Influência de diferentes meios lubrirrefrigerantes na rugosidade gerada por fresamento em amostras fabricadas por manufatura aditiva metálica em aço maraging C300

Abstract

Os sistemas de manufatura aditiva metálica (MAM) vêm ganhando destaque nos últimos anos pela possibilidade de produzir peças metálicas com geometrias complexas, as quais não poderiam ser fabricadas por processos de usinagem convencional. Por outro lado, percebe-se uma lacuna no estado da arte em analisar o acabamento superficial em amostras de aço maraging fabricadas pelo método SLM (Selective Laser Melting), após o processo de fresamento, com diferentes meios lubrirrefrigerantes. Entende-se que, devido à aplicabilidade deste material, uma boa qualidade superficial é essencial, e a escolha do lubrirrefrigerante pode afetá-la diretamente. Com isso, o trabalho visa comparar o desempenho de diferentes meios lubrirrefrigerantes aplicados ao processo de fresamento tangencial e frontal em amostras de aço maraging C300 fabricadas por SLM. Para esse propósito, o fresamento foi executado a seco, com fluido de corte em abundância, aplicando mínima quantidade de lubrificante (MQL) e usando ar comprimido refrigerado a 0 °C, mantendo os parâmetros de corte constantes. A intenção é descobrir se as técnicas ambientalmente amigáveis podem ou não substituir a aplicação do fluido em abundância na geração do acabamento da superfície usinada. A textura da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura e a medição da rugosidade por um perfilômetro, observando os parâmetros Ra, Rz e Rt. Foram avaliadas as composições químicas por espectroscopia de energia dispersiva de raios-X e as possíveis alterações de microdureza também foram mensuradas após o processo de usinagem. Os resultados mostraram que o fresamento tangencial concordante com aplicação de fluido de corte em abundância é a melhor condição para o acabamento das peças em aço maraging C300 fabricadas por SLM (Ra  0,62 m, Rz  3,2 m e Rt  4,9 m). Porém, o fresamento frontal com MQL também resultou em amostras com rugosidade baixa (Ra  0,81 m, Rz  3,6 m e Rt  5,1 m). Assim, dependendo da aplicação técnica do componente, a diferença encontrada nos valores de rugosidade pode ser irrelevante. No entanto, sob o ponto de vista ambiental, a aplicação de MQL torna-se mais pertinente. Observou-se também que os valores de microdureza mais elevados produzidos após o fresamento (aumento de aproximadamente 15%) correspondem aos casos de melhor acabamento, mostrando que há uma correlação entre menor rugosidade e maior microdureza geradas nas superfícies das amostras fabricadas por SLM.

Metal additivemanufacturing (MAM) systems have gained prominence in recent years due to thepossibility ofproducingmetallic parts with complex geometries, which could not be manufactured by conventional machining processes. On the other hand, thereis a gap in the stateof-the-art in analyzing the surface finish on maraging steelsamples manufactured using the SLM (Selective Laser Melting) method afterthe milling process, withdifferent lubricoolingconditions. It is understood that, dueto the applicabilityof this material, a good surface finish is essential,and the choice of lubricoolant can directly affect it. Thus, thework aims to compare the performance ofdifferent lubricooling conditions applied to theperipheral and face milling process on C300 maraging steel samples manufactured by SLM. For this purpose, millingwas performed in dry cutting, in flood machining, with minimum quantity lubrication (MQL), and using compressed air cooled at 0°C, keeping constant the cutting parameters.Theintention is to detect whether environmentallyfriendly techniques can or cannot replacethe applicationof abundant cutting fluid in achieving the machined surface finish.Surfacetexture was assessedthrough scanningelectron microscopy and surface roughness measurement through aprofilometer, observing the parametersRa, Rz, and Rt. The chemical compositions were evaluated by energy-dispersive X-ray spectroscopy, and the possible changes in microhardness were also measured after the machining process. The results showed that peripheral down-milling with abundant cutting fluid is the best condition for finishing parts in maraging steel C300 manufactured by SLM (Ra  0,62 m, Rz  3,2 m and Rt  4,9 m). However, face milling with MQL also resulted in samples with low roughness (Ra  0,81 m, Rz  3,6 m and Rt  5,1 m). Therefore, depending on the component's technical application, the difference in the roughness values may be irrelevant. Nevertheless, from an environmental perspective, MQL application becomes more pertinent. It was also observed that the highest microhardness values produced after milling (an increase of around 15%) correspond to cases with better finishing, showing a correlation between lower roughness and higher microhardness generated on the surfaces of samples manufactured by SLM.