Avaliação do fresamento frontal do ferro fundido nodular austemperado classe 3 pelos métodos de tensometria por difração de raios- x e ruído magnético Barkhausen

Abstract

O ferro fundido nodular austemperado (ADI) é resultante do tratamento térmico realizado em condições isotérmicas denominado austêmpera. Submetendo o ferro fundido nodular a este tratamento melhora-se suas propriedades mecânicas, como aumento da ductilidade e resistência mecânica. Embora estas propriedades sejam benéficas e desejadas em vários casos, o ADI é considerado um material de difícil usinabilidade devido às suas propriedades inerentes induzidas pela microestrutura, principalmente a formação da ausferrita que confere uma combinação de desgaste por abrasão e adesão às ferramentas de cortes utilizadas. Este efeito indesejado torna-se um desafio para a aplicação deste material. Por este motivo informações acerca da caracterização da usinagem por fresamento frontal do ADI utilizando-se de ensaios não destrutivos são importantes, porém escassas. Este trabalho tem por objetivo estudar a relação entre os parâmetros de corte utilizados no fresamento frontal na qualidade das superfícies, nas alterações microestruturais e na geração de tensões residuais das amostras usinadas do ADI classe 3. As amostras de ADI foram usinadas com ferramentas de metal duro sem revestimento no centro de usinagem de 3 eixos, variando-se a velocidade de corte em 120 e 160 m/min, profundidade de corte de 1 e 0,37 mm e aplicação do fluido de corte (a seco e jorro). Para cada condição de corte avaliada, foram mensuradas nas amostras a rugosidade da superfície, as tensões residuais por tensometria por difração de raio-X, o ruído magnético Barkhausen (RMB) e a dureza Vickers. Os resultados evidenciaram que o aumento da velocidade de corte ocasionou um decréscimo da qualidade das superfícies fresadas, gerou tensões residuais mais trativas na direção transversal e menos compressiva na direção longitudinal, enquanto que o aumento da profundidade de corte juntamente com o aumento da velocidade de corte ocasionou menores atividades magnéticas mensuradas pelo RMB, quando adotados condições de cortes mais severas. As alterações microestruturais se concentraram mais próximas às superfícies fresadas o que não ocasionou mudança de fase da microestrutura do ADI, verificado pelos ensaios de RMB e Dureza Vickers. O uso do fluido lubri-refrigerante é desprezível sob as condições de corte empregadas nesta pesquisa visto que não culminou em alterações significativas quando comparado a usinagem a seco. Palavras-chave: Ferro fundido nodular austemperado. Fresamento. Tensão Residual, Ruído Magnético de Barkhausen. Rugosidade.Austempered nodular cast iron (ADI) results from heat treatment carried out under isothermal conditions called austempering. Subjecting nodular cast iron to this treatment improves its mechanical properties, such as increased ductility and mechanical resistance. Although these properties are beneficial and desired in several cases, ADI is considered a material that is difficult to machine due to its inherent properties induced by the microstructure, mainly the formation of ausferrite that provides a combination of abrasive wear and adhesion to the cutting tools used. This undesirable effect becomes a challenge for the application of this material. For this reason, information about the characterization of ADI face milling machining using non-destructive tests is important, but scarce. This work aims to study the relationship between the cutting parameters used in face milling on surface quality, microstructural changes and the generation of residual stresses of machined ADI Grade 3 samples. The ADI samples were machined with carbide tools without coating on the 3-axis machining center, varying the cutting speed at 120 and 160 m/min, cutting depth of 1 and 0.37 mm and application of the cutting fluid (dry and jet). For each cutting condition evaluated, surface roughness, residual stresses by X-ray diffraction tensometry, magnetic Barkhausen noise (BN) and Vickers hardness were measured in the samples. The results showed that the increase in cutting speed caused a decrease in the quality of the milled surfaces, generating more tensile residual stresses in the transverse direction and less compressive in the longitudinal direction, while the increase in cutting depth together with the increase in cutting speed caused lower magnetic activities measured by BN, when more severe cutting conditions were adopted. The microstructural changes were concentrated closer to the milled surfaces, which did not cause a phase change in the ADI microstructure, verified by the BN and Vickers Hardness tests. The use of lubricating fluid is negligible under the cutting conditions used in this research as it did not result in significant changes when compared to dry machining. Keywords: Austempered ductile iron. Milling. Residual Stress. Magnetic Barkhausen noise. Roughness.