Estudo da utilização de ferramentas a base de nitreto de silício (Si3N4) e alumina (Al2O3) na usinagem do ferro fundido vermicular
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Data
2016-01-15
Autores
Silva, Felipe Marcato Alexandre da [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Machining is one of the most commonly manufacturing processes used in the modern world, consuming millions of dollars annually. Because of this, it is crucial for the automotive industry to reduce costs on their heat-resistant alloy machining processes, such as compacted graphite iron (CGI), which has shown an increasing trend of its application in diesel engine blocks, brakes disks, among other applications, due to its superior mechanical properties to gray cast iron. Despite this advantage, its use is still limited due to its difficulty of machining, moreover, cutting tools are displayed as the main factor in increasing the machining cost. Seeking an alternative to a better machinability of CGI, this paper aims to study two types of ceramic tools developed in Brazil, and benchmark their performance by dry turning. For this, were used CGI class 450 and two tools: ceramic of silicon nitride (Si3N4) and alumina-based (Al2O3), with a cutting speed (Vc) of 300, 400 and 500 m / min; feed (f) of 0.2 mm / rev and depth of cut (ap) of 0.5 mm, using three replicates and starting with new cutting edges. The results showed that the Al2O3 tool had the best performance in Vc of 500 m / min, while the Si3N4 tool had the best results in Vc of 300 m / min. This can be explained by the tool of Si3N4 based include soft intergranular phase, called amorphous, while alumina has higher abrasion resistance due to its high refractoriness. The results make it clear that the tools have significant potential for machining of compacted graphite iron, being necessary a strict control of the cutting parameters used
A usinagem é um dos processos de fabricação mais utilizados no mundo moderno, consumindo milhões de dólares anualmente. Em função disto, é fundamental para as indústrias automotivas a redução dos custos em seus processos de usinagem de ligas resistentes ao calor, como é o caso do ferro fundido vermicular (CGI), que vem apresentando uma crescente evolução de sua aplicação em blocos de motor diesel, disco de freios, entre outras aplicações, por apresentar propriedades mecânicas superiores ao ferro fundido cinzento. Apesar desta superioridade, seu uso ainda é limitado devido à sua dificuldade de usinagem, além disso, as ferramentas de corte são apresentadas como principal fator no aumento do custo de usinagem. Buscando uma alternativa para uma melhor usinabilidade do CGI, este trabalho tem como objetivo o estudo de dois tipos de ferramentas cerâmicas desenvolvidas no Brasil, e avaliar comparativamente o desempenho através do torneamento a seco. Para isso, foi utilizado o ferro fundido vermicular da classe 450 e duas ferramentas: cerâmica a base de nitreto de silício (Si3N4) e uma a base de alumina (Al2O3), com velocidade de corte (Vc) de 300, 400 e 500 m/min; avanço (f) de 0,2mm/rot e profundidade de corte (ap) de 0,5mm, utilizando três replicas e iniciando com arestas de corte novas. Os resultados demonstraram que a ferramenta de Al2O3 apresentou melhor desempenho na Vc de 500m/min, enquanto que a ferramenta de Si3N4 obteve melhor resultado na Vc de 300m/min. Isso pode ser explicado em função da ferramenta a base de Si3N4 possui fase intergranular macia, denominada amorfa, enquanto que a alumina possui maior resistência a abrasão devido a sua alta refratariedade. Os resultados deixam claro que as ferramentas apresentam importante potencial para usinagem do ferro fundido vermicular, sendo necessário um controle rigoroso dos parâmetros de corte utilizados
A usinagem é um dos processos de fabricação mais utilizados no mundo moderno, consumindo milhões de dólares anualmente. Em função disto, é fundamental para as indústrias automotivas a redução dos custos em seus processos de usinagem de ligas resistentes ao calor, como é o caso do ferro fundido vermicular (CGI), que vem apresentando uma crescente evolução de sua aplicação em blocos de motor diesel, disco de freios, entre outras aplicações, por apresentar propriedades mecânicas superiores ao ferro fundido cinzento. Apesar desta superioridade, seu uso ainda é limitado devido à sua dificuldade de usinagem, além disso, as ferramentas de corte são apresentadas como principal fator no aumento do custo de usinagem. Buscando uma alternativa para uma melhor usinabilidade do CGI, este trabalho tem como objetivo o estudo de dois tipos de ferramentas cerâmicas desenvolvidas no Brasil, e avaliar comparativamente o desempenho através do torneamento a seco. Para isso, foi utilizado o ferro fundido vermicular da classe 450 e duas ferramentas: cerâmica a base de nitreto de silício (Si3N4) e uma a base de alumina (Al2O3), com velocidade de corte (Vc) de 300, 400 e 500 m/min; avanço (f) de 0,2mm/rot e profundidade de corte (ap) de 0,5mm, utilizando três replicas e iniciando com arestas de corte novas. Os resultados demonstraram que a ferramenta de Al2O3 apresentou melhor desempenho na Vc de 500m/min, enquanto que a ferramenta de Si3N4 obteve melhor resultado na Vc de 300m/min. Isso pode ser explicado em função da ferramenta a base de Si3N4 possui fase intergranular macia, denominada amorfa, enquanto que a alumina possui maior resistência a abrasão devido a sua alta refratariedade. Os resultados deixam claro que as ferramentas apresentam importante potencial para usinagem do ferro fundido vermicular, sendo necessário um controle rigoroso dos parâmetros de corte utilizados
Descrição
Palavras-chave
Usinagem, Ferro fundido, Ferramentas de corte, Ceramica (Tecnologia), Machining
Como citar
SILVA, Felipe Marcato Alexandre da. Estudo da utilização de ferramentas a base de nitreto de silício (Si3N4) e alumina (Al2O3) na usinagem do ferro fundido vermicular. 2015. 64 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado - Engenharia Mecânica) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2015.