Investigação sobre a qualidade dos furos gerados na furação dos aços inoxidáveis austenítico Core® 304L e super austenítico Ultra® 904L

Abstract

A indústria está cada vez mais preocupada com redução de custos e com a necessidade de flexibilizar os seus processos por usinagem, transformando os seus variados produtos em uma solução única com poucas modificações. Além disso, as furações de aços inoxidáveis austeníticos e super austeníticos apresentam grandes desafios devido a suas propriedades estruturais (alta tenacidade, encruamento e baixa condutividade térmica), que os tornam difíceis de serem usinados. Com este enfoque, o trabalho apresenta uma investigação comparativa da furação em cheio dos aços inoxidáveis austenítico Core® 304L e super austenítico Ultra® 904L, utilizando os mesmos níveis de parâmetros de corte (velocidade de corte e avanço), e aplicando externamente um biofluido em abundância. O estudo analisou a rugosidade, o desvio de circularidade e o desvio dimensional dos furos realizados nos dois aços inoxidáveis. Os resultados mostraram que maiores velocidades de corte (vc) favoreceram a furação do 904L, enquanto menores vc mostraram melhor desempenho no 304L. Maiores vc facilitam o escoamento do cavaco, mas aumentam a temperatura na zona de corte. Cavacos não fragmentados tem maior facilidade de extração de dentro dos furos quando aplicadas maiores vc, gerando menor rugosidade. Avanços (f) maiores aumentam as vibrações da máquina e geram instabilidade na ferramenta durante o corte, prejudicando a rugosidade. Os desvios dimensionais e de circularidade foram maiores nas saídas dos furos no 304L e menores no 904L, pois a resistência mecânica a altas temperaturas é menor e o coeficiente de expansão térmica é maior no 304L.

The industry is increasingly concerned about cost reduction and the need to make its machining processes more flexible, transforming its various products into a single solution with few modifications. In addition, drilling austenitic and super austenitic stainless steels presents significant challenges due to their structural properties (high toughness, work hardening, and low thermal conductivity), which make these materials difficult to cut. Then, the work presents a comparative investigation of the full drilling of Core® 304L austenitic stainless steel and Ultra® 904L super austenitic stainless steel using the same levels of cutting parameters (cutting speed and feed rate) and externally applying a biofluid in abundance. The study analyzed the surface roughness, roundness, and dimensional deviation of the holes made in both stainless steels. The results showed that higher cutting speeds (vc) favored drilling 904L, while lower vc performed better on 304L. Higher vc facilitates chip evacuation but increases the temperature in the cutting zone. Non-fragmented chips are more easily removed from inside holes at higher vc, resulting in lower surface roughness. Higher feed rates increase machine vibrations and cause tool instability during cutting, impairing the surface roughness. Dimensional and roundness deviations were larger at the hole exit for 304L and smaller for 904L because mechanical strength at high temperatures is lower and the coefficient of thermal expansion is larger for 304L.