O brunimento é um processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no acabamento de peças.
Durante o processo, os grãos ativos do brunidor entram em contato com a superfície da peça.
Esta gira lentamente e o brunidor desloca-se ao longo da geratriz da superfície de revolução com movimentos alternativos de pouca amplitude e freqüência relativamente elevada.
Na maioria dos casos, o brunimento é feito com uma ferramenta especial de retificação, constituída de segmentos de material abrasivo, montados em grupo.
A Figura 1 ilustra a ação da ferramenta de brunimento, ou seja, o brunidor sobre a superfície que será trabalhada. Ao girar, o brunidor faz um movimento vertical oscilante de subida e descida.
Apresenta diferenças em relação ao processo de retificação, especificamente a velocidade, a superfície de contato da ferramenta rugosa, o movimento alternado e maiores pressões de trabalho. No brunimento a velocidade de rotação da ferramenta é inferior a retificação e o trabalho é feito com pressões mais elevadas da ordem de 3 a 8 kgf/cm2, ou seja, de 0,3 a 0,8 Mpa.
O processo é usado para melhorar as características superficiais, conferir precisões geométricas as peças obtidas por operações anteriores como usinagem, sinterização, tratamento térmico, etc. Este processo elimina danos superficiais pelo emprego de baixa velocidade e ação suave a ferramenta, caracterizando-se pela combinação de um movimento axial com um rotacional ou transversal para o brunimento de superfícies planas.
A superfície brunida e identificada como resultado final de um processo de acabamento, ou seja, superfície que apresenta características finais para sua aplicação, apresentando baixos valores de rugosidade da ordem de micrometros, além de bom contato entre as partes com excelente comportamento de desgaste e boa redução de nível de ruído.
No brunimento, também, pela baixa geração de calor, não ocorre oxidação e nem alteração da estrutura cristalina.
Em grande parte dos casos, a dinâmica do brunimento proporciona uma superfície com estrias cruzadas que apresentam, em geral, um ângulo de cruzamento de 45º a 60º, faixa esta baseada em pesquisa empírica as quais mostram que o consumo de óleo depende deste ângulo Figura 2.
Os ângulos com menor valor são apropriados para superfícies de deslizamento a seco, e os grandes são associados a um elevado consumo de óleo.
Na medida em que o ângulo de cruzamento aumenta, a quantidade de linhas, ou seja, quantidade de sulcos na superfície diminui, reduzindo o volume de óleo retido na superfície.
A redução do volume de óleo na superfície é devido à redução dos sulcos que o retém e está associada diretamente a queda do consumo de óleo.
A superfície de uma peça pode ser dividida em duas camadas limites distintas, a externa e a interna, Figura 3 a camada limite interna da superfície é resultado da ação mecânica da usinagem e sua profundidade depende da severidade da usinagem a que foi submetida.
Por sua vez, a camada limite externa encontra-se entre a atmosfera externa e a estrutura atômica do material. A integridade de superfície trata dos efeitos internos do material e também é descrita na Figura 2.2. Refere-se, por exemplo, às tensões residuais que podem ser avaliadas com a técnica de difração de raio-X.
O estudo da microestrutura, por sua vez, pode ser analisado através de uma análise metalográfica.
Os componentes que operam em sistema lubrificados devem possuir, necessariamente, alguma especificação em seu projeto sobre valores dos parâmetros de rugosidade.
Isto se deve à possibilidade de haver contato entre asperezas e também por causa da necessidade de ser criado espaço físico suficiente para que o filme de lubrificante possa se alojar de forma adequada entre as superfícies, ou seja, a tentativa de criar “reservatórios” adequados para os filmes.
Por mais perfeita que sejam as superfícies, elas apresentam particularidades que são uma herança do método empregado em sua obtenção, por exemplo: torneamento, fresamento, retificação, brunimento, lapidação, etc.
As superfícies assim produzidas se apresentam como um conjunto de irregularidades, com espaçamento constante e que tendem a formar um padrão ou textura característica em sua extensão.
A rugosidade ou textura primária é formada por sulcos ou marcas deixadas pelo agente que atacou a superfície no processo de usinagem, (ferramenta, rebolo, partículas abrasivas, ação química, etc.) e se encontra superposta a um perfil de ondulação provocado por deficiência nos movimentos da máquina, deformação no tratamento térmico, tensões residuais de forjamento ou fundição etc.
Um sistema mecânico é normalmente composto por partes que trabalham em contato e sob um determinada carga.
O resultado deste contato ao longo de um determinado período de tempo é o desgaste, caracterizado por uma remoção de material da superfície.
Um modo particular de desgaste é aquele causado pela fadiga de contato, o qual ocorre em componentes submetidos a altas pressões cíclicas de carga, tais como engrenagens e rolamentos, sendo que esta é a principal causa de falhas nestes componentes.
A superfície do cilindro é uma superfície de múltiplos processos.
Usualmente, o processo de fabricação da camisa do cilindro sem costura é caracterizado por três etapas, laminação, trefilação e brunimento de base, que origina os sulcos de armazenamento de óleo, e o brunimento de platô, reduzindo os picos das asperezas.
A durabilidade de um sistema mecânico depende fortemente da espessura mínima de filme de óleo lubrificante que separa as superfícies móveis.
A maioria dos componentes mecânicos móveis são de alguma forma lubrificados.
Pouco ou nenhum desgaste ocorre se a espessura do pelicula lubrificante é grande o bastante para separar completamente as duas superfícies em movimento.
O acabamento da superfície do cilindro é o principal fator que afeta as propriedades no período inicial da vida do cilindro.
A redução da rugosidade, ou seja, criação de superfícies cada vez mais lisas proporciona aumento da resistência ao desgaste. Entretanto, superfícies com menor rugosidade apresentam dificuldade na retenção da pelicula de óleo, originando o contato mecânico ( Atrito ) entre as superfícies ocasionando o desgaste adesivo também conhecido como engripamento.
Somente superfícies rugosas têm capacidade de suportar grandes cargas.
Rugosidade:
Rugosidade é o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências e reentrâncias que caracterizam uma superfície.
A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos componentes mecânicos.
A rugosidade influi na:
- qualidade de deslizamento;
- resistência ao desgaste;
- possibilidade de ajuste do acoplamento forçado;
- resistência oferecida pela superfície ao escoamento de fluidos e lubrificantes; - qualidade de aderência que a estrutura oferece às camadas protetoras;
- resistência à corrosão e à fadiga;
- vedação;
- aparência.
A grandeza, a orientação e o grau de irregularidade da rugosidade podem indicar suas causas que, entre outras, são:
- imperfeições nos mecanismos das máquinas-ferramenta;
- vibrações no sistema peça-ferramenta;
- desgaste das ferramentas;
- o próprio método de conformação da peça.
