Estudo de parâmetros de corte para fresamento de topo de revestimentos resistentes ao desgaste

Abstract

The use of coatings to protect mechanical components is a very common practice in industry, because they increase shelf life of components and materials, that originally would not withstand adverse conditions, such as corrosion and wear. Among the different techniques for obtaining these coatings, thermal spraying is widely used due to its relative simplicity and practicality application. The main characteristic of thermal spray coating is its heterogeneous structure, composed of pores, voids, oxides, with a very rough surface. Depending on the application, the sprayed components must pass throught a machining process to smooth the surface and improve the surface finish, which is still a challenge in the industrial sector. Thus, the objective of this work is to analyze the influence of the cutting parameters: cutting speed and feed per tooth, in the end milling of carbon steel pieces coated by thermal arc spray. For this, machining force data, cutting tool wear, surface roughness and surface hardness were analyzed in order to obtain data that characterize the machinability of this material. In addition, a microstructural analysis was carried out using an optical microscope and microhardness measurement to verify how subsurface layers were affected due to the machining process. The results indicate that the combination of higher cutting speed and lower feed per tooth (vc = 225 m/min and fz = 0.08 mm), among the researched conditions, presented less roughness and less tool wear. However, tool wear was very severe in all machining conditions studied, reaching or approaching end-of-life criteria normally used, in a machined length of 140 mm.

O uso de revestimentos para proteção de componentes mecânicos é comum na indústria, pois aumentam a vida útil de componentes e de materiais que originalmente não resistiriam às condições adversas, como corrosão e desgaste. Dentre as diferentes técnicas para obtenção desses revestimentos, a aspersão térmica é muito usada por possuir relativa simplicidade e praticidade na aplicação. A principal característica do revestimento por aspersão térmica é a sua estrutura heterogênea, composta por poros, vazios, óxidos, com uma superfície bastante rugosa. Dependendo da aplicação, os componentes aspergidos devem passar por um processo de usinagem afim de regularizar a superfície e melhorar o acabamento superficial, o que ainda é um desafio no setor industrial. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é analisar a influência dos parâmetros de corte: velocidade de corte e avanço por dente, no fresamento de topo de peças de aço carbono revestidas por aspersão térmica por arco elétrico. Para isso, foram analisados os dados de força de usinagem, desgaste da ferramenta de corte, rugosidade superficial, e dureza superficial com o intuito de obter dados que caracterizem a usinabilidade desse material. Complementarmente, foi realizada uma análise microestrutural através de microscópio ótico e medição de microdureza com o objetivo de se verificar como as camadas subsuperficiais foram afetadas devido ao processo de usinagem. Os resultados indicam que a combinação de maior velocidade de corte e menor avanço por dente (vc = 225 m/min e fz = 0,08 mm), dentre as condições pesquisadas, apresentou menor rugosidade e menor desgaste de ferramenta. Entretanto, o desgaste de ferramenta foi muito severo em todas as condições de usinagem estudadas, atingindo ou chegando próximo aos critérios de fim de vida normalmente utilizados, em um comprimento usinado de 140 mm.