Abrasivos

ISSN 15177076 Revista Matéria v 11 n 1 pp 24 29 2006 httpwwwmateriacoppeufrjbrsarraartigosartigo10673 Autor Responsável E C BIANCHI Data de envio 030905 Data de aceite 190306 Influência da Dureza dos Discos Abrasivos no Corte de Materiais Dúcteis E C BIANCHI1 E J SILVA2 T V FRANÇA1 C E SILVA JUNIOR1 I D VALARELLI1 1Universidade Estadual Paulista UNESP Campus de Bauru Depto de Enga Mecânica Av Luiz Edmundo Carrijo Coube sn CxPostal 473 CEP 17033360 Bauru SP Brasil email bianchifebunespbr valarelifebunespbr thiagovffebunespbr cesilvajgmailcom 2Escola de Engenharia de São CarlosEESCUSP Depto de Enga de Produção Av Trabalhador São Carlense 400 CEP 13566590 São Carlos SP Brasil email eraldojsscuspbr RESUMO O corte de materiais por disco abrasivo é um dos processos que apresentam as melhores características de economia eficiência e rapidez sendo muito utilizado no meio industrial Fatores como porcentagens e homogeneidade da mistura dos componentes tamanho forma abrasividade tenacidade e dureza dos grãos abrasivos tipos de ligantes e de abrasivos velocidade de corte e velocidade de mergulho influenciam na segurança no desempenho e comportamento da operação Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência da dureza dos discos abrasivos no desempenho do processo de corte em operações do tipo remoção a seco O aumento da dureza dos discos propiciou um aumento da força tangencial de corte e da relação G devido à mais forte ligação entre o grão e o ligante no compósito Os resultados mostram que a dureza dos discos abrasivos afeta a economia pois influencia na vida útil dos discos abrasivos em termos de números de cortes proporcionados a produtividade pois está relacionada com o número de trocas de discos desgastados os esforços necessários para a operação pois estão relacionados com as forças tangenciais de corte Palavras chaves Discos abrasivos dureza materiais dúcteis Influence of Abrasive Discs Hardness on Cutting Performance of Ductile Materials ABSTRACT The cutting of materials by abrasive discs is one of the processes that present the best characteristics of economy efficiency and speed thereby being very used in the industrial way Factors as percentages and homogeneity of the mixtures components size shape abrasive strength toughness and hardness of the abrasive grains types of binder and materials disc speed and cutting speed affect the safety performance and behavior of the cutting operation This work presents a study about the influence of abrasive disks hardness on their performance to cutoff ductile materials without cooling The increase of the hardness of the disks resulted in an increase of the tangential cutting force and G ratio due to stronger bonding between the abrasive particles and the binder in the composite The results show that the hardness of the abrasive discs affects the economy because it influences the useful life of the abrasive discs the numbers cuts provided the productivity because it determines the number of replaced discs the necessary efforts for the operation because it is related with the tangential cutting force Keywords Abrasive discs hardness ductile materials 1 INTRODUÇÃO Nos processos de corte com disco abrasivo a dureza deste tem grande influência sobre sua vida útil Um disco com maior dureza tende a reter mais o grão abrasivo Com o conseqüente desgaste do grão há perda da sua capacidade de remoção de material as forças de corte elevamse e o calor gerado pelo atrito entre o grão e a peça também aumenta Caso o grão tenha friabilidade capacidade em gerar novas arestas de corte quando fraturado elevada o crescimento da força de corte se dá de modo mais lento uma vez que com BIANCHI EC SILVA EJ FRANÇA TV SILVA JUNIOR CE VALARELLI ID Revista Matéria v 11 n 1 pp 2429 2006 esse aumento o grão passa a ser submetido a maior esforço e acaba fraturandose e formando novas arestas Isto se repete até que a parte exposta do abrasivo não seja suficiente para que ocorra a fratura provocando o arredondamento do topo do grão e o conseqüente cegamento do disco abrasivo Já em um disco com menor grau de dureza o processo descrito acima dificilmente ocorre O grão abrasivo à medida que se desgasta e provoca uma elevação nas forças de corte tende a ser arrancado do disco Como a resistência oferecida pelo ligante é baixa o grão abrasivo se desprende às vezes inteiro e permite a ação de um novo grão abrasivo num processo chamado de autoafiação Segundo Bianchi et al 1 não existem critérios consistentes para utilização de discos abrasivos no meio industrial como na usinagem com ferramentas de arestas cortantes de geometria definida Assim os usuários utilizam discos abrasivos baseados em experiências pessoais sem critério definido e freqüentemente desprezam os aspectos de segurança inerentes ao processo Segundo König 3 entendese como sendo dureza de um disco abrasivo a resistência que este oferece à remoção de grãos abrasivos da sua superfície de corte que depende basicamente da resistência de ligação entre o ligante e o grão e da resistência dos elos de ligação entre os grãos Para Nussbaum Dicastilho 5 a dureza depende da força e da tenacidade com que os grãos estão ligados ao corpo do disco que é constituído por outros grãos ligados A heterogeneidade e a presença de porosidade nos discos dependendo da proporção dos poros influenciam na dureza do disco abrasivo Os poros têm a função de diminuir a temperatura na zona de contato discopeça e de atuar como espaço para o alojamento dos cavacos Aparentemente a dureza também depende da friabilidade e do tamanho do grão abrasivo Quanto maior for o tamanho do grão abrasivo ou quanto maior for sua friabilidade maior é a facilidade em fratura lo sugerindo um menor grau de dureza para o disco abrasivo A função de manter o grão em sua posição só é preenchida quando o ligante satisfaz as seguintes exigências 1 o material do ligante deve ser o suficientemente resistente 2 o ligante deve formar pontes entre os grãos com seção transversal suficientemente grande e 3 entre o grão abrasivo e o ligante deve existir uma energia de ligação suficientemente elevada para garantir a fixação do grão Enquanto que a primeira e a terceira propriedade são obtidas pela seleção do disco abrasivo e pelo processo de fabricação a segunda propriedade é apenas obtida pela relação volumétrica entre os materiais de composição da ferramenta abrasiva 3 Assim segundo Malkin 4 se for descartada a possibilidade de adições de materiais de enchimento a ferramenta abrasiva pode ser considerada como um sistema de três fases constituído de grãos abrasivos meio ligante e porosidades determinado pela equação 1 100 V VP VL VG 1 De acordo com König 3 para as variações das parcelas dos volumes existem limites que por um lado são determinados pelas exigências de resistência ao disco abrasivo e por outro lado pelas próprias características de fabricação do disco A título de exemplo os limites para cada parcela para o caso de rebolos são grãos abrasivos 68 a 40 ligante 24 a 5 e poros 55 a 17 3 É através desse método que se define a estrutura do disco abrasivo Entendese por estrutura como sendo o volume percentual de abrasivo que é adicionado ao disco Quanto maior a percentagem menor o espaço entre os grãos e maior é a densidade do disco Para este caso a dureza influencia na espessura teórica máxima do cavaco pois altera a quantidade de grãos que resulta na variação do espaçamento médio entre os grãos abrasivos Se a estrutura do disco for aberta no processo de fabricação retirandose grãos abrasivos devese adicionar maior quantidade de ligante Para König 3 neste caso a dureza é mantida constante onde se observa que a porosidade é constante para cada dureza da mesma forma que cada percentual de abrasivo é constante para cada estrutura Para este estudo esta afirmativa não se torna válida pois segundo o fabricante dos discos a dureza modificase quando se altera o volume de ligante no disco Os comportamentos descritos sobre a dureza de disco explicam a regra prática que é utilizada quando se faz necessária a escolha da dureza de um disco 7 Para materiais duros o disco deve ser mole ao passo que para materiais moles o disco deve ser duro Ao se cortar um material com alto grau de dureza o desgaste do grão é mais intenso e tornase desejável a autoafiação para que a peça não fique queimada Além disso o desgaste do ligante pelo cavaco não é tão evidente uma vez que materiais duros normalmente produzem cavacos curtos e quebradiços Já no corte de um material de baixo grau de dureza o desgaste do grão abrasivo é mais lento e portanto com menor necessidade de novas camadas de grão Somase a isso a possibilidade de ocorrer o surgimento de novas arestas de corte através da fratura de grãos conforme a friabilidade do grão e o fato de que o cavaco produzido no corte de materiais moles é em geral longo e dúctil atuando com maior intensidade sobre o ligante atrito Segundo Snee 6 os ensaios que envolvem discos abrasivos devem ser o mais abrangente possível e em operações que sejam largamente utilizadas 25 BIANCHI EC SILVA EJ FRANÇA TV SILVA JUNIOR CE VALARELLI ID Revista Matéria v 11 n 1 pp 2429 2006 2 MATERIAIS E MÉTODOS Os discos abrasivos ensaiados foram do tipo AR302 com escalas de dureza normal discos 2 2 pontos acima discos 3 e 2 pontos abaixo discos 1 conforme notação apresentada pela empresa NORTON Os corpos de prova utilizados foram barras de aço ABNT 1020 diâmetro 58 Segundo a empresa NORTON a especificação do disco abrasivo utilizado AR302 indica que o grão abrasivo é de óxido de alumínio A ligante resinóide R e com duas telas 2 O código 30 é de controle interno da empresa Este disco abrasivo é fabricado com grãos de óxido de alumínio marrom e com uma combinação de grãos com granulometria 20 e 46 mesh para a obtenção de custo e desempenho desejados pelo mercado Juntamente com o ligante resinóide são acrescentados enchimentos ativos como por exemplo pirita Embora não esteja indicada a sua dureza na especificação tratase de um disco abrasivo duro Os discos utilizados foram divididos em três lotes com três discos cada Os discos do lote 2 denominados neste trabalho de discos 2 são considerados como sendo discos de dureza de grau médio de acordo com uma tabela de dureza da estrutura dos discos abrasivos exclusiva do fabricante Já os discos 1 possuem dureza de dois pontos menor na escala desta tabela e os discos 3 têm dureza de dois pontos acima O cálculo de dureza através dessa tabela é baseado na retirada ou no acréscimo do ligante utilizado o que resulta respectivamente num menor ou maior grau de dureza De acordo com a teoria apresentada sobre a dureza de ferramentas abrasivas sabese que a proporção volumétrica deve ser mantida respeitandose a Equação 1 No que diz respeito a esse aspecto sabese que o fabricante ao retirar ligante da estrutura desses discos abrasivos na produção dos mesmos acrescenta grãos abrasivos na mesma proporção volumétrica e viceversa Desse modo os volumes modificados são compensados por outros considerando que o volume reservado para a porosidade é mantido constante para os três lotes Os parâmetros de entrada utilizados para a realização dos ensaios serão velocidade de corte decrescente Vs 80 ms iniciase o corte com Vs que decresce proporcionalmente à perda diametral do disco abrasivo velocidade de mergulho do disco abrasivo na barra Vf 34 ms e as diferentes durezas dos discos abrasivos Para cada tipo de dureza serão realizados três repetibilidades experimentais As variáveis de saída medidas serão força tangencial de corte média Ftcm N tempo de corte s e relação G 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 31 Resultados para a Força Tangencial de Corte Na Figura 1 a b e c são apresentados os resultados de força tangencial de corte média para os discos com dureza dois pontos menor dureza normal e dureza dois pontos maior respectivamente Nas legendas utilizouse tc para o tempo de corte o qual corresponde ao tempo total para a realização de todos os cortes De um modo geral as curvas apresentam uma tendência de crescimento brusco da Ftmc até atingir um patamar elevado onde houve uma tendência de estabilização Nesse caso o patamar da Ftmc operacional ficaria muito próximo do valor inicial o que na prática não ocorre Observase que a primeira região das curvas obtidas nos ensaios com os discos 3 são mais inclinados e mais curtos do que os mesmos trechos para os discos 1 e 2 os quais apresentaram comportamentos semelhantes neste trecho do gráfico Este fenômeno verificado para os discos 3 ocorre porque o crescimento da Ftmc na primeira região é somado ao fato de que os cavacos obtidos com os discos 3 por terem maior dureza possuem maior espessura teórica do cavaco pelo menor do número de grãos o que preenche os poros presentes na área de contato do disco mais rapidamente A tendência de crescimento da Ftmc na segunda região dos gráficos a b e c comum entre todos os ensaios é um aspecto esperado Em seguida surge o trecho de estabilização da Ftmc terceira região que se mantém até o fim do ensaio A partir desse ponto o comportamento dos gráficos da Figura 1 também é comum para todos os gráficos pois como os ensaios foram executados de maneira contínua o fator temperatura somouse de forma preponderante a todos os mecanismos de desgaste resultando numa equalização da dinâmica de desgaste diametral dos discos abrasivos 26 BIANCHI EC SILVA EJ FRANÇA TV SILVA JUNIOR CE VALARELLI ID Revista Matéria v 11 n 1 pp 2429 2006 Figura 1 Resultados de força tangencial média de corte obtidos com discos de dureza a 2 pontos menor b média e c 2 pontos maior Elaborouse um outro gráfico que apresenta o valor médio total da força tangencial média de corte dos pontos dos gráficos anteriores Este valor médio foi obtido através da média aritmética de todos os pontos de cada um dos três ensaios e para os três tipos de discos Devese salientar que em função da não uniformidade dos valores iniciais de Ftmc foram desconsiderados os vinte primeiros valores para a elaboração deste gráfico O valor médio total da força tangencial média de corte encontrado em cada experimento é apresentado na Figura 2 Notase que esta força aumenta a medida em que aumenta quantidade de ligante maior dureza presente em sua composição estrutural 27 BIANCHI EC SILVA EJ FRANÇA TV SILVA JUNIOR CE VALARELLI ID Revista Matéria v 11 n 1 pp 2429 2006 Figura 2 Valores médios totais das forças tangenciais médias dos gráficos anteriores Desse modo percebese que a dureza do disco abrasivo influencia diretamente na força tangencial de corte necessária para se executar uma operação de corte com discos abrasivos Neste caso quanto maior o grau de dureza do disco abrasivo maior o respectivo valor médio da força tangencial de corte A variável denominada número de cortes demonstra a vida da ferramenta abrasiva pois quanto mais peças um disco de corte cortar maior é a vida útil deste disco 32 Resultados para a Relação G Uma forma prática de se avaliar o comportamento de discos abrasivos submetidos a diversas condições de corte é através da relação G Na Figura 3 são apresentados os resultados de relação G média em função da dureza dos três tipos de discos abrasivos estudados Estes valores mostram que mesmo com o crescimento da espessura teórica máxima do cavaco em função do aumento da dureza dos discos e com a diminuição do número de grãos na estrutura dos discos a relação G tendeu a crescer Neste caso a ação erosiva da geometria do cavaco sobre o ligante não é tão significante pois mesmo com a existência desse macrodesgaste o volume crescente de ligante garante o aumento da relação G A análise deste gráfico também foi prejudicada pelos ensaios referentes aos discos 3 pelo mesmo motivo citado no item anterior Na Figura 3 Zw corresponde ao volume de material removido da peça e Zs significa o volume de material desgastado do disco de corte Figura 3 Dados da relação G média Do mesmo modo percebese uma tendência de crescimento deste valor do disco 1 para o disco 2 O valor do desvio padrão para o disco 3 também foi muito elevado o que comprova caso não ocorressem os travamentos de dois discos de grau de dureza 3 28 BIANCHI EC SILVA EJ FRANÇA TV SILVA JUNIOR CE VALARELLI ID Revista Matéria v 11 n 1 pp 2429 2006 4 CONCLUSÕES Dos resultados obtidos podese concluir que 1 os ensaios com os discos 1 e 2 apresentaram boa repetibilidade em relação a todas as variáveis de saída com exceção dos ensaios dos discos 3 em função dos travamentos 2 o valor médio das forças tangenciais de corte cresceu com o aumento da dureza das estruturas dos discos abrasivos de corte número de cortes médio apresentado pelos discos abrasivos de corte estudados tendeu a crescer quando a dureza das estruturas dos mesmos aumentou 3 a relação G tendeu a crescer com o aumento da dureza da estrutura dos discos abrasivos de corte estudados pois quanto mais ligante existe na estrutura maiores são as seções transversais das pontes de ligação e portanto maior é a resistência ao macrodesgaste causado pela ação erosiva dos cavacos que também têm suas espessuras máximas teóricas crescentes com o aumento da dureza da estrutura do disco e da redução do número de grãos sobre o ligante 5 BIBLIOGRAFIA 1 BIANCHI E C AGUIAR PR SANCHEZ LEA et al Otimização do Processo de Corte com Discos Abrasivos In Anais do 4 Congresso Norte Nordeste de Engenharia Mecânica pp 301 306 Recife 1996 2 BIANCHI E C Estudo do Comportamento de Discos Abrasivos em Operações do Tipo CutOff Por Mergulho Basculante Submetidos a Diversas Condições de Corte sem Refrigeração Tese Livre Docência Faculdade de Engenharia UNESP Campus de Bauru Bauru SP Brasil 1997 3 KÖNIG W Fertigungsverfahren Band 2 Schleifen Honen Laepten Duesseldorf VDI Verlag 1980 4 MALKIN S Grinding Technology Theory and Applications of Machining with Abrasives England Ellis Horwood Limited 1989 5 NUSSBAUM GC DICASTILHO JML Rebolos Abrasivos Tecnologia Básica São Paulo Ícone 1988 6 SNEE J Are You Making the Most of Your CutOff Operation Welding Journal v 2 n 7 pp 60 62 Feb 1991 7 VIEIRA Jr M Avaliação da Dureza de Rebolos em Trabalho Através do Uso da Emissão Acústica na Dressagem Tese de DSc Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo São Carlos SP Brasil 1996 29 Soldagem de Materiais Não Metálicos Abrasivos Industriais Os abrasivos industriais desempenham um papel fundamental no processamento e acabamento de uma ampla gama de materiais Esses materiais conhecidos como agentes de desgaste são amplamente utilizados em diversos setores desde a manufatura até a construção civil Autores Vitor Passos de Oliveira e Roberto David Andrade Professora Fernanda Laureti Importância da Dureza dos Discos Abrasivos 1 Retenção do Grão Abrasivo Discos mais duros retêm o grão abrasivo por mais tempo enquanto discos mais macios tendem a perder o grão à medida que se desgastam 2 Forças de Corte e Calor Gerado A retenção do grão abrasivo afeta as forças de corte e o calor gerado durante o processo impactando na vida útil e desempenho dos discos 3 Friabilidade do Grão A friabilidade do grão influencia a taxa de crescimento das forças de corte sendo um fator importante na escolha dos discos abrasivos Ligação entre Grãos e Ligante 1 Resistência da Ligação A resistência com que os grãos abrasivos estão ligados ao meio ligante é um fator determinante para a dureza do disco 2 Forças de Ligação Essa ligação depende da força e tenacidade com que o ligante mantém os grãos unidos ao corpo do disco influenciando diretamente sua resistência 3 Equilíbrio Ideal O equilíbrio entre a resistência da ligação e a capacidade de liberação dos grãos é essencial para o desempenho ideal do disco abrasivo Efeito da Dureza dos Discos Abrasivos Força Tangencial de Corte A força tangencial de corte aumenta com o aumento da dureza dos discos abrasivos apresentando uma ligação mais forte entre o grão abrasivo e o ligante Relação de Desgaste Abrasivo A relação G também aumenta com a dureza dos discos apresentando uma maior resistência ao desgaste e consequentemente uma maior vida útil Estabilidade do Corte Os discos mais duros apresentam maior estabilidade durante o corte porém em ensaios com esses discos pode haver travamentos Porosidade e Desempenho Porosidade Favorece a remoção de cavacos e facilita a refrigeração Estrutura Aberta Melhora a evacuação de calor e cavacos durante a usinagem Estrutura Fechada Proporciona maior vida útil do disco com menor taxa de desgaste Equilíbrio Adequado A porosidade ideal depende das condições de trabalho e da aplicação específica Implicações Práticas Economia e Produtividade O aumento da dureza dos discos resulta em um aumento na força tangencial de corte e na relação G afetando a economia e produtividade do processo Esforços Necessários A dureza dos discos também impacta nos esforços necessários para a operação influenciando a segurança do processo Vida Útil e Trocas A dureza dos discos abrasivos é um fator crucial na determinação da vida útil e no número de trocas necessárias durante o processo de corte Escolha Adequada da Dureza Identificação de Requisitos A escolha dos discos abrasivos deve considerar os requisitos específicos do processo como o material a ser cortado as forças de corte envolvidas e a produtividade desejada Análise de Desempenho Testes e análises de desempenho são essenciais para determinar a dureza ideal dos discos abrasivos garantindo um melhor desempenho e eficiência no corte de materiais dúcteis Otimização do Processo A escolha adequada da dureza dos discos abrasivos pode levar a uma otimização do processo de corte com maior economia produtividade e segurança Óxido de Alumínio AO Características O óxido de alumínio AO é um dos abrasivos mais comuns e versáteis Ele é produzido a partir da bauxita um mineral natural composto principalmente por óxido de alumínio O AO é conhecido por sua dureza resistência ao desgaste e capacidade de corte o que o torna ideal para aplicações que envolvem a remoção de material Aplicações O AO é amplamente utilizado em processos de retificação polimento jateamento de areia e em uma variedade de ferramentas de corte Sua versatilidade permite que seja empregado em uma ampla gama de indústrias incluindo metalmecânica construção civil petróleo e gás entre outras Vantagens As principais vantagens do AO incluem sua excelente resistência ao desgaste estabilidade térmica e custos relativamente baixos Isso o torna uma escolha popular para aplicações que exigem um alto desempenho abrasivo e durabilidade Carboneto de Silício SiC 1 Propriedades Únicas O carboneto de silício SiC é um material abrasivo sintético com propriedades excepcionais Ele é extremamente duro resistente ao desgaste e possui um alto ponto de fusão o que o torna adequado para aplicações em altas temperaturas 2 Versatilidade O SiC pode ser encontrado em diversos formatos como pós grãos e revestimentos permitindo sua utilização em uma ampla gama de aplicações desde a retificação de metais até o polimento de vidros e cerâmicas 3 Eficiência no Corte Graças à sua estrutura cristalina única o SiC é capaz de manter sua afiada aresta de corte por muito mais tempo do que outros abrasivos resultando em um processo de desgaste mais eficiente e menor necessidade de troca de ferramentas 4 Aplicações Especializadas Devido às suas propriedades excepcionais o SiC é amplamente utilizado em aplicações especializadas como a fabricação de revestimentos cerâmicos abrasivos de alta performance e até mesmo em dispositivos eletrônicos Zircônio Z Dureza e Resistência O zircônio Z é um abrasivo sintético conhecido por sua excepcional dureza e resistência ao desgaste Essa combinação de propriedades o torna ideal para aplicações que exigem um alto desempenho de corte e longa vida útil das ferramentas Aplicações Diversas O zircônio é comumente utilizado em processos de retificação polimento e jateamento de superfícies Sua versatilidade permite que seja empregado em uma ampla gama de indústrias desde a metalurgia até a fabricação de cerâmicas e vidros Eficiência Energética Devido à sua dureza o zircônio requer menos energia para remover material tornandose uma opção mais eficiente em termos de consumo de energia quando comparado a outros abrasivos Isso se traduz em custos operacionais mais baixos e maior sustentabilidade Aplicações Especiais Além de suas aplicações industriais o zircônio também é utilizado em aplicações especiais como a fabricação de joias e cerâmicas de alta performance onde sua durabilidade e aparência são altamente valorizadas Abrasivos Cerâmicos Cer Estrutura Avançada Os abrasivos cerâmicos são compostos por materiais cerâmicos sintéticos como óxidos nitretos e carbonetos que são processados em formas e estruturas altamente refinadas Desempenho Superior Essa estrutura avançada confere aos abrasivos cerâmicos propriedades excepcionais como dureza resistência ao desgaste e capacidade de corte superando muitas vezes o desempenho de outros abrasivos tradicionais Aplicações de Alta Exigência Devido a essas características os abrasivos cerâmicos são amplamente utilizados em processos de usinagem retificação e polimento de materiais de alta dureza e resistência como metais e cerâmicas técnicas Tabela comparativa Propriedade Óxido de Alumínio AO Carboneto de Silício SiC Zircônio Z Cerâmico Cer Dureza Alta Muito alta Muito alta Variável Tenacidade Baixa Média Alta Alta Resistência ao desgaste Alta Muito alta Muito alta Alta Condutividad e térmica Baixa Média Baixa Variável Resistência à corrosão Baixa Alta Alta Alta Aplicações comuns Moagem de aço ferro fundido etc Moagem de materiais duros como cerâmica vidro etc Aplicações em ambientes corrosivos componentes de motores etc Componente s estruturais ferramentas de corte etc Importância do Desgaste Abrasivo Eficiência do Processo Industrial O desgaste abrasivo pode afetar diretamente a eficiência dos processos industriais como moagem corte polimento e desbaste Uma compreensão adequada do desgaste permite otimizar esses processos para melhorar a eficiência e reduzir os custos operacionais Vida Útil das Ferramentas e Equipamentos O desgaste abrasivo pode diminuir a vida útil de ferramentas equipamentos e componentes industriais Compreender os mecanismos de desgaste ajuda no desenvolvimento de materiais mais resistentes aumentando a durabilidade e reduzindo os custos de manutenção e substituição Qualidade dos Produtos O desgaste abrasivo pode afetar a qualidade dos produtos finais em processos de fabricação especialmente em operações de usinagem e acabamento Controlar o desgaste é essencial para garantir a precisão dimensional a superfície acabada desejada e a integridade estrutural dos produtos Importância dos Ensaios Garantia de Eficácia e Segurança Os ensaios abrangentes com discos abrasivos em operações amplamente utilizadas visam assegurar a eficácia e segurança do processo Identificação de Falhas e Melhorias Os testes permitem identificar possíveis falhas nos discos bem como oportunidades de melhorias que garantam a confiabilidade e o desempenho ideal dos equipamentos Conhecimento Técnico Aplicado A realização de ensaios abrangentes demonstra o compromisso da indústria em aplicar o conhecimento técnico para aprimorar a segurança e a eficiência dos processos Aplicações Industriais dos Abrasivos Metalurgia Processos de usinagem retificação e polimento de metais Construção Civil Preparação de superfícies remoção de revestimentos e polimento de pisos Eletrônica Fabricação de componentes montagem de placas e polimento de dispositivos Vidro e Cerâmica Corte desbaste e polimento de materiais vítreos e cerâmicos Aplicações Industriais Indústria Automotiva Corte de peças e componentes metálicos Construção Civil Corte de estruturas e materiais de construção Eletroeletrônica Corte de placas de circuito impresso e outros componentes Aeroespacial Corte de ligas metálicas leves e de alta resistência Inovação em Abrasivos Novos Materiais Pesquisas constantes têm levado ao desenvolvimento de novos materiais abrasivos como abrasivos de diamante sintético e nitreto de boro cúbico que oferecem desempenho ainda mais elevado em diversas aplicações Tecnologias Avançadas Avanços em processos de fabricação como a utilização de técnicas de sinterização e revestimentos têm permitido a produção de abrasivos com geometria e estrutura otimizadas melhorando ainda mais sua eficiência e vida útil Sustentabilidade Cada vez mais a indústria de abrasivos busca soluções sustentáveis com o desenvolvimento de produtos reciclados de origem renovável e com menor impacto ambiental atendendo às crescentes demandas por processos mais ecológicos Referências Bianchi E C Silva E J França T V Silva Junior C E Valarelli I D sd Influência da Dureza dos Discos Abrasivos no Corte de Materiais Dúcteis Universidade Estadual Paulista UNESP Campus de Bauru BIANCHI E C AGUIAR PR SANCHEZ LEA et al Otimização do Processo de Corte com Discos Abrasivos In Anais do 4 Congresso Norte Nordeste de Engenharia Mecânica pp 301306 Recife 1996 BIANCHI E C Estudo do Comportamento de Discos Abrasivos em Operações do Tipo CutOff Por Mergulho Basculante Submetidos a Diversas Condições de Corte sem Refrigeração Tese LivreDocência Faculdade de Engenharia UNESP Campus de Bauru Bauru SP Brasil 1997 NUSSBAUM GC DICASTILHO JML Rebolos Abrasivos Tecnologia Básica São Paulo Ícone 1988 VIEIRA Jr M Avaliação da Dureza de Rebolos em Trabalho Através do Uso da Emissão Acústica na Dressagem Tese de DSc Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo São Carlos SP Brasil 1996 Soldagem de Materiais Não Metálicos Abrasivos Industriais Os abrasivos industriais desempenham um papel fundamental no processamento e acabamento de uma ampla gama de materiais Esses materiais conhecidos como agentes de desgaste são amplamente utilizados em diversos setores desde a manufatura até a construção civil Autores Vitor Passos de Oliveira e Roberto David Andrade Professora Fernanda Laureti Importância da Dureza dos Discos Discos Abrasivos 1 Retenção do Grão Abrasivo Discos mais duros retêm o grão abrasivo por mais tempo enquanto discos mais macios tendem a perder o grão à medida que se desgastam 2 Forças de Corte e Calor Gerado A retenção do grão abrasivo afeta as forças de corte e o calor gerado durante o processo impactando na vida útil e desempenho dos discos 3 Friabilidade do Grão A friabilidade do grão influencia a taxa de crescimento das forças de corte sendo um fator importante na escolha dos discos abrasivos Ligação entre Grãos e Ligante 1 Resistência da Ligação A resistência com que os grãos abrasivos estão ligados ao meio ligante é um fator determinante para a dureza do disco 2 Forças de Ligação Essa ligação depende da força e tenacidade com que o ligante mantém os grãos unidos ao corpo do disco influenciando diretamente sua resistência 3 Equilíbrio Ideal O equilíbrio entre a resistência da ligação e a capacidade de liberação dos grãos é essencial para o desempenho ideal do disco abrasivo Efeito da Dureza dos Discos Abrasivos Força Tangencial de Corte A força tangencial de corte aumenta com o aumento da dureza dos discos abrasivos apresentando uma ligação mais forte entre o grão abrasivo e o ligante Relação de Desgaste Abrasivo A relação G também aumenta com a dureza dos discos apresentando uma maior resistência ao desgaste e consequentemente uma maior vida útil Estabilidade do Corte Os discos mais duros apresentam maior estabilidade durante o corte porém em ensaios com esses discos pode haver travamentos Porosidade e Desempenho Porosidade Favorece a remoção de cavacos e facilita a refrigeração Estrutura Aberta Melhora a evacuação de calor e cavacos durante a usinagem Estrutura Fechada Proporciona maior vida útil do disco com menor taxa de desgaste Equilíbrio Adequado A porosidade ideal depende das condições de trabalho e da aplicação específica Implicações Práticas Economia e Produtividade O aumento da dureza dos discos resulta em um aumento na força tangencial de corte e na relação G afetando a economia e produtividade do processo Esforços Necessários A dureza dos discos também impacta nos esforços necessários para a operação influenciando a segurança do processo Vida Útil e Trocas A dureza dos discos abrasivos é um fator crucial na determinação da vida útil e no número de trocas necessárias durante o processo de corte Escolha Adequada da Dureza Identificação de Requisitos A escolha dos discos abrasivos deve considerar os requisitos específicos do processo como o material a ser cortado as forças de corte envolvidas e a produtividade desejada Análise de Desempenho Testes e análises de desempenho são essenciais para determinar a dureza ideal dos discos abrasivos garantindo um melhor desempenho e eficiência no corte de materiais dúcteis Otimização do Processo A escolha adequada da dureza dos discos abrasivos pode levar a uma otimização do processo de corte com maior economia produtividade e segurança Óxido de Alumínio AO Características O óxido de alumínio AO é um dos abrasivos mais comuns e versáteis Ele é produzido a partir da bauxita um mineral natural composto principalmente por óxido de alumínio O AO é conhecido por sua dureza resistência ao desgaste e capacidade de corte o que o torna ideal para aplicações que envolvem a remoção de material Aplicações O AO é amplamente utilizado em processos de retificação polimento jateamento de areia e em uma variedade de ferramentas de corte Sua versatilidade permite que seja empregado em uma ampla gama de indústrias incluindo metalmecânica construção civil petróleo e gás entre outras Vantagens As principais vantagens do AO incluem sua excelente resistência ao desgaste estabilidade térmica e custos relativamente baixos Isso o torna uma escolha popular para aplicações que exigem um alto desempenho abrasivo e durabilidade Carboneto de Silício SiC 1 Propriedades Únicas O carboneto de silício SiC é um material abrasivo sintético com propriedades excepcionais Ele é extremamente duro resistente ao desgaste e possui um alto ponto de fusão o que o torna adequado para aplicações em altas temperaturas 2 Versatilidade O SiC pode ser encontrado em diversos formatos como pós grãos e revestimentos permitindo sua utilização em uma ampla gama de aplicações desde a retificação de metais até o polimento de vidros e cerâmicas 3 Eficiência no Corte Graças à sua estrutura cristalina única o SiC é capaz de manter sua afiada aresta de corte por muito mais tempo do que outros abrasivos resultando em um processo de desgaste mais eficiente e menor necessidade de troca de ferramentas 4 Aplicações Especializadas Devido às suas propriedades excepcionais o SiC é amplamente utilizado em aplicações especializadas como a fabricação de revestimentos cerâmicos abrasivos de alta performance e até mesmo em dispositivos eletrônicos Zircônio Z Dureza e Resistência O zircônio Z é um abrasivo sintético conhecido por sua excepcional dureza e resistência ao desgaste Essa combinação de propriedades o torna ideal para aplicações que exigem um alto desempenho de corte e longa vida útil das ferramentas Aplicações Diversas O zircônio é comumente utilizado em processos de retificação polimento e jateamento de superfícies Sua versatilidade permite que seja empregado em uma ampla gama de indústrias desde a metalurgia até a fabricação de cerâmicas e vidros Eficiência Energética Devido à sua dureza o zircônio requer menos energia para remover material tornandose uma opção mais eficiente em termos de consumo de energia quando comparado a outros abrasivos Isso se traduz em custos operacionais mais baixos e maior sustentabilidade Aplicações Especiais Além de suas aplicações industriais o zircônio também é utilizado em aplicações especiais como a fabricação de joias e cerâmicas de alta performance onde sua durabilidade e aparência são altamente valorizadas Abrasivos Cerâmicos Cer Estrutura Avançada Os abrasivos cerâmicos são compostos por materiais cerâmicos sintéticos como óxidos nitretos e carbonetos que são processados em formas e estruturas altamente refinadas Desempenho Superior Essa estrutura avançada confere aos abrasivos cerâmicos propriedades excepcionais como dureza resistência ao desgaste e capacidade de corte superando muitas vezes o desempenho de outros abrasivos tradicionais Aplicações de Alta Exigência Devido a essas características os abrasivos cerâmicos são amplamente utilizados em processos de usinagem retificação e polimento de materiais de alta dureza e resistência como metais e cerâmicas técnicas Tabela comparativa Propriedade Óxido de Alumínio AO Carboneto de Silício SiC Zircônio Z Cerâmico Cer Dureza Alta Muito alta Muito alta Variável Tenacidade Baixa Média Alta Alta Resistência ao desgaste Alta Muito alta Muito alta Alta Condutividad e térmica Baixa Média Baixa Variável Resistência à corrosão Baixa Alta Alta Alta Aplicações comuns Moagem de aço ferro fundido etc Moagem de materiais duros como cerâmica vidro etc Aplicações em ambientes corrosivos componentes de motores etc Componente s estruturais ferramentas de corte etc Importância do Desgaste Abrasivo Eficiência do Processo Industrial O desgaste abrasivo pode afetar diretamente a eficiência dos processos industriais como moagem corte polimento e desbaste Uma compreensão adequada do desgaste permite otimizar esses processos para melhorar a eficiência e reduzir os custos operacionais Vida Útil das Ferramentas e Equipamentos O desgaste abrasivo pode diminuir a vida útil de ferramentas equipamentos e componentes industriais Compreender os mecanismos de desgaste ajuda no desenvolvimento de materiais mais resistentes aumentando a durabilidade e reduzindo os custos de manutenção e substituição Qualidade dos Produtos O desgaste abrasivo pode afetar a qualidade dos produtos finais em processos de fabricação especialmente em operações de usinagem e acabamento Controlar o desgaste é essencial para garantir a precisão dimensional a superfície acabada desejada e a integridade estrutural dos produtos Importância dos Ensaios Garantia de Eficácia e Segurança Os ensaios abrangentes com discos abrasivos em operações amplamente utilizadas visam assegurar a eficácia e segurança do processo Identificação de Falhas e Melhorias Os testes permitem identificar possíveis falhas nos discos bem como oportunidades de melhorias que garantam a confiabilidade e o desempenho ideal dos equipamentos Conhecimento Técnico Aplicado A realização de ensaios abrangentes demonstra o compromisso da indústria em aplicar o conhecimento técnico para aprimorar a segurança e a eficiência dos processos Aplicações Industriais dos Abrasivos Metalurgia Processos de usinagem retificação e polimento de metais Construção Civil Preparação de superfícies remoção de revestimentos e polimento de pisos Eletrônica Fabricação de componentes montagem de placas e polimento de dispositivos Vidro e Cerâmica Corte desbaste e polimento de materiais vítreos e cerâmicos Aplicações Industriais Indústria Automotiva Corte de peças e componentes metálicos Construção Civil Corte de estruturas e materiais de construção Eletroeletrônica Corte de placas de circuito impresso e outros componentes Aeroespacial Corte de ligas metálicas leves e de alta resistência Inovação em Abrasivos Novos Materiais Pesquisas constantes têm levado ao desenvolvimento de novos materiais abrasivos como abrasivos de diamante sintético e nitreto de boro cúbico que oferecem desempenho ainda mais elevado em diversas aplicações Tecnologias Avançadas Avanços em processos de fabricação como a utilização de técnicas de sinterização e revestimentos têm permitido a produção de abrasivos com geometria e estrutura otimizadas melhorando ainda mais sua eficiência e vida útil Sustentabilidade Cada vez mais a indústria de abrasivos busca soluções sustentáveis com o desenvolvimento de produtos reciclados de origem renovável e com menor impacto ambiental atendendo às crescentes demandas por processos mais ecológicos Referências Bianchi E C Silva E J França T V Silva Junior C E Valarelli I D sd Influência da Dureza dos Discos Abrasivos no Corte de Materiais Dúcteis Universidade Estadual Paulista UNESP Campus de Bauru BIANCHI E C AGUIAR PR SANCHEZ LEA et al Otimização do Processo de Corte com Discos Abrasivos In Anais do 4 Congresso Norte Nordeste de Engenharia Mecânica pp 301306 Recife 1996 BIANCHI E C Estudo do Comportamento de Discos Abrasivos em Operações do Tipo CutOff Por Mergulho Basculante Submetidos a Diversas Condições de Corte sem Refrigeração Tese Livre Docência Faculdade de Engenharia UNESP Campus de Bauru Bauru SP Brasil 1997 NUSSBAUM GC DICASTILHO JML Rebolos Abrasivos Tecnologia Básica São Paulo Ícone 1988 VIEIRA Jr M Avaliação da Dureza de Rebolos em Trabalho Através do Uso da Emissão Acústica na Dressagem Tese de DSc Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo São Carlos SP Brasil 1996