Esta questão cobrou basicamente a diferença entre os MECANISMOS DE DESGASTE e os TIPOS DE DESGASTE. Veja a tabela a seguir:
Repare primeiramente que os tipos de desgaste começam normalmente com a palavra “Desgaste”. Somente com essa informação, já seria possível acertar a questão, pois as alternativas (B), (C) e (D) trazem a palavra “Desgaste de alguma coisa”. Portanto, a banca quis confundir o aluno, pois foi solicitado os mecanismos de desgaste, não os tipos de desgastes propriamente dito.
Agora, vamos nos aprofundar um pouco mais sobre os aspectos teóricos abordados pela banca. Essa questão é bastante literal e envolve o conhecimento dos MECANISMOS DE DEGASTE das ferramentas durante o processo de USINAGEM. É importante frisar que as alternativas da questão trazem tanto os tipos de desgastes como os mecanismos de desgastes.
Primeiramente vamos tratar sobre os principais TIPOS DE DESGASTES a que ferramenta está sujeita. Os mais conhecidos são:
· Desgaste de entalhe: caracterizado por dano excessivo localizado na face e no flanco da pastilha na linha da profundidade de corte. Causado pela adesão das rebarbas produzidas nas bordas do cavaco e deformação na superfície.
· Desgaste frontal ou de flanco: 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.
Agora, vamos revisar os MECANISMOS DE DESGASTES que é o que foi pedido na questão. Com relação aos mecanismos de desgaste da ferramenta, 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.
· Attrition (aderência e arrastamento): 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.
Assim, diante das alternativas propostas, somente a letra (A) traz os mecanismos de desgaste: Abrasão, difusão e attrition.
Resposta: A