Avaliação da influência da microestrutura de ferro fundido cinzento FC-15 sobre as características de usinagem e rugosidade de peças fundidas

Abstract

Os ferros fundidos cinzentos são amplamente empregados devido a fatores como: baixo custo, resistência mecânica, capacidade de amortecimento de vibrações, facilidade de fusão e moldagem e excelente usinabilidade. A usinagem é o método de fabricação mais utilizado em todo o mundo, nas mais diversas aplicações, das mais simples até as mais complexas. Seu desempenho está diretamente ligado a uma série de fatores, tais como: parâmetros de corte, tipo de ferramenta e tipo do material a ser usinado. Para avaliação do desempenho da usinagem, a rugosidade superficial é um dos parâmetros mais aplicados, pois tem grande impacto sobre a qualidade final do produto. O presente trabalho surgiu a partir da necessidade de uma maior compreensão dos fatores que interferem na rugosidade das peças fabricadas em operações de usinagem, e que apresentam grandes variações em seus valores. Valores altos de rugosidade afetam a montagem das peças, devido a maior interferência entre as superfícies. Para identificação dos fatores responsáveis por este problema, foi construído um diagrama de causa e efeito com as principais variáveis que podem contribuir com sua ocorrência. A partir deste diagrama foi levantado três pontos a se focar: microestrutura, parâmetros de usinagem e desgaste da ferramenta. Assim, para a realização dos experimentos foram utilizadas duas matérias-primas com diferentes microestruturas, uma que apresenta melhor atendimento dos níveis de rugosidade de projeto e outro com maior dificuldade. Serão usadas combinações diferentes dos dois principais parâmetros de usinagem para a operação de acabamento, velocidade de corte (Vc) e avanço (f). Cada parâmetro terá dois valores e para cada lote de amostra será retirado o inserto e analisado o desgaste. Os resultados mostraram que a microestrutura com maior quantidade de perlita apresentou melhores resultados de acabamento superficial, no entanto, também apresentaram maiores níveis de desgaste. Também foi possível notar que os melhores resultados no acabamento superficial foram com valores mais baixos de velocidade de corte e avanço. A combinação deste menores parâmetros de corte com a microestrutura com maior quantidade de perlita apresentou todos os valores de rugosidade superficial dentro do especificado em projeto, mostrando que a utilização conjunta destes parâmetros atendeu os requisitos de qualidade exigida.

Gray cast irons are widely used due to factors such as low cost, mechanical strength, vibration damping ability, ease of fusing and molding and excellent machinability. Machining is the most widely used manufacturing method in the world, in the most diverse applications, from the simplest to the most complex. Its performance is directly linked to a number of factors such as cutting parameters, tool type and material type to be machined. For evaluation of machining performance, surface roughness is one of the most applied parameters, as it has a great impact on the final product quality. The present work arose from the need for a better understanding of the factors that interfere with the roughness of the parts manufactured in machining operations, and which present large variations in their values. High roughness values affect part assembly due to increased interference between surfaces. To identify the factors responsible for this problem, a cause and effect diagram was constructed with the main variables that may contribute to its occurrence. From this diagram three points to focus on were raised: microstructure, machining parameters and tool wear. Thus, to carry out the experiments two raw materials with different microstructures were used, one that has better compliance with the design roughness levels and another with greater difficulty. Different combinations of the two main machining parameters will be used for finishing operation, cutting speed (Vc) and feed (f). Each parameter will have two values and for each sample batch the insert will be removed and the wear analyzed. The results showed that the microstructure with higher amount of perlite presented better surface finishing results, however, also presented higher wear levels. It was also noted that the best results in surface finishing were with lower values of cutting speed and feed rate. The combination of these smaller cutting parameters with the microstructure with the highest amount of perlite showed all the surface roughness values within the specified design, showing that the joint use of these parameters met the required quality requirements.