Desgastes e vida de ferramentas de metal-duro classes ISO-P e ISO-S durante o torneamento duro do aço SAE 4140 no corte a seco e com MQL

Abstract

SAE 4140 é um aço de grande aplicação na indústria metal mecânica devido a sua alta tenacidade e alta capacidade de endurecimento. Devido a isso é usado em componentes que necessitam de alta resistência ao desgaste e à fadiga como rolamentos, engrenagens, parafusos, entre outros. Em sua grande maioria, aços endurecidos (acima de 55 HRC) são usinados com ferramentas de CBN, as quais são muito dispendiosas. Desta forma, almeja-se a substituição deste material de ferramenta por outro menos custoso e com desempenho similar. Assim, foram realizados ensaios comparativos de fim de vida utilizando insertos de metal-duro classes ISO-P (aplicada em aços com dureza até 48 HRC) e ISO-S (utilizada em superligas resistentes ao calor) no torneamento do aço SAE 4140 endurecido a (53 ���� 2) HRC. Mantendo o avanço e a profundidade de corte constantes (0,15 mm/volta e 0,3 mm respectivamente), cada inserto com raio de ponta igual a 0,4 mm realizou o torneamento de corpos de prova combinando dois diferentes valores de velocidade de corte (60 e 120 m/min) e duas condições de lubrirrefrigeração (a seco e com MQL). No comparativo de desempenho, avaliou-se o estado final da ferramenta (desgastes, mecanismos de desgastes e avarias) e o tempo de vida. Concluiu-se que o inserto de metal-duro classe ISO-S apresentou resultados muito superiores aos obtidos com a ISO-P.

SAE 4140 is a steel of large applicability in metalworking industry for having high tenacity and high capacity of hardening. Therefore, it is used in components that need high resistance to wear and fatigue such as bearings, gears, screws, etc. Hardened steels (above 55 HRC) are usually machined with CBN tools, which are very expensive. Hence, it is desired to substitute this tool material for another, less costly, material and with similar performance. Thus, a comparative tool life tests using ISO-P (applied to steels with hardness up to 48 HRC) and ISO-S (used in heat resistant super alloys) grades of coated carbide inserts in hard turning of SAE 4140 steel (53 ���� 2) HRC were performed. Keeping the feed-rate and the depth of cut constants (0.15 mm/rev. and 0.3 mm respectively), each insert with a tip radius of 0.4 mm machined workpieces by combining two different cutting speed levels (60 and 120 m/min) and two lubri-cooling conditions (dry and MQL). In the performance comparison, the final tool state (tool wear, wear mechanisms and tool fractures) and lifetime were evaluated. It was concluded that the ISO-S class of carbide insert presented results much higher than those obtained with ISO-P class.