Fundamentos da retificação: Forças, calor e seleção de ferramentas

I. Retificação e máquinas de retificação

1. Moagem

A retificação é um método de semi-acabamento e acabamento comummente utilizado. Em comparação com outras máquinas-ferramentas, a principal diferença reside na ferramenta de corte utilizada. A retificação utiliza mós rotativas de alta velocidade, pedras de retificação vibratórias ou cintas abrasivas rotativas para processar a superfície da peça de trabalho. A retificação é utilizada principalmente para processar várias superfícies cilíndricas internas e externas, superfícies cónicas internas e externas, superfícies planas, bem como superfícies especiais e complexas, como roscas, engrenagens e estrias.

Uma máquina rectificadora é uma máquina-ferramenta que utiliza abrasivos para retificar a superfície de peças de trabalho. A maioria das rectificadoras utiliza mós rotativas de alta velocidade para retificar, enquanto algumas utilizam outros abrasivos, como pedras de retificação, cintas abrasivas e abrasivos soltos para o processamento, como máquinas de afiar, máquinas de superacabamento, rectificadoras de cinta, máquinas de lapidar e máquinas de polir.

A mó é a principal ferramenta de corte para a retificação e serve como ferramenta de corte da máquina de retificação. Devido à elevada dureza dos grãos abrasivos, a mó tem propriedades de auto-afiação. A retificação pode ser utilizada para processar vários materiais, incluindo aço endurecido, ligas de aço de alta resistência, carbonetos, metais não ferrosos metais (materiais não ferrosos), vidro, cerâmica e mármore, bem como outros materiais metálicos e não metálicos de elevada dureza.

A velocidade de retificação refere-se à velocidade linear da mó. Para a retificação normal, a velocidade linear da mó é geralmente de 30-35 m/s. Para a retificação de alta velocidade, a velocidade linear é tipicamente de 45-160 m/s. Quando excede os 160 m/s, é designada por retificação a ultra-alta velocidade.

A retificação é normalmente utilizada para semi-acabamento e acabamento. O grau de tolerância dimensional pode atingir IT8 a IT5 ou mesmo superior. A rugosidade da superfície para a retificação geral é de Ra 1,25-0,16 μm, para a retificação de precisão é de Ra 0,16-0,04 μm, para a retificação de ultraprecisão é de Ra 0,04-0,01 μm, e a retificação de espelhos pode atingir menos de Ra 0,01 μm.

O consumo específico de energia (ou energia específica, que é a energia consumida para remover um volume unitário de material da peça) na retificação é superior ao do corte geral e a taxa de remoção de metal é inferior à do corte geral. Por isso, antes da retificação, as peças são normalmente submetidas a outros métodos de corte para remover a maior parte da margem de maquinagem, deixando apenas 0,1-1 mm ou menos de margem de retificação.

Com o desenvolvimento de técnicas de retificação de elevada eficiência, como a retificação com alimentação por fluência e a retificação a alta velocidade, é agora possível retificar peças diretamente a partir de matérias-primas. A retificação também é utilizada para maquinagem de desbaste, como a remoção de portas e risers de fundição, flash de forjamento e peles de lingotes de aço.

2. Desenvolvimento de máquinas de retificação

Na década de 1730, para satisfazer as necessidades de processamento de peças endurecidas para relógios, bicicletas, máquinas de costura e armas de fogo, foram desenvolvidas em Inglaterra, na Alemanha e nos Estados Unidos, máquinas de esmerilagem com discos abrasivos naturais.

Estas máquinas de retificação eram modificadas a partir de máquinas-ferramentas existentes, como tornos e plainas, adicionando cabeças de retificação. Tinham estruturas simples, baixa rigidez e eram propensas a vibrações durante a retificação. Os operadores tinham de possuir competências muito elevadas para retificar peças de trabalho precisas.

Em 1876, a máquina universal de retificação cilíndrica fabricada pela empresa americana Brown & Sharpe Company, exposta na Exposição de Paris, foi a primeira a apresentar as caraterísticas básicas das máquinas de retificação modernas. O cabeçote e o contra-ponto da peça eram montados numa mesa de trabalho recíproca, a base em forma de caixa aumentava a rigidez da máquina e era fornecida com um acessório de retificação interna. Em 1883, esta empresa produziu uma máquina de retificação de superfícies com a cabeça de retificação montada numa coluna e uma mesa de trabalho recíproca.

Por volta de 1900, o desenvolvimento de abrasivos artificiais e a aplicação da transmissão hidráulica promoveram grandemente o desenvolvimento de máquinas de retificação. Com o desenvolvimento da indústria moderna, especialmente a indústria automóvel, surgiram vários tipos de máquinas de retificação. Por exemplo, no início do século XX, foram sucessivamente desenvolvidas rectificadoras internas planetárias para blocos de cilindros, rectificadoras de cambota, rectificadoras de árvore de cames e rectificadoras de anéis de pistão com mandris electromagnéticos.

Os dispositivos de medição automática começaram a ser aplicados às rectificadoras em 1908. Na década de 1920, as rectificadoras sem centro, as rectificadoras de dupla face, as rectificadoras de rolos, as rectificadoras de guias, as máquinas de afiar e as máquinas de superacabamento foram sucessivamente desenvolvidas e postas em uso.

Na década de 1950, surgiram as rectificadoras cilíndricas externas de alta precisão capazes de retificar espelhos; no final da década de 1960, surgiram as rectificadoras de alta velocidade com velocidades lineares da mó de 60-80 m/s e as rectificadoras de superfície com grande profundidade de corte e avanço lento; na década de 1970, tecnologias como o controlo digital e o controlo adaptativo utilizando microprocessadores foram amplamente aplicadas nas rectificadoras.

Com o aumento do número de peças mecânicas de alta precisão e alta dureza, bem como o desenvolvimento de tecnologias de fundição de precisão e forjamento de precisão, o desempenho, a variedade e a produção de máquinas de moagem têm vindo a melhorar e a aumentar continuamente.

As rectificadoras são a categoria mais diversificada entre todos os tipos de máquinas-ferramentas de corte de metal. Os principais tipos incluem as rectificadoras cilíndricas externas, as rectificadoras internas, as rectificadoras de superfícies, as rectificadoras sem centros e as rectificadoras de ferramentas.

• As retificadoras cilíndricas externas são a série básica de tipos gerais, usadas principalmente para retificar superfícies externas cilíndricas e cônicas.
• As rectificadoras internas são a série básica de tipos gerais, utilizadas principalmente para retificar superfícies internas cilíndricas e cónicas. Além disso, existem rectificadoras que podem efetuar retificação interna e externa.
• As rectificadoras por coordenadas são máquinas de retificação interna com dispositivos de posicionamento coordenado de precisão.
• As máquinas de retificação sem centros seguram peças sem centros, geralmente apoiadas entre uma roda de regulação e uma lâmina de apoio. A roda de regulação faz girar a peça de trabalho, utilizada principalmente para retificar superfícies cilíndricas.
• As máquinas de retificação de superfícies são utilizadas principalmente para retificar superfícies planas de peças de trabalho.
• As rectificadoras de cinta são máquinas de retificação que utilizam cintas abrasivas de movimento rápido para retificar.
• As máquinas de afiar são máquinas de retificação utilizadas para afiar várias superfícies de peças de trabalho.
• As máquinas de lapidação são máquinas de retificação utilizadas para lapidar superfícies planas ou superfícies cilíndricas internas e externas de peças de trabalho.
• As máquinas de retificação de guias são principalmente utilizadas para retificar guias de máquinas-ferramentas.
• As máquinas de retificação de ferramentas são utilizadas para retificar ferramentas.
• As rectificadoras polivalentes são utilizadas para retificar superfícies cilíndricas, cónicas internas e externas ou superfícies planas, e podem retificar várias peças utilizando os seguintes dispositivos e acessórios.
• As rectificadoras para fins especiais são máquinas-ferramentas dedicadas à retificação de tipos específicos de peças. Podem ainda ser classificadas de acordo com os seus objectos de processamento: rectificadoras de veios estriados, rectificadoras de cambotas, rectificadoras de cames, rectificadoras de engrenagens, rectificadoras de roscas, rectificadoras de curvas, etc.

3. Caraterísticas básicas da retificação

(1) A retificação pode atingir uma elevada precisão de processamento e baixos valores de rugosidade superficial.

Os graus de tolerância dimensional podem atingir IT6 e superiores; os valores de rugosidade da superfície variam entre Ra 0,8 e 0,01 μm e, para a retificação de espelhos, podem ser Ra 0,01 μm e superiores. A retificação pode ser utilizada não só para acabamento, mas também para retificação de desbaste, retificação grosseira e retificação de cargas pesadas.

(2) A força de moagem radial na moagem é grande.

A força de retificação radial (força de retorno) na retificação é grande e actua na direção em que o sistema tecnológico tem menor rigidez, o que pode causar deformação elástica da peça de trabalho, do dispositivo de fixação e da máquina-ferramenta, afectando a precisão do processamento.

Por conseguinte, ao processar peças com menor rigidez (como a retificação de veios finos), devem ser tomadas medidas adequadas para evitar que a deformação da peça afecte a precisão do processamento.

(3) A elevada velocidade de corte na retificação conduz a temperaturas de retificação elevadas.

A partir de medições experimentais, a temperatura de retificação (temperatura média de trabalho) a uma velocidade linear da mó de 60 m/s é 50%-70% mais elevada do que a 30 m/s; a 80 m/s, a temperatura de retificação é 15%-20% mais elevada do que a 60 m/s. Isto deve-se ao facto de, à medida que a velocidade linear da mó aumenta, o número de grãos abrasivos que participam na moagem por unidade de tempo aumenta, a fricção intensifica-se e o consumo de energia também aumenta, elevando a temperatura da camada superficial da peça.

A investigação mostra que 80%-90% do calor gerado durante a retificação é transferido para a peça (10%-15% para a mó, 1%-10% transportado pelas aparas de retificação). Juntamente com a fraca condutividade térmica da mó, este facto pode facilmente provocar a queima da superfície da peça e microfissuras.

Por conseguinte, grandes quantidades de fluido de corte com elevada eficiência de arrefecimento deve ser utilizado durante a retificação para reduzir a temperatura de retificação. Na retificação a alta velocidade, o fluido de corte é frequentemente arrefecido separadamente para obter melhores efeitos de arrefecimento durante o funcionamento.

(4) As mós têm um efeito de auto-afiação.

Durante o processo de retificação, a fratura dos grãos abrasivos produz arestas novas e mais afiadas, e a queda dos grãos abrasivos expõe uma nova camada de grãos afiados, permitindo que a mó recupere parcialmente a sua capacidade de corte. Este fenómeno é designado por efeito de auto-afiação do rebolo, que é benéfico para o desbaste e não se encontra noutras ferramentas de corte.

Ao moer, o efeito de auto-afiação do rebolo é frequentemente utilizado para melhorar a eficiência de moagem, selecionando adequadamente a dureza do rebolo. No entanto, a queda irregular de grãos abrasivos pode fazer com que o rebolo perca a sua precisão de forma; grãos abrasivos partidos e aparas podem entupir o rebolo. Por isso, depois de moer durante um certo período de tempo, a mó tem de ser preparada para restaurar a sua capacidade de corte e precisão de forma.

(5) A trituração tem uma vasta gama de aplicações tecnológicas.

Para além de processar materiais estruturais gerais, como ferro fundido, aço carbono e ligas de aço, a retificação também pode processar materiais de elevada dureza que são difíceis de cortar com ferramentas gerais, como aço endurecido, carbonetos, cerâmica e vidro. No entanto, não é adequada para maquinação de acabamento de peças de metal não ferroso com elevada plasticidade. A retificação pode não só processar várias superfícies, como também superfícies cilíndricas externas,
superfícies cilíndricas internas, superfícies planas, superfícies formadas, roscas e perfis de engrenagens, mas também é normalmente utilizado para afiar várias ferramentas de corte.

II. Tipos de processos de retificação e caraterísticas da retificação

1. Classificação dos processos de moagem

Processos de moagem são normalmente classificados de acordo com o tipo de ferramenta de retificação, divididos em duas categorias principais: processamento de abrasivos fixos e processamento de abrasivos soltos, como se mostra na Figura 1.

As diferentes formas de processos de retificação apresentam diferenças significativas nas suas aplicações, princípios de funcionamento e padrões de movimento. De um modo geral, podem ser classificados de acordo com o objeto de processamento em retificação cilíndrica externa, cilíndrica interna, de superfície e de forma, como se mostra na Figura 2 e na Tabela 1. No entanto, todos os processos de retificação envolvem fricção, micro-corte e reacções físico-químicas superficiais, diferindo apenas na forma e no grau. O termo "retificação" refere-se geralmente à retificação com uma mó.

Tabela 1 Métodos básicos de retificação

As superfícies rotativas gerais (internas e externas) podem ser classificadas em retificação central e retificação sem centro, com base no método de fixação e condução da peça de trabalho; com base na relação entre a direção de alimentação e a superfície maquinada, podem ser divididas em retificação de alimentação longitudinal e retificação de alimentação transversal; considerando a posição da mó em relação à peça de trabalho após o curso de retificação, podem ainda ser divididas em retificação de passagem e retificação de mergulho; com base no tipo de superfície de trabalho da mó, podem ser classificadas em retificação periférica, retificação de face e retificação de face periférica.

Os métodos e técnicas de retificação apresentados na Figura 2 devem ser selecionados com base em condições específicas. Por exemplo, ao retificar uma superfície plana, pode ser utilizada a retificação facial ou a retificação periférica, dependendo do equipamento, das condições de processamento e dos hábitos de processamento.

Existem dois objectivos básicos para a retificação com mós abrasivas: um é maquinar peças de trabalho com determinadas dimensões e formas para semi-acabamento e acabamento, que é um método de maquinação para aço endurecido e vários materiais de alta dureza, alta resistência e ligas difíceis de maquinar, bem como para materiais não metálicos como cerâmica, vidro ótico, borracha e madeira.

O outro objetivo é remover rapidamente grandes quantidades de material em desbaste ao mais baixo custo, como é o caso da desbaste pesado em biletes de aço para remover camadas de defeitos superficiais, em que a taxa de remoção de material pode atingir centenas de quilogramas por hora, representando 3% a 7% da massa total do bilete.

Nos últimos anos, a retificação com cintas abrasivas tem sido gradualmente promovida, mostrando uma tendência para substituir as mós em alguns aspectos. As suas vantagens incluem alta eficiência de moagem, equipamento simples, baixo custo e forte adaptabilidade, ganhando o título de "moagem universal".

Do que precede, pode concluir-se que a retificação, em sentido lato, se refere à maquinagem com ferramentas abrasivas fixas. No entanto, neste livro, a retificação refere-se especificamente à maquinagem com mós rotativas de alta velocidade, que é a retificação em sentido restrito.

2. Caraterísticas da retificação

A retificação é um termo geral para a maquinagem que utiliza grãos abrasivos e ferramentas abrasivas. Em comparação com os processos de corte, como o torneamento e a fresagem, tem as seguintes caraterísticas

(1) As arestas de corte na superfície da mó são grãos abrasivos minerais muito duros

A sua forma, tamanho e distribuição são aleatórios. Devido a diferenças nas propriedades das ferramentas abrasivas e nas condições de retificação, os grãos de retificação reais na superfície da mó representam 10% a 50% do número total de grãos na superfície. Atualmente, estão também a ser aplicados grãos abrasivos de diamante e grãos de nitreto cúbico de boro (CBN).

(2) A espessura de corte de cada grão abrasivo na retificação é muito fina

Geralmente, apenas 1-10μm, pelo que é possível obter uma elevada precisão e uma baixa rugosidade superficial na superfície maquinada. Normalmente, podem ser alcançados graus de tolerância dimensional de IT6-IT7, com valores de rugosidade da superfície de Ra0,1-0,05μm. Na retificação de espelhos, os valores de rugosidade da superfície podem atingir Ra0,04-0,01μm. Assim, a precisão e a rugosidade da superfície obtidas através da retificação são superiores a outros processos de corte.

(3) A velocidade de corte dos grãos abrasivos é elevada.

Na retificação geral, a velocidade linear da mó é de 35-60m/s, o que é mais de 20 vezes superior à das ferramentas de corte normais, permitindo taxas de remoção de metal mais elevadas. Atualmente, utilizando diferentes ferramentas abrasivas, as velocidades lineares da mó podem atingir 120-300m/s para a retificação a ultra-alta velocidade, tornando possível o processamento de materiais com elevada elasticidade. Apesar de cada lasca individual ser muito pequena, a eficiência global do processamento pode ser melhorada.

(4) Os grãos abrasivos da mó têm elevada dureza e boa estabilidade térmica.

Podem não só retificar aço, ferro fundido e outros materiais, mas também retificar vários materiais de elevada dureza, tais como aço endurecido, carbonetos, vidro, cerâmica e pedra. Estes materiais são difíceis de maquinar utilizando métodos convencionais de torneamento, fresagem e outros.

(5) Os grãos abrasivos têm uma certa fragilidade.

Durante a retificação, as arestas de corte desgastadas na parte da frente dos grãos abrasivos fracturam e partem sob forças de retificação excessivas, criando novas arestas de corte afiadas. Isto é conhecido como o "efeito de auto-afiação" das mós.

(6) É fácil de preparar e afiar as mós.

As arestas de corte abrasivas das mós têm uma dureza muito elevada, mas também possuem uma certa fragilidade, o que facilita a preparação e a afiação das arestas de corte abrasivas. Mesmo no caso das mós de diamante, devido à sua baixa fragilidade dos grãos, a utilização de ligantes metálicos mais macios, como ligas de cobre ou ligantes de resina, permite preparar as mós de diamante durante a maquinagem de materiais altamente frágeis, como o vidro, uma vez que o ligante é destruído e os grãos caem.

(7) A temperatura no ponto de moagem é elevada.

É necessária uma certa quantidade de energia para remover um volume unitário de aparas, e quanto mais pequeno for o tamanho da aparas, mais energia é necessária. O forte atrito e a rápida deformação plástica ocorrem entre os grãos abrasivos e a peça de trabalho, gerando uma grande quantidade de calor de retificação, com temperaturas de retificação que atingem 1000-1500°C. Por conseguinte, é necessária uma grande quantidade de fluido de corte para arrefecer durante a retificação.

3. Parâmetros básicos de retificação

Durante o processo de retificação, a mó e a peça de trabalho movem-se uma em relação à outra, como se pode ver na Figura 3.

Existem muitos métodos de retificação, incluindo geralmente a retificação cilíndrica externa, a retificação cilíndrica interna, a retificação de superfícies, a retificação de formas, a retificação de roscas e a retificação de engrenagens. No entanto, com base na superfície de trabalho da mó, podem ser basicamente classificados em retificação periférica, retificação de face e retificação de forma, como se mostra na Figura 2 e na Tabela 1. De acordo com os vários movimentos dos diferentes métodos de retificação, estes podem ser resumidos em dois tipos: movimento primário e movimento de alimentação.

(1) Movimento primário

O movimento que remove diretamente o metal da peça de trabalho e o transforma em aparas é designado por movimento primário. Na retificação, o movimento de rotação da mó é o movimento primário. A velocidade do movimento primário é elevada e consome a maior parte da potência da máquina-ferramenta.

A velocidade tangencial no diâmetro máximo da mó é a velocidade de retificação v_s. Isto é

v_s=πd_sn_s/1000×60

Onde

• v_s - velocidade de moagem (m/s);
• d_s - diâmetro da mó (mm);
• n_s - velocidade de rotação da mó (r/min).

A velocidade de retificação para retificação cilíndrica externa e de superfície é geralmente de 35-60m/s, enquanto que para retificação interna é geralmente de 15-30m/s. A equação acima mostra que, à medida que o diâmetro da mó diminui devido ao desgaste, a velocidade de retificação diminui, afectando a qualidade da retificação e a eficiência da produção. Por conseguinte, quando o diâmetro da mó diminui para um determinado valor, a mó deve ser substituída ou a velocidade da mó deve ser aumentada para garantir uma velocidade de retificação razoável.

(2) Movimento de alimentação

O movimento que alimenta continuamente o metal a ser cortado no processo de corte para cortar gradualmente toda a superfície da peça de trabalho é chamado de movimento de avanço.

Na retificação cilíndrica externa, o movimento de rotação da peça em torno do seu próprio eixo é o movimento de avanço circular da peça; o movimento linear recíproco da peça é o movimento de avanço axial da peça (também chamado movimento de avanço longitudinal); o movimento transversal da mó é o movimento de avanço radial da mó (também chamado movimento de avanço transversal).

1) Movimento de rotação da peça de trabalho

A fórmula de cálculo da velocidade do movimento de avanço circunferencial da peça v_w (m/min) é

v_w=πd_wn_w/1000

Onde

• d_w - diâmetro da peça de trabalho (mm);
• n_w - velocidade de rotação da peça de trabalho (r/min).

A velocidade circunferencial da peça de trabalho é geralmente de 10-30m/s, escolhida de acordo com os requisitos de processamento. Para uma maior precisão, pode ser selecionada uma velocidade inferior; caso contrário, pode ser escolhida uma velocidade superior. Na produção real, a velocidade da peça de trabalho é frequentemente selecionada primeiro, depois a velocidade de rotação da peça de trabalho é calculada para ajustar a velocidade da máquina-ferramenta. Para este efeito, a fórmula acima pode ser transformada em

n_w=1000v_w/πd_w≈318v_w/d_w

2) Movimento de avanço axial

O movimento de avanço axial refere-se ao movimento da mesa de trabalho na direção paralela ao eixo da mó. A quantidade de avanço axial (quantidade de avanço longitudinal) refere-se ao movimento da mesa de trabalho relativamente ao eixo da mó para cada rotação da peça (ou cada curso), denotado como f_a (mm/r).

A quantidade de avanço axial é limitada pela largura da mó e pode ser calculada utilizando a seguinte fórmula ao selecionar

f_a=(0.1～0.8)B

Em que B é a largura da mó (mm).

A fórmula de cálculo para a velocidade de avanço axial da mesa de trabalho (mm/min) é

v_fa=n_wf_a

3) Movimento de avanço radial

A quantidade de alimentação radial do carro da mó na direção perpendicular à mesa de trabalho refere-se ao deslocamento da alimentação radial pelo carro da mó para cada rotação da peça (ou cada curso), denotado como f. O movimento de alimentação radial é geralmente descontínuo, com a mó a alimentar radialmente apenas no final de cada curso da peça. Por isso, a quantidade de avanço radial f é expressa em mm/curso simples ou mm/curso duplo.

Na retificação cilíndrica externa, a quantidade de alimentação, também conhecida como quantidade de alimentação transversal, refere-se à distância que a mó se desloca transversalmente no final de cada curso recíproco longitudinal da mesa de trabalho. Uma maior quantidade de alimentação resulta numa maior produtividade, mas é desfavorável para melhorar a precisão da retificação e reduzir os valores de rugosidade da superfície.

O montante de alimentação a_p refere-se à profundidade de corte da mó medida perpendicularmente à superfície da peça, pelo que

a_p=(D-d)/2

Onde

• D - diâmetro da peça de trabalho antes da alimentação (mm);
• d - diâmetro da peça de trabalho após a alimentação (mm).

Normalmente, para o desbaste de cilindros externos, um_p=0,01-0,025mm; para retificação de acabamento de cilindros exteriores, a_p=0,005-0,015mm, com valores mais pequenos para a retificação de acabamento e valores maiores para a retificação de desbaste.
Nas modernas máquinas de retificação cilíndrica exterior de alta velocidade, a retificação de desbaste de cilindros exteriores utiliza um_p=0,05-0,5mm; a retificação de acabamento de cilindros externos utiliza um_p=0,005-0,015mm.

(3) Comprimento do arco de contacto l_g entre a mó e a peça de trabalho

A fórmula de cálculo de l_g é

l_g≈√(a_pD_s)

Como se pode ver na Figura 4, o tamanho de l_g indica a dimensão da fonte de calor. Quanto maior for l_g é maior, maior é a fonte de calor da retificação, o que dificulta o arrefecimento e a remoção das aparas, e a mó é propensa a entupir. Geralmente, a retificação cilíndrica interna tem o maior comprimento de arco de contacto, seguida da retificação de superfícies, sendo a retificação cilíndrica externa a mais pequena.

(4) Espessura média de retificação a_cg

A fórmula de cálculo da espessura média de retificação a_cg é

a_cgmax=2v_wl_x/v_s√[(1/d_w±1/D_s)f_r]

Na fórmula, quanto mais pequeno for o valor de v_w/v_s menor será o valor de a_cgmax será, pelo que a moagem a alta velocidade é benéfica; uma_cgmax é proporcional a √f_r, quando a profundidade de retificação f_r aumenta 1 vez, a_cgmax apenas aumenta em cerca de 40%, do ponto de vista do aumento da eficiência da produção, o aumento de f_r (método de retificação em profundidade) é mais vantajoso do que aumentar v_wquando a distância entre os grãos abrasivos l_x diminui (granulometria fina), a_cgmax também diminui, pelo que são utilizados grãos abrasivos mais finos para a retificação fina; o aumento de D_w e D_s pode reduzir um_cgmax.

(5) Taxa de remoção de material Q_w

O volume de material triturado por unidade de tempo é designado por taxa de remoção de material (mm³/min). A sua fórmula de cálculo é

Q_w=1000v_wf_ra_p

A taxa de remoção de material por unidade de largura efectiva da mó Q'_w (mm³/mm-min) é

Q'_w=Q_w/b

Em que b é a largura efectiva de retificação do disco (mm).

Q'_w indica o desempenho de retificação e a produtividade do disco. Um Q' elevado_w indica um bom desempenho de moagem e uma elevada eficiência de produção.

(6) Rácio de moagem G

A fórmula de cálculo do rácio de moagem G é

G=Q_w/Q_s

Em que Q_s representa o volume de material da mó que cai por minuto, também conhecido como taxa de desgaste da mó. Um valor G elevado indica um bom desempenho de corte da mó, uma elevada eficiência de produção e um bom efeito económico.

A fórmula de cálculo da taxa de desgaste G é

G_s=1/G=Q_s/Q_w

Um pequeno G_s indica uma longa vida útil da roda e um bom efeito económico.

(7) Energia específica de trituração U_c
A energia consumida para remover uma unidade de volume (ou massa) de material, com unidades de N-m/mm³ ou J/mm³. U_c é normalmente utilizado para estimar a força e a potência de trituração. Um U_c indica uma melhor capacidade de trituração do material e uma taxa de remoção de metal relativamente elevada.

III. Forças de retificação e calor de retificação

1. Processo de trituração

A essência do processo de retificação é o facto de a camada de superfície metálica da peça de trabalho ser rectificada sob a compressão instantânea, a traçagem, o corte e o polimento por fricção de inúmeros grãos abrasivos. O contacto entre os grãos abrasivos e a peça de trabalho durante a retificação é mostrado na Figura 5. O processo de formação de aparas durante a retificação pode ser dividido, grosso modo, nas três fases seguintes:

Fase I: O grão abrasivo começa a entrar em contacto com a peça de trabalho, mas não a corta, provocando apenas fricção na superfície, produzindo tensões térmicas na camada superficial da peça de trabalho. Esta fase é designada por fase de fricção por deslizamento.

Fase II: À medida que a profundidade de corte do grão abrasivo aumenta, ele corta gradualmente a peça de trabalho, fazendo com que o material fique saliente em ambos os lados, formando ranhuras na superfície da peça de trabalho. A peça de trabalho entra na segunda fase de deformação plástica. Neste momento, para além do atrito entre o grão abrasivo e a peça de trabalho, ocorre, mais importante ainda, o atrito interno do material e a tensão causada pela deformação elástica. Esta fase afecta a rugosidade da superfície da peça de trabalho e os defeitos da superfície, tais como queimaduras e fissuras. Esta fase é designada por fase de riscagem.

Fase III: Nesta altura, o grão abrasivo cortou até uma certa profundidade e a força de corte normal aumentou até um certo nível. A área de corte também atingiu uma certa temperatura, fazendo com que os grãos nesta parte do material escorreguem, aumentando continuamente a deformação plástica. Quando a força de moagem atinge o limite de resistência da peça de trabalho, o material da camada moída sofre esmagamento e o material desliza ao longo do plano de cisalhamento para formar lascas, produzindo tensão térmica e tensão de deformação na camada superficial da peça de trabalho. Esta fase é designada por fase de corte.

O processo de retificação é caracterizado pelos efeitos da força e do calor. Durante o processo de trituração, alguns grãos abrasivos salientes e afiados cortam uma certa espessura de metal sob a ação da compressão e da fricção; enquanto os grãos mais baços apenas provocam a marcação da superfície; os grãos pouco salientes e baços, ou os últimos de dois grãos adjacentes, apenas produzem fricção. As aparas cortadas pelos grãos abrasivos são muito pequenas (exceto na retificação pesada), geralmente divididas em aparas em forma de fita, aparas fragmentadas e aparas esféricas fundidas.

2. Forças de moagem e potência de moagem

(1) Força de trituração

Durante a retificação, o atrito e a deformação das aparas ocorrem entre a mó e a peça de trabalho, resultando em forças iguais e opostas que actuam sobre a mó e a peça de trabalho, designadas por forças de retificação, como mostra a Figura 6.

• F_t-Força de retificação tangencial
• F_n-Força de retificação normal
• F_a-Força de retificação axial

Na retificação cilíndrica externa geral, a força de retificação pode ser decomposta em três componentes mutuamente perpendiculares: força de retificação tangencial F_t (na direção da tangente à circunferência de rotação da mó); força normal de retificação F_n (na direção normal à superfície de contacto entre a mó e a peça, também designada por componente radial); força de retificação axial F_a (na direção do avanço longitudinal).

Geralmente, o rácio dos três componentes da força de moagem é: F_a=(0.1～0.2)F_t, F_n=(1.5～3.2)F_t. A partir daqui, podemos ver que F_n é o maior e F_a é o mais pequeno. F_t é o principal parâmetro para determinar a potência do motor da máquina de triturar e é também designado por força principal de trituração. F_n causa principalmente a deformação da mó e da peça de trabalho, acelera o embotamento da mó e afecta diretamente a precisão da maquinagem e a qualidade da superfície da peça de trabalho. F_a actua no sistema de alimentação da máquina de moagem, mas o seu valor é muito pequeno em comparação com F_t e podem ser geralmente ignorados.

A força de moagem pode ser medida com um dinamómetro ou calculada utilizando fórmulas empíricas (consultar os manuais relevantes). Na produção, também pode ser calculada com base na potência de entrada efectiva do motor F(N). Ou seja

F_t=P_Eη_E/πn_sD_s×10⁶

Onde

• P_E - Potência de entrada medida do motor da cabeça de trituração (kW);
• η_E - Eficiência da transmissão do motor;
• n_s - Velocidade da mó (r/min);
• D_s - Diâmetro da mó (mm).

Este método é adequado para vários modos de retificação, mas só pode determinar o valor médio da força de retificação tangencial.

(2) Potência de trituração

A potência de moagem P_m é a base para a conceção ou verificação dos parâmetros de potência de uma máquina de retificação. Devido à elevada velocidade da mó e ao grande consumo de energia, a verificação é necessária sempre que necessário. A potência consumida pelo movimento principal, ou seja, a potência de retificação P_m (kW), é

P_m=F_tv_s/1000

A potência do motor da mó P_h é calculado pela seguinte fórmula

P_h=P_m/η_m

Em que η_m é o rendimento total da transmissão mecânica da máquina de triturar, geralmente η_m = 0,70 a 0,85.

3. Calor de moagem e temperatura de moagem

Durante a moagem, devido à elevada velocidade de corteDevido ao facto de a espessura de corte ser pequena e os grãos abrasivos serem rombos, o consumo de energia durante o corte é muito elevado, cerca de 10 a 20 vezes superior ao do torneamento ou da fresagem. A maior parte da energia consumida é convertida em calor. Cerca de 80% deste calor é transferido para a peça de trabalho (comparado com apenas 3% a 9% no torneamento), 4% a 8% é transportado pelas aparas, 10% a 16% é levado pela mó, e uma pequena parte é dissipada por condução e radiação.

Devido à elevada velocidade de retificação, o calor não tem tempo para penetrar profundamente na peça de trabalho e acumula-se instantaneamente na camada superficial. A temperatura abaixo da camada superficial (cerca de 1mm de profundidade) é de apenas algumas dezenas de graus, criando assim um grande gradiente de temperatura. Quando a temperatura da camada superficial é muito elevada, podem ocorrer queimaduras e deformações térmicas na superfície maquinada, afectando a qualidade da superfície e a precisão da maquinação. Por conseguinte, controlar e reduzir a temperatura de retificação é um passo crucial para garantir a qualidade da retificação.

Devido às grandes diferenças de temperatura perto da zona de moagem, as temperaturas de moagem são geralmente classificadas em:

(1) Temperatura do ponto de moagem do grão abrasivo

Os pontos de contacto entre a aresta de corte abrasiva e a peça de trabalho ou as aparas são as áreas com a temperatura mais elevada durante a retificação, que pode atingir momentaneamente mais de 1000°C. Não só afectam a qualidade da superfície maquinada, como também influenciam o desgaste do grão abrasivo, a fragmentação, a adesão da limalha e do grão abrasivo, a fusão e o entupimento da mó.

(2) Temperatura da zona de trituração

Refere-se à temperatura média na área de contacto entre a mó e a peça de trabalho, geralmente 500-800°C. Afecta a tensão residual, as queimaduras e as fissuras na superfície retificada.

(3) Temperatura média da peça de trabalho

O calor de retificação transferido para a peça de trabalho aumenta a sua temperatura global, normalmente apenas em algumas dezenas de graus. Afecta diretamente a forma e a precisão dimensional da peça.

A temperatura de retificação refere-se geralmente à temperatura na zona de retificação. Para reduzir a temperatura de retificação, deve-se selecionar racionalmente os parâmetros de retificação, reduzir a profundidade de retificação, diminuir adequadamente a velocidade de retificação e aumentar a velocidade de rotação da peça de trabalho para reduzir queimaduras e rachaduras na superfície da peça de trabalho.

Escolher corretamente o rebolo, selecionar grãos abrasivos mais grosseiros, reduzir a dureza do rebolo e prepará-lo atempadamente. Se necessário, utilizar uma mó com poros grandes; selecionar corretamente o fluido de moagem, aumentar a pressão e o caudal e prestar atenção à utilização de métodos de vazamento adequados para melhorar os efeitos de arrefecimento e lubrificação.

IV. Abrasivos e ferramentas abrasivas

1. Abrasivos e ferramentas abrasivas convencionais

As ferramentas abrasivas incluem mós, pedras de amolar, pontas montadas, segmentos de retificação, abrasivos revestidos (lixas, cintas de lixa) e pastas de retificação. Uma mó é uma ferramenta de corte especial, também conhecida como ferramenta abrasiva. A estrutura de uma ferramenta abrasiva é constituída por três elementos: grãos abrasivos, agente de ligação e poros, como se mostra na Figura 7.

Geralmente, as ferramentas abrasivas ligadas são fabricadas através da ligação de grãos abrasivos com um agente de ligação através de um processo de fabrico complexo que inclui mistura, moldagem, secagem, sinterização, moldagem, equilíbrio estático, teste de dureza e teste de rotação de segurança. O agente aglutinante liga os grãos abrasivos numa forma específica; as partes expostas dos grãos abrasivos executam a ação de corte; os poros acomodam as aparas, o fluido de trituração e ajudam na dissipação do calor.

Para melhorar o desempenho das ferramentas abrasivas, certas cargas podem ser impregnadas nos poros, tais como enxofre, dissulfureto de molibdénio, cera, resina, etc. Alguns consideram estas substâncias impregnadas como o quarto elemento das ferramentas abrasivas ligadas.

As caraterísticas de trabalho das ferramentas abrasivas são determinadas por factores como o material abrasivo, a dimensão do grão, o agente de ligação, a dureza, a estrutura, a forma e as dimensões, a resistência e o equilíbrio estático. Diferentes caraterísticas de trabalho têm as suas próprias gamas aplicáveis, que são brevemente apresentadas de seguida.

(1) Abrasivos

Os abrasivos são a principal matéria-prima para o fabrico de ferramentas abrasivas e são diretamente responsáveis pelo trabalho de corte. Para atender às necessidades de vários requisitos de processamento, os abrasivos devem ter alta dureza, certa tenacidade e resistência mecânica. Além disso, devem possuir estabilidade térmica e estabilidade química. Atualmente, os abrasivos mais utilizados incluem o óxido de alumínio castanho (A), o óxido de alumínio branco (WA), o carboneto de silício preto (C) e o carboneto de silício verde (GC).

Os abrasivos dividem-se em duas categorias principais: os abrasivos naturais e os abrasivos artificiais. Os abrasivos naturais têm geralmente desvantagens como o elevado teor de impurezas e a qualidade irregular, pelo que são raramente utilizados. Atualmente, os abrasivos artificiais são utilizados principalmente.

Os abrasivos artificiais dividem-se ainda em abrasivos convencionais (incluindo os tipos à base de alumina e de carboneto) e superabrasivos (incluindo o diamante sintético e o nitreto cúbico de boro). As caraterísticas e as gamas de aplicação dos abrasivos convencionais são apresentadas no quadro 2.

Tabela 2 Caraterísticas e gamas de aplicação dos abrasivos convencionais

A partir da Tabela 2, pode ver-se que, para materiais de retificação com maior resistência à tração, devem ser escolhidos abrasivos com maior dureza da família da alumina. Para materiais de retificação com menor resistência à tração, devem ser selecionados abrasivos com maior fragilidade e maior dureza da família dos carbonetos. As classes de abrasivos de óxido de alumínio castanho, óxido de alumínio branco e carboneto de silício são apresentadas na Tabela 3.

Quadro 3 Classes de abrasivos de óxido de alumínio castanho, óxido de alumínio branco e carboneto de silício
(Referência GB/T2478-2008, GB/T2479-2008, GB/T2480-2008)

(2) Tamanho do grão

A granulometria representa o tamanho das partículas abrasivas. Existem dois métodos para expressar a granulometria: o método do crivo e o método da sedimentação fotoeléctrica ou do granulómetro com tubo de sedimentação. O método da peneira é expresso pelo tamanho das aberturas da malha.

Os microgrãos são medidos pelo tempo de sedimentação. De acordo com a norma GB/T2481.1-1998, os grãos abrasivos grosseiros estão divididos em 26 classes de F4 a F220, sendo que os números mais pequenos indicam grãos mais grosseiros. De acordo com a norma GB/T 2481.2-2009, os microgrãos estão divididos em 13 classes de F230 a F2000, sendo que os números maiores indicam grãos mais finos.

Considerações sobre a seleção da granulometria:

1) Quando é necessária uma elevada precisão de processamento, escolha tamanhos de grão mais finos. Grãos mais finos significam que mais partículas abrasivas participam no corte em simultâneo, deixando marcas de corte mais pequenas na superfície de trabalho, resultando numa maior qualidade da superfície.

2) Quando a área de contacto entre a ferramenta abrasiva e a peça de trabalho é grande ou a profundidade de retificação é significativa, devem ser selecionadas ferramentas abrasivas de grão mais grosso. Isto deve-se ao facto de as ferramentas de grão mais grosso terem menos atrito com a peça e gerarem menos calor. Por exemplo, ao retificar superfícies planas, a utilização da face final da mó requer grãos mais grossos do que a utilização da circunferência.

3) O tamanho do grão para moagem grosseira deve ser mais grosseiro do que para moagem fina, o que pode melhorar a eficiência da produção.

4) Para operações de corte e retificação de ranhuras, devem ser selecionadas mós com granulometria grosseira, estrutura solta e maior dureza.

5) Ao retificar metais macios ou metais dúcteis, a superfície da mó fica facilmente obstruída com aparas, pelo que deve ser escolhida uma mó de grão grosso. Para retificar materiais de elevada dureza, deve ser selecionado um tamanho de grão relativamente grosseiro.

6) Na retificação de forma, para manter melhor a forma da mó, deve ser escolhida uma granulometria mais fina.

7) Para a moagem a alta velocidade, para melhorar a eficiência da moagem, o tamanho do grão deve ser 1-2 graus mais fino do que na moagem normal. Isto deve-se ao facto de, com grãos mais finos, haver mais partículas abrasivas por unidade de área de trabalho e cada grão suportar menos força, tornando-o menos propenso a ficar baço. A gama de aplicação de diferentes tamanhos de grão pode ser vista na Tabela 4.

Tabela 4 Gama de aplicações de abrasivos de diferentes granulometrias

(3) Agente de ligação

A principal função do agente de ligação é unir os grãos abrasivos para formar abrasivos com formas e resistências específicas. Os códigos, as propriedades e as gamas de aplicação dos agentes de ligação normalmente utilizados são apresentados no Quadro 5.

Tabela 5 Códigos, propriedades e gamas de aplicação de agentes de ligação abrasivos comuns

(4) Dureza

A dureza de um abrasivo refere-se ao grau de dificuldade com que os grãos abrasivos na superfície do abrasivo se destacam do agente de ligação sob a ação de forças de corte. Se os grãos se soltarem facilmente, o abrasivo tem baixa dureza, e vice-versa. É importante não confundir a dureza do abrasivo com a dureza dos próprios grãos abrasivos.

O principal fator que afecta a dureza do abrasivo é a quantidade de agente de ligação; mais agente de ligação resulta numa maior dureza do abrasivo. Além disso, no processo de fabrico do abrasivo, a densidade de formação, a temperatura de queima e a duração afectam a dureza do abrasivo.

O princípio básico para selecionar a dureza do abrasivo é assegurar a auto-afiação adequada do abrasivo durante o processo de retificação, evitar o desgaste excessivo do abrasivo e assegurar que não são produzidas temperaturas de retificação excessivas durante a retificação.

1) Quando a dureza da peça é maior, a dureza do abrasivo deve ser menor, e vice-versa. Isto porque quando a peça é dura, os grãos abrasivos suportam maior pressão durante a retificação e é mais provável que se tornem baços. A escolha de um rebolo mais macio pode promover a auto-afiação atempada e manter o desempenho de retificação do rebolo.

Quando a dureza da peça de trabalho é menor, os grãos abrasivos ficam cegos mais lentamente. Para evitar que os grãos se soltem antes de ficarem baços, deve ser escolhida uma roda mais dura. No entanto, quando a peça de trabalho tem baixa dureza mas alta tenacidade, as aparas podem facilmente entupir a roda, pelo que deve ser selecionada uma roda com grãos mais grossos e menor dureza.

2) Geralmente, as mós mais duras são escolhidas para a retificação grosseira em comparação com a retificação fina; para a retificação interna, como a área de contacto entre a mó e a peça de trabalho é maior do que na retificação externa, o que pode causar o aquecimento da peça de trabalho, deve ser escolhida uma mó mais macia. No entanto, quando o diâmetro do furo interno é pequeno, a velocidade da roda é mais baixa e a roda tem boas propriedades de auto-afiação, pode ser selecionada uma roda ligeiramente mais dura; para a retificação a alta velocidade, como a roda tem fracas propriedades de auto-afiação, a dureza da roda deve ser 1-2 graus mais baixa.

3) Na retificação de formas, para manter a forma da mó, deve ser escolhida uma mó mais dura; na retificação de superfícies descontínuas, como os grãos abrasivos são propensos a desprender-se devido ao impacto, pode ser selecionada uma mó mais dura.

4) Para materiais com fraca condutividade térmica e propensos a queimar (tais como ferramentas de aço rápido, rolamentos, peças de paredes finas, etc.), devem ser escolhidas rodas mais macias.

5) Quando a área de contacto entre a mó e a peça é grande, deve ser escolhida uma mó mais macia. Por exemplo, quando se utiliza a face final de uma roda para retificação de superfícies, esta deve ser mais macia do que quando se utiliza o diâmetro exterior da roda.

6) Para a retificação fina, onde é necessária uma elevada qualidade de superfície, deve ser escolhida uma mó mais macia; para a retificação de baixa rugosidade superficial, são frequentemente selecionadas mós ultra-macias. A seleção da gama de durezas para os diferentes métodos de retificação pode ser consultada na Tabela 6.

Tabela 6 Seleção da gama de dureza para diferentes métodos de retificação

2. Ferramentas superabrasivas

Os superabrasivos referem-se a abrasivos de diamante e de nitreto cúbico de boro. Os diamantes incluem os diamantes naturais e os diamantes sintéticos. O diamante natural é a substância mais dura da natureza, com baixa produção e preço elevado, pelo que os diamantes sintéticos são geralmente utilizados com mais frequência.

O nitreto de boro cúbico é um nitreto de boro com uma estrutura cristalina cúbica, com a fórmula molecular BN. A sua estrutura cristalina é semelhante à do diamante, com uma dureza ligeiramente inferior à do diamante, variando entre 72000 e 98000 HV. Até à data, não foi descoberto qualquer nitreto de boro cúbico natural, sendo atualmente produzido artificialmente.

(1) Caraterísticas dos abrasivos de diamante sintético

• Pode processar vários materiais de alta dureza e alta fragilidade, tais como carbonetos, cerâmica, vidro ótico, materiais semicondutores, etc.
• Os grãos abrasivos de diamante têm arestas afiadas, forte capacidade de trituração, longa vida útil e pequena força de trituração, apenas 1/4 a 1/5 do carboneto de silício verde, o que é benéfico para melhorar a precisão da peça de trabalho e reduzir a rugosidade da superfície.
• As mós de diamante têm temperaturas de retificação baixas, o que pode evitar a queima da superfície, fissuras e alterações estruturais na peça de trabalho.
• As mós de diamante têm uma longa vida útil, baixo desgaste, poupam horas de trabalho e são económicas de utilizar.
• Resistência ao calor relativamente baixa (700~800°C), perdendo a capacidade de corte a temperaturas de corte elevadas. Para além disso, o diamante tem uma forte afinidade com os elementos de ferro, causando desgaste químico, e geralmente não é adequado para a trituração de materiais ferrosos.

(2) Caraterísticas dos abrasivos de nitreto de boro cúbico (CBN)

Para além de serem utilizados no fabrico de ferramentas de corte, a maior área de aplicação dos materiais CBN é a produção de abrasivos CBN, utilizados em processos de retificação e afiação de alta velocidade e elevada eficiência. Isto pode melhorar significativamente a eficiência da retificação e aumentar a precisão e a qualidade da retificação num nível.

1) Boa estabilidade térmica.

A sua temperatura de resistência ao calor é superior a 1200°C, com forte inércia química, e não reage facilmente quimicamente com elementos ferrosos. Por conseguinte, é adequado para o processamento de peças de aço duras e resistentes (como o aço rápido superduro), bem como materiais com elevada dureza e baixa condutividade térmica a altas temperaturas.

2) Boa resistência ao desgaste.

Por exemplo, ao retificar ligas de aço para ferramentas, o seu tempo de vida é mais de 100 vezes superior ao das mós de corindo normais, o que permite obter um processamento automatizado.

3) Elevada eficiência de produção.

No processamento de materiais como ligas duras, as rodas de diamante são superiores às rodas de nitreto cúbico de boro. No entanto, ao processar ligas de aço como o aço de alta velocidade, o aço resistente ao calor e o aço abrasivo, a sua taxa de remoção de metal é 10 vezes superior à das mós de diamante e 60-100 vezes superior à das mós de corindo branco.

4) Boa qualidade de moagem.

A precisão dimensional da peça de trabalho retificada é elevada, o valor da rugosidade da superfície é baixo e não é propensa a queimaduras e fissuras. A tensão residual da superfície é menor do que a das rodas de corindo.

5) Baixo custo de processamento.

Embora as rodas de nitreto de boro cúbico sejam dispendiosas, têm vantagens como a elevada eficiência de processamento, a boa qualidade da superfície, a longa duração, o fácil controlo da precisão dimensional e a baixa taxa de desperdício, o que resulta em custos globais mais baixos.

As caraterísticas comuns dos dois abrasivos super-duros são a elevada dureza, boa condutividade térmica e arestas afiadas, mas cada um tem as suas próprias caraterísticas. O diamante tem uma fraca estabilidade térmica e difunde-se para formar carbonetos com metais como o ferro, crómio, vanádio, tungsténio, molibdénio e titânio a altas temperaturas, acelerando o desgaste do abrasivo. Por conseguinte, não é adequado para retificar metais ferrosos, mas pode retificar várias ligas de ferro fundido, uma vez que o carbono no ferro fundido está saturado e não ocorre mais difusão.

Por exemplo, na retificação de peças fundidas sob pressão em liga de alumínio-silício, é possível obter uma maior qualidade da superfície de processamento e vantagens económicas. A vida útil dos abrasivos de diamante pode ser aumentada em cerca de 40% com a retificação húmida em comparação com a retificação a seco, pelo que a retificação húmida deve ser utilizada tanto quanto possível.

O nitreto de boro cúbico é adequado para a retificação de materiais ferrosos e é normalmente utilizado para retificar cambotas, árvores de cames, orifícios internos, engrenagens, materiais difíceis de maquinar e superfícies. Pode ser utilizado para retificação a alta velocidade e a alta velocidade de avanço, resultando em valores baixos de rugosidade da superfície sem queimar, e pode obter uma maior precisão ao mesmo tempo que melhora a eficiência da retificação.

As mós de CBN têm uma longa vida útil e um bom desempenho de retificação, poupando tempo aos auxiliares na substituição da mó, na preparação, no ajuste da máquina e na inspeção da peça. Durante a retificação, são geralmente utilizadas emulsões de extrema pressão ou fluidos de retificação de alta velocidade para arrefecimento. A comparação das gamas de aplicação dos dois abrasivos super-duros é apresentada na Tabela 7.

Tabela 7 Gamas de aplicação de dois abrasivos super-duros

Nota: √-Aplicável, ×-Não aplicável.

3. Abrasivos revestidos

Os abrasivos revestidos são abrasivos fabricados através da adesão de grãos abrasivos a um material de suporte flexível com adesivos, vulgarmente conhecidos como "lixa e pano de areia". Atualmente, estes produtos na China incluem principalmente: lixa, papel de lixa, cintas de lixa, discos de lixa, rodas de lixa e mangas de lixa.

As caraterísticas dos abrasivos revestidos são a facilidade de utilização, o equipamento simples, o funcionamento seguro, o ciclo de produção curto dos abrasivos e o preço baixo. Com a introdução de cintas de lixa de papel e discos de lixa de papel de aço, a gama de aplicações dos abrasivos revestidos tornou-se ainda mais alargada.

(1) Classificação e caraterísticas dos abrasivos revestidos

1) Classificação dos abrasivos revestidos

A classificação dos abrasivos revestidos é apresentada no quadro 8.

Quadro 8 Classificação dos abrasivos revestidos

2) Tamanho do grão dos abrasivos revestidos

A GB/9258.2-2008 especifica a granulometria dos grãos abrasivos grossos para abrasivos revestidos e a GB/T9258.3-2000 especifica a granulometria dos microgrãos abrasivos para abrasivos revestidos.

A granulometria dos grãos abrasivos grossos está dividida em 20 números de grãos: P12, P14, P16, P20, P24, P30, P36, P40, P50, P60, P70, P80, P100, P120, P150, P180, P220.

O tamanho do grão dos pós abrasivos finos está dividido em 13 números de grão: P240, P280, P320, P360, P400, P500, P600, P800, P1000, P1200, P1500, P2000, P2500.

3) Adesivos para abrasivos revestidos

As colas para abrasivos revestidos são principalmente materiais líquidos utilizados para colar grãos abrasivos e materiais de suporte. Os tipos e códigos de colas para abrasivos revestidos são apresentados no quadro 9; o desempenho e a gama de aplicações de várias colas para abrasivos revestidos são apresentados no quadro 10.

Quadro 9 Tipos de adesivos e respectivos códigos

Quadro 10 Desempenho e gama de aplicações de várias colas para abrasivos revestidos

4) Material de suporte

O material de suporte é o suporte dos abrasivos e dos aglutinantes nos abrasivos revestidos, utilizando geralmente materiais fibrosos macios, que exigem uma elevada resistência à tração, um baixo alongamento e uma boa resistência à água. Os materiais de suporte e as utilizações dos abrasivos revestidos são apresentados no quadro 11; as classificações e códigos dos materiais de suporte são apresentados no quadro 12.

Tabela 11 Materiais de suporte e utilizações de abrasivos revestidos

Quadro 12 Classificações e códigos do material de suporte

(2) Abrasivos com suporte de tecido, discos de lixa, rodas de lamelas e mangas de lixa

1) Pano de lixagem a seco

O pano para lixagem a seco é geralmente utilizado para lixagem a seco manual ou a baixa velocidade e baixa pressão. Ao utilizar fluidos de corte à base de óleo, a eficiência e a qualidade do processamento podem ser melhoradas. Após a exposição à humidade, a tela para lixar a seco pode ser ligeiramente seca a uma temperatura de 60-80°C; uma secagem excessiva pode levar à rutura.

O pano para lixagem a seco é geralmente produzido em forma de folha (código S) e em forma de rolo (código R); com base na densidade da superfície, divide-se nos tipos leve (L), médio (M) e pesado (H). O pano leve é adequado para o processamento de madeira, couro, borracha e outros, enquanto o pano pesado é adequado para o processamento de metais.

2) Lixa à prova de água

Deve ser mergulhada em água a 40°C durante cerca de 10 minutos antes de ser utilizada, e utilizada depois de amolecida. Seleção de grão: P80-P150 para lixagem grosseira, P180-P280 para lixagem fina e P320 e superior para lixagem de precisão. Os dois abrasivos mais utilizados nas lixas impermeáveis são a areia de vidro (código GL) e a granada (código G).

Marcação: Lixa S G/G C230×280 A P80

3) Discos de fibra vulcanizada

Os discos de fibra vulcanizada são fabricados através da aderência de abrasivos à superfície de papel de fibra vulcanizada de alta qualidade, utilizando resina sintética resistente ao calor de alta resistência como aglutinante, formando discos circulares finos. Os discos de fibra vulcanizada podem ser montados em máquinas manuais para lixar e polir, utilizados para remoção de ferrugem, polimento e outros processos de lixagem a seco em materiais metálicos ou não metálicos. São fáceis de operar, altamente eficientes, versáteis, seguros e fiáveis. A velocidade máxima de trabalho dos discos de fibra vulcanizada é de 80m/s.

4) Rodas de lamelas abrasivas

Os discos de lixa são ferramentas abrasivas em forma de roda ou de disco, formadas pela distribuição uniforme de abrasivos em forma de folha com revestimento de tecido, radialmente a partir do eixo.

Os discos flap abrasivos têm uma eficiência de processamento relativamente elevada e são amplamente utilizados para lixar e polir. São eficazes no polimento de metais não ferrosos e produtos de aço inoxidável, bem como no acabamento de superfícies moldadas de ferramentas abrasivas. As rodas flap com face final são adequadas para polimento e acabamento de grandes áreas. As rodas flap são fáceis de utilizar e podem ser usadas com ferramentas eléctricas e pneumáticas, bem como com tornos, máquinas de perfuração e outras máquinas-ferramentas.

Velocidade máxima de trabalho das rodas basculantes: 35m/s ou 50m/s para as rodas basculantes montadas no veio e no mandril, 80m/s para as rodas basculantes em forma de taça.

5) Manga de lixa cilíndrica

As buchas de lixa cilíndricas, também conhecidas como buchas de lixa com suporte de tecido (código S), são ferramentas abrasivas cilíndricas fabricadas através da aderência de abrasivos a tecido ou material de suporte de papel. As suas utilizações são semelhantes às das rodas de lixa e são mais adequadas para polir rolamentos de grandes dimensões, com maior eficiência. As mangas de lixa dividem-se em mangas de lixa cilíndricas com suporte de tecido (código SC) e mangas de lixa cilíndricas com suporte de papel (código SP).

(3) Cintas de lixa

As cintas de lixa são abrasivos revestidos em forma de laço, divididos em cintas sem fim e cintas com juntas. As cintas sem fim foram gradualmente substituídas por cintas com juntas devido às limitações dos processos de fabrico de materiais de suporte e às baixas taxas de produção. Atualmente, nas normas nacionais e internacionais relativas a cintas de lixa, as cintas de lixa referem-se a cintas articuladas.

A retificação com cintas de lixa é um novo tipo de processo de retificação que se desenvolveu ao longo de 30 anos, tornando-se numa tecnologia de processamento relativamente completa e autónoma. As cintas de lixa são a segunda geração de produtos abrasivos revestidos. A retificação com cintas de lixa é um método de processamento contínuo altamente eficiente realizado em equipamento específico, com uma vasta gama de aplicações, sendo por isso designada por tecnologia de "retificação universal".

1) Classificação das cintas de lixa

Existem muitos tipos de cintas de lixa. Por forma, há correias de rolo e correias de laço; por material de suporte, há correias de tecido, correias de papel e correias de suporte compostas; por aglutinante, há correias de cola animal, correias de semi-resina e correias de resina completa; por superfície de trabalho, há correias de grão denso, correias de grão esparso e correias super-revestidas. Os tipos e as caraterísticas das cintas de lixa são apresentados no quadro 13.

Quadro 13 Tipos e caraterísticas das cintas de lixa

2) Seleção do grão da cinta de lixa

A seleção do grão da cinta de lixa baseia-se principalmente nas condições de processamento e nos requisitos de rugosidade da superfície da peça a trabalhar. A sua gama aplicável e a rugosidade superficial alcançável são apresentadas na Tabela 14.

Quadro 14 Gama aplicável e rugosidade superficial alcançável da granalha da cinta de lixa

3) Seleção do adesivo da cinta de lixa

Os tipos, propriedades e gamas aplicáveis de colas para cintas de lixa são apresentados nos Quadros 9 e 10.

Para além disso, algumas cintas de lixa têm requisitos especiais, com uma camada extra de adesivo de super-revestimento aplicada sobre a camada de resina.

① Adesivo de revestimento anti-estático.

É utilizada principalmente para o processamento de produtos de madeira e plástico, o que pode impedir a aderência de poeiras de corte causadas pela eletricidade estática gerada pela fricção entre a parte de trás da cinta de lixa e o suporte, o que é benéfico para a segurança da produção.

② Adesivo de super-revestimento anti-entupimento.

É um revestimento de resina composto principalmente por sabão metálico, que pode prevenir eficazmente o entupimento da superfície da cinta de lixa, melhorando assim a eficiência de moagem e a vida útil da cinta.

③ Adesivo de super-revestimento de decomposição anti-oxidação.

É composta por materiais poliméricos elásticos e materiais activos resistentes à oxidação e à decomposição. Tem um efeito de arrefecimento durante o processamento, o que pode melhorar efetivamente a vida útil da cinta de lixa e a qualidade da superfície processada.

4) Seleção do material de suporte da cinta de lixa

A seleção do material de suporte da cinta de lixa baseia-se principalmente nos requisitos de utilização. Para cargas de processamento elevadas e altas velocidades, o material de suporte requer maior resistência e menor alongamento. Geralmente, os tecidos de algodão e linho ou os tecidos de fibra de nylon e poliéster são escolhidos como materiais de suporte. As cintas de lixa comuns utilizam frequentemente diferentes graus de peso de têxteis e materiais de papel, com base na densidade de área do tecido e em diferentes tamanhos de grão.

As cintas de lixa com suporte de papel são mais suaves e mais uniformes do que as cintas com suporte de tecido, mas têm uma capacidade de carga inferior. Os materiais de suporte compósitos combinam as vantagens de ambos e são adequados para trabalhos de lixagem pesados. Existem dois tipos de materiais de suporte compostos: um consiste em adicionar uma camada de tecido de malha entre duas camadas de papel; o outro consiste em adicionar uma camada de tecido por cima do suporte de papel.