O profissional de usinagem convive com novidades que surgem cada vez com maior freqüência, resultado do dinamismo do setor que coloca no mercado ferramentas, materiais, máquinas e até mesmo novos processos. Para acompanhar essa rápida evolução, o profissional deve buscar a construção de seu conhecimento com a incorporação das experiências do seu dia-a-dia, sejam elas obtidas no ambiente de trabalho, revistas, palestras, etc. Para o melhor aproveitamento das experiências diárias é fundamental que os profissionais tenham um forte embasamento nos princípios de usinagem.
Recentemente, tem-se observado com mais freqüência em empresas que atuam no ramo metalmecânico, falando em especial àquelas que têm a usinagem como relevante na fabricação, que os concorrentes internacionais estão a cada dia mais perto e com preços e prazos até a pouco tempo inimagináveis.
Cabe a nós aperfeiçoar nossos processos, estoques, logística e outros, com objetivo de tornarmos competitivos frente a esse novo cenário que já é realidade, portanto, conhecer os aspectos teóricos relacionados à usinagem dos materiais é de grande importância e interesse aos profissionais que atuam na área.
No livro Aspectos Tribológicos da Usinagem dos Materiais os fundamentos da usinagem são abordados com enfoque em tribologia — ciência que estuda a interação entre superfícies, atrito, desgaste e lubrificação. A obra é dirigida a profissionais e estudantes e tem como objetivo oferecer o embasamento na área, essencial para a resolução de problemas e estruturação dos conhecimentos em usinagem. Com esse propósito, no livro são apresentados os fundamentos da usinagem ilustrados por meio de casos práticos obtidos em pesquisas desenvolvidas no ambiente de indústria ou por elas apoiadas.
O trabalho é resultado de um projeto iniciado em 2002, com a redação de uma apostila. Desde então seu conteúdo tem sido revisto e complementado, muitas vezes contando com sugestões de alunos e professores. O diferencial apresentado nesta obra, é a usinagem vista como uma ciência inserida em uma ainda mais abrangente, a tribologia e, sob este enfoque, ela será minuciosamente investigada.
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Apresentação
1 – Introdução
2 – Grandezas físicas e parâmetros de corte
2.1 – Movimentos
2.2 – Direções dos movimentos
2.3 – Percursos da ferramenta na peça
2.4 – Velocidades
2.5 – Conceitos auxiliares
2.6 – Grandezas de corte
3 – Geometria da cunha cortante
3.1 – Definições
3.2 – Sistemas de referência utilizados para a definição dos ângulos da cunha cortante
3.2.1 – Planos do sistema de referência da ferramenta
3.2.2 – Planos do sistema de referência efetivo
3.3 – Principais ângulos da cunha cortante
3.3.1 – Ângulos medidos no plano de referência Pr
3.3.2 – Ângulo medido no plano de corte Ps
3.3.3 – Ângulos medidos no plano ortogonal Po
3.3.4 – Funções e influência dos principais ângulos da cunha cortante
3.3.5 – Considerações finais
4 – Formação do cavaco e interface cavaco-ferramenta
4.1 – O corte ortogonal
4.2 – A formação do cavaco
4.3 – Interface cavaco-ferramenta
4.3.1 – Zona de aderência
4.3.2 – Zona de escorregamento
4.3.3 – Aresta postiça de corte
4.4 – Ângulo de cisalhamento e grau de recalque
4.5 – Classificação dos cavacos
4.5.1 – Classificação dos cavacos quanto ao tipo
4.5.2 – Classificação dos cavacos quanto à forma
4.6 – Controle de cavacos
5 – Força e potência de corte
5.1 – Forças de usinagem
5.1.1 – Fatores que influenciam a força de usinagem
5.1.2 – Métodos de medição da força de usinagem
5.1.3 – Forças de usinagem no corte ortogonal
5.2 – Potência de usinagem
6 – Temperatura de usinagem
6.1 – Calor gerado na zona de cisalhamento primária
6.2 – Calor gerado na zona de cisalhamento secundária
6.3 – Calor gerado na zona de interface entre a peça e a superfície de folga da ferramenta
6.4 – Medição da temperatura de usinagem
7 – Materiais para ferramentas de corte
7.1 – Aços-carbono e aços liga
7.2 – Aços-rápido
7.3 – Ligas fundidas
7.4 – Ferramentas de metal duro
7.5 – Ferramentas de cermet
7.6 – Ferramentas de cerâmica
7.7 – Materiais de ferramentas ultraduros
8 – Revestimentos para ferramentas de corte
8.1 – Breve histórico
8.2 – Composições químicas dos revestimentos
8.3 – Propriedades dos revestimentos
8.4 – Ensaios de laboratório para caracterização de revestimentos
8.5 – Perspectivas para o futuro
8.6 – Avaliação do desempenho de ferramentas revestidas
9 – Avarias, desgaste e vida das ferramentas
9.1 – Avarias nas ferramentas de corte
9.2 – Desgaste nas ferramentas de corte
9.3 – Mecanismos de desgaste
9.3.1 – Deformação plástica superficial por cisalhamento a altas temperaturas
9.3.2 – Deformação plástica da aresta de corte sob altas tensões de compressão
9.3.3 – Desgaste difusivo
9.3.4 – Desgaste por aderência e arrastamento (attrition)
9.3.5 – Desgaste abrasivo
9.3.6 – Desgaste de entalhe
9.4 – Vida das ferramentas
9.5 – Estudo das formas de desgaste
9.5.1 – Desgaste de cratera
9.5.2 – Desgaste de entalhe
9.5.3 – Desgaste de flanco
9.6 – Critérios para a medição de desgaste de uma ferramenta
9.6.1 – Quantificação da vida da ferramenta
10 – Fluidos de corte: fundamentos, aplicações e tendências
10.1 – Introdução
10.2 – Funções dos fluidos e aditivos utilizados
10.2.1 – Como agem os fluidos de corte
10.2.2 – Lubrificantes sólidos
10.3 – Benefícios proporcionados pelos fluidos de corte
10.4 – Classificação dos fluidos de corte
10.4.1 – Óleos integrais
10.4.2 – Emulsões
10.4.3 – Fluidos emulsionáveis convencionais
10.4.4 – Fluidos semi-sintéticos (microemulsões)
10.4.5 – Soluções
10.4.6 – Fluidos sintéticos
10.5 – Métodos de aplicação de fluidos de corte
10.5.1 – Jato de fluido a baixa pressão ou por gravidade
10.5.2 – Mínima quantidade de fluido (MQF)
10.5.3 – Sistema a alta pressão
10.6 – Problemas causados ao meio ambiente e à saúde
10.7 – Fluidos de corte e suas relações com o meio ambiente
10.7.1 – Fluidos biodegradáveis e bioestáveis
10.7.2 – Técnicas para a análise da contaminação industrial
10.7.3 – Partículas de fluido de corte suspensas no ar
10.7.4 – Processos de descarte dos fluidos de corte
10.8 – Seleção do fluido de corte
10.8.1 – Material da peça
10.8.2 – Material da ferramenta
10.8.3 – Outros fatores
10.9 – Alguns trabalhos visando avaliar o desempenho dos fluidos
10.9.1 – Testes que não envolvem usinagem
10.9.2 – Testes que envolvem usinagem
11 – Integridade superficial em usinagem
11.1 – Introdução
11.2 – Textura superficial
11.3 – Medição da textura superficial
11.4 – Quantificação da textura superficial
11.4.1 – Parâmetros de rugosidade
11.4.2 – Parâmetros da curva de Abbott-Firestone
11.4.3 – Efeitos de alguns parâmetros de usinagem no acabamento superficial
11.5 – Integridade superficial
11.5.1 – Modificações nas superfícies
11.5.2 – Fluxo lateral de material (side flow)
11.5.3 – Abertura de cavidades (open grain)
12 – Usinabilidade dos metais
12.1 – Introdução
12.2 – Ensaios de usinabilidade
12.2.1 – Ensaio com aplicação de pressão constante
12.2.2 – Faceamento rápido
12.2.3 – Torneamento cônico
12.2.4 – Ensaio de vida: determinação da equação de Taylor
12.3 – Usinabilidade dos materiais
12.3.1 – Usinabilidade do alumínio e suas ligas
12.3.2 – Usinabilidade dos ferros fundidos
12.3.3 – Usinabilidade dos aços"
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Sandro Cardoso Santos possui graduação (1993), mestrado (1999) e doutorado (2002) em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Atualmente, é professor adjunto do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (Cefet MG) e bolsista de produtividade em pesquisa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (PQ2). Desenvolve projetos nas áreas de usinagem, tribologia e projeto de máquinas.
Wisley Falco Sales possui graduação (1987), mestrado (1995) e doutorado (1999) em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e pós-doutorado na London South Bank University (Londres, Inglaterra, 2004-2005). Atualmente, é professor adjunto III da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC MG), bolsista de produtividade em pesquisa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (PQ 2), consultor ad-hoc do CNPq, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) e da Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (Fapemig), consultor independente e avaliador do Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (Inep). Tem experiência no ensino, pesquisa e consultoria na área de engenharia mecânica, com principais projetos em tribologia, processos de fabricação, engenharia de superfícies e biomateriais.
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