Efeito da aplicação de ar comprimido refrigerado por criogenia na rugosidade da superfície gerada pelo torneamento de polietileno de ultra alto peso molecular

Abstract

O torneamento é um processo de usinagem amplamente aplicado na obtenção de peças de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), termoplástico de engenharia com excelentes propriedades (estabilidade química, auto lubrificação, resistência ao impacto e resistência ao desgaste abrasivo) e notável aplicação em artroplastia. O uso de arrefecimento busca o aumento da produtividade e estabilidade na usinagem de polímeros. Assim, propôs-se investigar o efeito da aplicação de ar comprimido refrigerado por tubo de vórtice (VCA) e por criogenia (CCA) no acabamento da superfície obtida pelo torneamento externo do UHMWPE em comparação ao corte a seco (DRY). Para tal, variou-se os parâmetros de usinagem (velocidade de corte “vc”, profundidade de corte “ap”, avanço “f” e condição de arrefecimento) em três níveis distintos cada seguindo o projeto de experimentos Box-Behnken. A análise de variância demonstrou que “f” e “ap” são os fatores significativos sobre a rugosidade média (Ra), com maior contribuição de “f”. No entanto, a otimização foi inconclusiva para as condições de arrefecimento VCA e CCA, pois provavelmente houve influência da maior “ap” empregada. Nos testes realizados, a menor rugosidade (Ra = 1,39 ± 0,09 μm) foi obtida com vc = 800 m/min, f = 0,1 mm/volta, ap = 1,5 mm utilizando VCA.

Turning is a machining process widely applied to obtain ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) parts, engineering thermoplastic with excellent properties (chemical stability, self-lubrication, impact resistance and abrasive wear resistance) and remarkable application in arthroplasty. The use of cooling seeks to increase productivity and stability in polymer machining. Thus, it was proposed to investigate the effect of the application of vortex (VCA) and cryogenic (CCA) cooled compressed air on the surface finish obtained by external turning of UHMWPE compared to dry cutting (DRY). To this end, the machining parameters (cutting speed “vc”, depth of cut “ap”, feed rate “f” and cooling condition) were varied at three different levels, each following the Box-Behnken experimental design. The analysis of variance showed that “f” and “ap” are the significant factors on the average roughness (Ra), with the greatest contribution of “f”. However, the optimization was inconclusive for the VCA and CCA cooling conditions because there was probably an influence of the highest “ap” utilized. In the tests performed, the lowest roughness (Ra = 1.39 ± 0.09 μm) was obtained with vc = 800 m/min, f = 0.1 mm/rev, ap = 1.5 mm applying VCA.