Investigação do fresamento frontal do aço Hardox® 450 sob diferentes condições lubrirrefrigerantes

Abstract

O Hardox® é um aço martensítico, caracterizado por elevada dureza e resistência ao desgaste abrasivo, cada vez mais empregado nas indústrias agrícola, mineradora e de transporte. Em determinados contextos, sua aplicação exige a fabricação de componentes através de usinagem, onde comumente se necessita atingir elevada produtividade e baixa rugosidade na superfície usinada. Neste cenário, a otimização de parâmetros de corte e a correta aplicação dos meios lubrirrefrigerantes possuem um papel fundamental para atingir tais objetivos. Desta forma, este trabalho visa investigar os efeitos e otimizar os parâmetros de corte, além de avaliar diferentes condições lubrirrefrigerantes no fresamento frontal do Hardox® 450 considerando a força de usinagem e a rugosidade da superfície usinada. O estudo avaliou as parcelas estática e dinâmica da força de usinagem, suas componentes ativa e passiva, e as rugosidades média, média parcial e total. Foram utilizados insertos de metal duro com revestimento PVD. As condições lubrirrefrigerantes avaliadas foram: fluido de corte em abundância, usinagem a seco, e nanofluido (NF) à base de flocos de grafeno multicamadas (MLG) aplicado em quantidade reduzida (RQL). Para planejar e processar os dados estatísticos coletados, utilizou-se o projeto de experimentos de Box-Behnken. Os resultados obtidos mostram-se favoráveis à utilização do NF-RQL pois gerou os menores valores de rugosidade e valores de força similares aos demais métodos para as condições de corte abordadas, além de configurar uma alternativa de menor impacto ambiental frente à lubrificação abundante.

Hardox® is martensitic steel characterized by high hardness and resistance to abrasive wear, increasingly used in the agricultural, mining, and transport industries. In specific contexts, its application requires components manufactured through machining, where it is commonly necessary to achieve high productivity and low roughness on the machined surface. In this scenario, the cutting parameters’ optimization and the correct application of lubricating means play a fundamental role in achieving these goals. Thus, this work aims to investigate the effects and optimize the cutting parameters, even evaluate the different lubricooling conditions in end milling of Hardox® 450 considering the machining force and surface roughness. The study evaluated the static and dynamic portions of the machining force, its active and passive components, and the average, partial mean, and total roughness. PVD-coated carbide inserts were used. Cutting fluid in abundance, dry machining, and multilayer graphene-based nanofluid (NF-MLG) applied in reduced quantity lubrication (RQL) were the lubricooling conditions evaluated. The Box-Behnken design of experiments was used to plan and process the collected statistical data. The results obtained are favorable to use NF-MLG because it generated the lowest roughness values and force values similar to the other methods for the cutting conditions addressed, besides configuring an alternative with less environmental impact against abundant lubrication.