MM Agosto | Setembro 2023

PROCESSO 16

Estudo comparativo da força de corte via experimento prático e simulação no torneamento do aço SAE 1045

PRÉVIA 26

Metalurgia reúne profissionais da fundição e siderurgia em Joinville

14 GUIA I

Cabeçotes de alta rotação

24 GUIA II

Fluidos de corte

FERRAMENTAS 34 Efeito do preenchimento de microrranhuras de ferramentas de corte com nanotubos de carbono

32 GUIA III

Pastilhas diamantadas

Capa: Imagem de divulgação da Quaker Houghton. Edição de Raul Rais (Tamaru Ferramentas, Rio Claro, SP). Layout da capa: Vanessa C. Silva

As opiniões constantes de artigos assinados não são necessariamente coincidentes com as de Máquinas e Metais

Pensamento global e ação local

A quebra das cadeias de suprimento ocorrida no pós-pandemia está configurando um cenário que já está sendo chamado de “desglobalização” no comércio internacional. Esfaceladas pela falta de garantia de abastecimento associada à indisponibilidade de insumos, conflitos e a complicações logísticas, essas cadeias tendem a se tornar cada vez mais locais, o que pode ser positivo sob alguns aspectos. E mais ainda no caso do setor metalmecânico, bastante envolvido na fabricação de bens duráveis que tendem a ser fabricados com um percentual cada vez maior de componentes produzidos localmente. Assim, as empresas que fabricam produtos usando processos metalúrgicos e metalmecânicos estão buscando soluções para velhas e novas questões produti-

vas, já tendo em vista a necessidade de produzir itens anteriormente importados.

A feira Metalurgia 2023, que acontece este mês em Joinville (SC), reflete essa perspectiva ao registrar o dobro do tamanho de sua edição anterior, realizada em 2018. O evento deverá reunir fornecedores ligados a boa parte da indústria de base e de bens duráveis, amparada pelos processos de siderurgia e fundição, este último bastante ligado aos processos de usinagem. Por isso, nesta edição da Máquinas e Metais destacamos algumas das atrações desta feira, a partir da página 26, levando informações para os leitores que a acompanharão à distância. Além desses destaques, esta edição traz artigos técnicos sobre melhorias nas ferramentas de

usinagem e sobre a efetividade da simulação de uma operação de torneamento, enquanto os guias setoriais atualizam a oferta de cabeçotes de alta rotação, pastilhas diamantadas e fluidos de corte. Afinal, substituir impor tações demandará capacidade técnica, mas também decisões acertadas na escolha de equipamentos e insumos.

Colaborou

ISSN 0025-2700

REDAÇÃO

PUBLICIDADE Luci Sidaui

Tel.: (11) 3824-5300 luci@arandaeditora.com.br

Dora Bandelli Cel.: (11) 95327-6608 / Tel.: (11) 4194-2448 dora.bandelli@arandaeditora.com.br

Consultor de marketing Sérgio Massis

REPRESENTANTES

Minas Gerais: Oswaldo Alípio Dias Christo

Rua Wander Rodrigues de Lima, 82, cj. 503 30750-160, Belo Horizonte, MG

Tel./Fax: (31) 3412-7031, Cel.: (31) 9975-7031 oadc@terra.com.br

Paraná/Santa Catarina: Romildo Batista

Rua Carlos Dietzsch, 541 cj. 204 bloco E CEP 80330-000, Curitiba, PR Tel.: (41) 3501-2489, Cel.: (41) 9728-3060 romildoparana@gmail.com

Rio Grande do Sul: Maria José da Silva

Tel.: (11) 2157-0291, Cel.: (11) 98179-9661 maria.jose@arandaeditora.com.br

INTERNATIONAL ADVERTISING SALES REPRESENTATIVES

China: Mr. Weng Jie, Media Manager Hangzhou Oversea Advertising Ltd.

55-3-703 Guan Lane, Hangzhou, Zhejiang 310003, China

Tel: +86 571 870-63843, Fax: +1 928 752-6886 (retrievable worldwide). Email: ziac@mail.hz.zj.cn

Germany: IMP InterMediaPartners GmbH, Mr. Sven Anacker Beyeröhde 14, 42389 Wuppertal, Tel.: +49 202 271 69-0

fax: +49 202 271 69-20, sanacker@intermediapartners.de

Italy: QUAINI Pubblicità, Ms. Graziella Quaini Via Meloria 7 -20148 Milan

Tel.: +39 2 39216180, fax: +39 2 39217082, grquaini@tin.it

Japan: Echo Japan Corporation, Mr. Ted Asoshina

Grande Maison Room 303, 2-2, Kudan-kita 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo 102-0073, Japan

Tel.: +81-(0)3-3263-5065, fax: +81-(0)3-3234-2064

* Cadastre-se para receber a newsletter quinzenal da Máquinas e Metais no link: https://bit.ly/3uzxCua Ou via QR Code:

Circulação: Clayton Del no – Tel.: (11) 3824-5300

aso@echo-japan.co.jp

Korea: JES MEDIA INC, Mr. Young-Seoh Chinn 2nd Fl., Ana Blsdg, 257-1, Myeongil-Dong, Gangdong-gu Seoul 134-070, Tel.: +82 2 481-3411, fax: +82 2 481-3414 jesmedia@unitel.co.kr

Switzerland: Rico Dormann, Media Consultant Marketing

Moosstrasse 7, CH - 8803 Rüschlikon

Tel.: +41 44 720 8550, fax: +41 44 721 1474 dormann@rdormann.ch

Taiwan: WORLDWIDE Services Co. Ltd., Mr. Erin King 11F-B, nº 540, Wen Hsin Road, Section 1, Taichung, 40848

Tel.: +886 4 2325-1784, fax: +886 4 2325-2967 global@acw.com.tw

UK, Belgium, Denmark, Finland, Norway,

Netherlands, Sweden: Mr. Eddard J. Kania

Robert G Hors eld International Publishers

Daisy Bank, Chinley, Hig Peaks, Derbyshire SK23 6DA

Tel.: +44 1663 75-0242, Cel.: +44 797416-8188 ekania@btopenworld.com

USA: Ms. Fabiana Rezak, 2911 Joyce Lane, Merrick, NY 11566

Tel.: +1 516 858-4327, Fax: +1 516 868-0607

Cel.: +1 516 476-5568 - arandausa@gmail.co

ADMINISTRAÇÃO

Diretor: Edgard Laureano da Cunha Jr. Gerente: Rosilene de Paiva Branco

Produção: Vanessa Cristina da Silva e Talita Silva Projeto grá co: W.Lobo Artes Grá cas

MÁQUINAS E METAIS MÁQUINAS E METAIS, revista brasileira de tecnologia de usinagem e automação da manufatura, é uma publicação de Aranda Editora Técnica Cultural Ltda. O acesso à revista digital e o download no formato pdf são gratuitos em nosso site www.arandanet.com.br/revista/MM

Redação, Publicidade, Administração e Correspondência: Alameda Olga, 315 - 01155-900 - São Paulo - SP - BRASIL Tel.: +55 (11) 3824-5300 - info@arandanet.com.br www.arandanet.com.br

Hellen Corina de Oliveira e Souza Diretora de redação hellen.souza@arandaeditora.com.br

Diretor: José Roberto Gonçalves

Diretora de redação: Hellen Corina de Oliveira e Souza

Redator: Adalberto Rezende

nesta edição: Ricardo Criez Pesquisa: Milena Venceslau

Desenvolver fornecedores locais faz parte da estratégia de muitos fabricantes e pode influenciar positivamente os setores metalúrgico e metalmecânico.

Sandvik lança fresas de topo para usinar ligas de níquel

Alta resistência mecânica, à corrosão e a variações de temperatura são algumas das características das ligas de níquel, bastante difundidas em aplicações de engenharia. Trata-se, porém, de um material desafiador em termos de usinagem, com potencial de adesão a ferramentas de corte e presença de partículas abrasivas dentro da estrutura da liga. Por isso a produtividade tende a ser baixa, mesmo usando-se ferramentas de metal duro, e um complicador é o fato de a complexa geometria das peças a serem usinadas normalmente exigir maior alcance da ferramenta.

Esses desafios da usinagem de ligas de níquel motivaram a sueca Sandvik Coromant, que tem unidade brasileira em Jundiaí (SP), a desenvolver a linha de fresas de topo cerâmicas Coromill 316, especialmente projetadas para as condições de trabalho com esse material, que impõe muitas exigências aos engenheiros de produção.

De acordo com testes feitos pela empresa, as fresas de topo cerâmicas podem proporcionar de 20 a 30 vezes mais velocidade de usinagem em comparação com as ferramentas de metal duro para operações como faceamento e fresamento de cantos. Esse desempenho está associado em grande parte ao fato de essas fresas manterem sua dureza sob as altas temperaturas que são típicas da usinagem de ligas à base de níquel. O substrato cerâmico das fresas de topo cria condições de corte diferentes das observadas em ferramentas de metal duro. Sua composição química de óxido de alumínio e nitreto de silício (Al203+Si3N4) é uma combinação que promove alta resistência ao desgaste, mesmo sob temperaturas elevadas. Por isso a fabricante recomenda que as ferramentas sejam usadas sob altas rotações (pelo menos 13.000 rpm). Outras recomendações incluem a prática do fresamento concordante, bem como uma trajetória que mantenha a ferramenta em contato constante com o material.

www.sandvik.coromant.com/en-gb

Grafeno em superfícies metálicas

Foi anunciada recentemente a assinatura de um acordo entre a WEG e a CSN, que trata da cooperação tecnológica entre as duas empresas para o desenvolvimento de produtos à base de grafeno para uso em componentes metálicos, dentre eles um revestimento com propriedades aprimoradas. O acordo foi elaborado pela CSN Inova, braço de inovação da companhia siderúrgica, e a área de inovação da WEG Tintas.

O resultado tem sido maior resistência e durabilidade, com o consequente aumento da vida útil das peças em que o revestimento é aplicado. O projeto está em fase piloto, e os testes em escala industrial estão previstos para começarem ainda em 2023, com a aplicação do material na superfície do aço produzido pela CSN em Araucária (PR). “A CSN e a WEG já mantêm um relacionamento comercial de longa data, que agora se estreita ainda mais por meio dessa cooperação tecnológica. Temos certeza de que o codesenvolvimento dessa nanotecnologia será mais uma parceria de sucesso entre as empresas e irá alavancar o uso do grafeno no aço, em inúmeras aplicações”, destacou Felipe Spiri, head de Gestão de Inovação e Desenvolvimento de Tecnologias na CSN Inova.

O grafeno faz parte de uma família de materiais de nanocarbono. Ele consiste em um arranjo bidimensional de átomos de carbono ligados entre si formando um padrão hexagonal semelhante a um favo de mel, que dá origem a uma série de materiais denomi-

Foto: Sandvik Coromant

nados de acordo com o formato assumido por essa malha de hexágonos: o fulereno, por exemplo, apresenta formato esférico, enquanto os nanotubos apresentam formato cilíndrico.

Tem como características gerais uma resistência mecânica cerca de 100 vezes maior que a do aço, flexibilidade e leveza, além de alta condutividade térmica e elétrica, aspectos que são incorporados aos materiais em que é aplicado. “Esta importante iniciativa em conjunto com a CSN deverá viabilizar o fornecimento de novos revestimentos à base de grafeno, eliminando o uso de metais pesados e assegurando proteção anticorrosiva superior”, comentou Rafael Torezan, diretor superintendente da WEG Tintas. www.csn.com.br

plantação de sistemas capazes de coletar dados provenientes do chão de fábrica, que, a partir daí, processe-os de forma a construir planilhas que mostrem os indicadores de produtividade e o status de equipamentos como centros de usinagem, tornos CNC, fresadoras etc., além da criação de relatórios e de controle de turnos.

A CPOP Sistemas (Joinville, SC) fornece soluções para o monitoramento desses processos, o que foi tema de uma das apresentações do 15º Encontro Nacional de Ferramentarias (Enafer). A companhia desenvolve sistemas para supervisão em tempo real de processos conforme as necessidades dos clientes, e durante o evento deu alguns exemplos de como eles funcionam, conforme é tratado a seguir.

ramentarias Gaspec (Santo André, SP), GTF (Joinville, SC), Lotus Moldes e Matrizes (Joinville, SC) e S. Moldes (Guarulhos, SP).

https://cpopsistemas.com.br/

Fluidos solúveis para usinagem

CPOP Sistemas desenvolve soluções para monitoramento de usinagem

O monitoramento em tempo real da usinagem e do fresamento é uma das demandas de ferramentarias que visam otimizar seus processos produtivos como, por exemplo, a fabricação de ferramental para o setor metalmecânico e de moldes para a produção de peças plásticas diversas. Para isso, um dos caminhos é a im-

Os dados provenientes de processos podem ser transmitidos simultaneamente para diferentes departamentos, ao passo que o relatório é gerado, o qual pode ser atualizado quando for necessário. Neste ínterim, pode-se criar painéis que mostram dados referentes à produtividade. Assim, podem ser obtidas informações sobre o tempo de parada de máquinas e o motivo que levou a isso, por exemplo.

Monitoramento da usinagem na prática

A proposta da companhia é desenvolver sistemas e serviços que contribuam para a tomada de decisão no que tange à obtenção de melhorias nas operações, bem como ao planejamento para manutenção de equipamentos, controle de operações e de turnos. Atualmente, conforme informações fornecidas pela CPOP Sistemas, as soluções de monitoramento de processos em tempo real estão sendo usadas nas fer-

Uma linha de fluidos solúveis de base éster vegetal para usinagem já está disponível para comercialização pela Tamaru, com unidade no município de Rio Claro (SP). Trata-se de uma série de fluidos desenvolvida pela Quaker Houghton, com matriz nos Estados Unidos, a qual é representada pela empresa brasileira.

Além de fluidos solúveis, a companhia fornece uma linha de óleos protetivos de base éster vegetal, pensados para os cuidados com peças metálicas usinadas ou fabricadas por processos de estampagem como, por exemplo, itens fabricados a partir de chapas. Esses protetivos também são recomendados para cuidados com componentes de máquinas industriais, entre outras aplicações. Luiz Correa, que é gerente de vendas da Tamaru, e que concedeu entrevista à Máquinas e Metais , comentou que essa linha de fluidos pode ser usada na usinagem de diversos tipos de materiais, proporcionando também vantagens no que tange

estão disponíveis no Brasil

foto: Shutterstock

foto: Quaker Houghton_Tamaru

às preocupações alinhadas aos cuidados com a natureza. Nas palavras dele, “atender à demanda por fluidos para usinagem que sejam mais amigáveis ao meio ambiente, está no nosso foco”.

O entrevistado também disse que o uso de óleos de origem de fonte renovável na indústria metalmecânica está sendo visto com “bons olhos”. Ele complementou dizendo que isso faz parte da mudança de cultura por parte das empresas, o que “está no escopo da Tamaru, afinal, é importante estar junto aos clientes não somente no momento de comercialização dos novos fluidos, mas também no pós-venda, o que abrange o acompanhamento de um corpo técnico em suas aplicações e projetos”.

Consultoria e treinamento

A Tamaru fornece consultoria e treinamento especializado para empresas que usam os fluidos solúveis de base éster vegetal em seus processos de usinagem. Luiz

mencionou alguns dos setores que estão investindo no uso desses produtos: “o setor de peças usinadas para máquinas agrícolas e a indústria de veículos, principalmente os fabricantes de caminhões, por exemplo, estão entre os nossos clientes que já fazem uso de fluidos de base vegetal. Ferramentarias e empresas que prestam serviços de usinagem para terceiros também são consumidores significativos desses produtos”. O treinamento, de acordo com o entrevistado, pode ser realizado in loco , bem como em outros formatos.

www.tamaru.com.br

Selltis tem novos equipamentos de remoção de cavaco e de purificação de líquido refrigerante

A Selltis, com matriz em Caxias do Sul (RS), passou a comercializar uma linha de equipa-

mentos para o setor de usinagem que é composta por removedor de cavaco, removedor de micropartículas em líquido refrigerante e purificador de fluidos.

O equipamento removedor de cavaco pode ser usado na limpeza de tanques de máquinas como centros de usinagem. Ele conta com bomba com capacidade de processar de 90 a 180 litros por minuto, com pressão de 0,5 a 8,3

Fotos: Seltis

bar (7,25~120 Psi), além de fi ltro de barril com capacidade de 12 litros. Pode ser equipado com malha padrão ou malha opcional, que têm capacidade para reter, de acordo com informações da companhia, cavaco com tamanho de 380 µm e de 180~830 µm, respectivamente. Já o removedor de partículas pode ser usado para extrair resíduos metálicos que eventualmente estejam presentes em líquidos refrigerantes usados em operações de corte ou furação de peças usinadas, evitando que eles retornem ao tanque das máquinas de usinagem. Este modelo conta com bomba com capacidade para processar de 45 a 90 litros por minuto, com pressão de 0,5 a 8,3 bar, aproximadamente. Ele conta com um balde fi ltrador frontal de 5,5 litros.

Para as empresas que desejam purifi car o líquido refrigerante usado em seus processos de usinagem, a Selltis oferece equipamentos capazes de separar água e óleo. Esses apresentam capacidade de 35 litros e contam com bomba que pode processar de 10 a 30 litros por minuto. De acordo com informações disponíveis no site da empresa, as dimensões do equipamento para remoção de cavaco são 420 x 600 x 900 mm, do modelo para remoção de micropartículas em líquido refrigerante são 750 x 600 x 1.250 mm e do purifi cador são 520 x 410 x 880 mm. www.selltis.com.br

Nova linha de sistemas de visão será distribuída no mercado brasileiro

A Soma Solution, com unidades em diversos estados brasileiros, passou a comercializar os sistemas de visão fabricados pela chinesa Hikrobot, fornecedora global desse tipo de produto e também de robôs móveis. Os sistemas de visão, quando instalados em máquinas operatrizes típicas do ambiente de manufatura, evitam a ocorrência de produtos imperfeitos ou contendo contaminantes, além de acidentes na esteira e a reprovação de lotes inteiros.

Com a chegada da Hikrobot, a Soma promete impulsionar a oferta de tecnologia para a indústria em todo o Brasil, com a distribuição sendo feita por suas unidades no Paraná (Toledo, Maringá e Curitiba); em Santa Catarina (Chapecó e Joinville); no Rio Grande do Sul (São Leopoldo); e em São Paulo (Valinhos). O grupo conta ainda com um parque científico e tecnológico, em Chapecó (SC), onde são feitos testes e demonstrações. A Hikrobot acumula quase 600 patentes autorizadas e 38 direitos autorais de software , possui escritórios em todo o mundo e acrescentará uma linha de 30 produtos ao portfólio da Soma, que já comercializa equipamentos para a marcação, codificação e inspeção industrial de produtos.

Entre as versatilidades da linha de produtos da Hikrobot está a possibilidade de venda apenas do software para leitura dos produtos. “A solução se torna mais barata e o cliente, neste caso, utiliza a câmera do seu computador para fazer o trabalho que o sistema faria”, comentou Gilberto Dick, diretor de operações da Soma Solution: “O sistema de visão consegue identificar o defeito em uma peça e parar a produção no mesmo momento. São realmente os olhos da indústria”.

O executivo acrescentou que os novos produtos podem ser aplicados na indústria em geral, mas principalmente nos setores automotivo, farmacêutico e alimentício. “A durabilidade é alta e a inteligência artificial (IA) disponível permite aplicações em toda a Indústria 4.0”, destacou. www.somasolution.com.br

Laser Master

por exemplo, centros de usinagem e tornos.

Investir no uso de inteligência artificial visando à otimização de seus processos também é uma das estratégias da companhia. Este e outros temas foram comentados por Maycon Messias Januário, diretor de desenvolvimento e projetos da Laser Master Cut, que concedeu entrevista à Máquinas e Metais. O executivo disse que o equipamento de corte e soldagem de metais recém-comprado será integrado às linhas de produção da empresa em breve. Ele comentou que a partir daí, o equipamento será usado na produção de calços e arruelas sob encomenda e de séries padronizadas, bem como na fabricação de nano calços, usados em aplicações diversas que abrangem o setor de máquinas industriais, o automobilístico, a indústria bélica, entre outros.

O uso de inteligência artificial, de acordo com Maycon, foi inserido na rotina da companhia para “reunir informações úteis para a fabricação de calços calibrados de precisão, ou seja, estamos usando a IA, por enquanto, para fazer pesquisas sobre materiais para a produção de calços, arruelas e de outros produtos que fornecemos. Também estamos alinhando o uso dessa ferramenta com os nossos serviços de, por exemplo, manutenção programada, o que inclui a análise e substituição de calços”.

Aumentar a produção de calços calibrados de precisão é o foco da Laser Master Cut, empresa especializada no desenvolvimento de produtos padronizados e sob medida e que adquiriu recentemente um novo equipamento que executa o processo de corte, soldagem e limpeza de chapas metálicas, a partir das quais são feitos calços para máquinas industriais como,

Características técnicas dos produtos

A linha de calços da Laser Master Cut é composta por modelos padronizados com dimensões de, conforme informações fornecidas pela empresa, 50 x 50 x 13 a 200 x 200 x 55 mm. Eles são fornecidos em versões fabricadas com aço carbono, aço inox, latão, além de outros materiais. Maycon disse

Cut investe no desenvolvimento de calços para máquinas

foto: Soma Solution

foto: Laser Master Cut

que os clientes podem consultar a empresa sobre a disponibilidade de modelos com outras características técnicas, que também podem contar com serviços de consultoria para projetos envolvendo aplicações específicas. Ele concluiu dizendo que uma das metas da empresa é aumentar a sua capacidade produtiva mensal – que atualmente, em se tratando de calços para máquinas industriais, é de aproximadamente 600 mil unidades – para um milhão de calços.

https://lasermastercut.com.br

A norte-americana Hyperion Materials & Technologies desenvolveu uma linha de hastes de carbeto de tungstênio contendo canais de refrigeração para fabricação de ferramentas de usinagem como brocas e fresas.

As hastes de metal duro estão organizadas em três séries: alto desempenho, aplicação específica e uso geral, podendo ser especificadas conforme os requisitos das operações de furação ou fresamento em que serão empregadas as ferramentas construídas com elas. As hastes contendo canais internos de refrigeração para fabricação de ferramentas rotativas têm o potencial de aumentar a vida útil das ferramentas, aumentar a velocidade de corte e promover melhor acabamento superficial e precisão dimensional. A extração de cavacos também seria beneficiada pela dissipação de calor que as hastes proporcionam.

A aquisição da fabricante alemã Arno Friedrichs Hartmetall (AFC) acelerou a criação e o aperfeiçoamento dos produtos da Hyperion, cuja linha conta também com outros materiais duros e superduros para fabricação de ferramentas, tais como nitreto de boro e diamante policristalino. www.hyperionmt.com

Novo CNC da Okuma vai construir gêmeo digital diretamente na máquina

Os centros de usinagem de cinco eixos da japonesa Okuma poderão ser equipados com o novo sistema de comando numérico desenvolvido pela empresa, o OPS-P500. O novo CNC tem o dobro do poder de computação dos comandos convencionais e permite reduzir os tempos de ciclo em até 15%.

Especialmente recomendado para aplicações de usinagem de alta velocidade com acabamento superficial de alta qualidade, o controle incorpora as habilidades da fabricante japonesa nos quesitos mecânica, eletrônica, tecnologia da informação e conhecimento (MEIK). É equipado com uma ferramenta que cria o gêmeo digital da máquina ( digital twin) , para facilitar a simulação de alta precisão dos processos de usinagem, o que reduz os tempos de configuração e permite iniciar a produção logo em seguida. Insta-

lada em um computador pessoal, a ferramenta executa a simulação off-line , enquanto a produção está em andamento na máquina. Com um sistema de segurança abrangente, o controle protege os processos, programas e dados da máquina contra ataques cibernéticos, com base na identificação avançada dos usuários e na criptografia da comunicação de acordo com o padrão OPC-UA. Medidas antivírus específicas e funções para a identificação direta de programas falsificados ou irregularidades, assim como backup e recuperação de dados, também estão integradas no novo comando. O módulo Eco Suite Plus, voltado para o controle de emissões de carbono, também pode ser integrado ao OSP-P500, reduzindo o consumo de energia por meio de recursos como a alternância de modos de trabalho e da energia consumida por periféricos, como o transportador de cavacos. www.okuma.com.br

Vink lança novos agentes biocidas para fluidos de corte

A alemã vink Chemicals, com subsidiária brasileira em São Paulo (SP), anunciou o desenvolvimento da Vinkocide BB WM, uma linha de produtos biocidas para uso em fluidos de corte, que evitam a ação de microrganismos prejudiciais ao desempenho de

Hastes de metal duro com canal para refrigeração

foto: Hyperion

fotos: Okuma

foto: Vink

equipamentos como fresadoras CNC e centros de usinagem.

A deterioração microbiológica de fluidos de corte misturados com água é uma ameaça à garantia da qualidade e à segurança operacional e dos processos de produção em massa de peças metálicas por usinagem. Para garantir que esses fluidos mantenham suas propriedades durante a aplicação, eles precisam ser protegidos do ataque de fungos e bactérias.

Em comunicado de imprensa, a empresa informou que o novo produto foi desenvolvido levando em conta que recentemente o valor de pH de muitos fluidos de usinagem tem sido aumentado para reduzir a proliferação de microrganismos, mas isso fez surgir novas variantes de contaminação microbiológica, especialmente bolores e leveduras. Outro inconveniente do aumento do pH dos fluidos é a redução da ação dos biocidas contendo ingredientes ativos já consolidados no mercado (piritiona de sódio, o fungicida IPBC ou o biocida BBIT).

A Vinkocide BB WM foi desenvolvida para ser adicionada aos tanques de armazenagem dos fluidos e mostrou-se altamente eficaz contra a proliferação desses bolores e leveduras, tendo também total miscibilidade em água.

A Vink informou que a formulação exclusiva da Vinkocide BB WM é baseada no ingrediente ativo BBIT, que não reage com metais e permanece estável por muito tempo em soluções com pH entre 7 e 12, e também sob altas temperaturas. O produto é adequado para uma ampla gama de fluidos de corte, incluindo sintéticos, semissintéticos e à base de óleo mineral, com aplicação está-

vel em níveis de pH de 7 a 12.

A formulação foi desenvolvida no departamento de pesquisa da Vink em Kakestorf, próximo a Hamburgo, observando os rigorosos critérios da Comunidade Europeia com relação à gama de substâncias biocidas permitidas, tendo em vista a saúde ocupacional e a proteção ao meio ambiente.

www.vink-chemicals.com

Projeto visa fabricar ferramental em cinco dias usando impressão 3D

geometria complexa desses canais é projetada usando software para simulação de processos. De acordo com informações fornecidas à imprensa, a manufatura aditiva torna possível reproduzir o sistema de canais em espiral de forma integrada no ferramental, o que contribui para a redução do tempo de fabricação. O projeto envolve o uso de equipamentos para impressão 3D de multimateriais, que podem imprimir tridimensionalmente metal, plástico e cerâmica.

Um dos primeiros passos do projeto foi a construção do ferramental em versão digital e a sua submissão à simulação. Em seguida, os dados obtidos a partir daí passaram a servir como parâmetro para a fabricação do ferramental por manufatura aditiva usando pós metálicos. Na sequência, após ser confeccionado, o componente é submetido a um processo de sinterização, que é realizado em várias etapas. Assim, o material do ferramental adquire suas características finais.

Usar a manufatura aditiva (impressão 3D) para reduzir o tempo de fabricação de um ferramental de oito semanas, no caso de uso de usinagem, para cerca de cinco dias, é o objetivo de uma parceria formada entre a companhia Stenzel MIM Technik GmbH e a Cátedra de Microfluídica (LFM) da Universidade de Rostock, ambas situadas na Alemanha.

Trata-se de um projeto que tem como premissa a produção de ferramental para moldagem de metais e de polímeros por injeção denominado 3D MIM, que conta com sistema de resfriamento próximo ao seu contorno, composto por canais em espiral. A

As instituições que estão à frente deste trabalho informaram que ainda será necessária a realização de testes de moldagem por injeção visando à obtenção de dados mais precisos. Também foi informado à imprensa que a conclusão do projeto está prevista para outubro de 2023, e que atualmente os trabalhos enfatizam a confecção de ferramental por impressão 3D usando material metálico.

www.stenzel-mimtechnik.de

fotos: Stenzel, Universidade de Rostock

Cabeçotes de alta rotação para usinagem

São listados neste guia os fornecedores de cabeçotes de alta rotação, os quais são classificados entre os que possuem motores pneumáticos, elétricos e os acionados pelo jato de refrigeração no centro da máquina. Para cada um deles, são informadas as rotações mínimas e máximas, a potência máxima, a pressão e o peso, entre outras características que auxiliam na escolha do modelo mais adequado para cada tipo de tarefa.

10

O PRINCIPAL EVENTO DO SETOR SOLAR BRASILEIRO POTENCIALIZA OS NEGÓCIOS FV NO NORDESTE

www.intersolar-summit-brasil.com

SAVE THE DATE

RECORDE DE PÚBLICO EM SUA TERCEIRA EDIÇÃO, O EVENTO QUE CRESCE A CADA ANO, RETORNA AO CEARÁ EM 2024.

NÚMEROS DO EVENTO*

3.500 VISITANTES 5.000 m2 DE EXPOSIÇÃO 500 CONGRESSISTAS 100 EXPOSITORES 25 PALESTRANTES

Estudo comparativo da força de corte via experimento prático e simulação no torneamento do aço SAE 1045

F. S. Martins, R. A. Antunes, R. R. Muñoz, R. Mafalda e V. M. Lira

A usinagem de peças na indústria metalmecânica requer constante aprimoramento e desenvolvimento, seja por meio da modernização das máquinas operatrizes, da evolução das ferramentas de usinagem, ou pela análise do processo em si. Para este último, deve-se escolher corretamente as variáveis a serem consideradas, pois é importante conhecer grandezas físicas, tais como a força de corte, que contribuem para a qualidade da peça de trabalho e, consequentemente, para a qualidade do produto final e para a vida útil da ferramenta. Desta forma, este trabalho apresenta um estudo comparativo da força de corte durante o torneamento do aço SAE 1045, por meio de experimentos práticos e simulação via método de elementos finitos e modelo de corte ortogonal bidimensional, com o objetivo de verificar as grandezas de respostas da força de corte, tanto dos resultados experimentais quanto da simulação.

Processos de usinagem na indústria metalmecânica requerem constante aprimoramento, quer seja por meio da modernização de máquinas e ferramentas, quer seja por meio de melhorias de processos. Para as melhorias de processo, devem-se escolher corretamente variáveis a serem consideradas para que seja conhecida, ao final de análises, a força de usinagem. Esta força tem grande influência na qualidade do produto final e na vida útil da ferramenta(5)

As forças de usinagem são consideradas como uma ação da ferramenta sobre a peça, e no torneamento, a força de usinagem (Fu) é a resultante de todas as forças que agem sobre a ferramenta durante o corte, como mostra a figura 1. A força de corte (Fc) é a força resultante das forças radiais e tangenciais que

Fonte:

ocorrem no contato da ferramenta com a peça de trabalho. Essa força depende de fatores como ângulos de corte, velocidades, materiais e potência da máquina torno(6).

A força de usinagem (Fu) é influenciada por fatores como material da peça bruta, geometria da fer-

Felipe Sineider Martins é graduado em Engenharia de Instrumentção, Automação e Robótica; Renato Altobelli Antunes, Rodrigo Reina Muñoz, Rovilson Mafalda e Valdemir Martins Lira são professores associados do Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS) da Universidade Federal do ABC (SP). Reprodução autorizada pelos autores.

ramenta de corte, velocidade de corte, lubrificação e área de corte. Conhecimentos sobre esses fatores são importantes para uma boa compreensão do processo de usinagem como, por exemplo, saber estabelecer o correto controle de temperatura durante a usinagem de modo a evitar desgaste excessivo da ferramenta. Se estes aspectos mencionados forem bem conhecidos e controlados, em tese, é possível estabelecer correspondência entre o processo real e aquele resultante de simulação computacional. Neste artigo apresentamos um estudo comparativo entre um processo de torneamento para produção de rosca em peça bruta e o mesmo processo realizado por meio de simulação computacional. Na metodologia aplicada são descritas as etapas do estudo, os materiais e recursos utilizados. Por meio dos resultados obtidos faz-se uma comparação entre os resultados práticos e os obtidos por simulação, a fim de verificar as grandezas quantitativas das forças de corte.

Figura 1 – Componentes da força de usinagem: Ft (Força efetiva); Ff (Força de avanço); Fp (Força passiva); Fc (Força de corte); Fu (Força de usinagem).

adaptado de (6)

Aspectos estratégicos no processo de torneamento

A estratégia para o modelamento básico no torneamento deve considerar as propriedades físico-químicas e as interações entre corpos, e isso pode ser realizado por meio de três etapas que se seguem: Geometria: definição da geometria dos corpos; Materiais e suas propriedades: definição das propriedades físico-químicas dos materiais dos corpos; Interações: definição de como são as interações entre os corpos; As interações entre essas três eta-

pas estão ilustradas na figura 2. De acordo com (12), o processo de torneamento sofre efeitos dos seguintes elementos:

• Homogeneidade do material da peça bruta;

• Homogeneidade do material da ferramenta;

• Nível de desgaste da ferramenta;

• Nível de perpendicularidade da aresta de corte da ferramenta em relação à direção do movimento;

• Profundidade de corte;

• Velocidade de corte;

• Velocidade de avanço longitudinal;

• Formação de cavacos.

Materiais e métodos no torneamento experimental prático da peça

Baseando-se nas pesquisas realizadas por Lira(9) e Lira, Martins e Muñoz (10), neste experimento foi realizado torneamento convencional contínuo e a seco em um torno universal da fabricante Romi, modelo Tormax 30A, com 5,6 KW de potência e rotação máxima de 1.800 rpm. A ferramenta utilizada, pastilha de metal duro revestida com nitreto de titânio (TiN), tem a seguinte especificação técnica:

• Código ISO R166.0G-16VM01-002 1020;

•Classe H05-H30 (Sandvik CG1020). Essa ferramenta tem as seguintes características de trabalho:

• É utilizada no torneamento de roscas externas de sentido direito com perfil em “V” com ângulo 60º;

• É montada em um porta-ferramentas (suporte) com código ISO R166.4FG-2525-16;

• A fixação da pastilha no suporte resulta num ângulo de folga radial = 10º e ângulo de folga do flanco = 1º [8]. (Sandvik Coromant, 2017).

O material da peça de trabalho é aço SAE 1045. A peça bruta possui diâmetro de 63,50 mm por 233 mm de comprimento. Ela foi torneada de acordo com o desenho técnico mostrado na figura 3 (a). O resultado do torneamento é mostrado na figura 3 (b) (foto real).

Figura 3 – Desenho técnico (a); peça final usinada (b)

Figura 2 – Modelamento simplificado do processo de torneamento

Figura 4 – Interação entre a ferramenta de metal duro, a peça bruta e suas regiões de interação do modelo de corte ortogonal

As condições de corte empregadas neste torneamento foram as seguintes:

• Rotação: 355 rpm;

• Avanços radiais aplicados: 0,225mm; 0,3mm e 0,4mm.

O processo de torneamento

As principais interações entre a ferramenta de metal duro e a peça bruta ocorrem na região de contato e na região de formação de cavaco, como mostra a figura 4.

A principal força resultante das interações entre a ferramenta e a peça bruta considerada é a força de atrito. Ela causa deformações e geração de calor. De acordo com o estudo de Abushawashi et. al.(1), a força de fricção pode ser caracterizada pelo coeficiente de atrito. No caso do aço SAE 1045 e uma ferramenta de metal duro, o coeficiente de fricção pode ser calculado pela equação 1 como:

onde V(ls) é a velocidade de (“corte”), normalmente adotada como valores entre 50 a 103 m/min.

Coleta de dados do processo de torneamento

Os dados de força de corte foram obtidos por meio do sistema de aquisição de dados composto por

uma célula de carga, um condicionador/indicador de sinal e um computador notebook . O sistema de aquisição de dados do processo de torneamento é mostrado na figura 5.

As funções dos elementos do sistema de aquisição de dados são: Célula de carga: obtém o sinal analógico e envia para o condicionador de sinal;

Condicionador/indicador de sinal: faz o condicionamento do sinal elétrico analógico e envia para o computador;

Computador: recebe, processa e arquiva o valor transmitido pelo condicionador de sinal para posterior uso no software LabView.

Resultados obtidos

Os resultados obtidos são apresentados na tabela 1. A unidade de medida obtida no software LabView® – referência do manual (versão 2017) – é kilograma-força (kgf), uma vez que a célula de carga de força utilizada é uma balança digital adaptada e que mensura “peso aparente”. Este “peso aparente” é a força normal dividida pela aceleração da gravidade (g). Então, o valor da força em Newtons é obtido multiplicando-se os valores obtidos pela aceleração da gravidade (g≈ 9,8 m/s2).

A partir da interpolação linear dos valores obtidos, máximos e médios, obtêm-se as relações expressas pelas equações (2) e (3).

Materiais e métodos para simulação computacional do processo de torneamento

Nesta seção são descritas as etapas de construção de um modelo do processo de torneamento para realizarmos a simulação computacional do mesmo. São elas:

• Modelagem geométrica do torneamento;

• Material considerado no torneamento;

• Modelagem das interações;

• Definição de parâmetros no software Abaqus.

Modelagem teórica do torneamento

A representação simplificada do processo de torneamento é mostrada na figura 6 como um processo de aplainamento bidimensional conhecido como corte ortogonal bidimensional.

A maioria das operações de usinagem formam cavacos por meio

Tabela 2 – Propriedades termomecânicas do aço SAE 1045 aplicadas. Fonte: Borsos et al. (2017)

Tabela 1 – Profundidades de corte e valores obtidos

Figura 5 – Sistema de aquisição de dados para obtenção da força de corte

do corte oblíquo, que ocorre em três dimensões. Entretanto, vários autores como Martins Filho(11) consideram que no corte ortogonal bidimensional também ocorre a formação de cavaco.

De modo geral, operações de torneamento são essencialmente bidimensionais e a sua simplificação para um modelo de corte ortogonal

Figura 6 – Montagem prática e representação teórica do processo de torneamento

Figura 7 – Peça de trabalho no software Abaqus - densidades de malha

Tabela 3 – Parâmetros da equação constitutiva e coeficientes do modelo de falha para o aço SAE 1045 aplicados. Fonte: Borsos et al. (2017)

Parâmetros da equação constitutiva de Johnson-Cook

Coeficientes da equação de falha de Johnson-Cook

é adequada para efeito de análise do processo(4, 12)

Características de material aplicado na simulação

As principais propriedades termomecânicas do aço SAE 1045 aplicadas nesta simulação são mostradas na tabela 2.

O material da peça de trabalho foi definido no software Abaqus como isotrópico e termo-elasto-plástico conforme a equação 4.

lo de encruamento; é o coeficiente de trabalho a frio; é coeficiente de dependência da taxa de deformação; e é coeficiente térmico. O modelo de Johnson-Cook (4) é um modelo baseado na plasticidade de Von Misses com equações analíticas de forma fechada que especificam o comportamento de endurecimento e a dependência da taxa de deformação da tensão de escoamento. Os parâmetros aplicados para obter a equação constitutiva de Johnson-Cook e os coeficientes de seu modelo de falha são mostrados na tabela 3.

Onde: é a deformação plástica equivalente; é a taxa de deformação plástica; é a taxa da deformação de referência; é a temperatura ambiente; é a temperatura de fusão; é a tensão de cisalhamento equivalente; é módu-

O modelo dinâmico de falha é baseado nos valores de deformação plástica equivalentes nos pontos de integração dos elementos. A falha ocorre quando os parâmetros de dano D excedem o valor de 1. Este é um critério físico definido pela equação 5.

Tabela 4 – Propriedades termomecânicas do aço SAE 1045. Fonte: All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference (2014)

Na Equação 5 é o incremento da deformação plástica equivalente; e a deformação até a falha. O somatório é realizado sobre todos os incrementos da análise. O valor de εpl é obtido por uma equação que depende: da pressão de estresse; da tensão de Von Misses; dos parâmetros d1, d2, d3, d4 e d5; da temperatura de fusão e ambiente; e da taxa de deformação de referência.

Parâmetros de simulação no software

Abaqus

Para comparar com os dados obtidos dos ensaios experimentais foram feitas simulações computacionais no software de elementos finitos Abaqus/Explicit 6.14-5. Na modelagem por elementos finitos utilizada no software Abaqus foi utilizada a formulação de Lagrange. Nesta abordagem, a malha se deforma junto com o material o que,

Figura 8 – Ferramenta de corte no software Abaqus - densidades de malha

em princípio, leva a esperar que os resultados sejam compatíveis com experimentos práticos.

Modelo da peça de trabalho

A peça de trabalho foi representada com as dimensões de 1 mm x 3 mm. A parte superior da mesma, onde há retirada de material, possui uma malha mais densa do que a parte inferior, visando diminuir o número de nós e elementos numa região onde não ocorre deformação significativa. Isso é feito para diminuir o tempo computacional. Essa situação é mostrada na figura 7. Na região com menor densidade são aplicados elementos triangulares da biblioteca Abaqus (cps3). Estes elementos aplicados possuem aproximadamente 0,23 mm. Na região com maior densidade são aplicados elementos quadriláteros estruturados da biblioteca do Abaqus (cpe4rt) da família do acoplamento temperatura-deslocamento. Estes elementos aplicados possuem aproximadamente 0,23 mm.

Ferramenta de corte

A pastilha de metal duro foi representada por um corpo sólido com distribuição de malha não uniforme, como mostra a figura 8.

Na região próxima da superfície que entrará em contato com a peça de trabalho, a densidade da malha aplicada foi maior, visando diminuir o número de nós e elementos onde não ocorre deformação significativa. Isso foi feito para diminuir o tempo computacional de simulação.

Na região com menor densidade são aplicados elementos triangulares da biblioteca Abaqus (cps3). Estes elementos aplicados possuem aproximadamente 0,23 mm. Na região com maior densidade são aplicados elementos quadriláteros estruturados da biblioteca do Abaqus (cpe4rt) da família do acoplamento temperatura-deslocamento. Estes elementos aplicados possuem aproximadamente 0,23 mm. Os parâmetros para simulação relativos à pastilha de corte foram determinados por meio de um difratômetro de raios-X(7). Observando-se o gráfico obtido na figura 9,

concluiu-se que o material da ferramenta é carboneto de tungstênio (WC), no qual há presença de cobalto. Isso se deve ao fato de o cobalto ser utilizado como material ligante na fabricação de ferramentas para usinagem.

Os coeficientes do modelo de falha de Johnson-Cook para a simulação da ferramenta de metal duro composta por carboneto de tungstênio são apresentados nas tabelas 4 e 5.

Condições de contorno e dados adicionais de entrada para simulação Peça de trabalho: tem engaste da parte inferior e de uma região localizada na lateral esquerda inferior da peça.

Parâmetros da equação constitutiva de Johnson-Cook

Coeficientes da equação de falha de Johnson-Cook

Tabela 5 – Parâmetros da equação constitutiva e coeficientes do modelo de falha de Johnson-Cook para o aço SAE 1045. Fonte: Lemanski (2013)

Figura 9 – Resultado da caracterização da composição química do metal duro realizada pelo difratômero de raios-X

Figura 10 – representação da montagem geométrica da operação de torneamento e suas restrições e condições de contorno no software Abaqus

Ferramenta: tem deslocamento no sentido horizontal com uma velocidade de corte de 0,998165 m/s.

Interface peça-ferramenta: região que possui cor rosa na peça de trabalho e a região que está em vermelho na ferramenta, figura 10. O coeficiente de fricção obtido segundo a equação 1 é 0,37822. Dados de entrada:

• Incremento de tempo na simulação: 2,5 x 10-5 segundos;

• Tempo simulado: 5 x 10-4 segundos;

• Duração média das simulações: 49 minutos e 57,1 segundos. Na figura 11 são apresentados os resultados visuais do software Abaqus 6.14-5, mostrando as tensões de Von Misses na peça de trabalho e as forças de reação na ferramenta. Ainda na figura 11, nota-se que o ponto de maior força de reação na ferramenta não varia com a profundidade de corte. Isso se deve ao fato de a malha de elementos finitos ser pouco densa na região e à força de reação ser provocada pelo impacto da ferramenta na peça de trabalho.

A função tempo de processamento do torneamento obtida no software Abaqus é a curva exponencial mostrada na figura 12. Isso se deve ao fato de que para simular 1 milissegundo do processo de torneamento, o computador leva 1.000 segundos para processar a simulação.

Os valores de força obtidos nos processos simulados de acordo com cada profundidade de corte no torneamento são mostrados na tabela 6.

A partir da interpolação linear dos valores obtidos, máxi-

mos e médios, obtêm-se as relações expressas pelas equações 6 e 7.

Comparação entre os resultados experimentais e da simulação

A tabela 7 mostra os resultados experimentais obtidos com o software Labview e os resultados obtidos nas simulações com o Abaqus.

A coluna “erro relativo” expressa em percentual a diferença entre os maiores e os menores valores obtidos. A profundidade de 0,225 mm é a que apresentou a maior diferença entre os resultados. Já para os valores de profundidade de corte de 0,3 mm e 0,4 mm os erros foram menores.

Conclusão

Os resultados obtidos nos experimentos e nas simulações sugerem que a força é proporcional à profundidade de corte, enquanto o tempo de processamento da simulação varia exponencialmente em função do tempo de duração do processo de torneamento. Esses resultados são esperados e compatíveis com o conhecimento corrente.

Os percentuais de diferença entre os resultados práticos e os obtidos por simulação demonstram grande variação. A hipótese para isso é que a parte experimental possa influenciar os resultados, pois a ferramenta tem geometria arredondada na pon-

Tabela 7 – Comparação dos valores obtidos experimentalmente com os simulados Valor máximo encontrado Média dos valores encontrados Profundidade de corte (mm)

Figura 11 – Representação das tensões de Von Mises na peça de trabalho e das forças de reação na ferramenta obtidos no software Abaqus

ta e isso influencia grandemente a força de corte. Outra influência é a superfície do material, que poderia estar encruada, ou mesmo a ferramenta estar desalinhada, ou ainda, outra variável não conhecida. Para minimizar a grande variação de resultado, uma situação ideal no modelo simulado seria se parâmetros tecnológicos fossem obtidos por análises dos materiais utilizados e por experimentos prévios, sendo posteriormente inseridos no modelo. Por fim, embora a metodologia possa sugerir muitas similaridades entre as situações experimentais e as simuladas, ambas estão sujeitas a condições que devem ser melhor controladas em estudos futuros como: a diferença entre o tipo de corte realizado no torneamento e o corte modelado na simulação computacional (corte de rosca e corte linear longitudinal), a fórmula empírica do coeficiente de fricção relativo ao aço SAE 1045 e a ferramenta de metal duro, os coeficientes e parâmetros das equações do modelo de Johnson-Cook introduzidos no software Abaqus e também os erros introduzidos na simulação pelos seus padrões de malha.

Agradecimentos

Os autores agradecem aos técnicos da Central Multiusuário da Universidade Federal do ABC, que proporcionaram a realização da parte prática do experimento, e também aos técnicos da Biblioteca da Universidade Federal do ABC.

Referências

1] ABUSHAWASHI, Y.; XIAO, X.; Astakhov, V. P: FEM simulation of metal cutting using a new approach to model chip formation. International Journal of Advances in Machining and Forming Operations, p. 71-92. jul. 2011.

2] All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference, 26. Finite element modeling for prediction of cutting forces during micro turning of titanium alloy. Guwahati, Assam, India, 2014.

3] Borsos, B.; Csörg, A.; Hidas, a.; Kotnyek, B.; Szabó, A.; Kossa, a.; Stépán, G. Two-dimensional finite element analysis of turning processes. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, v.61, p. 44-54, jan, 2017.

4] Chagas, G. M. P. Estudo do processo de formação do cavaco durante o torneamento e sua relação com a microestrutura utilizando o método dos elementos finitos. 2015. 164 p. Tese (Doutor em Ciências) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2015.

5] Ferraresi, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Editor Edgar Blucher Ltda, 1981.

6] Juneja, B.L.; Sekhon, G.S.; Seth, n. Fundamentals of Metal Cutting and

Machine Tools. 2ª Ed. Nova Deli: New Age International Ltd, 2003 –Reimpressão em 2012.

7] Kumar, S. XRD. Investigation on tungsten carbide nanoparticles prepared by displacement reaction technique. International Journal of Engineering and Management Research, v. 4, n. 4, 2014.

8] Lemanski, S. R. Computational modelling of a tungsten carbide projectile into ceramic faced armour. The UNSW Canberra at ADFA Journal of Undergraduate Engineering Research, v. 6, n. 1, 2013.

9] LiraA, V. M. Otimização de parâmetros de corte na usinagem de roscas em tornos CNC. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual de Campinas – Campinas, 2000.

10] Lira, V. M.; Martins, F.S.; Muñoz, R.R. System of cutting force data acquisition in mechanical lathes. Revista DYNA, 85(207), pp. 16-21, 2018.

11] Martins Filho, G. L. Análise de formação de cavaco utilizando o software Abaqus. 2015. 60 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Mecânica, Centro de Ciências Exatas e da Tecnologia, Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2015.

12] Saldarriaga, P. A. C. Estudo dos campos de tensão gerados por inclusões durante o processo de torneamento em aços ABNT 1045 utilizando o Método dos Elementos Finitos. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Mecânica) - Universidade de São Paulo, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2008

13] Sandvik Coromant. Sandvik Hyperion Versimaxtm Diamond Composite. Disponível em: <http://www.hyperion. sandvik.com/Documents/Products>. Acessado em: 01 fev. 2017.

Tabela 6 – Forças de corte obtidas na simulação utilizando as profundidades de corte

Figura 12 – Curvas características do tempo de processamento na simulação em função do tempo real a ser simulado

Fluidos de corte – refrigeração e lubrificação

Este guia reúne a oferta de fluidos de corte à base de óleos integrais e solúveis (emulsões), sintéticos, semissintéticos e também os biodegradáveis. Além desses produtos já consagrados, foram acrescentados outros para uso com base em técnicas menos difundidas, tais como por CO2 e por nitrogênio líquido.

Mercoquimica (51) 98456-3605 vendas@mercoquimica.com.br

Metalflow (19) 3935-3770 mfloriach@metal-flow.com

Morlub (54) 3207-1156 comercial@morlub.com.br

Solutio (19) 99892-2122 solutio@solutio.ind.br

Tecnoil (51) 99966-7989 celso@klintex.com.br

Ternec (11) 99312-7516 vendas@ternec.com.br

Tirreno (11) 4053-3333 marketing@tirreno.com.br

Obs.: Os dados constantes deste guia foram fornecidos pelas próprias empresas que dele participam, de um total de 114 empresas pesquisadas. Fonte: Revista Máquinas e Metais, agosto/setembro de 2023

Metalurgia reúne profissionais da fundição e siderurgia em Joinville

A Feira Metalurgia, que teve sua última edição presencial em 2018, retorna ao Centro de Convenções e Exposições Expoville, reunindo fornecedores dos segmentos de setores de fundição e siderurgia.

Em sua 12ª edição, a Feira e Congresso Internacional de Tecnologia para Fundição, Siderurgia, Forjaria, Alumínio e Serviços – Metalurgia 2023 – vai acontecer entre os dias 19 e 22 de setembro, em Joinville (SC), reunindo representantes da indústria de fundição e siderurgia.

Sob organização da Messe Brasil, o evento vai concentrar lançamentos, tecnologias e serviços oferecidos por 190 expositores vindos de todas as regiões do Brasil, além de outros países como Estados Unidos, Turquia, China, Rússia, Itália e México, em uma área de 11.400 metros quadrados de exposição.

Em comparação com sua edição anterior, em 2018, a feira teve um crescimento de 100%, em termos de área ocupada. Serão destacadas as tecnologias habilitadoras da indústria 4.0, automação, máquinas e equipamentos, fornos, matériaprima, soluções de metrologia, software e sistemas de controle, tratamento de efluentes, tratamento térmico e de superfície.

A expectativa da organização do evento é receber um público superior a 12 mil visitantes vindos, principalmente, dos estados brasileiros com maior relevância no mercado de fundição – Santa

Catarina, Paraná, Rio Grande do Sul, São Paulo e Minas Gerais, além de outros países – e gerar cerca de R$ 300 milhões em negócios nos 18 meses seguintes à feira. “A feira cumpre o papel de relacionamento, negócios e capacitação, consolidando-se como o investimento em marketing B2B mais completo por ser a ferramenta que gera mais credibilidade nas negociações. Nada substitui o face a face e nessa edição acumulamos cinco anos de inovações para o mercado”, comentou Richard Spirandelli, diretor da organizadora Messe Brasil.

O evento conta ainda com uma série de eventos simultâneos como o Cintec

Edição de 2018 da Feira Metalurgia (Foto: Messe Brasil)

Fundição – Congresso de Inovação Tecnológica, com destaque para as novas tecnologias, fundição 4.0, ESG (Governança Ambiental, Corporativa e Social), automação e perspectivas para o mercado. Uma série de 25 palestras gratuitas promovidas pelos expositores, com temas ligados às tecnologias e inovações do setor, completa a programação que conta, ainda, com uma Rodada de Negócios, outra importante ação que reúne compradores e vendedores do segmento.

A Metalurgia 2023 é uma realização da Associação Brasileira da Fundição (ABIFA) e tem o apoio da Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos (Abimaq) e da Associação Brasileira da Indústria de Ferramentais (Abinfer). Conheça a seguir alguns dos produtos e serviços a serem apresentados na feira.

Serviço

Metalurgia 2023

Feira e Congresso Internacional de Tecnologia para Fundição, Siderurgia, Forjaria, Alumínio e Serviços

Data:

19 a 22 de setembro de 2023

Horário:

Horário: Das 13h às 20h

Local:

Centro de Convenções e Exposições EXPOVILLE

Endereço:

R. XV de Novembro, 4.315 – Glória, Joinville – SC

Credenciamento de visitantes: https://materiais.messebrasil.com.br/metalurgia-2023-visitante Acesso a partir de 14 anos

As atrações da feira

Caldeiraria industrial

Espectrômetro de emissão óptica

carbono, que possui maior flexibilidade em relação a versões anteriores. No Brasil, o suporte técnico dos espectrômetros é feito pela Altmann, empresa com sede em São Paulo (SP), especializada em metrologia analítica e científica.

Com 20 anos de atuação no segmento de caldeiraria e sede em Blumenau (SC), a Abim vai mostrar na feira as suas panelas industriais, fabricadas sob encomenda ou conforme o projeto dos clientes. Essas panelas são utilizadas para transferência e/ou vazamento na fundição de aço. Têm capacidade de 160 quilos até 15 toneladas. A empresa também fabrica fornos por indução.

A alemã Belec estará presente na feira com a sua linha de espectrômetros de emissão óptica móveis e estacionários, que podem ser usados para a análise de aços. Destaque para o recente sistema 6GSO e para o Compact Port HLC (Hybrid Low Carbon), equipamento híbrido portátil para a análise de

Inoculante de ferro fundido

material adicionado ao ferro líquido antes do vazamento no molde. É usado como elemento grafitizante. Tem alto teor de bário e silício, o que aumenta o número de células eutéticas e reduz o super resfriamento necessário à nucleação da grafita durante a solidificação, melhorando as propriedades mecânicas das ligas de ferro fundido. O produto vem acondicionado em sacos de 50 kg.

Queimadores industriais

A Buschle e Leppet (BeL) terá como carrochefe seu inoculante de fabricação própria, um

A empresa paulistana Conai vai expor os queimadores

Analisadores e filtros

industriais da alemã

Krom Schroeder, sua representada no Brasil. Para atingir eficiência energética, os equipamentos contam com tecnologias que proporcionam, por meio de curvas de ajuste padronizadas, uma mistura precisa de ar e combustível, garantindo uma combustão completa e estável. Além disso, os queimadores minimizam as emissões de poluentes como NOx, CO e partículas de carbono. São usados em fornos de tratamento térmico, fundição, recozimento e têmpera.

Centrais de filtros

O grupo francês Envea , especializado em sistemas de monitoramento de emissões, vai apresentar na feira tecnologias e equipamentos que consistem em analisadores de gases, monitores de particulados, medidores de fluxo de sólidos e gases de combustão, além de redes de monitoramento da qualidade do ar. Destaque para soluções de monitoramento de material particulado para chaminés e para o gerenciamento de filtros de manga, com o objetivo de aumentar sua eficiência e reduzir custos de manutenção.

de uma a quatro estações, para processos cold box, hot box, shell moulding e inorgânico. Tem como diferencial o princípio de funcionamento do seu gasador, que permite economia no consumo do catalisador e no tempo do ciclo de gasagem. A empresa apresentará ainda sistemas de rebarbação automática, que facilitam a operação e a programação de rebarbação de peças de ferro, aço ou de ligas não ferrosas.

Peças fundidas

aço. São válvulas de esfera bipartida e tripartida, além de vedações de PTFE puro e com carga. Destaque para a válvula de esfera bipartida flangeada –classe 150. O equipamento possui haste à prova de expulsão, esferas com montagem flutuante e acionamento com tubo e alavanca.

Aquecedores para panelas de vazamento

Fundada há mais de 50 anos em Porto Alegre, a companhia gaúcha Eisele terá como destaque a sua linha de filtros de manga para fundições. Os equipamentos atendem às demandas de fábricas, tais como fornos, sistemas de checkout , rotojato, envase, resfriamento e rebarbação. Possuem taxas e velocidades de ascensão variáveis para cada projeto, assim como o tipo de manga filtrante.

Rebarbação automática

A Euromac divulgará sua linha de sopradoras de machos, que consiste em máquinas com capacidade de sopro de 10 a 400 litros,

Com atuação na manufatura de produtos fundidos, usinagem e montagem de conjuntos agrícolas, a Fundicão Omil vai divulgar seus trabalhos feitos com ferro fundido cinzento, nodular e branco com cromo. Localizada na cidade de Ibirama (SC), a empresa tem fabricação 100% nacional e fornece peças prontas (fundidas e usinadas). Atende aos segmentos de água e saneamento básico, automotivo, de caldeiras, compressores, petrolífero, têxtil e de válvulas.

Válvulas e vedações

Para a feira, a empresa gaúcha G4 Válvulas e Microfusão vai levar a sua linha completa de válvulas e vedações para as mais diversas ligas de

A Gas Service vai apresentar seus aquecedores de panela de vazamento com sistema de basculamento da tampa por meio de cilindro pneumático. O controle dos aquecedores é feito remotamente, o que torna o procedimento mais seguro, tanto para abrir e fechar a tampa como para a ignição do queimador. A empresa usa queimadores, de fabricação própria e totalmente nacional, com chamas de alta velocidade e regulagens separadas de gás e de ar.

Medição de metais em tempo real

A alemã Heraeus Electro-Nite, com unidade brasileira em Diadema

(SP), participará da feira com o lançamento do software MeltControl Foundry. O sistema de gerenciamento de dados oferece acesso a curvas de medição em tempo real, conectando diversos instrumentos (Quik-lab, Digitemp, Digilance e Celox Foundry). Com isso, é possível otimizar processos e obter informações sobre temperatura e características químicas e físicas do metal líquido – fundamentais para a produção e o controle da qualidade do aço, ferro fundido e ligas não ferrosas.

Separadores magnéticos

ou peças ferrosas do material não magnético que é transportado por correias e alimentadores vibratórios. São utilizados em pedreiras, minerações, siderúrgicas, cerâmicas, plantas alimentícias e usinas de açúcar.

Espectrômetro de emissão óptica

divulgar seus parceiros e suas linhas de produtos. Destaque para a parceria com as empresas Aplipox, que fornece resinas de alta performance usadas em reparos de tubulações, pisos, calhas e misturadores; Maxweld, de revestimentos para chapas e tubulações, além de peças contra o desgaste; e Solcera, indústria de cerâmica com alta alumina e resistência à abrasão, para tubulações de transporte pneumático e de misturadores de areia.

Fundição de alumínio

Com 60 anos de atuação na fabricação de equipamentos magnéticos, a Ital, com sede em Cotia (SP), vai expor seus separadores magnéticos e eletromagnéticos. Sem a necessidade de intervenção manual ou interrupção do fluxo, esses extratores de metais retiram as impurezas

A empresa paulistana Labcontrol terá como destaque o novo espectrômetro de emissão óptica para laboratório OE750, projetado para verificar as especificações dos materiais recebidos nas instalações de processamento de metais. Dotado da tecnologia de detecção CMOS, seu sistema permite leitura com precisão a níveis mínimos de qualquer elemento, com rapidez de análise e economia de argônio. Atende aos requisitos das normas ASTM E415, para testes de aço carbono e aço de baixa liga; e ASTM E1086, para análise de aço inoxidável.

Proteção contra desgaste

Especializada em soluções para manutenção, reparo e revestimentos de proteção contra o desgaste, a companhia gaúcha

LH Mello Consultoria e Representações vai

A Loopzero levará para a feira as suas soluções para o desenvolvimento em fundição de alumínio. O processo contempla a etapa de desenvolvimento, o projeto dos moldes, a simulação computacional de injeção e preenchimento dos moldes, tryouts , alívio de tensão, análise termográfica, além de treinamento e assessoria. Os segmentos atendidos abrangem fundições, ferramentarias e escritórios de projetos. A empresa tem ainda a unidade Tryout, com licença de operação do software Magmasoft, para fundição sob pressão (HPDC).

Ferramentais de fundição

Especializada em ferramentas para fundição,

a Modelação Caxias participa pela primeira vez da feira – a ação visa captar clientes da Região Sudeste, mercado ainda pouco explorado pela companhia gaúcha. Com 35 anos de atuação, vai expor miniaturas de ferramentas produzidas na fábrica de Caxias do Sul (RS). Destaque para modelos para fundição, caixas de macho, coquilhas para fundição e moldes para vacuum forming, além de protótipos e modelos feitos em madeira.

Sopradoras de machos/moldes

Com 30 anos de atuação na fabricação de máquinas industriais, o grupo MSP terá como destaque a sua linha de sopradoras de machos/ moldes. Os equipamentos, com uma a quatro estações, apresentam capacidade de sopro de 5 a 60 litros. Flexíveis, podem utilizar ferramental feito com vários tipos de materiais: madeira, alumínio, resina e ferro f undido. As sopradoras são projetadas para atender ferramentas verticais ou horizontais,

com possibilidade de uso de alívios móveis traseiros ou laterais. A força de compressão é regulável. Tem modelos manual, semi automático e automatizado.

Fundição cold box

A catarinense Origetec levará para a feira a sua linha completa de equipamentos para fundição de areia cold box. Entre esses produtos estão máquinas de moldagem, máquinas de machos, preparação de areia (misturador), linha de vazamento, panela de vazamento automático, elevador de molde, desmoldador, transportador vibratório, destorroador, resfriador de areia, transportador pneumático de areia e carro de carga para forno de fusão. Atualmente contando com 80 colaboradores na fábrica de Araquari, a empresa desenvolve também projetos de automação.

Microdurômetro série HMV-G

Os microdurômetros serão o destaque da Shimadzu no evento. A empresa, com sede em Barueri (SP), apresentará a série HMV-G, equipada com funções de leitura automatizada de dureza e linha de

opcionais para atender a diferentes aplicações. O novo software ajusta automaticamente a carga de teste de indentação ideal a partir de valores prévios de dureza e profundidade. Uma amostra pode ser lida em 0,3 segundos. Após a leitura automática, a lente é trocada para se ajustar ao tamanho da indentação.

Tecnologia em briquetadeiras

regulamentações das normas NR12: mantêm o ambiente limpo e o local de armazenamento livre de óleo e cavaco.

Laboratório de ensaios

clientes norte-americanos. São aplicados nos freios de carretas em substituição aos freios a tambor, o que contribui para melhorar a frenagem dos veículos. Produzidos com ferro fundido modular, os calipers são fornecidos como peça acabada, incluindo usinagem, juntamente com outros dois componentes que fazem parte dos sistemas de freio (carriers e tappets).

O destaque da Tecnobriq serão as briquetadeiras, destinadas a fundições que geram cavacos, a grandes usinadores e recicladores. São monitoradas por sensores e permitem observar, em tempo real, o funcionamento dos equipamentos por meio de interface homem-máquina (IHM). Os aparelhos podem ser ligados ao ERP da empresa, tornando-a mais próxima do conceito de Indústria 4.0. Os modelos atendem às

Em sua primeira participação na feira, o Centro de Pesquisa, Desenvolvimento e Ensaios (CPDE) da Termomecanica vai mostrar os seus diferenciais em atendimento e suporte técnico por meio de engenharia consultiva. O portfólio do laboratório inclui análises da caracterização do cobre e alumínio, além de serviços para a área de materiais metálicos de aço, chumbo, estanho, níquel, prata e zinco. Os materiais são avaliados a partir de ensaios mecânicos, elétricos, químicos e estruturais.

Peças fundidas

Tecnologias de jateamento

Dentre os novos produtos a serem apresentados pela WHB na feira, o destaque fica por conta dos calipers de freio a disco a ar, desenvolvidos em conjunto com dois

Especializada em preparação de superfícies e abrasivos de aço, a Winoa mostrará a sua linha de marcas próprias no estande. Destaque para a W Abrasives, desenvolvida para aprimorar as operações de jateamento e otimizar processos com abrasivos metálicos e não metálicos. A série standard conta com a granalha angular de aço, abrasivo produzido por granalhas granuladas de tamanho grande com tratamento térmico. É utilizada para limpeza por jateamento ou preparação de superfície. Com fábrica em Jacareí (SP), a empresa também apresentará as recém-lançadas W Care e W Tech.

Pastilhas diamantadas

Desenvolvidas principalmente para a usinagem de materiais abrasivos e metais não ferrosos, as pastilhas diamantadas suportam operações de torneamento, fresamento, mandrilamento e furação, entre outras. Neste guia de fornecedores elas são classificadas de acordo com a matéria-prima com que são fabricadas (sintética ou natural), geometrias e tamanhos de grãos.

(*) www.kohertech.com sales@kohertech.com

(11) 4193-3810 korloybrasil.mkt@korloy.com

(15) 3227-3800 ct@kyocera-componentes.com.br

LMT Tools (19) 98437-0486 contato@lmt-tools.com

MB Ferramentas (19) 98805-1893 mb@mbferramentas.com.br

MMC Metal (11) 97275-2679 esilva@mmcmbr.com

Multfer (11) 95222-8446 newton@multfer.com

Rossi Ferramentas (11) 93733-4071 vendas@rossi-ferramentas.com.br

Coréia

Royall Diamond (11) 9646-82872 royalldiamond@royalldiamond.com

Sandvik Coromant (11) 4680-3536 marketing.coromant@sandvik.com

Servsix (11) 97088-6102 ferrari@servsix.com.br

WKohn (11) 94883-3054 diretoria@wkohn.com.br

Element Six, Irlanda

(*) A empresa procura por representante para o Brasil Obs.: Os dados constantes deste guia foram fornecidos pelas próprias empresas que dele participam, de um total de 27 empresas pesquisadas Fonte: Revista Máquinas e Metais, agosto/setembro de 2023.

Efeito do preenchimento de microrranhuras de ferramentas de corte com nanotubos de carbono

F. S. F. Ribeiro, L. E. de A. Sanchez e G. de M. B. Gonçalves

Na usinagem, praticamente toda a energia envolvida na remoção de material se manifesta na forma de calor. Assim, a vida da ferramenta é reduzida, pois os mecanismos de desgaste são intensificados. Os fluidos de corte são usados para minimizar a temperatura na ferramenta. Porém, eles são deletérios à saúde do operador de máquina e ao meio ambiente, além de necessitarem de água potável na sua diluição. Este trabalho tem como objetivo avaliar a inserção de um material de alta condutividade na ferramenta, que se estende da zona de corte até uma área afastada dela, visando dissipar o calor para o corpo da ferramenta. Propõe-se a confecção de microrranhuras, produzidas na superfície de saída e paralelas à aresta de corte, e o preenchimento delas com nanotubos de carbono.

As ferramentas de corte texturizadas e com microrranhuras ou microfuros de padrão regular ou irregular são assim configuradas para aumentar a sua vida útil, visando obter o mesmo desempenho que pode ser conseguido quando se usam fluidos de corte. Isso é possível pela melhora das condições tribológicas na interface cavaco/ferramenta e pela minimização do atrito, redução da área de contato e pelo aumento da troca térmica por convecção(4).

As texturas reduzem a zona de aderência, o que leva à redução da força de contato gerada na interface cavaco/ferramenta, bem como à diminuição dos mecanismos de adesão que causam o desgaste de cratera.

Os “debris” resultantes da interação cavaco/ferramenta são alojados no interior das texturas, minimizando o desgaste abrasivo. Por isso é atri-

buída importância à profundidade das texturas, destacando o efeito benéfico proporcionado pelas microrranhuras frente às texturas rasas(3). Além disso, com as ranhuras, a troca térmica por convecção é aumentada, uma vez que a textura pode ser assumida como uma aleta estendida de seção transversal

Fernando Sabino Fonteque Ribeiro (fernando.ribeiro@ifpr.edu.br) é do Instituto Federal do Paraná (IFPR). Luíz Eduardo de Angelo Sanchez (luiz.sanchez@unesp.br) e Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves (gilberto.magalhaes@unesp.br) são da Faculdade de Engenharia de Bauru (Unesp). Este artigo foi apresentado no 24º Colóquio de Usinagem, realizado de 25 a 27 de maio de 2022 em Curitiba (PR). Reprodução autorizada pelos autores.

uniforme(5). A diminuição da área de contato entre cavaco e ferramenta reduz o calor conduzido à ferramenta, reduzindo sua temperatura de 17 a 23%(2).

As texturas proporcionam a melhora das condições tribológicas e a troca térmica da região de contato cavaco/ferramenta, mesmo sem o uso de fluido de corte. Um material de alta condutividade térmica que preencha os sulcos das texturas pode auxiliar no transporte de calor das regiões de maior temperatura para além delas, modificando o gradiente de temperatura da ferramenta de corte. No que tange a materiais com essas características, o nanotubo de carbono (NTC) tem destaque, uma vez que sua condutividade térmica encontra-se entre 2.000 a 6.000 W/m.K(1).

Este trabalho propõe a compactação de nanotubos de carbono no interior das texturas com o objetivo principal de maximizar a dissipação de calor da zona de contato cavaco/ferramenta, além da introdução de um terceiro corpo capaz de minimizar o atrito. Para avaliar essa proposta, ferramentas de corte com diferentes profundidades de texturas foram preenchidas com

Figura 1 – Simulação da temperatura nas diferentes ferramentas propostas

NTC, e o seu desempenho em termos de desgaste, força de usinagem e temperatura foi comparado com o de ferramentas de corte convencional e texturizadas. Estudos envolvendo simulações de esforços e temperatura também foram feitos para obter as geometrias adequadas para as texturas preenchidas com NTC.

Materiais e métodos

Entre os trabalhos mais relevantes sobre ferramentas de corte texturizadas estão o de Sugihara et al . (2021). Por isso, essas texturas são tomadas como ponto de partida para serem preenchidas com nanotubos de carbono (NTC). A partir de simulações e depois experimentalmente, são desenvolvidas e escolhidas as texturas que podem proporcionar os melhores resultados.

Desenvolvimento

O primeiro passo da pesquisa se deu na estimativa do fluxo térmico, considerando uma temperatura de usinagem de 1.000 °C na zona de aderência e de 80 °C na interface ferramenta de corte/porta-ferramentas. As demais condições de contorno foram: condutividade

térmica da ferramenta de corte – 50 W/m.K; coeficiente de convecção natural com o ar – 20 W/m².K; densidade – 14.600 Kg/m³; módulo de elasticidade – 580 GPa; e coeficiente de Poisson – 0,22. A ferramenta escolhida foi a TPUN 160308 da Iscar. Pela técnica de resolução de problemas inversos e sob as condições de contorno mencionadas, introduzidas no ambiente de simulação do Comsol Multiphysics, chegou-se aos fluxos térmicos na zona de aderência de 1,02 x 108 W/m² e de 1,02 x 107 W/m² na região de deslizamento, necessários para que a temperatura máxima de 1.003,19 °C na interface cavaco/ferramenta fosse obtida.

Adotando-se 3.000 W/mK para a condutividade térmica do NTC, considerando que a mesma pode

variar de 2.000 a 6.000 W/m.K(1), e preenchendo os microfuros e microrranhuras da textura(3), obteve-se pela simulação as temperaturas máximas de 920 °C e 930 °C, respectivamente. Entretanto, a textura minimiza o efeito térmico, uma vez que os microfuros apresentam profundidade de 0,005 mm e diâmetro de 0,05 mm, enquanto as microrranhuras têm profundidade de 0,005 mm e largura de 0,02 mm. Em seguida, partiu-se para propostas de adaptação dessas geometrias para aumentar suas dimensões e minimizar a temperatura. Assim, simulações de temperatura foram feitas considerando microfuros com diâmetros de 0,1 e 0,2 mm e profundidade de 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0 mm, bem como microrranhuras de 0,08 e 0,16 mm de largura com as mesmas profundidades. Como resultado, encontraram-se temperaturas significativamente menores nas microrranhuras frente aos microfuros. Porém, as estreitas larguras das microrranhuras, devido às suas profundidades, se mostraram difíceis de produzir, sendo adotada a largura de 0,3 mm, com temperaturas simuladas ainda menores. No entanto, a análise por elementos finitos detectou valores próximos ao limite de escoamento do metal duro (3.000 MPa). Com uma carga estática de 600 N, estimada em ensaio de usinagem, aplicada sobre a região de contato cavaco/ferramenta, foi observado que apenas as texturas com profundidade de 0,25 e 0,50 mm apresentaram tensões de escoamento abaixo da tensão-limite do material da ferramenta de corte. A figura 1 mostra a simulação da

Propostas das ferramentas de corte segundo o tipo de textura e preenchimento, com e sem NTC

Convencional

Microfuros (5 µm)

Microrranhuras (5 µm)

Microrranhuras de 100 µm

Microrranhuras de 250 µm

Microrranhuras de 250 µm com NTC

Microrranhuras de 500 µm com NTC

Microrranhuras de 750 µm com NTC

Figura 2 – Textura (a), (b), (c) e (d) para uso sem NTC, e (e), (f) e (g) para uso com NTC

temperatura na superfície das ferramentas de corte convencional e com microrranhuras preenchidas com nanotubos de carbono, com três profundidades diferentes, desde a posição da aresta de corte até 14 mm afastado dela. Enquanto a temperatura na ferramenta convencional diminuiu paulatinamente com o afastamento da aresta de corte, nas ferramentas com nanotubos houve queda brusca da temperatura, e seus valores permaneceram estáveis nas regiões distantes de 0,5 a 5 mm da aresta de corte, onde estavam os NTCs. Devido ao resultado promissor deste teste, uma nova versão foi proposta, porém com uma porção de material acrescentada na ponta da ferramenta de corte, funcionando como um reforço estrutural. Na figura 2, em (a) e (b), são mostrados os microfuros e as microrranhuras obtidas, como

é tratado na literatura(3), enquanto em (c), (d), (e), (f ) e (g) é mostrada a nova versão com detalhe modificado (círculo em vermelho).

Por meio de outras simulações por elementos finitos constatou-se que, mesmo com a nova solução, a profundidade de 1,0 mm levou a tensões próximas ao limite de escoamento do material, sendo assim abolida. A modificação estrutural na ponta da ferramenta de corte fez aumentar de 3% a 4 % as temperaturas máximas.

Definição das texturas e condições dos testes

As ferramentas com ranhuras que não foram preenchidas com NTC não contavam com textura ao lado da aresta de corte secundária (figura 2 (c) e (d)), uma vez que nesse tipo de geometria não é primordialmente buscada a dissipação de calor.

Assim, ranhuras com 0,1 mm de profundidade são suficientes. Além disso, este tipo de geometria também contou com ranhuras de 0,25 mm, já que a mesma profundidade foi usada no preenchimento com NTC. As ferramentas com ranhuras preenchidas com NTC possuem texturas nas regiões das duas arestas de corte, principal e secundária, para aumentar a dissipação de calor (figura 2 (e), (f) e (g)).

Os testes também envolveram ferramentas texturizadas com microfuros e microrranhuras (3) , além da ferramenta convencional, a qual serviu de referência. Em resumo, estabeleceram-se os tipos de ferramentas adotando-se uma figura sugestiva para identificar cada uma, conforme é mostrado na tabela (pagina anterior).

Características das texturas e preenchimento com NTC

As texturas foram feitas com laser Nd-YAG. O aspecto visual de cada uma delas é mostrado na figura 2, com ampliação de 200 vezes usando um estereoscópio Nikon SMZ800. Em (a) e (b) são mostradas as ferramentas de corte com microfuros e microrranhuras, respectivamente. Já em (c) e (d), são mostradas as microrranhuras com profundidade de 0,1 e 0,25 mm e sem preenchimento de NTC. Em (e), (f) e (g) podem ser vistas as microrranhuras de 0,25, 0,50 e 0,70 mm, respectivamente, com preenchimento com NTC. No preenchimento das microrranhuras, uma porção de NTC foi posi-

Figura 4 – Vida da ferramenta para diferentes texturas Figura 5 – Temperatura da ferramenta de corte para as diferentes texturas

Figura 3 – Esquema da (a) prensagem isostática dos NTC nas microrranhuras e das (b) microrranhuras preenchidas

cionada sobre elas, e a ferramenta de corte foi envolvida por uma membrana elástica. Em seguida, as ferramentas de corte foram colocadas em uma prensa isostática, a qual aplicou força de 200 MPa (figura 3).

Procedimento experimental

Foram executados testes de desgaste até o fim de vida, bem como avaliadas a força de corte e a temperatura da ferramenta. Após testes preliminares, foram selecionadas as seguintes condições: velocidade de corte de 150 m/min; profundidade de corte de 1,0 mm; e avanço de 0,1 mm/volta. Portanto, trinta e nove testes com diferentes condições foram feitos. A peça torneada tinha diâmetro de 75 mm e comprimento de corte de 200 mm. Os testes foram conduzidos em um torno CNC da ROMI, modelo Centur 30D. O corpo de prova testado apresentava dimensões de 75 mm de diâmetro e comprimento útil de 200 mm, feito de aço ABNT 1045. As componentes da força de usinagem (Fc, Ff e Fp) foram mensuradas por um dinamômetro Kistler, modelo 9257BA, junto com uma unidade de controle 5233 A1, a qual forneceu sinais para um módulo de aquisição de dados analógicos da National Instruments. A fim de avaliar a temperatura na ferramenta, um microtermopar foi fixado na região do porta-ferramentas (designação CTGPL 2020 K16), onde o inserto é assentado.

Resultados e discussões

A figura 4 traz um gráfico sobre a vida da ferramenta de corte conforme os oito testes realizados. De maneira geral, é observado que as texturas contribuíram para a obtenção de uma maior durabilidade das ferramentas assim configuradas em relação às convencionais, sendo maior em 35% para os microfuros; em 3% para as microrranhuras; 19% para microrranhuras com 0,1 mm de profundidade; 42% para microrranhuras com 0,25 mm; 77% para microrranhuras com 0,25 mm preenchidas com NTC; 55% para microrranhuras com 0,50 mm preenchidas com NTC; e 60% para microrranhuras com 0,75 mm preenchidas com NTC.

Os resultados obtidos com as microrranhuras preenchidas com NTC são atribuídos à alta condutividade térmica desse material e à sua distribuição na ferramenta de corte para além da zona de corte. Assim, o calor é conduzido para as regiões das microrranhuras e a temperatura no contato entre cavaco e ferramenta é reduzida. A figura 5 mostra os valores das temperaturas em todas as condições testadas. Em relação à figura 4, pode-se observar a correspondência entre a vida da ferramenta e a temperatura. A menor vida corresponde à maior temperatura obtida na ferramenta convencional. A segunda menor vida corresponde à segunda maior temperatura na ferramenta

com microrranhuras, e assim sucessivamente. Os resultados destacadamente promissores obtidos com as microrranhuras preenchidas com NTC se devem a vários fatores. O primeiro deles refere-se à alta condutividade térmica dos NTCs e sua distribuição na ferramenta de corte para além da zona de corte. Ao mesmo tempo, os NTCs das ranhuras em contato com o cavaco são progressivamente retirados formando um filme que atua como lubrificante sólido. Mesmo que as ranhuras com NTCs tenham menor capacidade de armazenamento de resíduos, elas ainda podem ter esta função. A figura 6 mostra, em geral, que o efeito tribológico das texturas com NTC prevalece sobre as demais.

Conclusão

Pelos resultados obtidos, pode-se concluir que o preenchimento das microrranhuras com nanotubos de carbono na superfície de saída das ferramentas de corte propiciou a diminuição da temperatura e a melhora das condições tribológicas na interface cavaco/ferramenta, com consequente aumento da vida da ferramenta. Entre as texturas sem NTC, as microrranhuras com 0,25 mm de profundidade foram levemente superiores em relação aos microfuros tratados na literatura.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade Estadual Júlio Mesquita Filho (UNESP) – Campus Bauru (SP) – e ao Instituto Federal do Paraná (IFPR) – Campus Jacarezinho (PR) – pelo suporte para a realização da pesquisa.

Responsabilidade pelas informações

Os autores são os únicos responsáveis pelas informações incluídas neste trabalho.

Figura 6 – Forças de usinagem para as diferentes texturas

Referências

11] Han, Z.; Fina, A.: Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review. Progress in Polymer Science. V. 36.7, 914-944. 2011.

2] Ribeiro, F. S. F.; Lopes, J. C.; Bianchi, E. C.; Sanchez, L. E. A.: Applications of texturization techniques on cutting tools-a survey. Int. J. Manuf. Technol, V. 109, 1117-1135. 2020.

3] Sugihara, T.; Kobayashi, R.; Enomoto, T.: Direct observations of tribological behavior in cutting with textured cutting tools. Int. J. of Mach. & Tools Manuf, V. 168, 103726. 2021.

4] Özel, T.; Bierman, D.; Enomoto, T; Mativenga, P.: Structured and textured cutting tool surfaces for machining applications. CIRP Annals, V. 70, 495-518. 2021.

5] Orra, K.; Choudhury, S. K.: Tribological aspects of various geometrically shaped microtextures on cutting insert to improve tool life in hard turning process. Journal of Manufacturing Processes, V. 31, 502–513. 2018.

Impulsionando negócios fotovoltaicos na região Sul

Boosting South’s PV Business

Expert Presentations, Executive Panel Discussions, Networking, Exhibition

PV + Storage Solutions for Off-Grid Applications and Agriculture