PALAVRAS-CHAVE: Texturização a laser, Fresamento, Revestimento, Ferro Fundido Vermicular

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1 1 AVALIAÇÃO DA VIDA DE INSERTOS DE METAL DURO TEXTURIZADOS A LASER E REVESTIDOS DE TiAlN, AlCrN e AlCr NO FRESAMENTO FRONTAL DE FERRO FUNDIDO VERMICULAR ANTONIO FAVERO FILHO 1, ROSEMAR BATISTA DA SILVA 2 RESUMO: A modificação controlada da topografia de superfícies, formando um microrelevo uniformemente distribuído, tem sido muito estudada principalmente nas últimas duas décadas. A texturização superficial é um processo que tem sido largamente utilizado em engenharia para modificar a topografia de uma superfície com o objetivo de aumentar o desempenho mecânico das superfícies modificadas. Em usinagem, uma forma bastante usada para a texturização é através do uso de feixe de laser. O objetivo deste trabalho foi testar essa nova tecnologia da texturização a laser em insertos de metal duro da classe ISO K revestidos de TiAlN, AlCrN e AlCr, e verificar se o processo de modificação a laser é mais eficiente para o travamento mecânico do revestimento sobre o substrato do que o processo atualmente utilizado de jateamento da superfície com partículas duras. Para isso ensaios de vida de ferramentas foram realizados no fresamento frontal de ferro fundido vermicular em condições de desbaste. Os ensaios de vida são feitos através da medição do volume de material retirado até que se atinja o desgaste de flanco máximo (critério de fim de vida). Os resultados em geral não mostraram que existe diferença significativa entre a texturização comercial e a texturização a laser para um mesmo revestimento e uma mesma condição de corte. PALAVRAS-CHAVE: Texturização a laser, Fresamento, Revestimento, Ferro Fundido Vermicular 1 Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica, Avenida João Naves de Ávila 2121, Bloco 1O, LEPU (Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem), sala 01, Uberlândia, CEP: , antonio_favero_filho@yahoo.com.br. 2 Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica, Avenida João Naves de Ávila 2121, Bloco 1O, LEPU (Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem), sala 04, Uberlândia, CEP: , rosemarbsilva@yahoo.com.br.

2 2 ABSTRACT: The controlled modification of the topography of surface, that generates a controlled and homogeneous roughness with uniform microscopic craters, has been a great topic worldwide studied mainly in last the two decades. The surface texturing is a process that has been wide used in engineering to modify the topography of a surface with the objective to increase the mechanical performance of the modified surfaces. In machining, the most used method for texturing of surfaces is laser beam. This paper evaluates the performance of this new technology of the laser texturing on indexable coated cemented carbide (ISO K10 grade) inserts with coatings of TiAlN, AlCrN and AlCr in end milling casting compacted graphite iron in looping conditions. Tool wear and volume of removed material were monitored and used to assess the performance of the cutting tools. In general, results show that there was not significant difference between the commercial texturing and the laser texturing for a same coating tool and for a same cutting condition investigated. KEYS WORDS: Laser texturing, Milling, Coating tool, Compacted Graphite Iron 1 INTRODUÇÃO 1.1 METAL DURO O aparecimento das ferramentas de metal duro iniciou o segundo grande impulso na área dos materiais de ferramentas de corte, o primeiro impulso se deu com o surgimento dos aços rápidos. A grande importância do surgimento das ferramentas se deve ao fato de que com o uso dessas ferramentas foi possível aumentar as velocidades de corte em quase uma ordem de grandeza quando comparadas com as ferramentas de aços rápidos (Machado, 2004). A grande popularidade dos metais duros, que são fabricados pela metalurgia do pó, se deve ao fato deles possuírem a combinação de resistência ao desgaste, resistência mecânica e tenacidade em altos níveis (Machado, 2004).

3 3 Uma ferramenta de metal duro é formada essencialmente de dois constituintes: 1. Um carboneto duro e de alta resistência ao desgaste; 2. Um elemento aglomerante, cuja função é aglomerar as partículas duras dos carbonetos sendo assim o responsável pela tenacidade da ferramenta. Nas ferramentas de metal duro da classe K o carboneto presente é o carboneto de tungstênio (WC) e elemento aglomerante é o cobalto (Co) (Ferraresi, 1977). 1.2 FERRO FUNDIDO VERMICULAR O ferro fundido vermicular (Compacted Graphite Iron (CGI) é um material que tem sido empregado na indústria automobilística e aeronáutica para a fabricação de blocos de motor. Neste contexto, o ferro fundido vermicular apresenta características de condutividade térmica e amortecimento próximas às do ferro fundido cinzento, essas características são devidas a forma da grafita que se apresenta mais arredondada e mais grosseira (Chiaverini, 2002). Assim, com propriedades mecânicas superiores é possível a fabricação de motores com menor peso, melhor desempenho e redução de poluição ambiental por gases e ruídos. Entretanto a utilização do ferro fundido vermicular apresenta como desvantagem sua pior usinabilidade quando comparado com o ferro fundido cinzento, motivando pesquisas na melhoria de suas ligas, aprimoramento das técnicas de usinagem e desenvolvimento dos materiais das ferramentas (Xavier, 2003), onde se insere este trabalho. A grande dificuldade na usinagem do ferro fundido vermicular, comparativamente ao ferro fundido cinzento, está relacionada a dois fatores: a sua alta resistência mecânica, envolvendo grandes forças de corte, e a ausência de sulfeto de manganês em sua microestrutura, sempre presente no ferro fundido cinzento, e que se deposita sobre a ferramenta de corte e garante ação lubrificante local (Doré, 2006).

4 4 1.3 TEXTURIZAÇÃO SUPERFICIAL E DEPOSIÇÃO DE REVESTIMENTOS Nas últimas décadas, a melhoria das propriedades mecânicas e químicas dos materiais para ferramentas de corte, e o uso de revestimentos adequados são meios empregados no aperfeiçoamento da ferramenta, com o objetivo de aumentar a sua vida nos processos de usinagem. Para alcançar este objetivo é necessário encontrar condições de corte adequadas e também desenvolver novos materiais de ferramentas e revestimentos com baixo coeficiente de atrito e alta resistência ao calor (Viana, 2004). Historicamente as inovações e o desenvolvimento das ferramentas revestidas passaram pela deposição de carbonetos duros como TiC (carboneto de titânio) em substratos de metal duro, na década de 1960; a deposição de nitretos, sendo o mais importante e mais difundido até os dias atuais o TiN (nitreto de titânio), depositado em ferramentas de metal duro, e também aço-rápido com o surgimento do processo de deposição física a vapor (PVD), década de 1970; surgimento dos revestimentos ternários como TiCN (carbonitreto de titânio) e TiAlN (nitreto de titânio e alumínio), final da década de 1970; os revestimentos que funcionam como lubrificantes sólidos, como MoS 2 (bissulfeto de molibdênio), WCC (carboneto de tungstênio carbono) e DLC (Diamond Like Carbon), décadas de 1980 e 1990; e atualmente começa-se a difundir os revestimentos quaternários como o TiAlCrN (Fox-Rabinovich et al., 2005). Há ainda a deposição de revestimentos com camadas múltiplas, ou multicamadas, com cada uma desempenhando uma função, e até mesmo, filmes nanoestruturados. Naturalmente, o desenvolvimento de todos estes revestimentos teve uma única finalidade, aumentar a vida da ferramenta. Porém, ainda não está claro como a interação do conjugado substrato/revestimento pode influenciar diretamente no desempenho da ferramenta. Os estudos nessa área indicam que os maiores valores de vida obtidos com a utilização de ferramentas revestidas são explicados por meio das propriedades físicas, químicas e tribológicas dos revestimentos, o que faz com que o estudo dos revestimentos tenha aspecto multidisciplinar (Santos, 2002). Dentro deste contexto de aspecto multidisciplinar no estudo dos revestimentos, no que se refere as ferramentas de corte, existem investigações

5 5 muito mais complexas do que se imagina, pois quando esses revestimentos são depositados em ferramentas de usinagem, toda a sistemática das interações tribológicas são ainda mais amplas do que num ensaio tribológico qualquer, onde as solicitações de desgaste podem ocorrer em condições específicas, atuando de modo diferente em relação à operação de usinagem, onde as interações entre as solicitações mecânicas e térmicas do processo podem modificar constantemente a severidade dos mecanismos de desgaste da ferramenta. Conseqüentemente, a atuação do revestimento depositado sobre a superfície da ferramenta em suportar essas mudanças constantes nas solicitações mecânicas e térmicas do processo de usinagem dependerá, principalmente, de uma boa adesividade do mesmo sobre o substrato (Viana, 2004). O desgaste de uma ferramenta sem revestimento é atribuído, geralmente, aos mecanismos de desgaste atuantes no processo de corte os quais dependem da velocidade de corte, da temperatura do processo, da afinidade tribológica entre a ferramenta, entre outros fatores (Machado, 2004). Já numa ferramenta revestida a falta de adesividade do revestimento sobre o substrato pode ser mais um fator que pode levá-la ao seu descarte precoce. A formação de partículas duras e abrasivas, resultantes da destruição prematura do revestimento, acelera o desgaste das superfícies que estão em contato (Lima et al., 2005). É então por causa deste problema que é importante conseguir um melhor controle do processo de deposição como também desenvolver novos processos de deposição de filmes duros. É necessário também ter o controle sobre as fontes de suprimento dos materiais que constituem o revestimento, materiais de substrato com propriedades que ofereçam menor discrepância com as propriedades do revestimento, e mesmo técnicas que possam modificar fisicamente o substrato sem alterar significativamente suas propriedades mecânicas para melhorar a adesividade na interface substrato/revestimento (Viana, 2004). O desenvolvimento de substratos de ferramentas com propriedades compatíveis com as propriedades do revestimento podem ser uma boa alternativa para melhorar a adesividade do revestimento sobre o substrato. Mas deve-se atentar, por exemplo, ao fato de que um aumento de dureza do substrato para se aproximar da dureza do revestimento, pode ocasionar um efeito um tanto indesejável ao substrato que é a diminuição em sua tenacidade. Isso pode ser

6 6 indesejável na usinagem, principalmente no corte intermitente, caso do fresamento, onde as ferramentas sofrem constantemente com os impactos na peça e solicitações de compressão e tração ao entrarem e saírem da peça, respectivamente (Leyland e Matthews, 2000). Uma boa opção para aproximar as propriedades do substrato da ferramenta e do revestimento, sem causar prejuízo à tenacidade da ferramenta, é modificar as propriedades do substrato, somente em regiões próximas a interface com o revestimento (Sun et al., 1995). Dentro deste contexto, de melhorar a iteração entre substrato e revestimento da ferramenta de corte um meio atualmente difundido é a texturização a laser. Nos últimos anos, a texturização a laser tem se apresentado como uma opção competitiva para a produção de furos e ou alteração da textura superficial prévia da superfície (Watanabe et al., 2000). Nos processos de usinagem, a texturização a laser é utilizada para a melhoria das propriedades de adesividade de revestimentos duros sobre superfícies de ferramentas de usinagem. Nesta técnica, um laser de pulsos curtos e de alta taxa de repetição provoca uma texturização advinda da formação de poças líquidas. Após a solidificação dessas poças, ocorre a formação de nanoestruturas que permitem uma melhor ancoragem do revestimento. Neste processo pode ocorrer à limpeza e a texturização simultâneas do substrato, o material recebe uma quantidade de energia adicional para refundir superficialmente. Macroscopicamente, a rugosidade da superfície aumenta, em geral devido à formação de crateras oriundas da fusão e ablação do material (Lima et al., 2005), o que provavelmente pode colaborar para aumentar a adesividade do revestimento no substrato. Este meio de modificação da textura do substrato de ferramentas por laser é relativamente novo na usinagem, e carece ainda de muitas investigações, visto que são poucos os trabalhos publicados na área. Assim, pelo seu potencial, observa-se que o processo de texturização a laser é uma alternativa muito promissora para melhorar a adesividade de revestimentos em ferramentas de corte, em relação ao método utilizado atualmente, jateamento de partículas duras, que traz alguns problemas como à poluição do ambiente, falta de alternativa na automação do processo e às vezes um modo de acomodação do revestimento inadequado o que provoca o seu destacamento precocemente.

7 7 Assim a realização deste trabalho contribui com novas investigações, e desta forma pode fornece dados que dão suporte técnico na viabilização da utilização desta nova tecnologia, de texturização a laser de substratos de ferramentas de corte. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é foi testar essa nova tecnologia, da texturização a laser, em insertos de metal duro da classe ISO K revestidos de TiAlN, AlCrN e AlCr, e verificar se o processo de modificação a laser é mais eficiente para o travamento mecânico do revestimento sobre o substrato do que o processo atualmente utilizado de jateamento da superfície com partículas duras. 2 - MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização do trabalho foram utilizados os seguintes materiais e equipamentos: cruzada. Como é possível observar na Figura 1 a seguir; 24 insertos de metal duro da classe ISO K, com quatro arestas de corte, e geometria: SEMN AZ 235, originalmente no Plano de Trabalho seriam usados apenas 20 insertos pois seria testado apenas ferramentas revestidas com TiAlN, porém com a adição de mais dois revestimentos, AlCrN e AlCr, nos testes a pedido do fabricante dos insertos e do aluno de Doutorado Rhander Viana, foi necessário o acréscimo de mais 4 insertos para a conclusão dos testes. As arestas destes insertos serão utilizados sempre de forma Figura 1 Geometria do inserto utilizado e seqüência de utilização das arestas de corte. Fresa Sandvik Coromant R com diâmetro de 80 mm e com capacidade para 6 insertos, porém apenas um inserto por vez será utilizado nos testes. Como se pode ver na Figura 2 a seguir;

8 8 pertencente ao Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem (LEPU-UFU) para medição de desgaste de flanco e produção de imagens. Este equipamento pode ser visto na figura 4 a seguir; Figura 2 Fresa utilizada nos ensaio, em detalhe é possível observar que apenas um inserto é usado por vez para o corte. Centro de usinagem Romi Bridgeport 760, pertencente ao Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem (LEPU-UFU), mostrado na figura 3 a seguir; Figura 4 Microscópio óptico utilizado para a medição do desgaste de flanco e para a obtenção de imagens. Microscópio ferramenteiro pertencente ao Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem (LEPU-UFU) também utilizado para medição de desgaste de flanco. Este equipamento pode ser visto na figura 5 a seguir; Figura 3 Centro de Usinagem utilizado nos ensaios de vida de ferramenta. Microscópio óptico, Olympus SZ61, com câmera CCD, Evolution LC Color, e um software analisador de imagens Figura 5 Microscópio ferramenteiro utilizado para a medição do desgaste de flanco.

9 9 Corpos de prova de ferro fundido vermicular com 85mm de altura, 67mm de largura e 350mm de comprimento como mostrado na figura 6 a seguir. Figura 6 Dimensões do corpo de prova. As 24 ferramentas de metal duro da classe ISO K foram divididas em dois grupos de 12 ferramentas, onde cada grupo sofreu um tipo de texturização. O primeiro grupo foi texturizada na forma comercial comum. A ferramenta é a um jateamento de partículas duras que tem como objetivo retirar o cobalto da superfície do inserto e desta forma ajudar na adesividade do revestimento que será depositado posteriormente, pois esse revestimento possui uma afinidade maior com o carboneto de tungstênio, secundariamente o jateamento de partículas duras também cria uma textura não controlada na superfície do inserto que também ajuda na ancoragem do revestimento. Já o outro metade de ferramentas foi texturizada a laser, e essa textura foi obtida através de um feixe de laser do tipo CuHBr (Hidreto de Cobre e Bromo) com 4 W de potência desenvolvido inteiramente no Brasil. A texturização dos insertos foi realizada na superfície de saída numa área de 12x12mm 2 e na superfície de folga numa área de 12x2mm 2. O tipo de textura, ou a rede de microcrateras ou nanocrateras criadas na superfície dos insertos foi obtida conforme rotina pré-definida, utilizando uma cabeça galvanométrica de alta resolução para garantir a reprodutibilidade desejada. Somente após a texturização dos dois grupos de ferramentas é que foi realizada a deposição dos revestimentos. Foram utilizados TiAlN, AlCrN e AlCr para o revestimento das ferramentas. Os revestimentos foram depositados da seguinte maneira: 4 ferramentas texturizadas com a técnica comercial comum receberam revestimento de TiAlN; 4 ferramentas texturizadas com a técnica comercial comum receberam revestimento de AlCrN; 4 ferramentas texturizadas com a técnica comercial comum receberam revestimento de AlCr; 4 ferramentas texturizadas a laser receberam revestimento de TiAlN;

10 10 4 ferramentas texturizadas a laser receberam revestimento de AlCrN; 4 ferramentas texturizadas a laser receberam revestimento de AlCr. Com esse planejamento foi possível que cada ensaio fosse realizado com as 6 combinações de texturização e revestimentos mostradas acima em 4 condições de corte diferentes, totalizando assim 24 testes. Os parâmetros de corte para dos testes estão demonstrados na tabela 1 abaixo: Tabela 1 - Condições de corte para os testes de vida. Ensaio V c f z a p [m/min] [mm/dente] [mm] ,1 1, ,1 1, ,3 1, ,3 1,0 Onde na tabela 1, temos: V c é a velocidade de corte; f z é o avanço por dente; a p é a profundidade de corte. Os ensaios foram feitos para verificar qual o inserto e qual condição de corte fornece a melhor combinação para o processo de fresamento frontal de ferro fundido vermicular. Este desempenho foi avaliado em função do volume de material removido do corpo de prova (ferro fundido vermicular) em cm 3. O critério de fim de vida da ferramenta foi o desgaste de flanco máximo (V Bmáx ) igual a 0,6mm. A penetração de trabalho (a e ) foi mantida constante e igual a 67 mm (largura do corpo de prova). Como se pode observar na figura 6. Na figura 7 é mostrada a montagem experimental no Centro de Usinagem. Figura 7 Montagem experimental para os ensaios de vida de ferramentas (corpo de prova, fresa e máquina-ferramenta utilizados nos ensaios de vida).

11 11 3 RESULTADOS Os resultados obtidos nos ensaios 1, 2, 3 e 4 conforme a tabela 1 são mostrados nos itens a seguir: 3.1 RESULTADOS DO ENSAIO 1 Da Figura 8 verifica-se que a ferramenta que apresentou melhor resultado para as condições de corte usadas no ensaio 1 foi a TiALN-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de cerca de 210cm³. Já as ferramentas que mostraram os piores desempenhos foram a TiAlN-Jateada e a AlCrN-Jateada com cerca de 70 a 80cm³ de volume médio de material retirado por aresta sendo cerca de 3 vezes menor que a ferramenta que apresentou o melhor resultado. Os resultados também nos mostram que a média de material retirado pelas ferramentas texturizadas a laser são maiores se comparadas com as aquelas que foram jateadas. Ensaio 1 (Vc=300 m/min, fz= 0,1 mm/volta e ap= 1,0 mm) Volume de material removido - (VBmáx= 0,6 mm) TiAlN-Jateada TiAlN-Laser AlCrN-Jateada AlCrN-Laser AlCr-Jateada AlCr-Laser Ferramentas Figura 8 - Volume de material removido médio com desvio padrão para cada ferramenta no ensaio 1.

12 RESULTADOS DO ENSAIO 2 Da Figura 9 verifica-se que a ferramenta que apresentou melhor resultado para as condições de corte usadas no ensaio 2 foi a TiALN-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de cerca de 450cm³, já a ferramenta que mostrou o pior desempenho foi a AlCrN-Jateada com cerca de 270 a 280cm³ de volume médio de material retirado por aresta sendo cerca de 1,5 vezes menor que a ferramenta que apresentou o melhor resultado. Os resultados também nos mostram que a média de material retirado pelas ferramentas texturizadas a laser são maiores se comparadas com as aquelas ferramentas jateadas. Ensaio 2 (Vc= 150 m/min, fz= 0,1 mm/volta e ap= 1,0 mm) Volume de material removido - (VBmáx= 0,6 mm) TiAlN-Jateada TiAlN-Laser AlCrN-Jateada AlCrN-Laser AlCr-Jateada AlCr-Laser Ferramentas Figura 9 - Volume de material removido médio com desvio padrão para cada ferramenta no ensaio RESULTADOS DO ENSAIO 3 Da Figura 10 verifica-se que a ferramenta que apresentou melhor resultado para as condições de corte usadas no ensaio 3 foi a AlCr-Jateada com um volume médio de material retirado por aresta de cerca de 225cm³, já a ferramenta que mostrou a pior desempenho foi a AlCrN-Jateada com cerca de 120cm³ de volume médio de material

13 13 retirado por aresta sendo cerca de 2 vezes menor que a ferramenta que apresentou o melhor resultado. Neste ensaio as ferramentas texturizadas a laser apresentam um desempenho superior nas ferramentas revestidas com TiAlN e AlCrN, porém para a ferramenta revestida com AlCr o jateamento mostrou um melhor resultado. Ensaio 3 (Vc= 300 m/min, fz= 0,3 mm/volta e ap= 1,0 mm) Volume de material removido - (VBmáx= 0,6 mm) TiAlN-Jateada TiAlN-Laser AlCrN-Jateada AlCrN-Laser AlCr-Jateada AlCr-Laser Ferramentas Figura 10 - Volume de material removido médio com desvio padrão para cada ferramenta no ensaio RESULTADOS DO ENSAIO 4 Percebe-se da Figura 11 que a ferramenta AlCr-Laser apresentou melhor resultado para as condições de corte usadas no ensaio 4, gerando um volume médio de material retirado por aresta de cerca de 550cm³. Entretanto, a ferramenta AlCrN- Jateada mostrou a pior desempenho foi a com cerca de 320cm³ de volume médio de material retirado por aresta sendo cerca de 1,7 vezes menor que a ferramenta que apresentou o melhor resultado. Neste ensaio as ferramentas texturizadas a laser apresentam um desempenho superior nas ferramentas revestidas com AlCrN e AlCr, porém para a ferramenta revestida com TiAlN o jateamento mostrou um melhor resultado.

14 14 Ensaio 4 - (Vc= 150 m/min, fz= 0,3 mm/volta e ap= 1,0 mm) Volume de material removido - (VBmáx= 0,6 mm) TiAlN-Jateada TiAlN-Laser AlCrN-Jateada AlCrN-Laser AlCr-Jateada AlCr-Laser Ferramentas Figura 11 - Volume de material removido médio com desvio padrão para cada ferramenta no ensaio 4. Devido aos altos valores de desviospadrão obtidos na maioria dos resultados de volume de material removido, foi necessário utilizar uma ferramenta estatística conhecida como, já que desvios tão altos podem influenciar negativamente nos resultados e assim não apresentar valores coerentes. O é uma ferramenta estatística bastante simples e tem como finalidade retirar pontos da amostra que estejam fora de um determinado intervalo de confiança. E assim deixar os resultados mais confiáveis. Caso seja necessário a retirada de algum ponto deve-se refazer o cálculo da média e do desvio-padrão dos pontos que restaram e novamente conferir se estes pontos estão dentro do novo intervalo de confiança. Somente quando todos os pontos estiverem dentro do intervalo de confiança é que se pode analisar os resultados. Para a aplicação do foi utilizado uma confiabilidade de 90%. Para o cálculo dos intervalos de confiança, médias e desvios-padrão foi utilizado o software Statistica 6.0. As Tabelas 2, 3, 4 e 5 a seguir mostram o intervalo de confiança antes da aplicação do. Também mostra o valor desprezado caso esteja fora do intervalo de confiança. Além de mostrar a média, o desvio-padrão e o intervalo de confiança após a aplicação do OUT LAYER.

15 15 Com base nas Tabelas a seguir verifica-se ao aplicar o o intervalo de confiança foi estreitado, diminuindo assim a dispersão dentro do intervalo de confiança, mostrando resultados mais confiáveis. Esse fato pode ser comprovado observando que houve uma diminuição nos desvios-padrão associados as médias de volume de material retirado. 3.5 APLICAÇÃO DO PARA O ENSAIO 1 Tabela 2 Dados estatísticos relacionados a valores de volume de material removido por ferramenta no ensaio 1 sem e com a utilização do. Ferramenta Confiança antes da aplicação do Valor fora do Confiança que foi descartado Média de volume de material retirado após a aplicação do Desviopadrão após a aplicação do OUT LAYER Confiança após a aplicação do TiAlN-Jateada 65,17-83,60 62,64 78,3 0 - TiAlN- Laser 43,53-379,29 407,16 144,16 70,61 27,11-265,21 AlCrN-Jateada 44,23-120,20 125,28 67,86 18,08 37,38-98,34 AlCrN-Laser 37,55-213,01 234,9 88,74 18,08 58,26-119,22 AlCr-Jateada 57,50-161,74 172,26 88,74 18,08 58,26-119,22 AlCr-Laser 71,08-163,82 172,26 99,18 18,08 68,70-129,66 Admitindo o valor da média de volume de material removido como o critério de comparação entre a vida das ferramentas, é possível observar da tabela 2 que a ferramenta que apresentou melhor resultado para esta condição de corte após a aplicação do continuou sendo a TiAlN-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de corte igual a 144,16 cm³ e a ferramenta que apresentou pior resultado foi a TiAlN-Jateada com apenas 62,64 cm³ de volume médio de material retirado, cerca de 2,5 vezes menor que a ferramenta com o melhor desempenho.

16 APLICAÇÃO DO PARA O ENSAIO 2 Tabela 3 Dados estatísticos relacionados a valores de volume de material removido por ferramenta no ensaio 2 sem e com a utilização do. Ferramenta Confiança antes da aplicação do Valor fora do Confiança que foi descartado Média de volume de material retirado após a aplicação do Desviopadrão após a aplicação do OUT LAYER Confiança após a aplicação do TiAlN-Jateada 179,38-580,13-379,76 170,29 179,38-580,13 TiAlN- Laser 428,08-480,20 422,82 464,58 9,04 449,34-479,82 AlCrN-Jateada 171,45-376,65 391,5 234,9 46,98 155,70-314,10 AlCrN-Laser 173,49-507,72 548,1 271,44 39,41 205,00-337,88 AlCr-Jateada 188,01-407,07 422,82 255,78 50,34 170,91-340,65 AlCr-Laser 219,98-586,51 626,4 328,86 56,46 233,67-424,05 Admitindo novamente que o valor da média de volume de material removido como o critério de comparação entre a vida das ferramentas, é possível observar da tabela 3 que a ferramenta que apresentou melhor resultado para esta condição de corte após a aplicação do continuou sendo a TiAlN-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de corte igual a 464,58 cm³ e a ferramenta que apresentou pior resultado foi a AlCrN-Jateada com apenas 234,9 cm³ de volume médio de material retirado, cerca de 2 vezes menor que a ferramenta com o melhor desempenho.

17 APLICAÇÃO DO PARA O ENSAIO 3 Tabela 4 Dados estatísticos relacionados a valores de volume de material removido por ferramenta no ensaio 3 sem e com a utilização do. Ferramenta Confiança antes da aplicação do Valor fora do Confiança que foi descartado Média de volume de material retirado após a aplicação do Desviopadrão após a aplicação do OUT LAYER Confiança após a aplicação do TiAlN-Jateada 71,08-289,10 313,2 135,72 32,60 80,76-190,68 TiAlN- Laser 14,20-353,81 391,5 114,84 50,34 29,97-199,71 AlCrN-Jateada 106,81-128,09-117,45 9,04 106,81-128,09 AlCrN-Laser 89,25-176,97 187,92 114,84 9,04 99,60-130,08 AlCr-Jateada 27,93-418,38 469,8 140,94 27,13 95,21-186,67 AlCr-Laser 44,49-370,50 375,84 151,38 99,45-16,29-319,05 Admitindo o valor da média de volume de material removido como critério de comparação entre a vida das ferramentas, é possível observar da tabela 4 que a ferramenta que apresentou melhor resultado para esta condição de corte após a aplicação do foi a AlCr-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de corte igual a 151,38 cm³ e as ferramentas que apresentaram os piores resultados foram as AlCrN-Laser e TiAlN-Laser com apenas 114,84cm³ de volume médio de material retirado, cerca de 1,3 vezes menor que a ferramenta com o melhor desempenho.

18 APLICAÇÃO DO PARA O ENSAIO 4 Tabela 5 Dados estatísticos relacionados a valores de volume de material removido por ferramenta no ensaio 4 sem e com a utilização do. Ferramenta Confiança antes da aplicação do Valor fora do Confiança que foi descartado Média de volume de material retirado após a aplicação do Desviopadrão após a aplicação do OUT LAYER Confiança após a aplicação do TiAlN-Jateada 433,87-576,20-505,04 60,48 433,87-576,20 TiAlN- Laser 381,73-565,70 579,42 438,48 41,43 368,63-508,33 AlCrN-Jateada 196,07-453,82 469,8 276,66 63,29 169,96-383,36 AlCrN-Laser 225,89-643,24 187,92 516,78 81,37 379,60-653,96 AlCr-Jateada 272,60-494,74-383,67 94,39 272,60-494,74 AlCr-Laser 410,62-709,07-559,85 126,82 410,62-709,07 Admitindo o valor da média de volume de material removido como o critério de comparação entre a vida das ferramentas, é possível observar da tabela 5 que a ferramenta que apresentou melhor resultado para esta condição de corte após a aplicação do foi a AlCr-Laser com um volume médio de material retirado por aresta de corte igual a 559,85 cm³ e a ferramenta que apresentou o pior resultado foi a AlCrN-Jateada com apenas 276,66 cm³ de volume médio de material retirado, cerca de 2 vezes menos que a ferramenta com melhor desempenho. 4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Após a aplicação do foi possível notar uma redução considerável no valor dos desvios-padrão associados às médias de material retirado. Desta forma, foi possível uma comparação dos resultados em 3 enfoques diferentes: Comparação entre as ferramentas comerciais e as texturizadas laser, mantendo constante o revestimento e as condições de corte;

19 19 Comparação entre os revestimentos, mantendo constante o tipo de texturização as condições de corte; Comparação entre as condições de corte para as melhores ferramentas. Para o primeiro caso somente houve diferença significativa apenas para a ferramenta revestida com AlCrN e com as condições de corte especificas do ensaio 4. Nesta ferramenta a texturização a laser se mostrou mais eficaz quando comparada com as ferramentas comercias. Quando a comparação foi feita entre os revestimentos, pode-se constatar que os revestimentos que apresentaram os melhores resultados em geral foram o TiAlN e a AlCr, porém estes dois revestimentos só apresentaram diferença significativa quando submetidos as condições de corte do ensaio 2 e texturizadas a laser. Comparando as quatro condições de corte, observa-se que as condições de corte do ensaio 4 (V c =150 m/min, f z =0,3 mm/ volta e a p =1mm) foram as que produziram um maior volume de material retirado, diferenciando significativamente das demais condições. 5 CONCLUSÃO Com a realização deste trabalho foi possível chegar as seguintes conclusões: Estatisticamente não existe diferença significativa entre as ferramentas que sofreram texturização superficial a laser e as ferramentas com texturização comercial comum, pois em geral as médias de volume de material retirado das ferramentas texturizadas a laser são maiores, porém quando se leva em conta o valor do desviopadrão constata-se a inexistência de uma diferença significativa entre elas. Neste trabalho apenas a ferramenta revestida de AlCrN no teste 4 apresentou uma diferença significativa entre a performance da ferramenta texturizada a laser e a ferramenta comercial, sendo que a que foi texturizada a laser apresentou melhor resultado. Quando foi comparado o desempenho dos revestimentos, concluiu-se que as ferramentas revestidas com TiAlN e com AlCrN são as que apresentam os melhores resultados, porém em geral quando se compara os resultados destas duas

20 20 ferramentas não se encontra diferença entre elas, estatisticamente falando. Isso só não é verdade quando se compara os dois revestimentos submetidos às condições do ensaio 2 e texturizadas a laser. Nesta condição a ferramenta revestida com TiAlN apresenta melhor resultado do que a ferramenta revestida com AlCrN. As condições de corte nas quais foram obtidos os melhores resultados (maior volume de material retirado independentemente do tempo) são as condições do ensaio 4 (V c =150 m/min, f z =0,3 mm/ volta e a p =1mm). Este relativo melhor resultado pode ser atribuído à velocidade de corte mais baixa que implica em taxa de desgaste menor. Dos resultados pode-se observar também que o volume de material retirado decresce com o aumento da velocidade de corte. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos: características gerais, tratamentos térmicos, principais tipos. 7.ed. ampl. e rev. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, p. DORÉ, C., BAGETTI, J. H., BOEHS, L., GEUSSER, W. L., Avaliação do desempenho de ferramentas de cerâmica Al 2 O 3 + Y 2 O 3 + NbC na usinagem de ferro fundido vermicular, COBEF (Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação), Estância de São Pedro SP, de abril de FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Blucher, p. (Volume 1) FOX-RABINOVICH, G. S., YAMOMOTO, K., VELDHUIS, S. C., KOVALEV, A. I., DOSBAEVA, G. K., 2005, Tribological Adaptability of TiAlCrN PVD Coatings under High Performance Dry Machining Conditions, Surface and Coatings Technology, vol 200, pp LEYLAND, A., MATTHEWS, A., 2000, On the Significance of the H/E ratio in Wear Control: ananocomposite Coating Approach to Optimized Tribological Behavior, Wear, v. 246, pp

21 21 LIMA, M. S. F., NEVES, D., DINIZ, A. E., 2005, Machining with a Laser Treated Tool Steel Drill: Surface and Tool Life Aspects, I International Conference on Heat Treatment and Surface Engineering of Tools and Dies, 8-11 de Junho, Pula-Croatia, MACHADO, A., R., SILVA, M., B., Usinagem dos Metais, EDUFU, 8º versão, Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Abril de SANTOS, S. C., 2002, Estudo da Influência de Revestimentos e da Aplicação de Fluido de Corte no Desempenho de Brocas de Aço- Rápido e de Metal Duro Integral na Usinagem de Ferro Fundido Cinzento, Tese de Doutorado apresentada à Universidade Federal de Uberlândia. SUN, Y., Bloyce, A., BELL, T., 1995, Finite Element Analusis of Plastic Deformation of Various TiN Coating/Substrate Systems under Normal Contact with a Rigid Sphere, Thin Solid Films, v. 271, pp VIANA, R., 2004, Desempenho de Brocas de HSS Revestidas na Furação de Ligas Al- Si, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Uberlândia, 143 pp. WATANABE, K., NATSUME, J., HASHIZUME, K., OZASA, T. O., NADA, T., MASUDA, Y., 2000, Theoretical Analysis of Bearing Performance of Microgrooved Bearing, JSAE Review, v.21, pp XAVIER, F. A., 2003, Aspectos Tecnológicos do Torneamento do Ferro Fundido Vermicular com Ferramentas de Metal-Duro, Cerâmica e CBN, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, 146 pp.