AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE USINADA DA MADEIRA DE Cedrela odorata L.

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1 AVALIAÇÃO DA SUPERFÍCIE USINADA DA MADEIRA DE Cedrela odorata L. ¹Keiti Roseani M. Pereira ¹Carolina N. Xavier ¹Letícia Maria A. Ramos ¹Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Departamento de Ciências Florestais/Instituto de Florestas BR-465, Km 7 Seropédica Rio de Janeiro RESUMO: O objetivo deste estudo foi analisar o efeito de dois processos de usinagem (aplainamento e lixamento) na rugosidade da madeira de Cedrela odorata L.. A avaliação da superfície foi realizada por meio de ensaios de rugosidade superficial de acordo com a NBR ISO 4287:2002 (ABNT, 2002) utilizando rugosímetro de agulha modelo TR 200. A rugosidade superficial foi mensurada em cinco pontos em cada amostra, nas faces aplainada e lixada. Após a realização da ANOVA a 5% de significância, observou-se que a rugosidade superficial da madeira de Cedrela odorata foi influenciada pelo processo de usinagem empregada (plaina e lixa). Sendo a face lixada a que apresentou melhores resultados de qualidade superficial. O parâmetro de rugosidade Rv foi o único dentre os estudados que não apresentou diferença significativa entre os processos de usinagem, este fato pode ser explicado pela anatomia da espécie que influi mais no Rv do que o processo de usinagem. Palavras Chave: Cedro, Lixamento, Aplainamento, Qualidade superficial. SURFACE EVALUATION OF Cedrela odorata L. MACHINED WOOD ABSTRACT: The aim of this study was to analyze the effect of two machining processes (planing and sanding) on the roughness of wood Cedrela odorata L. The evaluation of the surface was carried out by surface roughness testing in accordance with ISO 4287: 2002 (ABNT, 2002), using a needle surface roughness tester (Model TR 200). Surface roughness was measured at five points in each sample, on the planed surfaces and sanded surfaces. The ANOVA showed that the surface roughness of Cedrela odorata wood was influenced by the machining process (planing and sanding). The sanded surface presented the best results. The Rv roughness parameter was the only one that showed no significant difference between the machining processes. This can be explained by the wood anatomy of the species that affects more the Rv than the machining process. Keywords: Cedar, sanding, planing, surface finish.

2 1. INTRODUÇÃO A madeira é um material heterogêneo formado por diferentes tipos de células, e seus aspectos anatômicos e propriedades físico-químicas são diretamente ligados ao processo de transformação mecânica, uma vez que a direção das fibras, a presença de elementos de vasos e a presença de resina afeta significativamente a qualidade da superfície da madeira (PIRATELLI-FILHO, 2012). As propriedades da superfície da madeira desempenham um papel importante quando o material é usado ou processado em diferentes produtos, tais como madeira serrada, marcenaria, papel ou compostos à base de madeira. Essas afetam o processo de adesão na madeira sólida e nos produtos reconstituídos à base de madeira. A superfície da madeira, para colagem ou aplicação de revestimentos, varia consideravelmente tanto química e morfologicamente, dependendo do preparo da superfície e o tipo de madeira a ser utilizada. A trabalhabilidade e usinabilidade definem o grau de facilidade de se processar a madeira com ferramentas manuais e/ou mecânicas. A usinagem da madeira não é somente cortá-la, mas produzir uma forma desejada quanto às dimensões e à qualidade da superfície (SILVA, 2007). O processo secundário das operações de usinagem engloba aplainamento, fresamento, furação, molduramento, lixamento e torneamento, tendo como objetivo de ganhar um melhor aspecto em suas superfícies. A qualidade da superfície da madeira usinada é muito importante para a melhoria dos processos. Alguns métodos aplicados na usinagem de metais podem ser aplicados na usinagem da madeira. Alguns estudos utilizam parâmetros de rugosidade na quantificação da qualidade da superfície usinada (LUCAS FILHO; BOEHS, 2007).A rugosidade em si é uma característica essencial da superfície da madeira, sendo determinada para avaliar a qualidade do processo de maquinagem e influencia diretamente no acabamento da superfície e nas juntas adesivas. A rugosidade pode ser afetada por vários fatores, tais como: grã, largura dos anéis de crescimento, proporção de lenho tardio e lenho inicial, raios, nós, madeira juvenil e adulta, madeira de reação e estruturas celulares específicas (DUNDAR et. al., 2008). Vários métodos podem ser utilizados para a avaliação da rugosidade superficial de produtos de madeira, como rugosímetros de agulha, perfilometria óptica, análise de imagens técnicas usando câmera de vídeo, pneumática, ultrassom, e microscopia. No entanto, mesmo com a disponibilidade de todos esses métodos, não existe registro de uso frequente na indústria (KILIC et al., 2006). Os instrumentos de medição por contato são aqueles que exploram uma superfície com contato direto por meio de apalpador e obtém os desvios na forma de perfil. Esses equipamentos têm a capacidade de calcular parâmetros e podem emitir registros do perfil graficamente (MACHADO, 2009). De acordo com a norma NBR ISO 4287 (2002) a superfície pode ser avaliada de forma quantitativa através dos parâmetros de rugosidade (R) e ondulação (W). Os parâmetros de rugosidades representam uma forma da expressão matemática entre a variação vertical das superfícies, expresso pelos picos e vales e o deslocamento horizontal do sensor (agulha) (SORAGI, 2009). Na norma NBR ISO 4287 (2002), os parâmetros do perfil da rugosidade estão ligados à linha média e são definidos através de um processo de filtragem do perfil primário. Entre os parâmetros mais utilizados no controle do estado da superfície, destacase: Ra desvio médio aritmético do perfil da rugosidade (Figura 1.A), Rt altura total do perfil de rugosidade (Figura 1.C), Rz média das alturas máximas do perfil de rugosidade (Figura 1.C), Rp altura máxima dos picos do perfil (Figura 1.B), Rv profundidade máxima dos vales do perfil (Figura 1.B), Rq desvio médio quadrático do perfil avaliado.

3 A B C Figura 1. Determinação gráfica do Ra (A); Rp e Rv (B); Rt e Rz (C) A madeira de Cedrela odorata L. pertencente à família Meliaceae são conhecidas como cedro, cedro-rosa, cedro amargoso, cedro doamazonas. Ocorrem nos estados do Amazonas, Acre, Amapá, Bahia, Espírito Santo, Mato Grosso, Minas Gerais, Pará, Rondônia, Santa Catarina e São Paulo além da América Central, Argentina, Bolívia, Equador, Guiana, Guiana Francesa, Paraguai, Peru, Suriname (INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS, 1989). Apresenta densidade básica de 0,42 g.cm -3 (MALLQUE; KIKATA, 1994), sendo de fácil trabalhabilidade e bom acabamento. A madeira é explorada pelo setor madeireiro e difundida no mercado nacional e internacional. É utilizada para a confecção de móveis finos, assoalhos, esquadrias entre outros produtos que demandam alta qualidade da superfície, por isso a importância do estudo da qualidade superficial da madeira usinada. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de dois processos de usinagem (aplainamento e lixamento) na rugosidade da madeira de Cedrela odorata L. utilizando o rugosímetro de contato. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Material Foram utilizadas toras de Cedrela odorata, obtidas junto à empresa Nova Canaã em Sena Madureira AC. O material foi seco ao ar livre e acondicionado em câmara climática à 20 º C e 65% UR. A madeira foi então transformada em amostras com 10 x 30 x 150 mm (espessura x largura x comprimento) em plaina. Em seguida, foi executado o processo de lixamento e uma das faces das amostras, utilizando-se uma lixadeira de esteira de 2,70 m entre a roda motriz e roda guia, com lixa de grão 120. Cada peça foi mantida na lixadeira por 20 segundos.

4 2.2. Avaliação da qualidade da superfície da madeira A avaliação da qualidade da superfície foi realizada através do ensaio de rugosidade superficial, utilizando-se um rugosímetro de agulha modelo TR 200 (Figura 2), de acordo com a norma NBR ISO 4287:2002 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT, 2002). Figura 2. Rugosímetro Hand-held Roughness Tester TR200. A rugosidade da superfície foi avaliada em cinco pontos (Figura 3) para cada face da amostra (aplainada e lixada). A rugosidade média (Ra), amplitude máxima da peça considerando os valores de todos os cut-off (Rt); a rugosidade total (Rz), correspondente à distância vertical entre o pico mais alto (Rp) e o vale mais profundo (Rv) no comprimento de medição, independente dos valores de rugosidade parcial, foram os parâmetros de rugosidade para determinar as características da superfície da espécie. Figura 3. Pontos mensurados nas amostras. O comprimento de amostra (cut-off) para calcular o Ra e Rz foi fixado de acordo com as recomendações do aparelho, como mostra na Tabela 1. O comprimento de medição foi de 5 mm com comprimento de amostragem (cut-off) de 2,5 mm para todas as amostras, utilizando-se filtro Gauss. Tabela 1. Tabela de cut-off recomendado para Ra e Rz Ra Rz Comprimento de amostra recomendado (cut-off) >2 a 10 >0,1 a 2 <0,1 >10 a 50 >0,5 a 10 <0,5 2,5mm 0,8mm 0,25mm

5 2.3. Análise estatística Os dados foram analisados pela análise de variância de um fator (ANOVA), a 95% de probabilidade, a fim de verificar a existência de diferenças na rugosidade quanto aos tipos de acabamento superficial. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A madeira de Cedrela odorata apresentou densidade aparente 0,575 g.cm -3 e teor de umidade médio de 14,03%. Na Tabela 2 são apresentados os valores médios obtidos para os parâmetros de Ra, Rq, Rz, Rt, Rp e Rv. Observa-se que o acabamento superficial, proporcionado pelo processo de lixamento, apresentou valores médios acentuadamente menores em comparação com todos os parâmetros de rugosidade superficial. Esse resultado era esperado, já que, de acordo com Silva (2007), o processo de lixamento torna a superfície da madeira mais lisa, com menos imperfeições, removendo depressões e irregularidades. Observa-se que o parâmetro Rv apresentou uma menor porcentagem de melhoria da superfície quando se compara os processos de aplainamento e lixamento. Nas faces lixadas o Rv foi 14,83% menor, enquanto os demais parâmetros de rugosidade superficial (Ra, Rq, Rz, Rt, Rp) apresentaram uma diminuição maior que 35% nas faces lixadas. Portanto, o processo de lixamento e aplainamento não influi no Rv, este fato pode ter mais efeito em relação a anatomia da espécie do que no processo de usinagem da peça. Tabela 2. Valores médios dos parâmetros de rugosidade superficial Processo de usinagem Ra Rq Rz Rt Rp Rv Aplainada 9,67 12,94 66,40 (23,96) (22,84) (22,85) Lixada 4,88 7,22 42,45 (35,26) (44,73) (45,37) Valores entre parênteses = Coeficiente de variação CV (%) 82,27 (25,82) 53,34 (46,10) 25,04 (23,63) 12,94 (27,85) 41,35 (29,44) 35,22 (107,88) O resultado da análise de variância para os parâmetros obtidos com o rugosímetro estão apresentados na Tabela 3. Observou-se que houve diferença estatística entre os processos de acabamentos avaliados, à 5% de significância, exceto pelo parâmetro Rv. Tabela 3. Resumo da ANOVA Propriedade Ra Rq Rz Rt Rp Rv Soma dos Graus de Quadrado quadrados liberdade médio F Valor p Entre 402, ,149 96,476 0, , ,168 Total 685, Entre 571, , , , ,585 Total 1223, Entre 10035, ,170 33,388 0, , ,566 Total 30473, Entre 14650, ,008 27,750 0, , ,925 Total 50548, Entre 2562, , ,737 0, , ,011 Total 4195, Entre 658, ,086 0,827 0, , ,910

6 Total 54779, Esses resultados diferem dos encontrados por Martins et. al. (2011), onde foram avaliadas faces aplainadas e lixadas de Eucalyptus benthamii, não tendo sido observada diferença significativa em relação ao processo de usinagem nos parâmetros Ra, Rz e Rt. O parâmetro Rv não apresentou diferença significativa na madeira de Cedrela odorata, mostrando que o processo de usinagem não influenciou nas amplitudes dos vales da superfície da madeira. Silva et. al. (1999) ressalta que o acabamento final do produto relaciona-se não somente ao processo de usinagem, mas também com a estrutura física e anatômica da madeira. Alguns autores relatam que superfícies de madeiras aplainadas ou lixadas apresentam pequenos danos como presença de fibras arrancadas, lumes de células preenchidos pelo pó de serra, células abertas como vasos e fibras (HERNÁNDEZ; COOL, 2008; MARTINS et. al., 2011). Esses danos refletem diretamente nos resultados da rugosidade superficial, já que a anatomia da madeira compreende em um dos fatores que influenciam no acabamento superficial da madeira. Na Figura 3, observam-se os perfis de rugosidade gerados na avaliação da rugosidade das superfícies aplainadas (A) e lixadas (B). Na superfície aplainada a madeira de Cedrela odorata apresentou vales mais profundos com maiores extensões. Por outro lado, nota-se que o perfil da superfície lixada obteve menores picos, perfil mais homogêneo e próximo da linha média, o que caracteriza uma melhor superfície de acabamento. A Rugosidade superficial (μm) Percurso (mm)

7 B Rugosidade superficial (μm) Percurso (mm) Figura 3. Perfil de rugosidade da amostra aplainada (A) com Rv=41,35 µm e amostra lixada (B) com Rv=35,22 µm. 4. CONCLUSÂO Pode-se concluir que os parâmetros de rugosidade superficial Ra, Rq, Rz, Rt e Rp para a madeira de Cedrela odorata foram influenciados pelo modo de usinagem empregado (aplainamento e lixamento). Entretanto, quando se avaliou a amplitude dos vales na superfície da madeira (Rv) a usinagem não apresentou significância estatística. O que pode ser explicado pela anatomia da espécie que influi mais no Rv do que o processo de usinagem. A utilização do processo de lixamento na madeira proporcionou uma qualidade de superfície adequada desse material para melhor desempenho dos revestimentos. 5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT NBR ISO 4287: Especificações geométricas do produto (GPS) - Rugosidade: Metódo do perfil - Termos, definições e parâmetros da rugosidade. Brasil, f. DUNDAR, T.; AKBULUT, T.; KORKUT, S. The effects of some manufacturing factors on surface roughness of sliced Makore (Tieghemella heckelii Pierre Ex. A. Chev.) and rotary-cut beech (Fagus orientalis L.) veneers. Building and Environment 43, , INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO IPT. Fichas de características das madeiras brasileiras. 2ª ed. São Paulo: IPT, 418 p., KILIC, M.; HIZIROGLU, S.; BURDURLU, E. Effect of machining on surface roughness of wood. Building and Environment 2006; 41(8): Disponível em: < buildenv>. Acesso: 29 nov HERNÁNDEZ, R. E; COOL, J. Evaluation of three surfacing methods on paper birch wood in relation to water-and solvent-borne coating performance. Wood and Fiber Science 2008; 40(3): LUCAS FILHO, F. C.; BOEHS, L. Usinagem da madeira na indústria de móveis. Revista da Madeira. n. 108, 2007.

8 MALLQUE, M. A.; KIKATA, Y. Atlas de maderas del Peru. Universidad Nacional Agraria La Molina Peru/ Universidad de Nagoya Japan. 1994; MARTINS, S. A.; FERRAZ, J. M.; SANTOS, C. M. T.; Del MENEZZI, H. S.; SOUZA, M. R. Efeito da Usinagem na Rugosidade da Superfície da Madeira de Eucalyptus benthamii. Revista Floresta e Ambiente. v. 18, n. 2, p , abr.- jun MOURA, F. L.; HERNÁNDEZ, E. R. Effects of abrasive mineral, grit size and feed speed on the quality of sanded surfaces of sugar maple wood. Wood Science and Technology, v. 40, n.6, p , mar PIRATELLI-FILHO, A; STERNADT, G. H.; ARENCIBIA, R. V. Removing deep valleys in roughness measurement of soft and Natural materials with mathematical filtering. Ciência & Engenharia (Science & Engineering Journal), VOL 21, n. 2, p , jul. dez SALONI, D. E. Process monitoring and control system design, evaluation and implementation of abrasive mechining processes f. Thesis (PhD) Faculty of North Carolina State University, Raleigh, SILVA, J. C. A atividade moveleira no Brasil. In: OLIVEIRA, T. S.; FIEDLER, N. C.; NOGUEIRA, M. Tecnologia aplicada ao setor madeireiro, Jerônimo Monteiro, ES, p SORAGI, L. C. Qualidade de superficies usinadas em madeiras de Toona ciliate f. Dissertação (mestrado) Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG, 2009.

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