I - Introduo

Depto Mecnica rea 1

TECNOLOGIA NA MANUFATURA PARTE 2Mquinas Ferramentas I O Processo de Produo com Remoo de Cavaco

Eng Luiz Carlos Rosa Prof. Dr. USINAGEM

dos

MATERIAIS

PRODUTIVIDADE a SOMATRIA de BOAS IDIAS mais CORAGEM de AGIR

MATERIAIS PARA FERRAMENTAS

Para selecionar o material ideal para uma ferramenta de usinagem deve-se levar em considerao com relao a:

Material a ser usinado: ateno dureza e o tipo de cavacos na escolha do material da ferramenta e sua geometria.

Processo de usinagem: necessrio observar o tipo de processo de usinagem, pois, podemos encontrar processos que exigem ferramentas de pequena dimenso (torneamento interno com pequeno dimetro) ou fabricadas com materiais de menor capacidade para usinagem (por exemplo, ao rpido);

Condio da mquina operatriz: devemos considerar as limitaes do equipamento como folgas, potncia, variaes de velocidades, estado de conservao, entre outros;

Forma e dimenso da ferramenta: Devemos utilizar ferramentas padronizadas;

Custo do material da ferramenta: levando em conta o custo/ beneficio, devemos enquadrar o material ao menor custo e mximo aproveitamento possvel;

Condio de usinagem: um processo de acabamento necessita de uma ferramenta mais resistente ao desgaste, por outro lado, no processo de desbaste a ferramenta deve ter maior tenacidade;

Condio da operao: se o corte for do tipo interrompido, e o sistema for pouco rgido, a ferramenta deve ser mais tenaz.

Caractersticas do material da ferramenta:

Resistncia ao desgaste: o material deve suportar abraso ou atrito a altas temperaturas(~1000(C) e manter sua propriedade de dureza.

Tenacidade: a ferramenta deve Ter mobilidade para resistir aos choques mecnicos do processo.

Estabilidade qumica: necessria para evitar desgaste por difuso.

A Fig 1 apresenta a comparao dos diversos materiais para fabricao de ferramentas.

Materiais para ferramentas:

Ferramentas de ao carbono:Na antiguidade foram famosos como Aos de Damasco, fabricados por fuso datam de 300 a.c.

Na idade mdia era usado o ferro carbonetado endurecido por resfriamento em gua para a fabricao de armas.

No sculo XVIII a madeira era o material predominante e os metais eram limitados.

At o sculo XIX, trabalhar os metais era um servio difcil e artesanal, at que se disponibilizou a mquina a vapor e a eletricidade, o que trouxe o desenvolvimento das mquinas operatrizes.

Em 11/03/1776, entrou em operao a 1 mquina a vapor, em Bloomfield Collierge, Inglaterra. Em 1800 j operavam prximo de 100 delas, com predominncia no campo da metalurgia, minas de carvo e cobre e fundies.

Na Amrica do Norte, os fabricantes de armas desenvolveram a produo em massa de componentes e por conseqncia as mquinas operatrizes. A velocidade de corte nessa poca era de aproximadamente 5m/min. A temperatura da ferramenta chegava a prximo de 250C.

Em 1868, Robert Mushet descobriu que a adio de Mn (mangans) podia tornar o ao mais duro. Acidentalmente descobriu que a presena de W (tungstnio) permitia o endurecimento do ao com resfriamento normal, ao ar. As velocidades de corte chegavam a 10m/min. Podiam atingir 65 RC de dureza. Continham carbono de 0,50% at 1,40% e elementos de liga: Si < 0,50%: Mn < 0,70%: S+P < 0,03%: V < 0,50%: Cr < 0,40%

Hoje em dia, como ferramenta de usinagem pouco utilizada, mas ainda so os mais usados na fabricao de ferramentas de estampagem, corte e repuxo e as fermentas manuais como chaves de boca, fenda, alicates etc.

Aos rpidos - (HSS):

Material formado por alta liga de tungstnio, molibdnio, nibio, cromo, vandio e cobalto.

Tm como principais caractersticas:

Material Tenaz;

Elevada resistncia ao desgaste;

Elevada dureza a quente( Em relao ao ao carbono), utilizvel at aproximadamente 600(C.

Estrutura bsica: Martenstica com carbetos incrustados (grande resistncia ao desgaste).

Elementos de liga do ao rpido:

Carbono: aumenta a dureza do material, tambm contribui para a formao de carbetos;

Tungstnio e molibdnio: confere resistncia ao desgaste e dureza a quente;

Vandio e nibio: melhora a resistncia ao desgaste;

Cromo: responsvel pela alta temperabilidade;

Cobalto: aumenta a dureza a quente elevando a eficincia do corte;

Nitreto de titnio: produz corte com menor esforo, devido ao baixo coeficiente de atrito.

O HSS surgiu em 1898, atravs de experincias de Taylor e White (americanos) que desenvolveram um ao com 1,85C+3,80Cr+8%W

Em 1900, na Paris Exposition, foram demonstradas usinagens com cavaco de cor azulada onde a ferramenta mesmo com aponta rubra continuava cortando a uma Vc = 40 m/min; a = 1.6 mm/ver e p = 4,8 mm. A temperatura na ponta da ferramenta chegava a 600C.

Em 1903, criou-se outro ao, com 0,70C% e 14%W, considerado o prottipo dos aos rpidos.

Em 1906, foi implantada a fabricao de ao em forno eltrico, que contribuiu para o desenvolvimento de aos finos com a reduo de impurezas em suas composies. Esses aos podem atingir 65 RC; com carbono de 0,70% a 1,60%; 1,60