PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Engenharia Mecânica
Daniel Campos Batista da Silva
Lucas Ciribele de Assis Campos
Lucas de Souza Rodrigues
Marcel Lopes Damasceno
Thiago
CONFECÇÃO DE MATRIZES
Belo Horizonte
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Encontra documentos específicos para os exames da tua universidade
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Confecção de Matrizes, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia de Processos
Trabalho que aborda a confecção de Matrizes metálicas por meio da usinagem.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2020
1 / 30
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Confecção de Matrizes e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia de Processos, somente na Docsity!
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Engenharia Mecânica
Daniel Campos Batista da Silva Lucas Ciribele de Assis Campos Lucas de Souza Rodrigues Marcel Lopes Damasceno Thiago
CONFECÇÃO DE MATRIZES
Belo Horizonte
Daniel Campos Batista da Silva Lucas Ciribele de Assis Campos Lucas de Souza Rodrigues Marcel Lopes Damasceno Thiago
CONFECÇÃO DE MATRIZES
Trabalho de usinagem apresentado ao curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais como requisito parcial para obtenção do título de Graduação em Engenharia Mecânica. Professor: Luís Henrique Andrade Maia
Para peças feitas de aço de construção mecânica não é incomum que os custos de usinagem representem cerca de 50% do custo final de produção. Por isso a pesquisa e o desenvolvimento de aços com usinabilidade melhorada nas usinas siderúrgicas de aços especiais têm exercido um papel decisivo para o atendimento das atuais necessidades da indústria de autopeças. Estima-se que 10% de todo o aço produzido anualmente em todo mundo seja transformado em cavacos e que cerca de US$ 250 bilhões são gastos anualmente nos EUA com processos de usinagem. (LUIZ, 2007). A característica de boa usinabilidade é obtida, essencialmente, através da especificação de composição química de altos teores de enxofre e de outros elementos como, por exemplo, o chumbo. É importante ressaltar que existem outros parâmetros (fatores) que influenciam na usinabilidade dos materiais, como a presença dos elementos residuais cromo (Cr), níquel (Ni) e cobre (Cu), podendo haver uma diferença significativa dos percentuais desses elementos residuais que afetam diretamente o comportamento da usinabilidade do aço ABNT 12L14. Os elementos residuais estão sempre presentes nos aços, ainda que seu teor possa variar em função do processo produtivo. (FERREIRA; LUIZ; OLIVEIRA,). Existem várias definições para o termo “Usinabilidade”. Segundo Datsko e Ferraresi, a usinabilidade é uma grandeza tecnológica comparativa que expressa por meio de um valor numérico (índice ou porcentagem) a capacidade que um material tem de ser usinado sob determinadas condições de corte com maior ou menor facilidade. O valor numérico que a expressa é chamado de “Índice de Usinabilidade”. Este índice expressa a usinabilidade de um determinado material comparado com outro tomado como padrão. (FERREIRA; LUIZ; OLIVEIRA,). A usinabilidade dos materiais é uma propriedade difícil de ser determinada, pois depende de diversos fatores dos próprios processos de usinagem, ou seja: velocidade de corte, avanço, profundidade de corte e tipos das ferramentas, das máquinas operatrizes e dos fluidos de corte. Cada material apresenta condições particulares que ditam as normas mais adequadas de usinagem. (BAPTISTA,2002).
A usinabilidade não é uma propriedade intrínseca do material, mas, sim, um resultado da interação do metal com a operação de usinagem. As condições de usinagem são estabelecidas para cada tipo de material e ferramenta. O avanço e a velocidade são limitados pelo calor gerado pelos atritos e pela deformação plástica do cavaco. Quanto maior a usinabilidade do material da peça e a resistência ao desgaste do material da ferramenta, maiores podem ser os avanços e as velocidades de corte. idade da máquina operatriz; e as características do cavaco. (BAPTISTA,2002). Entendem-se, como propriedades de usinagem de um metal, aquelas que expressam o seu efeito sobre grandezas mensuráveis inerentes ao processo de usinagem. (BAPTISTA,2002). Arfeld e Hanum comentam que a usinabilidade de um material pode ser definida por um valor numérico comparativo, que expressa um conjunto de propriedades de usinagem de um determinado material em relação a outro tomado como padrão. Essas propriedades são: vida da ferramenta de corte; força de usinagem; acabamento superficial da peça; temperatura de corte; produtividade da máquina operatriz; e as características do cavaco. (BAPTISTA,2002). Na usinagem de um metal, no início do corte, a ferramenta penetra no material da peça, e este se deforma elástica e plasticamente. Após ultrapassar a tensão máxima de cisalhamento do material, este começa a escoar. Em dependência da geometria da cunha de corte, o material deformado passa a formar um cavaco que desliza sobre a face da cunha de corte. O desempenho do material frente a esse trabalho de usinagem é que vai caracterizar a usinabilidade do mesmo. (BAPTISTA,2002). Os aços de corte fácil são aqueles projetados com o objetivo de obter máximo desempenho em operações de usinagem. Normalmente são adicionados enxofre (para formação de sulfetos de manganês) e chumbo. Estes materiais são considerados aditivos de corte fácil que promovem a melhoria da usinabilidade. De especial importância são os aços de corte fácil baixo carbono que respondem pelo maior volume consumido dentro deste grupo de aços. (LUIZ, 2007)
Villares com a denominação VW-Super. Devido ao menor preço do molibdênio, os aços rápidos onde o tungstênio é total ou parcialmente substituído pelo molibdênio dominam atualmente o mercado. (SILVEIRA, UFRJ). A principal vantagem dos aços rápidos sobre os aços ferramenta é a de manterem a dureza para temperaturas até 600°C, o que permite velocidades de corte bem maiores e que justifica o seu nome ser aço rápido. (SILVEIRA, UFRJ). Suas desvantagens são o preço elevado e o tratamento térmico complexo exigindo temperaturas em torno de 1300°C. (SILVEIRA, UFRJ).
AÇOS RÁPIDOS COM COBALTO A adição de cobalto aumenta a dureza a quente e a resistência ao desgaste, mas resulta em uma menor tenacidade. (SILVEIRA, UFRJ).
METAL DURO Originalmente era composto de carboneto de tungstênio WC e cobalto como elemento ligante, uma composição típica é de 81 % de tungstênio, 6 % de carbono e 13 % de cobalto. São obtidos por sinterização da mistura dos pós de carboneto de tungstênio e cobalto previamente compactada. (SILVEIRA, UFRJ). Apresentam altíssima dureza, até cerca de 1000°C e têm excelente condutibilidade térmica. “Nesta composição são ideais para a usinagem de ferro fundido e metais não ferrosos, mas são pobres na usinagem do aço devido ao forte atrito entre a superfície de saída da ferramenta e o cavaco de aço, o que gera uma cratera na superfície da ferramenta. (SILVEIRA, UFRJ). Adicionando-se carboneto de titânio TiC e carboneto de tântalo TaC se reduz o atrito entre a ferramenta e o cavaco, possibilitando a usinagem do aço. (SILVEIRA, UFRJ). Tradicionalmente os metais duros são divididos em três grupos de aplicação: (SILVEIRA, UFRJ).
Grupo P - simbolizado pela cor azul, basicamente para a usinagem de aço e materiais de cavaco comprido. É composto por: WC, TiC e TaC. Grupo M - simbolizado pela cor amarela, é de uso universal em condições satisfatórias. Grupo K - simbolizado pela cor vermelha, basicamente para a usinagem de fofo, materiais não ferrosos e não metálicos (madeira).
FONTE: APOSTILA CEFET
LIGAS FUNDIDAS (ESTELITA) São ligas obtidas por fundição e constituídas de grandes porções de tungstênio (10 a 18 %), cromo (30 a 33 %) e cobalto (38 a 53 %) e onde o ferro aparece somente em pequenas porções (3 %). (SILVEIRA, UFRJ). Possuem elevada dureza a quente e podem trabalhar em temperaturas de 700°C a 800°C. Aquecido a temperaturas extremas o material amolece, mas volta a dureza original quando esfriado, o que o distingue do a»co rápido. As ligas fundidas têm qualidades intermediárias entre o aço rápido e o metal duro. (SILVEIRA, UFRJ).
Movimentos que causam diretamente a saída do cavaco: (LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1).
- Movimento de corte: realizado entre a peça e a aresta de corte, o qual, na ausência de movimento de avanço, produz somente uma única retirada de cavaco.
FONTE: APOSTILA CEFET
FONTE: APOSTILA CEFET
- Movimento de avanço: realizado entre a peça e a aresta de corte, o qual, com o movimento de corte, provoca a retirada contínua de cavaco.
FONTE: APOSTILA CEFET
FONTE: APOSTILA CEFET
- Movimento efetivo: resultante dos movimentos de corte e avanço, realizados ao mesmo tempo.
FONTE: LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1
FONTE: LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1
Percursos da ferramenta na peça: (LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1).
- Percurso de corte (Lc ): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de corte.
FONTE: APOSTILA CEFET
- Percurso de avanço (Lf): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção de avanço. Nos casos em que há movimento de avanço principal e lateral, devem-se distinguir os componentes do percurso de avanço.
- Percurso efetivo (Le): é o espaço percorrido pelo ponto de referência da aresta cortante sobre a peça, segundo a direção efetiva do corte. Definições análogas são válidas para os movimentos que não tomam parte diretamente na retirada de cavaco. A Figura 1.12 ilustra os percursos da ferramenta na operação de fresamento tangencial discordante. (LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1).
Velocidade efetiva de corte (ve) é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante da ferramenta, segundo a direção e o sentido efetivo do corte. É calculada vetorialmente como mostra a Equação 1.3: (LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1).
A seleção das velocidades de corte e de avanço (e, consequentemente, da velocidade efetiva) mais adequadas depende da operação de usinagem e dos materiais da ferramenta e da peça. Além destas, têm-se também as velocidades de aproximação, de ajuste, de correção e de recuo. Embora não tomem parte na retirada de cavaco, as velocidades de aproximação e recuo são particularmente importantes em máquinas comandadas numericamente, visto que valores elevados para tais velocidades contribuem para a redução do tempo total de fabricação da peça. (LIVRO TEORIA DA USINAGEM – CAP 1).
2.3 CONDIÇÃO DA MÁQUINA
2.4 FORMA E DIMENSÕES DA FERRAMENTA
2.5 CUSTO DO MATERIAL DA FERRAMENTA
2.6 CONDIÇÕES DE USINAGEM
2.7 CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
fósforo equivalente, observa-se que o chumbo melhora a produtividade do aço 1213 em aproximadamente 40%. Assim, para uma porcentagem de fósforo equivalente de 0,09%, a adição de chumbo proporciona um aumento de produtividade de 400 peças/h para 560 peças/h. Esse aumento de 40% na produtividade é devido às velocidades de corte e aos avanços da ferramenta que podem ser aumentados na ordem de 12 –18% e 20-25%, respectivamente. Do mesmo modo como nos aços do grau 12XX sem adição de chumbo, um aumento na porcentagem de fósforo equivalente proporciona uma melhora na usinabilidade dos aços ao chumbo, devido à possibilidade de se operar sob maiores condições de corte sem sacrifício da qualidade superficial ou sem comprometer a vida da ferramenta de corte. (PIMENTEL; PRADO, 2004).
A vida da ferramenta é normalmente o critério de maior importância na caracterização da usinabilidade de um material. A vida "T" é o tempo mínimo que uma ferramenta resiste do início do corte até sua utilização total, sendo definida através da fórmula: (BAPTISTA,2002).
T = Vc k. Cv
Onde:
T = vida da ferramenta [ min ]
VC = velocidade de corte [ m / min ]
CV = vida para VC = 1 m / min [constante]
K = coeficiente angular da curva de vida
A dependência entre T e VC é exponencial e, em sistema bilogarítmico, é representada por uma reta. Os fatores mais importantes para aparecimento