A máquina de corte metalográfico é a primeira e mais importante etapa na preparação da amostra – um corte mal feito introduz deformação, danos causados pelo calor ou manchas que nenhuma quantidade de polimento pode remover totalmente depois. A diferença entre uma seção transversal utilizável e uma amostra danificada geralmente se resume a três fatores controláveis: seleção da lâmina, velocidade de corte e fornecimento de refrigerante.
Por que a qualidade do corte determina o resultado de todo o processo de preparação da amostra
O seccionamento metalográfico é fundamentalmente diferente do desbaste – o objetivo é remover material com mínima deformação mecânica e mínimo aporte de calor, uma vez que ambos podem alterar a microestrutura em estudo. Um corte que introduz uma camada de deformação mais profunda do que as etapas subsequentes de retificação e polimento podem remover deixará artefatos visíveis ao microscópio, levando a conclusões enganosas sobre a estrutura do grão, dureza ou distribuição de fases.
É por isso máquina de corte metalográficos são construídos em torno de discos de corte abrasivos em vez de serras de fricção ou serras de fita — o corte abrasivo remove o material através de uma ação de retificação de alta velocidade que, quando adequadamente controlada, produz uma superfície lisa e de baixa deformação, exigindo menos retificação subsequente para alcançar a área de interesse.
Correspondência do tipo de disco de corte com a dureza do material
Os discos de corte abrasivos são normalmente classificados por seu grão abrasivo (óxido de alumínio ou carboneto de silício) e dureza de ligação. A regra geral é contraintuitiva para muitos recém-chegados: materiais mais duros exigem rodas com ligação mais macia , porque uma ligação mais suave libera grãos abrasivos opacos mais rapidamente, expondo continuamente grãos afiados e frescos, em vez de deixar o disco vidrar e gerar excesso de calor.
| Materiais | Tipo abrasivo | Dureza da ligação |
|---|---|---|
| Não ferrosos macios (Al, Cu, latão) | Carboneto de silício (SiC) | Vínculo rígido |
| Aço macio e de baixo carbono | Óxido de alumínio (Al2O3) | Título médio |
| Aço temperado, aço ferramenta | Óxido de alumínio (Al2O3) | Ligação suave |
| Cerâmica, compósitos | Diamante ou CBN | Resina ou ligação metálica |
Para materiais muito duros ou quebradiços, como carbonetos sinterizados, cerâmicas e componentes eletrônicos, são necessárias rodas de diamante ou CBN (nitreto cúbico de boro), pois as rodas convencionais de óxido de alumínio ou carboneto de silício se desgastam muito rapidamente e geram calor excessivo.
Velocidade de corte, taxa de avanço e seu papel na geração de calor
A maioria das fresas metalográficas de laboratório operam em velocidades de rebolo na faixa de 1.500–5.000 RPM , com a velocidade ideal dependendo do diâmetro e do material da roda. Um diâmetro de disco maior geralmente requer uma rotação mais baixa para manter a mesma velocidade periférica de corte, que é o parâmetro que realmente governa a ação de corte e a geração de calor.
- Taxas de avanço mais altas reduzem o tempo total de corte, mas aumentam o risco de superaquecimento e queima localizada, especialmente em materiais sensíveis ao calor
- Taxas de avanço mais baixas produzem um corte mais limpo e com menos deformação, mas prolongam o tempo do ciclo e podem aumentar o desgaste do rebolo se for muito lento causar envidraçamento
- O controle automático de avanço, disponível na maioria das máquinas de corte de precisão, mantém a força constante no disco, independentemente da ação do operador – importante para a reprodutibilidade em múltiplas amostras
- Os modos de corte pulsado ou oscilante reduzem o acúmulo contínuo de calor em ligas sensíveis ao calor, retraindo brevemente o disco em intervalos para permitir que o líquido refrigerante nivele a zona de corte
Sistemas de fornecimento de refrigerante e por que a taxa de fluxo é tão importante quanto o tipo de refrigerante
A refrigeração tem dois propósitos no corte metalográfico: remover o calor da zona de corte e remover detritos abrasivos que, de outra forma, obstruiriam o disco e reduziriam a eficiência do corte. Os refrigerantes solúveis em água com inibidores de corrosão são padrão para materiais ferrosos, enquanto os refrigerantes especializados são usados para materiais sensíveis à exposição à água, como ligas de magnésio, que podem reagir com fluidos à base de água.
A vazão e o posicionamento do bico são frequentemente fatores subestimados. Um fluxo de refrigeração que não atinge diretamente a interface do rebolo-peça fornece benefício mínimo de resfriamento, independentemente do volume total — a maioria dos cortadores de precisão usa bicos duplos posicionados em cada lado do rebolo para garantir a cobertura durante todo o corte, especialmente à medida que o rebolo avança mais profundamente em amostras mais espessas.
Amostra de fixação e fixação para cortes consistentes e repetíveis
A fixação inconsistente é uma fonte comum, mas negligenciada, de defeitos de corte. Uma amostra que se desloque mesmo que ligeiramente durante o corte pode causar deflexão do disco, levando a uma superfície de corte ondulada ou angular que complica a montagem e o desbaste. Os grampos tipo torno com inserções de mandíbula ajustáveis acomodam formas irregulares, enquanto os acessórios de bloco em V são preferidos para amostras cilíndricas, como seções transversais de haste ou tubo, para evitar a rotação sob força de corte.
Para amostras pequenas ou frágeis – chapas metálicas finas, fios ou cerâmicas quebradiças – acessórios de suporte secundários ou material de suporte sacrificial são frequentemente usados para evitar que a amostra rache ou seja lançada da braçadeira quando a roda sai do corte. A capacidade máxima de corte, normalmente especificada como o maior diâmetro de amostra ou seção transversal que uma máquina pode acomodar, deve ser verificada em relação aos tamanhos de amostra típicos, pois excedê-la força múltiplos cortes de reposicionamento que aumentam a chance de desalinhamento entre as superfícies de corte.
