Otimização dos parâmetros de descascamento para redução das perdas metálicas

Abstract

A competividade do mercado de aços especiais tem intensificado a busca pela eficiência no rendimento dos processos produtivos das empresas. Para isso, é necessário reduzir as perdas na fabricação de aço. A busca por melhoria contínua é fundamental para o aumento de capacidade produtiva e de redução de custos. Este trabalho identificou uma oportunidade de aumentar o rendimento de um equipamento de usinagem através do estudo da influência do percentual em peso molecular de elementos residuais, inerentes ao processo de produção de aço a partir de sucata, na usinabilidade. E, posteriormente, foram otimizados os parâmetros de processo para cada tipo de material utilizado para a fabricação de aço. As ferramentas estatísticas foram fundamentais para identificar o principal problema e propor uma solução. Através de um gráfico de Pareto foi possível identificar a principal causa de geração de sucata era o diâmetro das barras descascadas fora do valor especificado pelo cliente. Para investigar a influência dos parâmetros na usinabilidade dos diferentes tipos de aço foram escolhidos dois materiais com diferentes quantidades de cromo, níquel e cobre, e com o mesmo diâmetro alvo no descascamento. A análise mostra que a presença maior de elementos residuais aumenta a variação nas medidas de diâmetro, enquanto menores quantidades garantem maior estabilidade na usinagem. Um projeto de experimentos do tipo fatorial 2² foi utilizada para testar diferentes velocidades de corte e de avanço, e os resultados foram analisados através de gráficos comparativos. Para o aço SAE 1045, os parâmetros ideais, em relação ao diâmetro alvo, são 674,4 RPM de rotação e 6,9 m/min de avanço. Porém, quando analisado a questão de produtividade, os parâmetros escolhidos são 674,4 RPM e 9,2 m/min, visto que o percentual baixo de elementos residuais mantém o descascamento dentro da tolerância especificada. Para o aço SAE 8620, com mais de 0,5% de elementos residuais, os parâmetros ideais são 674,4 RPM de rotação e 9,2 m/min de avanço. A pesquisa conclui que aços com mais de 0,5% de elementos residuais têm menor usinabilidade.

The competitiveness of the specialty steel market has intensified the search for efficiency in companies' production processes. Therefore, it is necessary to reduce quality losses and process losses in steelmaking. Continuous improvement is a tool for increasing production capacity and reducing costs. This work identified an opportunity to increase the performance of machining equipment by studying the influence of the molecular weight percentage of residual elements, inherent in the process of producing steel from scrap, in machinability. And then, process parameters were optimized for each type of material. Statistical tools were the key to identifying the main problem and analyzing a solution. A Pareto chart showed that the main cause of scrap was the diameter of the peeled bars, which was outside the customer's specifications. To investigate the influence of the parameters on the machinability of the different types of steel, two materials were chosen with diferente amounts of chromium, nickel and copper, and with the same target diameter when peeling. The analysis shows that the biggest presence of residual elements increases the variation in diameter measurements, while smaller quantities ensure greater machining stability. The 2² factorial DOE methodology was used to test different cutting speeds and feed rates and the results were analyzed using comparative graphs. For SAE 1045 steel, the ideal parameters are 674.4 RPM and 6.9 m/min feed. However, when analyzing the productivity issue, the chosen parameters are 674.4 RPM and 9.2 m/min, since the low percentage of residual elements keeps the peeling within the specified tolerance. Moreover, for SAE 8620 steel, with more than 0.5% residual elements, the ideal parameters are 674.4 RPM and 9.2 m/min feed. The research concludes that steels with more than 0.5% residual elements have lower machinability.