Atualmente o mundo se encontra no desafio da sustentabilidade, por isso a utilização de produtos que são renováveis de forma mais fácil tem aumentado consideravelmente. Em busca disso o setor florestal tem investido na qualidade e na produção de madeira de reflorestamento. No Brasil a área de reflorestamento tem crescido consideravelmente desde 2000, sendo as espécies de eucalipto responsáveis pela maioria dessa área reflorestada.
Com a utilização desse tipo de matéria prima é de grande importância o conhecimento de suas características de trabalhabilidade. Como a madeira é um material de propriedades que variam entre as espécies e por diversos outros fatores, é de suma importância conhecer como o material se comportará durante a sua usinagem e acabamento.
O processamento tem grande influência na rugosidade. Fatores como a velocidade de corte, velocidade de avanço, a afiação das ferramentas e vibração da máquina influenciam na rugosidade superficial. A rugosidade da madeira pode ainda ser influenciada pela porosidade, por incrustações, trincas etc.
As forças de usinagem nos processos abrasivos são importantes, pois influenciam a qualidade geométrica, dimensional e superficial da peça, a vida da ferramenta e por fim o tempo de execução do processo de corte. Os valores médios das forças de usinagem a serem empregados durante a usinagem também são importantes porque determinam a potência necessária para a máquina retificadora, assim como suas necessidades estruturais.
O desempenho de corte das ferramentas nos processos de usinagem de madeiras pode ser indicado pelo consumo de energia necessário ao corte para operações de desbaste ou pela qualidade superficial obtida em operações de acabamento. Para ambas situações refere-se o termo “usinabilidade”.
O processo de lixamento é fundamental para alcançar a qualidade superficial exigida no acabamento em alguns usos da madeira. Por isso é fundamental o conhecimento e adequação desse processo com as características desejadas no produto final. No lixamento da madeira devem ser consideradas inúmeras variáveis que podem influenciar, como, umidade da madeira, espécie, sentido do lixamento, velocidade de corte, densidade da madeira, granulometria da lixa, entre outros.
O processo de lixamento pode ser dividido em duas classes de trabalho. Na primeira classe estão os processos que são realizados para preparar a madeira reduzindo mais ou menos a aspereza superficial da peça. Na segunda classe estão os processos de lixamento que preparam a madeira para subseqüente aplicação de materiais de acabamento.
Lixa é o produto fabricado com a deposição de grãos de mineral abrasivo, previamente classificado a um tamanho especificado, sobre um costado de papel, tecido, fibra vulcanizada, filme plástico ou combinação (papel + tecido), e unidos por camadas de adesivos que são curadas para ter a forma sólida.
Durante o processo de usinagem por abrasão, os grãos abrasivos se desgastam, os topos dos mesmos começam a perder suas “cristas”, ou seja, seu grau de afiação, tornando os grãos “cegos”. Devido à perda da afiação dos grãos ocorre um aumento nos esforços de remoção do material, originando deformações na superfície do material ao invés de sua efetiva remoção. Com o aumento destes esforços e das deformações citadas ocorre o aumento da força tangencial de corte, em conseqüência de maiores atritos do topo do grão abrasivo com a superfície do material gerando maiores temperaturas no processo.
O parâmetro de medida mais importante depois do lixamento é a rugosidade superficial, a partir desta pode-se averiguar se a superfície está pronta para a próxima etapa ou a qualidade final exigida do produto. Com uma rugosidade adequada pode-se ter obter os padrões finais desejados e uma melhora no recebimento de produtos como selantes, tintas e vernizes.
Este trabalho tem como objetivo uma nova sistemática de análise de resultados através de um sistema de aquisição de dados, o estudo das relações entre velocidade de corte, potência e força no lixamento com a qualidade superficial, através da medição da rugosidade obtida.
Nesta análise Utilizou-se uma central de aquisição de dados para a leitura e captação dos dados relevantes no processo de lixamento. Utilizou-se o processo de lixamento plano do Eucalyptus grandis. A central de aquisição de dados é composta por três principais equipamentos, que são o computador, o painel de controle e o sistema usado para a captação dos dados.
A central de dados foi completamente projetada para a captação desses dados. O sistema de aquisição de dados conta com um suporte de chapa basculante afim de garantir perpendicularidade nos ensaios, uma célula de carga adaptada e uma lixadeira plana.
Confeccionou-se os corpos de prova a partir de 3 barras de Eucalyptus grandis com o comprimento inicial de 1400 mm com seção retangular de 50 mm. Essas barras foram aplainadas em uma face e um canto e na seqüência realizou-se o desengrosso para que as faces ficassem paralelas entre si. Depois disso as mesmas foram segmentadas numa serra circular com guia, garantido assim o mesmo tamanho para todos os corpos de prova.
Confeccionou-se 60 corpos de prova de dimensões 50, 30 e 21 mm .
Para a aquisição de todos os sinais montou-se um painel com uma fonte Siemens com entrada 110-220 VAC / 24 VCC, um transdutor de célula de carga modelo TCA 500-2MV/V, um inversor de frequência da marca Weg® 1line com tensão de alimentação em 380V e 3 A, para o controle da velocidade do motor da lixadeira.
Para a medição dos valores de potência do motor durante o processo de lixamento utilizou-se um transdutor de corrente modelo TRX-I/U da marca WARD® n° série 90501 com mais ou menos 0,5 de incerteza. Esse transdutor capta a variação do valor da corrente do motor e libera um sinal proporcional entre 0 e 5 V.
Para a captação dos dados usou-se um módulo de canais com 16 entradas possíveis modelo BNC2120 da marca National Instruments®, uma placa de aquisição de dados PCI¬6220, e a ligação entre a placa de aquisição e o módulo de canais foi feita através de um cabo blindado modelo SHC 68-100EPm.
Os dados foram recebidos captados pelo LabView 7.1®, aonde foi feito um programa que se adequasse ao ensaio realizado. Após captados esses dados analisados e selecionados através do Mathlab 6.5®.
Para a realização dos ensaios fez-se a climatização dos corpos de prova para garantir a uniformidade da umidade. Os ensaios foram realizados com a umidade estabilizada em 8%. Para o procedimento do ensaio primeiramente era ligado o programa de aquisição de dados, depois ligava-se o inversor de frequência e consequentemente o motor, depois disso esperava a normalização da curva de potência do motor devido a sua partida, após isso colocava-se os corpos de prova para serem usinados por um minuto.
Em ensaios com a lixa de 80 de granulometria foi necessário a redução do tempo de usinagem para 40 segundos evitando que o suporte da célula de carga fosse desgastado pela lixa. Todas as lixas utilizadas são compostas por grãos de óxido de alumínio.
A qualidade superficial foi avaliada através de um rugosímetro da marca Taylor Robson, modelo surtronic 25 com comprimento de amostragem 4mm, Cut-off 0,8mm e filtro 2CR .
Utilizou-se 3 granulometrias de lixas, 3 velocidades de corte e 2 diferentes cargas produzindo duas diferentes pressões específicas. Cada condição foi repetida 3 vezes. As velocidades de corte utilizadas de 10, 11 e 12 m/s são referentes à freqüência de 45, 52.5 e 60 Hz ajustado no inversor de freqüência que controla a velocidade de corte. Utilizou-se a faixa de 45 a 60 Hz uma vez que o transdutor de corrente utilizado deve trabalhar nesta faixa de freqüência. As cargas utilizadas neste trabalho, 3,466Kgf e 4,446Kgf, referem-se respectivamente, ao esforço que o peso próprio do suporte da célula aplica no corpo de prova (sem carga adicional) e o esforço que o peso próprio do suporte da célula acrescido de uma massa de 1 Kg aplica no corpo de prova (com carga adcional). As pressões específicas geradas por essas cargas foram de 219,9 gf/cm2 e 283,4 gf/cm2 respectivamente.
Pode-se notar que os menores valores de potências de lixamento foram encontrados na lixa 100, enquanto a lixa 80 obteve os maiores valores. Percebe-se também que os valores de potência aumentam com a adição de carga perpendicular no ensaio.
Nota-se que também que a potência de lixamento aumenta conforme a velocidade de lixamento aumenta, porém, nos ensaios sem carga adicional na lixa 80 verifica-se que a velocidade de 11 m/s é a que tem a maior potência de corte.
Nota-se que os maiores valores em todas as velocidades foram obtidos com a lixa 80 sem a carga adicional enquanto que os menores valores de rugosidade foram obtidos na velocidade de 10 m/s na lixa 80 sem carga adicional enquanto que para as velocidades de 11 e 12 m/s os melhores resultados foram os da lixa 100 com carga adicional e da lixa 120 com carga adicional, respectivamente. Também pode-se perceber que os ensaios com carga para a lixa 80 obtiveram menores valores de rugosidade, e com isso uma melhor qualidade superficial. Pode-se afirmar que as melhores rugosidades obtidas para a lixa 80 foram com o aumento da pressão específica.
Como conclusão, a bancada de aquisições de dados mostrou-se eficiente na aquisição de potência de lixamento e força de lixamento, mostrando-se completamente confiável para adquirir variáveis físicas de processos. A metodologia utilizada é capaz de ser empregada no meio industrial sendo possível sua utilização para controle de processos e qualidade da peça produzida.
Pôde-se perceber que as melhores rugosidades foram obtidas nos ensaios onde se obteve as menores potências de lixamento.
Ficou demonstrado que uma maior pressão específica ajudou na qualidade do acabamento superficial, melhorando o acabamento e diminuindo o valor da rugosidade.
Há uma diferença de qualidade, visualmente notável, do acabamento superficial entre a lixa 80 e as demais granulometrias. Os acabamentos superficiais das lixas 100 e 120 foram equivalentes.
A variação da velocidade de lixamento não afetou de forma significativa a rugosidade das peças. Isso deve-se provavelmente à baixa variação da velocidade utilizada nos ensaios (10, 11 e 12 m/s). A potência de lixamento apresentou-se maior para ensaios com maiores velocidades. O aumento da pressão específica aumentou a energia requerida independentemente da variação da velocidade.
A variação da granulometria da lixa corte afetou a potência de lixamento. A potência mostrou-se menor em todos os casos para a lixa 100. Tal fato pode ser explicado devido a rugosidade inicial da peça (13µm) estar mais apropriada para o lixamento com lixa 100. Ou seja, a Lixa 100 foi mais eficiente durante o lixamento das peças que apresentavam rugosidade inicial de 13 µm.
Autores: Manoel Cléber de Sampaio Alves -UNESP-ITAPEVA; Francisco Mateus Faria de Almeida Varasquim -UNESP-BAURU; Marcos Tadeu Tiburcio Gonçalves -UNESP-ITAPEVA; Luiz Fernando Frezzatti Santiago -UNESP-ITAPEVA; Luciano Donizeti Varanda -UNESP-ITAPEVA; Thiago Fernandes Oliveira Lima -UNESP-ITAPEVA; Sueli Souza Leite -UNESP¬ITAPEVA |
