Vamos revisar os principais TIPOS DE DESGASTE e avarias que acontecem em uma ferramenta de usinagem:
· Desgaste frontal: ocorre na superfície de folga da ferramenta, causado pelo contato entre ferramenta e peça. Todo processo de usinagem causa desgaste frontal. Ocasiona deterioração do acabamento superficial da peça e, porque modifica totalmente a aresta de corte original, faz com que a peça mude de dimensão, podendo sair de sua faixa de tolerância. É incentivado pelo aumento da velocidade de corte.
· Desgaste de cratera: ocorre na superfície de saída da ferramenta, causado pelo atrito entre a ferramenta e o cavaco. Pode não ocorrer quando se utiliza ferramentas de metal duro recobertos, ferramentas cerâmicas e quando o material da peça é frágil (cavacos curtos). Seu crescimento gera quebra da ferramenta, quando esse desgaste encontra o desgaste frontal.
· Deformação plástica da aresta de corte: tipo de avaria da ferramenta associada muitas vezes à pressão aplicada à ponta da ferramenta somada à alta temperatura. Essa deformação provoca deficiência do controle de cavacos e deterioração do acabamento superficial da peça, e o seu crescimento pode ocasionar a quebra da aresta de corte. Pode ser evitada utilizando ferramenta de maior dureza a quente e maior resistência à deformação plástica, mudança de condições de usinagem e geometria da ferramenta.
· Lascamento: ocorre quando, diferentemente do desgaste de flanco e de cratera, partículas maiores são retiradas de uma vez, prejudicando o acabamento superficial da peça e até a quebra da ferramenta. Ocorre, principalmente, quando utiliza ferramentas de material frágil ou aresta de corte pouco reforçada.
· Trincas: são ocasionadas pela variação de temperatura e/ou pela variação dos esforços mecânicos. Quando possuem origem térmica, elas se dispõem perpendicularmente à aresta de corte, já quando possuem origem mecânica, se dispõem paralelamente à aresta. Os fatores que geram variação da temperatura de corte ou de esforços mecânicos são: corte interrompido, acesso irregular do fluido de corte, variação da espessura de corte e solda da pastilha no porta ferramentas. O crescimento das trincas leva à quebra da ferramenta. As trincas podem ser evitadas escolhendo uma ferramenta mais tenaz. No caso de fresamento, ainda é possível diminuir o avanço por dente e posicionando a fresa corretamente em relação à peça para diminuir a incidência das trincas.
· Quebra: Todos os desgastes acima podem levar à quebra da ferramenta, todavia, esta pode ocorrer de maneiras inesperada devido: ferramenta muito dura. Carga excessiva sobre a ferramenta; raio de ponta, ângulo de ponta ou ângulo de cunha pequenos; corte interrompido; parada instantânea do movimento de corte; entupimento dos canais de expulsão do cavaco ou de bolsões de armazenamento de cavacos. A quebra da ferramenta ocasiona dano não somente à própria ferramenta, mas também ao porta-ferramentas e à peça.
Já em relação aos mecanismos de desgaste da ferramenta, eles também podem ser de diversos tipos. Os principais são:
· Aresta postiça de corte: quando se formam, na superfície de contato entre o cavaco e a superfície de saída da ferramenta, uma camada de cavaco que, permanecendo aderente à aresta de corte, modifica seu comportamento com relação à força de corte, acabamento superficial da peça e desgaste da ferramenta. Ocorre porque, em baixas velocidade de corte, a parte inferior do cavaco em contato com a ferramenta, sob a pressão de corte na zona de aderência, mantém este contato sem movimento relativo um espaço de tempo suficiente para se soldar à ferramenta, separando-se de outras porções de cavaco e permanecendo presa à superfície de saída. Com o consequente fluxo de mais cavaco sobre essa porção de cavaco preso à ferramenta, ela se deforma e se encrua, aumento a resistência mecânica e fazendo as vezes de aresta de corte. Essa aresta postiça de corte tende a crescer gradualmente até que em um certo momento rompe-se bruscamente, causando uma perturbação dinâmica. Parte da aresta postiça que se rompe é carregada com o cavaco e parte adere à peça, prejudicando sensivelmente o acabamento superficial da peça. Ao se romper, a aresta postiça arranca partículas da superfície de folga da ferramenta, gerando um desgaste frontal muito grande. A superfície de saída da ferramenta, por outro lado, é protegida (o cavaco atrita somente com a aresta e não com a superfície de saída). A força de corte diminui com a formação da aresta postiça, visto que o ângulo efetivo de saída aumenta. À medida que a velocidade de corte cresce, a temperatura de corte também cresce. Quando a temperatura de recristalização do material do cavaco é ultrapassada, não há mais formação de aresta postiça, pois com a formação de novos grãos no cavaco, não existe mais a possibilidade de encruamento (fator fundamental para formação da aresta postiça). Dessa maneira, há um valor de velocidade acima do qual não ocorre mais a formação da aresta postiça, chamado de velocidade crítica, está relacionado com diversos fatores de usinagem. Fatores que tendem a aumenta a temperatura de corte, como: aumento do avanço e da profundidade de usinagem, diminuição dos ângulos de saída e de inclinação, retirada da refrigeração, tendem a diminuir a velocidade crítica. Além disso, à medida que a ductibilidade do material da peça decresce, decresce também a ocorrência da aresta postiça, visto que os cavacos ficam mais curtos e atritam menos com a superfície de saída da peça.
· Abrasão mecânica: É o mecanismo de desgaste mais comum. Tanto desgaste da frontal quanto o desgaste de cratera podem ser gerados pela abrasão, porém ela se faz proeminente no desgaste frontal, afinal esta faz contato com um elemento rígido que é a peça e a superfície de saída faz contato com elemento flexível que é o cavaco. É incentivado pela presença de partículas duras no material da peça e pela temperatura de corte, que reduz a dureza da ferramenta. Logo, quando maior a dureza a quente da ferramenta, maior sua resistência ao desgaste abrasivo. Partículas duras arrancadas de outra região da ferramenta por aderência ou mesmo por abrasão e arrastados pelo movimento da peça podem causar o desgaste abrasivo em uma área adjacente da ferramenta.
· Aderência: quando duas superfícies metálicas são colocadas em contato sob cargas moderadas, baixas temperaturas e baixas velocidades de corte, forma-se entre elas um extrato metálico que provoca aderência. A resistência desse extrato é elevada a tal ponto que, na tentativa de separar as superfícies, ocorre ruptura em um dos metais e não na superfície de contato. Assim, partículas da superfície de um metal migram para a superfície do outro. O fenômeno da aderência está presente na formação da aresta postiça de corte, mas pode-se ter desgaste por aderência mesmo sem a formação da aresta postiça. A utilização adequada de fluido de corte (principalmente efeito lubrificante) e o recobrimento da ferramenta com materiais de baixo coeficiente de atrito possuem grande influência na diminuição desse desgaste. Em geral, a zona de escorregamento, o corte interrompido, profundidade de usinagem irregular ou a falta de rigidez promovem o fluxo irregular de cavaco e, portanto, facilitam o mecanismo de desgaste por aderência.
· Difusão: a difusão entre ferramenta e cavaco é um fenômeno microscópico ativado pela temperatura na zona de corte. Consiste na transferência de átomos de um metal a outro. Depende da temperatura, da duração de contato e da afinidade físico-química dos metais envolvidos na zona de fluxo. A difusão dos átomos de ferro do aço do cavaco para a ferramenta, principalmente se esta for de metal duro, muda as condições de equilíbrio entre os elementos constituintes dela, levando a uma reação química entre eles, tais reações ocasionam a formação de carbonetos complexos que são menos resistentes e são rapidamente removidos por abrasão. A difusão é responsável principalmente pelo desgaste de cratera em altas velocidades de corte, pois é na superfície de saída da ferramenta que se tem as condições necessárias para a difusão, que são: alta temperatura e tempo de contato cavaco-ferramenta. Não ocorre nas ferramentas de aço rápido (pois não se utilizam altas velocidade de corte com estas ferramentas), e nem nas ferramentas de material cerâmico (pois não há afinidade físico-química com materiais ferrosos). Ferramentas recobertas com camadas de AlO sofrem muito pouco com a difusão.
· Oxidação: altas temperaturas e a presença de ar e água (contida nos fluidos de corte) geram oxidação para a maioria dos metais. O tungstênio e o cobalto durante o corte formam filmes de óxidos porosos sobre a ferramenta que são facilmente levados embora pelo atrito, gerando o desgaste. Já alguns óxidos de alumínio são mais duros e resistentes. O desgaste gerado pela oxidação se forma especialmente nas extremidades do contato cavaco-ferramenta devido ao acesso do ar nesta região, sendo esta uma possível explicação para o surgimento do desgaste de entalhe.
RESUMIDAMENTE temos que, o desgaste de flanco é causado principalmente por abrasão (em altas velocidade de corte) e pelo cisalhamento da aresta postiça de corte. O desgaste de cratera é devido principalmente à difusão e o desgaste de entalhe ocasionado por aderência e oxidação.
Após esse não tão breve resumo, vamos responder ao que foi pedido na questão. Sobre o desgaste é correto afirmar que:
(A) Pode ser observado apenas na superfície de entrada.
ERRADO. Está errada pois há formas de desgaste que ocorrem em outras partes da ferramenta além da superfície de entrada, como exemplo podemos citar o desgaste de cratera que ocorre na superfície de saída.
(B) O desgaste por adesão se limita a velocidades de corte elevadas.
ERRADO. Também está errada, visto que o desgaste por adesão, que na verdade é denominado desgaste por aderência, ocorre quando as superfícies da ferramenta e da peça são colocadas em contato em baixas velocidades, baixas temperaturas e cargas moderadas.
(C) É a porção do material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular.
ERRADO. É falsa, afinal, ela nos traz não a definição de um desgaste de ferramenta, mas sim a definição do cavaco.
(D) O mecanismo de desgaste por abrasão ocorre em toda a faixa de temperatura a qual é submetida uma ferramenta de corte.
CERTO. De fato, o desgaste por abrasão ocorre sim em qualquer faixa de temperatura, apesar de ser incrementado em temperaturas mais elevadas. É o principal mecanismo de desgaste.
Resposta: D