Efeito do raio de ponta da ferramenta e dos parâmetros de corte no fresamento de topo do aço inoxidável duplex DX 2205

Abstract

Os aços inoxidáveis duplex (DSS) possuem grande aplicabilidade nas indústrias petroquímica, de celulose e gás. Os processos de usinagem apresentam particularidades que, somadas à usinabilidade do DSS, afetam a qualidade do produto final. Desta forma, este trabalho buscou avaliar o efeito do raio de ponta da ferramenta e dos parâmetros de corte sobre as forças de usinagem (parcelas estática e dinâmica das componentes ativa e passiva) e o acabamento da superfície gerados no fresamento de topo com fluido em abundância do aço inoxidável duplex Forta® DX 2205. Para tanto, as variáveis controláveis de entrada (velocidade de corte “vc”, avanço por dente “fz”, raio de ponta “rε” e a razão “ap/rε”) foram randomizadas e otimizadas pelo projeto de experimentos Box-Behnken. Como resultado, os menores valores de força ativa foram obtidos para ap e fz mínimos combinados com vc médio. O mesmo comportamento não foi verificado para a força passiva. Observou-se maior instabilidade no processo aplicando parâmetros de corte mais severos combinados com rε = 0,8 mm. Em relação às rugosidades, constatou-se que fz foi o parâmetro mais significativo. Além disso, não houve influência significativa de vc, ap/rε (efeitos linear e quadrático) e do efeito linear de rε sobre Ra e Rz. A otimização multivariada sugere a utilização de níveis baixos para fz e rε e níveis altos para vc e ap/rε visando minimizar as parcelas estática e dinâmica da força ativa e passiva, pois os modelos de regressão para as rugosidades não ficaram bem ajustados aos dados.

Duplex stainless steels (DSS) have great applicability in the petrochemical, pulp, and gas industries. The machining processes have particularities that, added to the machinability of DSS, affect the quality of the final product. Thus, this work aimed to evaluate the effect of the tool-nose radius and cutting parameters on the machining forces (static and dynamic portions of the active and passive components) and the surface finish generated in the flood end milling of duplex stainless steel Forta DX 2205. For this, the controllable input variables (cutting speed “vc”, feed per tooth “fz”, tool-nose radius “rε”, and “ap/rε” ratio) were randomized and optimized via the Box-Behnken design of experiments. As a result, the lowest active force values were obtained for minimum ap and fz combined with medium vc. The same behavior was not observed for the passive force. High process instability was observed when using more severe cutting parameters combined with rε = 0.8 mm. Regarding the roughness parameters, it was found that fz was the most significant parameter. Furthermore, there was no significant influence of vc, ap/rε (linear and quadratic effects), and the linear effect of rε on Ra and Rz. The multivariate optimization suggests using low levels for fz and rε and high levels for vc and ap/rε aiming to minimize the static and dynamic parcels of active and passive force since the regression models for the roughness parameters were not well adjusted to data.