Avaliação de ferramentas de corte texturizadas preenchidas com nanotubos de carbono - Ribeiro, Fernando Sabino Fonteque [UNESP] (2019)
Devido à dificuldade de penetração do fluido de corte na região de contato entre o cavaco e a ferramenta, principalmente na zona de aderência, tem-se procurado alternativas para melhorar a lubrificação e refrigeração nesta região. Dentro deste contexto, surgiu a confecção de textura da ferramenta de corte, em sua superfície de saída, cujo objetivo inclui a maior penetração e retenção do fluido nos locais onde se localizam as maiores temperaturas e tensões sobre a ferramenta de corte. Como efeito, a textura também é capaz de reduzir a área real de contato entre cavaco e ferramenta, possibilitando a diminuição da aderência entre eles e, como conseqüência, a minimização da força de usinagem. Vários trabalhos apontam para a aplicação das texturas como micro reservatórios de fluido de corte ou lubrificante, em estado sólido ou líquido. A propriedade de “armazenamento” que as texturas apresentam pode ser explorada não somente para o retenção de lubrificantes ou detritos, mas pode agrupar materiais com alta condutividade térmica, ponto esse ainda não explorado. Micro ranhuras com maiores profundidades podem ser efetivas para o armazenamento de materiais que promovam alta condutividade térmica na interface de contato cavaco-ferramenta. Um material que poderia facilmente ser depositado em micro ranhuras com o intuito de promover uma melhor dissipação térmica seria os nanotubos de carbono, o qual tem uma condutividade térmica incomum dentre os materiais, medindo de 2000 a 6000 W/m.K considerando-se um único nanotubo de carbono. Em meio ao exposto, o objetivo deste trabalho está centrado na texturização de ferramentas de corte de metal duro (carbeto de tungstênio) confeccionada pelo processo laser, a fim de criar uma superfície com micro cavidades capazes de armazenar nanotubos de carbono. A fim de garantir a maior resistência e aderência possível dos nanotubos no interior das texturas foi empregada a técnica da compactação isostática. Porém, as geometrias das cavidades foram definidas tomando-se as diversas texturas encontradas na literatura para, enfim, escolher a mais adequada, tanto sob o ponto de vista de resistência mecânica quanto de dissipação de calor. Como método de análise dessas duas características, foi empregado a simulação por elementos finitos. Além disso, as ferramentas com texturas preenchidas com nanotubos foram comparadas às ferramentas com texturas mais comuns aplicadas no corte à seco e sob fluido de corte a fim de avaliar sua eficiência, tomando como horizonte a possibilidade de eliminação dos fluidos de corte sem diminuição da vida de ferramenta. Por meio do processo de torneamento em corpos de prova confeccionados em aço ABNT 1045, foram estudadas as variáveis de saída nos diversos tipos de ferramentas de corte, compreendendo as convencionais, texturizadas à seco, texturizadas sob aplicação de fluido de corte e texturizadas com preenchimento de nanotubos de carbono. As variáveis de saída analisadas foram: vida e desgaste da ferramenta de corte, força de usinagem, temperatura na ferramenta de corte, atrito na interface cavaco/ferramenta e adesão de material da peça na ferramenta de corte. Como resultado principal, tem-se que os nanotubos de carbono no interior das ferramentas texturizadas as tornam mais eficientes do que as ferramentas texturizadas em corte à seco, mas, sobretudo, rivalizando com a aplicação de fluido de corte.