5 Evaluation
5.3 Is my solution a DSS?
A interação mecânica ferramenta/peça pode resultar em diferentes tipos de deformação em materiais metálicos assim como modos associados de remoção de material. Segundo SHAW (1984), no torneamento com diamante, o contato entre a ferramenta e a peça geralmente resulta na formação de cavaco por meio da separação do material da peça. Esse processo de separação do material envolve um cisalhamento plástico intenso e uma ruptura dúctil do material pela ponta da ferramenta. Portanto o escoamento plástico é o modo predominante de remoção de material no torneamento com diamante. Com profundidades de usinagem muito pequenas, a formação do cavaco tem uma estreita relação com o grau de afiação da aresta de corte, quando esta aresta não esta muito afiada pode ocorrer apenas deformação plástica do material. Por outro lado, a quantidade de tensões introduzidas no material é minimizada quando se usa ferramentas afiadas.
A FIGURA 4.32 mostra um cavaco típico do Ti (CP) usinado com a ferramenta CONTOUR® com f = 10 µm/rev e ap = 15 µm, o cavaco apresentou estrutura segmentada em forma de cunha, como era esperado segundo a literatura. Para as demais condições de corte, os resultados obtidos para o Ti (CP) foram praticamente idênticos, tanto para as ferramentas DIFER® quanto para a CONTOUR®, ou seja, cavacos contínuos com formato de fita, com segmentos formados por provável cisalhamento adiabático foram predominantes nestas condições.
GENTE & HOFFMEISTER (2001), BLACK (1979) e KOMANDURI (1982), concluem que a deformação na usinagem de Ti-6Al-4V é quase independente das condições de corte, e não ocorrem mudanças significativas na forma de espaçamento periódico da estrutura lamelar quando também se varia em diversas magnitudes a velocidade de corte. Por esta razão, pode-se excluir que a taxa de deformação influi no início do cisalhamento localizado. Logo após o início do cisalhamento localizado, a taxa de deformação nas bandas de cisalhamento pode ser determinada pela liberação da energia elástica armazenada no meio. Se isto for verdade, pode haver um mecanismo de desenvolvimento do cisalhamento localizado que é independente da velocidade de corte.
(a) (b) (c) (d) 6 µm 10 µm 30 µm 600 µm Zona de escoamento Segmentos Bandas de cisalhamento
FIGURA 4.32 - Análise do cavaco no M.E.V. do Ti (CP) usinado com a ferramenta CONTOUR® com f = 10 µm/rev e ap= 15 µm;(a) Lateral do cavaco ampliado
5000x; (b) Parte superior do cavaco, ampliação de 1000x (c) Parte inferior do cavaco, onde a superfície de saída da ferramenta faz contato com o cavaco,
ampliação de 3000x (d) Cavaco com forma de fita, ampliação de 50x.
A FIGURA 4.33 mostra um cavaco típico da liga Ti-6Al-4V usinado com a ferramenta CONTOUR® com f = 10 µm/rev e ap = 10 µm, o cavaco apresentou mesmo sob condições muito finas de usinagem cavacos do tipo serrilhado com estrutura segmentada em formato de cunha, idêntico ao cavaco do Ti (CP) como era esperado segundo a literatura. Para as demais condições de corte, os resultados obtidos para a liga Ti-6Al-4V foram praticamente idênticos, tanto para as ferramentas DIFER® quanto para
a CONTOUR®, ou seja, cavacos contínuos com formato de fita, com segmentos formados por provável cisalhamento adiabático foram predominantes nestas condições. A FIGURA 4.33 (a) mostra a vista lateral do cavaco do Ti-6Al-4V o qual é possível observar que os segmentos estão em uma faixa de espessura de aproximadamente 2-3 µm, organizados de forma periódica corroborando com os resultados vistos na revisão bibliográfica.
Ao observar a FIGURA 4.33 (b) é possível observar os segmentos de forma justapostos com tamanhos equivalentes. Na FIGURA 4.33 (c) é possível observar a intensa deformação plástica imposta pela ferramenta de diamante na superfície em que o cavaco faz contato com a ferramenta. Outro fato interessante é que a superfície livre do cavaco não apresenta variação na sua estrutura em função da mudança de grão, ou seja, não ocorreu formação de estrutura degrau como já foi mostrado por meio da microscopia óptica das superfícies usinadas. Na FIGURA 4.33 (d) pode-se notar também que o exemplo de formação de cavaco predominante é de cisalhamento com o formato de fita.
Zona de escoamento Segmentos Bandas de cisalhamento (a) (b) (c) (d) 3µm 30µm 6µm 600µm
FIGURA 4.33 -Análise do cavaco no M.E.V. da liga Ti-6Al-4V usinado a ferramenta CONTOUR® com f = 10 µm/rev e ap= 10 µm;(a) Lateral do cavaco
ampliado 10000x; (b) Parte superior do cavaco, ampliação de 1000x (c) Parte inferior do cavaco, onde a superfície de saída da ferramenta faz contato com o
cavaco, ampliação de 5000x (d) Cavaco com forma de fita, ampliação de 50x.
O segmento com o formato de cunha pode ser explicado devido ao uso de ferramenta de ponta arredondada. Por este motivo ocorreu a semelhança entre o cavaco quando se cortava com a ferramenta DIFER® quanto para a ferramenta CONTOUR® conforme o desenho esquemático da FIGURA 4.34.
Direção
do
Avanço
FIGURA 4.34 - Desenho esquemático da usinagem realizada com a ferramenta de ponta arredondada.
No caso da usinagem com a ferramenta DIAMANGEO® observa-se na FIGURA 4.35 (a) que os cavacos obtidos foram segmentados, mas com o formato diferente dos cavacos que foram usinados com ponta arredondada, ou seja, o formato do segmento se apresentou de forma retangular. Na FIGURA 4.35 (b) percebe-se que sua formação foi contínua com formato helicoidal. Na FIGURA 4.35 (c) é possível observar a intensa deformação plástica imposta pela ferramenta de diamante na superfície em que o cavaco faz contato com a ferramenta.
(a) (c) (b) Zona de escoamento Segmentos Frente de cisalhamento 15µm 150µm 10µm
FIGURA 4.35 - Análise do cavaco no M.E.V. da liga Ti-6Al-4V usinado com f = 10 µm/rev e ap= 5 µm;(a) Lateral do cavaco ampliado 2000x; (b) Visão geral do cavaco com formato helicoidal, ampliação de 200x (c) Parte inferior do cavaco, onde a superfície de saída da ferramenta faz contato com o cavaco, ampliação de
3000x.
O segmento com o formato retangular pode ser explicado devido ao uso de ferramenta de ponta seca, conforme o desenho esquemático da FIGURA 4.36.
h = f * sen(χ)
χ
FIGURA 4.36 - Desenho esquemático da usinagem realizada com a ferramenta de ponta seca.