Estudo do Comportamento dos Aços ABNT D2 e ABNT O1 antes e após o Tratamento Térmico, na usinagem por eletroerosão por penetração – PARTE 2

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Daniel Alves Sodré  *1
Willy Ank de Moraes *2

A rugosidade do canal usinado foi medida na forma de rugosidade máxima (Ry) e rugosidade média (Ra). Em relação à rugosidade máxima, foi verificada uma coerência entre os valores fornecidos pela tabela tecnológica do fabricante e os obtidos durante os ensaios em todos os Cps. Já em relação à rugosidade média, é possível constatar que, nas amostras tratadas termicamente, a rugosidade é ligeiramente menor que nas amostras sem tratamento térmico. A Figura 8 apresenta os resultados de rugosidade.

O acabamento superficial de uma peça está diretamente relacionada ao desempenho na sua aplicação. Entre estes desempenhos é possível citar o desgaste de componentes mecânicos, onde, superfícies com rugosidade mais pronunciadas estão sujeitas a desgastes mais intensos do que teriam no caso de um melhor acabamento [16]. Outro fator influenciado pela qualidade do acabamento superficial é a resistência a fadiga – componentes que trabalham sob a exigência de cargas elevadas necessitam de melhor acabamento, pois geometrias com alta rugosidade estão propensas a concentrações de tensão facilitando a propagação de trincas [16].

Figura 8 – Variação da rugosidade: (a) rugosidade máxima; (b) rugosidade média.

A medição da dureza teve como objetivo a comparação entre a dureza do componente fora do canal usinado e da dureza dentro do canal usinado. Esta comparação é importante devido à formação da camada branca originada pela resolidificação do material durante o processo de EDM. Nesse sentido verificou-se que todos os CPs apresentam uma dureza dentro do canal usinado maior do que a dureza medida fora deste canal. A Figura 9 apresenta as medições de dureza.

Figura 9 – Variação da dureza dentro e fora do canal usinado.

Como verificado em diversos trabalhos [4-5-7], a dureza superior dentro do canal é justificada pela integridade superficial deficiente gerada em função às altas temperaturas envolvidas durante a usinagem por EDM. Segundo Amorim [7], a dureza e a fragilidade da região termicamente afetada pela eletroerosão é bem superior ao material base da liga.

No caso de peças usinadas com dielétrico de hidrocarbonetos, ocorre que durante a usinagem carbono é liberado pela desintegração do dielétrico e interage com o ferro do aço, formando cementita (Fe3C) [17]. Devido as suas características, a camada deve ser removida por processos abrasivos como polimento e retificação. A presença desta camada também ficou evidente durante o ensaio metalográfico realizado nas amostras, principalmente nos CPS tratados termicamente, conforme mostrado na Figura 10.

Figura 10 – Camada branca mais nos CPs que receberam tratamento térmico (30x)

Com base nos resultados obtidos, foi possível constatar que as peças que foram tratadas termicamente apresentaram-se com a largura do canal usinado menor que as demais. O mesmo comportamento foi observado em relação à rugosidade e a integridade superficial na região usinada. Peças com tratamento térmico se apresentam com menor rugosidade e com uma camada branca maior do que as que foram usinadas sem tratamento térmico. As Figuras 11 e 12 ilustram a relação entre a dureza, o dimensiona e a rugosidade.

Figura 11 – Relação entre a dureza e a dimensão do canal usinado.

Figura 12 – Relação entre a dureza e rugosidade do canal usinado

A principal referencia para operadores de eletroerosão em relação a regulagem da máquina e os calculos da medida final do eletrodo ferramenta, são as tabelas tecnologicas fornecidas pelos fabricantes (Figura 4) que pos sua vez não levam em conta o tratamento térmico das peças. Com relação as tabelas tecnologicas, segundo apontado por Amorim [7], é muito difícil obter na pratica industrial as condições ótimas de usinagem e os mesmos resultados informados pelas tabelas tecnológicas fornecidas pelos fabricantes. Isso ocorre tanto pela complexidade na fabricação de moldes e matrizes quanto pela diferença entre os materiais efetivamente empregados na fabricação e aqueles que foram usados pelos fabricantes para a elaboração das tabelas tecnológicas de controle dos equipamentos de usinagem.

Entretanto, o que se observou durante os testes foi que o tratamento térmico interfere em características importantes de peças submetidas ao processo de EDM como a dimensão, o acabamento e a integridade da superfície usinada. Esta variação pode ser justificada em função dos efeitos que as transformações de fases no estado sólido, ocorridas durante o tratamento térmico, tem sobre a microestrutura dos aços afetando suas propriedade físicas [18 e 19].

CONCLUSÕES

Para a maioria das aplicações  industriais, o tratamento térmico tem como objetivo a alteração das propriedades mecânicas como resistência a esforços diversos, desgaste ou fadiga. Entretanto nos ensaios realizados neste trabalho foi possível observar que o tratamento térmico tem influência direta no comportamento da usinagem por eletroerosão e possivelmente sobre a condutividade elétrica dos aços aqui estudados.

Variações dimensionais, de rugosidade ou de integridade superficial podem afetar aspectos importantes de moldes e matrizes causando dificuldades de montagem, diminuição da vida útil e até mesmo fratura. Diante da evidência da influencia do tartamento térmico na usinagem por descargas elétricas, fica a possibilidade de estudos futuros no sentido de que as tabelas tecnológicas para regulagem das máquinas levem em consideração o tratamento térmico dos aços ou ainda, estudos capazes de invertigar como as transformações na microestrutura dos aços afetam suas propriedades físicas, como por exemplo as propriedades elétricas.

Agradecimentos

Os autores expressam seus agradecimentos ao apoio recebido pelos colegas do SENAI Manuel Garcia Filho durante a fase de preparação e usinagem dos Corpos de Prova empregados neste trabalho. 

REFERÊNCIAS

  1. 1 VILLARES METALS. Catálogo de Materiais. 2016. Disponível em http://www.villaresmetals.com.br /pt/Produtos/Acos-Ferramenta/Trabalho-a-frio. <Acesso em 15/01/2016>.
  2. 2 GGD METALS. Catálogo de Materiais. 2016. Disponível em: http://www.ggdmetals.com.br/aco-ferramenta/. <Acesso em 15/01/2016>.
  3. 3 OLIVEIRA CJ. Avaliação da Influência de Sistemas de Filtragem Aplicados a Topografia de Superfícies em Usinagens. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte – MG: Pontifícia universidade Católica de Minas Gerais; 2004: p.123.
  4. 4 OLINIKI R. Influência da Combinação entre os Parâmetros de Usinagem por Eletroerosão na Integridade Superficial do Aço AISI H13 Temperado e Revenido. Dissertação de Mestrado. Curitiba: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; 2009: p.127.
  5. 5 NEVES P, SOUZA O. Influência da Variação dos Parâmetros do Processo de Eletroerosão por Penetração no Desgaste do Eletrodo e na Produtividade no Desbaste do Aço Inoxidável 304 e do Inconel 718. In 7º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação; Penedo RJ; 2013: p. 10.
  6. 6 SILVA RD. Comparação do Desempenho do Fluído Dielétrico Vegetal com Mineral Sintético e Querosene na Eletroerosão do Aço AISI H13. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte MG: Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais; 2007: p.110.
  7. AMORIM FL. Tecnologia de Eletroerosão por Penetração da Liga de Alumínio AMP 800 e da Liga de Cobre CuBe para Ferramentas de Moldagem de Materiais Plásticos. Tese de Doutorado. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina; 2002: p.156.
  8. SANTOS RFd. Influência do Material da Peça e do Tratamento Térmico na Eletroerosão dos Aços AISI H13 e AISI D6. Dissertação de Mestrado. Belo Horizonte MG: Pontifícia Universidade Católica de Minhas Gerais; 2007: p.122.
  9. ELETR. Manual de operação, instalação e manuteção ZNC 400. 2011. Apostila.
  10. HEXAGON METROLOGY. Micro Hite 3D – Máquina de Medição por Coordenada. Catálogo. 2015. Disponível em http://www.hexagonmetrology .com.br/TESA-Micro-Hite-3D_134.htm <Acesso em 21/09/2015>.
  11. MITUTOYO DO BRASIL. Medidor de rugosidade superficial modelo SJ201. 2009. Manual do usuário.
  12. TIME GROUP INC. Time High Tec instrumentos de medição. Medidor de dureza portátil. Catálogo. 2015. Disponível em: http://www.timeinstrument. com/th160.html.
  13. MAZIERO L, FERREIRA CE, GUBERT É. Desenvolvimento de um banco de dados de tolerâncias. Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica. 1997.
  14. SENAI SÃO PAULO. Ferramenteiro de Corte, Dobra e Repuxo – Informações Tecnológicas. 2009. Apostila.
  15. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6158: sistema de tolerâncias e ajustes. Rio de Janeiro. 2006.
  16. AMORIM HJ. Estudo da Relação entre Velocidade de corte, Desgaste de Ferramenta, Rugosidade e Forças de Usinagem em Torneamento com Ferramenta de Metal Duro. Dissertação de Mestrado. Porto Alegra: Universidade do Rio Grande do Sul, Departamento de Engenharia Mecânica; 2002: p.114.
  17. ENGENHEIRO DE MATERIAIS. Site Engenheiros de Materiais.disponível em http://engenheirodemateriais.com.br/tag/camada-branca. <Acesso em 28/06/2016>.
  18. ASKELAND DR, PHULÉ PP. Ciência e Engenharia dos Materiais. 1st ed. São Paulo: Cengage Learning; 2008.
  19. MORAIS ,W.A.; MENEZES NETO, E.B.; MAGNABOSCO, A.S. Metalurgia Física e Mecânica Aplicada. 2ª Edição. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração. 2009.

Acesse: www.willyanksolucoes.com

*1 Tecnólogo Mecânico, Mestre em Engenharia Mecânica da UNISANTA, Professor no SENAI Manuel Garcia Filho e no Centro Universitário Anhanguera de Santo André, São Paulo, Brasil (danielsodre@uol.com.br)

*2 Doutorando, Mestre, Engenheiro e Técnico em Metalurgia e Materiais, Sócio-Diretor da Willy Ank Soluções Metal-Mecânicas, Professor Mestre da UNAERP-Guarujá e Professor Adjunto da Universidade Santa Cecília (UNISANTA), Santos, SP, Brasil (willyank@willyanksolucoes.com).

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