Fresamento com ar quente: uma proposta para minimizar a formação de trincas térmicas em ferramentas de metal duro

This work presents the results, analyses and conclusions about a study carried out with objective of minimizing the thermal cracks formation on cemented carbide inserts during face milling. The main focus of investigation was based on the observation that milling process is an interrupted machining process, which imposes cyclic thermal loads to the cutting tool, causing frequent stresses changes in its superficial and sub-superficial layers. These characteristics cause the formation of perpendicular cracks from cutting edge which aid the cutting tool wear, reducing its life. Several works on this subject emphasizing the thermal cyclic behavior imposed by the milling process as the main responsible for thermal cracks formation have been published. In these cases, the phenomenon appears as a consequence of the difference in temperature experienced by the cutting tool with each rotation of the cutter, usually defined as the difference between the temperatures in the cutting tool wedge at the end of the cutting and idle periods (T factor). Thus, a technique to minimize this cyclic behavior with objective of transforming the milling in an almost-continuous process in terms of temperature was proposed. In this case, a hot air stream was applied into the idle period, during the machining process. This procedure aimed to minimize the T factor. This technique was applied using three values of temperature from the hot air stream (100, 350 e 580 oC) with no cutting fluid (dry condition) and with cutting fluid mist (wet condition) using the hot air stream at 580oC. Besides, trials at room temperature were carried out. Afterwards the inserts were analyzed using a scanning electron microscope, where the quantity of thermal cracks generated in each condition, the wear and others damages was analyzed. In a general way, it was found that the heating of the idle period was positive for reducing the number of thermal cracks during face milling with cemented carbide inserts. Further, the cutting fluid mist application was effective in reducing the wear of the cutting tools.

Este trabalho apresenta os resultados, análises e conclusões de um estudo realizado com objetivo de minimizar o processo de formação e evolução de trincas de origem térmica em insertos de metal duro usados no fresamento frontal. O foco principal da pesquisa baseou-se na observação de que, por ser um processo de corte interrompido, o fresamento impõe um carregamento térmico cíclico à ferramenta de corte, conduzindo a frequentes variações de tensões nas camadas superficial e sub-superficial de seu gume cortante. Tal característica leva à formação de trincas no substrato, perpendiculares a aresta de corte, as quais auxiliam na aceleração do desgaste e no fim de vida da ferramenta. Muitos trabalhos foram publicados sobre o assunto enfatizando a ciclagem térmica imposta pelo processo de fresamento como a principal causa da formação das trincas térmicas. Neste caso, o fenômeno surge como conseqüência da diferença de temperatura sofrida pela ferramenta de corte a cada giro da fresa, normalmente definida pela diferença entre as temperaturas no gume cortante imediatamente ao final das fases ativa e inativa (fator T). Assim, propôs-se neste trabalho uma técnica que visa amenizar esta ciclagem térmica característica, por aproximar o fresamento frontal de um processo quase contínuo do ponto de vista térmico. Neste caso, um jato de ar quente foi aplicado na fase inativa da fresa durante todo o processo de usinagem, com objetivo de minimizar o fator T. Esta técnica foi aplicada usando três valores de temperatura do jato de ar, 100, 350 e 580 ºC na condição a seco e 580°C na condição com fluido de corte aplicado por névoa. Além disso, também foram realizados ensaios a temperatura ambiente. Ao final dos ensaios de fresamento, os insertos foram conduzidos a um microscópio eletrônico de varredura, onde a quantidade de trincas térmicas geradas em cada condição, o desgaste e demais avarias foram analisadas. De maneira geral, observou-se que o aquecimento da fase inativa forneceu resultados positivos na redução da quantidade de trincas térmicas no fresamento frontal com insertos de metal duro. Além disso, a aplicação de fluido de corte por névoa foi eficaz na diminuição do desgaste das ferramentas de corte ensaiadas.