Influência do teor de carbono na usinabilidade do aço ABNT 12L1

Fonte: II Assembléia Geral do IFM – 19/11/08


André Bueno Sampaio¹, Marcelo Nascimento de Souza¹, Nelis Evangelista Luiz²,Rosemar Batista da Silva¹, Álisson Rocha Machado¹
¹Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica
²SIN – Sistema de Implante – São Paulo – SP
andrebuenosampaio@yahoo.com.br , mnascimento28@yahoo.com.br ,
rsilva@mecanica.ufu.br , nelis.luiz@sinimplante.com.br , alissonm@mecanica.ufu.br


Resumo

Normalmente  os  custos  de  usinagem  representam  cerca de 50% do custo final de produção  (Apple, 1999).  Dentro deste  contexto,  as pesquisas nas  indústrias  siderúrgicas vêm aumentando consideravelmente, de  forma a obter aços especiais que proporcionem um menor custo na fabricação de um componente usinado. Entre esses aços especiais têm-se os aços de corte-fácil, que são aqueles projetados com o objetivo de obter máximo desempenho em operações de usinagem. De especial importância são os aços de corte-fácil baixo carbono que respondem pelo maior volume consumido dentro deste grupo de aço. Os  usuários  deste  aço  verificaram  grande  variabilidade de usinabilidade  entre  lotes distintos,  apesar de  estarem dentro da mesma especificação. Acredita-se que as variações na composição química sejam responsáveis por estas variações na usinabilidade destes aços  (Mill & Redford, 1983). Sabe-se que os  elementos residuais  endurecem o aço, causando uma redução na vida da ferramenta durante a usinagem e por isso encarece o processo.

Diante do  fato de que a  composição química destes  aços pode afetar diretamente o processo de usinagem e,  consequentemente,  no  orçamento  das  empresas,  objetivou-se este  trabalho. Ele analisa a  influência do  teor de carbono  na  usinabilidade  do  aço  de  corte-fácil  ABNT 12L14.

Todos os procedimentos  experimentais  foram  realizados no LEPU – Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem da Faculdade de Engenharia Mecânica da UFU – Universidade Federal de Uberlândia.

Para os testes, foram fabricadas pela Aços Villares duas corridas  do  aço  com  os  teores  de  carbono  controlados, isto é, 0,14% e 0,094%,  permitindo levar em consideração a influência deste importante elemento químico na usinabilidade do material, pois os demais elementos químicos foram mantidos em faixas estreitas de variabilidade.

As variáveis de saída utilizadas para quantificar a influência dos elementos residuais foram: vida de ferramenta (teste VOLVO, 1989), temperatura de corte, rugosidade da superfície e força de usinagem, visto que já foram detectados em outros trabalhos e na literatura que variações no  teor do   carbono  influenciam diretamente nestes parâmetros.

Resultados e Discussões

As percentagens de elementos residuais das duas corridas são similares (Tabela 1). Os testes de usinabilidade foram  feitos seguindo a metodologia sugerida pela Norma Volvo Std. 1018.712, de 1989, que gera um índice de usinabilidade “B”. Percebe-se que o material com menor  teor de carbono resultou em um índice “B” ligeiramente  maior (1,1%) que o material com maior teor de carbono  que, consequentemente, implicou em uma melhor usinabilidade.



Da Figura 1, resultados de  força de corte em  função de profundidade de corte e  teor de carbono, observa-se  que, apesar de muito próximas, o aço que contém maior teor  de  carbono  requer  forças  ligeiramente  superiores. Esta constatação confirma a teoria de que quanto maior a resistência do aço, maior o sistema de força na usinagem.



Em relação a rugosidade  (Figura 2), observa-se que o teor de carbono teve praticamente nenhuma influência nos  resultados,  exceto  para  os  avanços menores  de  0,2 mm/rot, onde a rugosidade  foi  ligeiramente menor para  o aço com menor teor de carbono.



Da Figura 3, temperatura de usinagem em função da velocidade de corte e  teor carbono, percebe-se que existe uma diferença significativa entre os resultados obtidos na usinagem do aço com alto  teor carbono daqueles do aço de baixo teor de carbono, chegando a ter diferença de quase 100 º C para baixas velocidades de corte.



Conclusões

Os resultados apresentados indicam que o teor de carbono possui influência significativa na usinabilidade dos aços  de  corte-fácil,  devendo,  portanto  ser  um  elemento rigorosamente monitorado nas aciarias.

Agradecimentos

Os autores deste trabalho agradecem as seguintes empresas e instituições pela contribuição: AÇOS VILLARES S.A.,   SANDVIK do Brasil Ltda, CNPq, CAPES, FAPEMIG e IFM.

Referências

Apple, C. A. The Relationship between Inclusions and the Machinability of Steel. Mechanical Working and Steel  Processing Proceedings, p 415-429, 1989.
Mill, B. and Redford, A.H, Machinability of Engineering Materials, Applied Science Publishers, London and New York, p 98-107, 1989.
The Volvo Laboratory for Mfg Research, Trollhattan, Sweden, The Volvo Standard.
Machinability Test, Std. 1018.712, 1989.



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