Efeito das condições de corte e lubrirrefrigeração sobre força de avanço, momento torsor e rugosidade gerados na furação da liga de alumínio aeronáutico 7075-T6

Abstract

O alumínio e suas ligas são metais amplamente utilizados na engenharia. Por causa de suas propriedades, a liga 7075-T6 é comumente utilizada em componentes estruturais nas indústrias aeronáutica e automotiva, e em aplicações que necessitem alta resistência mecânica combinada com baixa densidade e boa resistência a corrosão. Visto que a furação é um dos processos de usinagem mais comuns, empregada principalmente na abertura de furos cilíndricos em peças sólidas, esse trabalho visa analisar a influência dos parâmetros de corte (velocidade de corte e avanço) e da condição de lubrirrefrigerante (corte a seco, mínima quantidade de lubrificação e fluido em abundância) na furação da liga de alumínio 7075-T6. As variáveis de resposta avaliadas foram a força de avanço (Fz), o momento torsor (Mz) e a rugosidade média (Ra) das paredes dos furos. O experimento foi conduzido com base em um planejamento Box-Behnken, utilizando uma broca helicoidal de aço rápido com revestimento PVD-TiAlN. Os resultados indicaram que o avanço foi o único fator estatisticamente significativo sobre Fz e Mz. Os valores de Ra não apresentaram tendência clara nem significância estatística para os parâmetros estudados. Os modelos de regressão múltipla tiveram bons ajustes (R² > 0,90) para Fz e Mz, permitindo a otimização das condições de corte. A melhor combinação de parâmetros foi vc = 100 m/min, f = 0,25 mm/volta e fluido em abundância, resultando em Fz = 968 N e Mz = 2,1 N×m. A análise visual dos cavacos revelou cavaco do tipo cônico helicoidal curto em todas as combinações de parâmetros estudados.

Aluminum and its alloys are metals widely used in engineering. Due to its properties, the 7075-T6 alloy is commonly used in structural components in the aeronautical and automotive industries, and in applications that require high mechanical strength combined with low density and good corrosion resistance. Since drilling is one of the most common machining processes, mainly used in the opening of cylindrical holes in solid parts, this study aims to analyze the influence of cutting parameters (cutting speed and feed rate) and lubri-cooling conditions (dry cutting, minimum quantity lubrication, and fluid in abundance) on the drilling of the 7075-T6 aluminum alloy. The response variables evaluated were the thrust force (Fz), torque (Mz), and average roughness (Ra) of the hole walls. The experiment was conducted based on a Box-Behnken design, using a high-speed steel twist drill with PVD-TiAlN coating. The results indicated that the feed rate was the only statistically significant factor over Fz and Mz. The Ra values did not show a clear trend or statistical significance for the parameters studied. The multiple regression models had good fits (R² > 0.90) for Fz and Mz, allowing the optimization of the cutting conditions. The best combination of parameters was vc = 100 m/min, f = 0.25 mm/rev, and abundant fluid, resulting in Fz = 968 N and Mz = 2.1 Nm. Visual analysis of the chips revealed short helical conical chips in all combinations of parameters studied.