Avaliação da Refrigeração de Corte Criogênica na Usinagem CNC do Aço Inoxidável Martensítico AISI 420

Autores

  • Fernando Prando Dacas Instituto Federal Catarinense - Campus Luzerna
  • Rodrigo COSTA Instituto Federal Catarinense - Campus Luzerna

DOI:

https://doi.org/10.21166/cpitt.v2i1.2031

Palavras-chave:

Aço Inoxidável, Ar refrigerado, Nitrogênio Líquido, Desgaste, Refrigeração

Resumo

A utilização de materiais com difícil usinabilidade, como aços inoxidáveis, tem crescimento constantemente nos setores industriais aeroespacial, biomedicina, alimentícia e naval. O calor gerado durante operações de usinagem tem relação direta com o parâmetro de corte, e sendo adotada a alta temperatura, impõe-se limitações para aumento da produtividade. O calor gerado é dissipado em todos os elementos envolvidos,  acelerando o processo desgaste da aresta de corte. Este estudo analisou um método mais eficiente para refrigeração de corte, por meio do desenvolvimento de um trocador de calor para resfriar o fluido, no caso, ar comprimido tratado com nitrogênio líquido. Para testes de usinagem foram fixados parâmetros de corte, tempo de usinagem, e variado o método de refrigeração de corte entre a seco e com ar comprimido refrigerado. A refrigeração de corte criogênica ocorreu em temperatura inferior a -20°C, onde o jato de ar comprimido refrigerado e o vapor de nitrogênio do reservatório foram direcionados para o flanco do inserto. Os dados experimentais demonstram que a refrigeração de corte criogênica promoveu redução de desgaste da aresta de corte, na usinagem de torneamento externo do aço inoxidável martensítico AISI 420, no estado de temperado e revenido, com dureza de 35HRC. Também foi observada uma estabilização de integridade superficial, relacionada diretamente com a redução na temperatura interna do inserto. A refrigeração de corte criogênica não promoveu alterações microestruturais do material usinado. Conclui-se pela viabilidade técnica do método de refrigeração criogênica, dado o aumento na vida útil do inserto, e a redução do passivo ambiental.

Biografia do Autor

Fernando Prando Dacas, Instituto Federal Catarinense - Campus Luzerna

Bacharel em Engenharia Mecânica.
Técnico em Mecânica.

Referências

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR ISO 3685: Ensaio de vida da ferramenta de ponta única para torneamento. Rio de Janeiro, p. 61. 2017.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NM ISO 6508-1: Materiais metálicos - Ensaio de dureza Rockwell Parte 1: Método de ensaio (escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T). Rio de Janeiro, p. 27. 2008.

CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. 7ª ed. ed. São Paulo: ABM, 2005.

FAVORIT. Aços Favorit Distribuidora Ltda. Favorit Aços Especiais, 2018. Disponivel em: <http://www.favorit.com.br/produtos/acos-inoxidaveis/aco-aisi-420>. Acesso em: 07 Dezembro 2018.

FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais. São Carlos: Editora Edgard Blucher LTDA., 1969.

GAJRANI, K. et al. Hard machining performance of indigenously developed green cutting fluid using flood cooling and minimum quantity cutting fluid. Journal of Cleaner Production, v. 206, p. 108-123, Janeiro 2019.

HONG, S. Y.; DING, Y. Cooling approaches and cutting temperatures in cryogenic machinig of Ti-6Al-4. International Journal of Machine Tools and Manufacture, v. 41, n. 10, p. 1417-1437, Agosto 2001.

MACHADO, Á. R. et al. Teoria da Usinagem dos Materiais. 1ª edição. ed. São Paulo: Blucher, 2009.

MITSUBISHI. Mitsubishi Materials Corporation. MITSUBISHI MATERIALS. São Paulo: [s.n.], 2016.

MULYANA, T.; RAHIM, E. A.; YAHAYA, S. N. M. The influence of cryogenic supercritical carbon dioxide cooling on tool wear during machining high thermal conductivity steel. Journal of Cleaner Production, v. 164, p. 950-962, Outubro 2017.

SUN, S.; BRANDT, M.; DARGUSCH, M. S. Machining Ti–6Al–4V alloy with cryogenic compressed air cooling. International Journal of Machine Tools & Manufacture, v. 50, p. 933–942, agosto 2010. ISSN 0890-6955.

UNTERWEISER, P. M.; BOYER, H. E.; KUBBS, J. J. Heat Treater's Guide Standard Practices and Procedures For Steel. 4. ed. Ohio: American Society for Metals, 1982.

VICENTIN, G. C.; SANCHEZ, E. D. Â. Porta-Ferramenta para Usinagem com Refrigeração Interna. III Seminário da Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2009.

YILDIZ, Y.; NALBANT, M. A review of cryogenic cooling in machining processes. International Journal of Machine Tools and Manufacture, v. 48, n. 9, p. 947-964, Julio 2008.

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Publicado

2020-06-30

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Seção

Artigos