Estimação do desgaste de ferramenta no torneamento do Inconel 718

Resumo

As ligas à base de níquel possuem propriedades como alta resistência mecânica, resistência à fluência, corrosão e oxidação e à fadiga que as tornam de grande interesse para serem empregadas em situações extremas. Por esse motivo, tais ligas, com destaque para o Inconel 718, vêm sendo amplamente utilizadas pelas indústrias aeroespacial e aeronáutica, química e petroquímica e petrolífera na fabricação de componentes que opeream em regimes específicos de alta solicitação, seja mecânica, térmica ou química. Contudo, devido sobretudo à sua propriedade de baixa condutividade térmica, tal liga é considerada de difíceil usinagem, uma vez que a geração de calor na zona de remoção de material é acentuada, o que acelera o desgaste da ferramenta de corte que, por sua vez, gera efeitos adversos na integridade superficial da peça, o que altera propriedades fundamentais, comprometendo em partes sua usabilidade sob fadiga. Tendo em vista tais impactos negativos do ponto de vista industrial, o objetivo deste trabalho foi elaborar um modelo de predição do desgaste da ferramenta de corte por meio do Filtro de Kalman, com a justificativa de que, uma vez que as condições da ferramenta e sua eventual ruptura são conhecidas previamente, é possível  determinar o ponto de parada da usinagem antes do desgaste total da ferramenta para que se preserve a integridade superficial do material. Os dados obtidos experimentalmente ao se usinar o material em questão em um torno CNC foram utilizados para alimentar o modelo dinâmico escolhido para estimar o desgaste. Os parâmetros das equações diferenciais foram obtidos de maneira numérica pela solução de um probema de otimização de mínimos quadrados ponderados. Após a verificação da acurácia do modelo pela comparação com os dados experimentais, foi aplicado o Filtro de Kalman para minimizar a covariância do erro de estimatição do desgaste. O projeto do Filtro de Kalman também levou em consideração a prioridade das últimas sessões de usinagem, visto que este é o momento mais crítico e que poderá levar à quebra da ferramenta. Dessa forma, o filtro atinge sua acurácia máxima nos pontos finais dispostos no gráfico de desgaste pela força de usinagem.