(*) Marcelo Acacio de Luca Rodrigues
(19/04/2020) – Esta terceira parte do artigo busca explicar o experimento executado por Merchant para validar suas equações, porém diversos elementos da teoria de formação do cavaco são apresentados ao longo da parte experimental. Este tipo de escrita, que mistura teoria e método experimental, não é muito “comum” no meio acadêmico, porém, como já citado, a normatização deste texto é bastante especial. E isto não é uma conseqchr38uuml;ência de ser um texto produzido em um laboratório de pesquisa de uma empresa e sim resultado de uma liberdade de criação que não perde o rigor científico, e não se pauta exclusivamente pela estrutura formal da produção científica.
E as equações que definem os ângulos envolvidos na formação do cavaco devem possuir pelo menos um valor conhecido experimentalmente, que é o ângulo de plano de cisalhamento. E a figura 6 auxilia no entendimento da grandeza denominada taxa de variação de espessura.
E esta variação de espessura é escrita como sendo a equação 5:
Merchant é muito coerente em afirmar que a equação 5 não é muito satisfatória para avaliar a taxa de variação da espessura o cavaco devido a um motivo evidente: a dificuldade de medir ou mesmo estimar a espessura deformada do cavaco. Um fato curioso é que Merchant classifica a parte “externa” do cavaco aquilo que é chamado atualmente de lado interno, ou seja, a região serrilhada do cavaco. Merchant também define uma taxa de variação de comprimento do cavaco que devido à continuidade e ausência de perda de massa, este valor deve ser o mesmo que a taxa de variação de comprimento. E a equação 5 se torna a equação 6 a seguir:
E aplicando a equação 6 na equação 5 resultará em uma equação de muita utilidade para estimar o ângulo do plano de cisalhamento, que dependerá exclusivamente da taxa de variação de comprimento do cavaco e do ângulo de saída. Esta equação depende apenas de um valor medido, que é a taxa de variação do comprimento (rL).
Neste momento, o leitor deve se perguntar: como medir a taxa de variação de comprimento? Merchant esclarece que o método mais versátil e preciso é pesar um comprimento padrão e conhecido de cavaco conhecido. Este primeiro valor (medido) é um padrão de massa sobre comprimento que será comparado com o valor teórico da massa de cavaco removido. A equação 8 resulta facilmente na taxa de variação de comprimento como sendo:
Merchant declaradamente se apóia nos experimentos realizados por Stanton and Hyde, de 1925, para apresentar a tabela 1. Nesta tabela, as quatro primeiras colunas de valores são aqueles experimentais, devidamente observados e medidos, enquanto as 4 últimas colunas são valores calculados. E nesta tabela Merchant se preocupa em explicar somente o valor deformação em cisalhamento, que é a sexta coluna a partir da esquerda.
E a obrigação de explicação de Merchant para os elevados valores da deformação em cisalhamento é porque, sob temperatura ambiente, estes valores já representam ruptura em aços. Isto significa que sob temperaturas em equilíbrio e baixas velocidades de deformação o aço já haveria rompido por valores muito menores. E novamente Merchant se apóia em outro pesquisador, agora é Bridgman (1943), para facilmente justificar tais valores, sendo:
i. A deformação que produz ruptura em cisalhamento aumenta rapidamente a medida que a tensão compressiva no plano de cisalhamento aumenta;
ii. Sob altas velocidades, ocorre aumento da temperatura, e este fator poderá aumentar a ductilidade e/ou encruamento nos aços.
Um breve comentário é válido para a segunda justificativa, pois o leitor deve pensar que para aços baixa liga a ductilidade aumenta, enquanto para aços inoxidáveis é o encruamento a principal característica afetada.
Ainda sobre a tabela 1, é possível perceber que a taxa de variação do comprimento do cavaco e a relação entre a velocidade do fluxo do cavaco e a velocidade de corte resultam no mesmo valor, indicando validade nas equações, pelo menos para este processo estudado.
Na sequência do texto, Merchant inaugura uma nova sessão para abordar aspectos que envolvem a força na operação de corte ortogonal. E para este assunto, Merchant imediatamente declara que é necessário um esquema gráfico que realmente represente o sistema mecânico, em que, no caso da usinagem, o cavaco é idealizado como um corpo separado da peça, em um estado de equilíbrio sob ação de forças de mesma intensidade, porém com sentidos opostos. A figura 7 apresenta o modelo simplificado do equilíbrio de forças que atuam no cavaco.
Na figura 7, as forças principais R e R’ são colineares, ou seja, estão alinhadas. Merchant faz uma nota de rodapé em seu texto informando que isto é uma idealização que cabe nesta discussão, mas R e R’ não são necessariamente colineares. Esta afirmação foi feita com base em outra publicação dele mesmo, onde este aspecto é abordado, ou seja, a não colinearidade de R e R’.
(*) Marcelo Acácio de Luca Rodrigues é engenheiro mecânico, doutor em engenharia mecânica, licenciado em filosofia, microempresário e professor universitário.
