Otimização dos parâmetros de fresamento frontal em aço HARDOX®450 baseada na rugosidade e na força resultante

Abstract

O Hardox450 é um aço estrutural laminado e temperado, com alto teor de manganês (o que induz ao encruamento), com alta dureza (450 HB), alta resistência mecânica (1200 MPa), projetado para resistir ao desgaste por abrasão, trincas e quebras. Devido a suas excelentes propriedades mecânicas, tem-se uma maior vida útil de equipamentos como britadores, caçambas e engrenagens. Porém, tais propriedades resultam em baixa usinabilidade. Assim, objetiva-se encontrar os parâmetros ideais de fresamento frontal em aço Hardox450 visando menores valores de rugosidade média (Ra) e força resultante (FR). Com a utilização do projeto de experimentos Box-Behnken, os parâmetros de entrada (velocidade de corte vc, avanço por dente fz e profundidade axial de corte ap) foram combinados em três níveis cada. A partir da análise de variância, observou-se que ap foi o parâmetro mais significativo. Na otimização dos parâmetros, a otimização multivariada sugere a combinação vc = 88 m/min, fz = 0,10 mm/dente e ap = 0,20 mm para obtenção de um processo com menores valores de FR (111 N) e Ra (0,135 μm) simultaneamente. Além disso, a presença do desgaste precoce da ferramenta sugere um estudo mais aprofundado sobre o fenômeno.

Hardox450 is a rolled, hardened structural steel that has high manganese content (which induces work hardening), high hardness (450 HB), and high mechanical strength (1200 MPa), which is designed to resist by abrasion wear, cracks, and breakages. This material allows a longer service life of equipment such as crushers, buckets, and gears due to their excellent mechanical properties. However, these properties result in low machinability. Therefore, the objective is to find the best Hardox450 steel end milling parameters aiming at lower values of average roughness (Ra) and machining force (FR). The input parameters (cutting speed vc, feed per tooth fz, and axial depth of cut ap) were combined on every three levels using the Box-Behnken design of experiments. The analysis of variance showed that ap was the most significant parameter. Improving the combination of input parameters, the multivariate optimization suggests vc = 88 m/min, fz = 0.10 mm/tooth and ap = 0.20 mm to obtain a process with lower FR (111 N) and Ra (0.135 μm) values simultaneously. Besides, the occurrence of early tool wear suggests a more detailed study of this phenomenon.