Influência do tratamento de gume na vida e desgaste de brocas helicoidais de metal-duro na furação de AISI P20 - Delgado, Luccas Augusto Pedrassani (My University, 2026)
The drilling process is extremely important in the machining field, as it accounts for around 25% of all existing machining processes. Its cutting conditions are adverse, which leads to the need for studies to enhance tool performance. However, the emphasis was on altering the macrogeometry characteristics of the tool, while the microgeometry was no sufficiently analyzed, given the unavailability of equipment for this purpose and the absence of characterization parameters. Over the years, it has been observed that modifications to the microgeometry of the tool, specifically the removal of material from the surface of the cutting edge, result in a subsequent alteration to its condition. This process is designated as cutting edge preparation, wherein the characteristics and parameters employed affect the size and shape of the edge rounding, as well as the performance of the cutting tool. That said, this work evaluated the effect of cutting edge preparation by means of brushing in the tool life and wear behavior of cemented carbide twist drills on machining of AISI P20 steel. The drills have two cutting edges, coating and internal coolant holes. For the experimental tests, two microgeometry conditions were tested: no edge preparation (STD) and edge preparation by brushing-polishing (EP). Other machining condition such as cutting parameters, coolant condition and the workpiece remained unchanged throughout the test. Fundamental equipment such as 3D optical metrology measurement (Alicona), scanning electron microscope (SEM) and a stereoscope were used in the experiment. To assess the cutting tools performance, an end of life criterion was employed for flank wear ?"VB" ?_"MAX" = 0,3 mm and/or edge chipping with the same value. Together, an end-of-test criterion was established up to 1000 holes. For the resulted microgeometry, the untreated tool (STD) exhibit defects as chipping and burrs all along the cutting edge, with a radius of 9 µm. In turn, the brushed drill (EP) has an edge radius of 19 µm, and the previous defects were eliminated, generating a homogeneous microgeometry. This directly impacted the tool performance, since the wear behavior for the EP drill was consistent during the 1000 holes, only reaching ?"VB" ?_"MAX" = 0,16 mm, as the STD drill ended the test due to chipping on the cutting edge superior to 0,3 mm. Both tools experienced the same wear mechanisms of abrasion and adhesion, but in the EP condition adequately controlled it. To conclude, the brushed drill increases the tool life more than 50% in comparison to the STD condition, to the same flank wear of ?"VB" ?_"MAX" = 0,1 mm, corroborating to the effectiveness of the brushing process. [resumo fornecido pelo autor]
O processo de furação é de extrema importância dentro da área da usinagem, pois representa cerca de 25% entre todos os processos de usinagem existentes. Suas condições de corte são adversas, que levam a necessidade de estudos a respeito do aumento o desempenho da ferramenta. Porém, o foco geralmente era sobre a alteração das características macrogeometria da ferramenta, enquanto a microgeometria não era analisada da maneira adequada, dada pela falta de equipamentos para tal fim e pela ausência de parâmetros de caracterização. Ao longo dos anos foi visto que modificações performadas na microgeometria da ferramenta por meio da remoção de material da superfície do gume de corte, alteram a sua condição. Este processo é chamado de tratamento de gume, no qual as características e os parâmetros empregados alteram o tamanho formato do arredondamento do gume, bem como o desempenho da ferramenta de corte. Isto posto, este trabalho avaliou o efeito do tratamento de gume pelo processo de escovamento com polimento sobre a vida e comportamento de desgaste de brocas helicoidais de metal-duro na furação do aço AISI P20. As brocas possuem dois gumes de corte, são revestidas e possuem furos para refrigeração com fluido interno. Para o teste foram utilizadas duas condições microgeometrias das brocas: sem tratamento (STD) e tratamento por escovamento com polimento (EP). As outras condições de usinagem como o fluido lubrirrefrigerante, parâmetros de corte e corpo de prova permaneceram inalteradas ao longo do ensaio. Equipamentos fundamentais como a mensuração óptica 3D (Alicona), microscópico eletrônico de varredura (MEV) e o estereoscópio foram empregados no ensaio. Para avaliar o desempenho das brocas, foi instaurado um critério de final de vida para o desgaste de flanco VBMAX = 0,3 mm e/ou lascamentos no gume com o mesmo valor. Em conjunto, um critério que limita o final do teste foi estabelecido no total de 1000 furos. Sobre a microgeometria resultante, foi visto que a ferramenta sem tratamento (STD) exibiu defeitos como microlascamentos e rebarbas, ao longo do gume, que possuiu 9 ?m de raio. Já a ferramenta que foi escovada (EP) resultou em um raio de 19 ?m, que exibiu uma microgeometria homogênea e sem defeitos. Isto impactou diretamente no desempenho da ferramenta, pois o comportamento de desgaste da broca escovada foi regular, que atingiu somente VBMAX = 0,16 mm em 1000 furos, enquanto a sem tratamento foi decretado seu fim de vida em 500 furos por lascamentos e entalhes no gume superiores a 0,3 mm. Ambas as ferramentas experienciaram os mesmos mecanismos de desgaste por abrasão e adesão, mas mais controlados por parte da broca escovada. Por fim, a broca escovada apresentou um incremento na vida em mais de 51% ao comparado com a condição sem tratamento, para um mesmo desgaste de flanco VBMAX = 0,1 mm. Estes fatores comprovaram a eficácia do processo de escovamento com polimento no tratamento do gume de ferramentas de corte. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Brocas (Ferramentas); Desgaste mecânico; Ferramentas de corte; Bits (Drilling and boring); Mechanical wear; Cutting tools