadas com uso de ferramentas recobertas usando MQF e lubrificação abundante.
Em função dos gráficos apresentados percebe-se que, para a liga de níquel
Pyromet® 31V, o uso das ferramentas de corte indicadas pelo fabricante e usadas
nestes experimentos, nas condições de corte estabelecidas, o desempenho do sistema MQF ainda não pode ser considerado satisfatório. Apesar das vantagens de redução no consumo de lubrificante, nos custos de descarte do material e no atendimento a requisitos ambientais, a vida da ferramenta bem como o volume de cavaco removido não são suficientes de modo a viabilizar a sua aplicação para as condições testadas.
Nas Figuras 5.38 e 5.39 são apresentadas as evoluções das rugosidades médias Ra ao longo do comprimento usinado. Apesar de obtermos uma vida da ferramenta bem inferior com o uso do MQF, nas condições de ensaio realizadas, os valores de rugosidade com MQF foram melhores que em condição de lubrificação convencional.
Silva (2002), na usinagem em alta velocidade das ligas Inconel 718 e Waspaloy, usando diversas geometrias de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCW e Al2O3 + TiC) e
ferramentas de PCBN também obteve melhores superfícies na usinagem com o uso do MQF se comparada a lubrificação a seco.
Figura 5.38 – Evolução da rugosidade média (Ra) em ligas laminadas e solubilizadas usando MQF.
Figura 5.39 – Evolução da rugosidade média (Ra) em ligas laminadas e solubilizadas usando lubrificação abundante.
No gráfico da Figura 5.39, com os parâmetros 90-15-08, na liga laminada e ferramenta recoberta, houve uma variação inicial muito grande da rugosidade e, a partir de um certo instante ocorreu uma estabilização nos valores apresentados. Tal variação não foi em função de uma deterioração exagerada da aresta de corte, conforme pode ser comprovado pelo gráfico da evolução do desgaste – Figura 5.40. A variação na rugosidade pode ter ocorrido devido a uma acomodação da aresta de corte durante os estágios iniciais da operação, acomodação esta que não pode ser confundida com desgaste. Contudo, com exceção do fato citado anteriormente, para os demais ensaios na condição de lubri-refrigeração convencional não foi observado nenhum comportamento atípico em relação à evolução dos valores da rugosidade durante a vida da ferramenta.
Na Figura 5.38, apesar das diversas variáveis envolvidas nos ensaios apresentados (material usinado, ferramenta e parâmetros de corte), a dispersão dos valores de rugosidade sempre foi menor para MQF em relação à lubri-refrigeração convencional. Isso pode ser explicado pela manutenção de melhores condições para o cisalhamento do cavaco e diminuição nas deformações. Ainda em relação a este mesmo gráfico pode-se notar que, na usinagem do material solubilizado com a técnica de MQF, a fase de acomodação da ferramenta com respectivo aumento na rugosidade
foi seguida de uma queda brusca no valor de Ra. Tal fato coincide com a progressão acentuada do desgaste levando ao fim de vida da ferramenta– Figura 5.40.
Figura 5.40 – Evolução do desgaste de flanco em ligas laminadas e solubilizadas usando MQF.
Na Figura 5.41 é apresentada a evolução do desgaste para a lubri-refrigeração convencional com inclinações nos gráficos bem mais suaves e graduais, com exceção para a ferramenta sem recobrimento que apresenta inclinação acentuada resultando em um fim de vida muito rápido. As demais evoluções de desgaste, para todos os ensaios realizados, encontram-se apresentados no Apêndice.
Figura 5.41 – Evolução do desgaste de flanco em ligas laminadas e solubilizadas usando lubri-refrigeração convencional.
As características do desgaste observado na usinagem com MQF estão apresentados na Figura 5.42. Com a utilização de ferramentas recobertas os desgastes foram similares aos observados com o uso de lubrificação convencional, ou seja, desgaste por abrasão com formação de entalhe e presença de cavacos aderidos, além de desgaste por martelamento - Figura 5.42(a). No caso da usinagem com MQF utilizando-se ferramentas sem recobrimento o desgaste por abrasão foi muito grande, ultrapassando em um único passe o VB pré-estabelecido de 0,5 mm – Figura 5.42(b).
(a) Ferramenta recoberta (b) Ferramenta sem recobrimento
Na usinagem com MQF, para todas as ferramentas recobertas, houve um desgaste frontal muito mais acentuado que na lubri-refrigeração convencional, em que o desgaste frontal raramente ocorreu, limitando-se à região de folga e de saída da ferramenta.
A razão que pode explicar as menores rugosidades com o uso do MQF pode ser a manutenção de melhores condições para o cisalhamento do cavaco e diminuição nas deformações. A melhor rugosidade para o MQF pode ser resultado da menor amplitude de deterioração da aresta de corte apresentada por estas ferramentas. Embora o critério de fim de vida (VBBmax= 0,5 mm) seja o mesmo para as duas
condições de lubrificação, observa-se uma região da aresta deteriorada maior para a lubri-refrigeração abundante do que para MQF - Figura 5.43.
Figura 5.43 – Desgastes na usinagem com MQF utilizando ferramentas recobertas: (a) 90-15-08 liga laminada e (b) 90-12-08 liga solubilizada.
Com base nas análises dos dados coletados, percebe-se que os resultados com o uso de MQF são animadores, mas necessitam de uma maior pesquisa capaz de explorar todo o potencial que esta nova tecnologia pode oferecer. Estudos mais aprofundados deverão considerar o efeito de certos parâmetros nos resultados como as taxas de mistura ar-óleo, alterações no posicionamento do bico aspersor, pressões ideais para o refrigerante de modo a aumentar a vida da ferramenta e a integridade dos componentes produzidos com este sistema.