Influência da utilização do fluido de corte com adição de grafeno na temperatura de usinagem e formação de rebarba no processo de micro fresamento

As time passed, humanity needed the development of new materials used in various activities. High strength materials such as titanium and Inconel for example, had been studied because they are widely used for implants in biomedicine, as well as their use in aerospace and automotive industries. Because of its thermal and mechanical properties, these materials are considered difficult to machine, promoting a rapid wear of cutting tools, primarily caused by the high temperatures in machining. With the development of new materials has emerged the need of developing new manufacturing processes. One of today’s innovative processes is the micro-manufacturing. Being a process with a defined cutting tool geometry, burr formation is a constant and undesirable phenomenon formed during the machininig process. Being detrimental to the manufacturing process, overspending deburring operations are constantly employed leading to increase the aggregate cost to the manufactured material. Assembly components are also impaired if there is no control of the burr, with consequences including the disposal of components due to the occurence of this phenomenon. This paper presents the study of micro-milling Inconel 718, investigating influential parameters in the formation of burrs in order to minimize the occurrence of this phenome non. Different feed rates per tooth and cutting speed are evaluated, and different cutting fluids with different methods of applying the fluid. Adding graphene to cutting fluids was considered as a variable to be investigated, which is considered an excellent solid lubricant, in addition to increasing the thermal conductivity of the cooling solution (AZIMI; MOZAF FARI, 2015). The micro-milling temperature was evaluated in the present work. It was observed a new phenomenon that causes the machined surface temperature decreases below room temperature when using the solution water + oil. This phenomenon is explained in further chapters. In order to unravel this phenomenon, a new test was proposed and, from this test, it can be concluded, comparatively, which cutting fluid has a better cooling property.Using cutting fluid with different thermal properties has shown influence when analy zing burr formation and reducing machining temperature.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais

Tese (Doutorado)

Na evolução da humanidade foi necessário o desenvolvimento de novos materiais utilizados em diversas atividades. Materiais de alta resistência mecânica como o Titânio e o Inconel tem sido objeto de estudos recentemente por serem também utilizados em implantes na área da biomedicina, além de sua utilização nas indústrias aeroespacial e automobilística. Devido suas propriedades térmicas e mecânicas, estes materiais são considerados de difícil usinabilidade, promovendo um desgaste acelerado nas ferramentas de corte, ocasionado principalmente pelas elevadas temperaturas de usinagem. Com o desenvolvimento de novos materiais surgiu a necessidade da evolução dos processos de fabricação. Um dos processos inovadores da atualidade é a micro-fabricação. Por ser um processo com ferramenta de geometria de corte definida, sendo o cisalhamento um mecanismo de formação do cavaco, a formação de rebarbas é um fenômeno constante e indesejável. Sendo prejudicial aos processos de fabricação, gastos excessivos em pós operações de rebarbação são constantemente empregados com elevação do custo agregado ao material fabricado. A montagem de componentes também é prejudicada caso não haja um controle da formação de rebarbas, havendo consequências inclusive do descarte de componentes devido este fenômeno. Este trabalho apresenta o estudo de micro-fresamento de Inconel 718, investigando parâmetros influentes na formação de rebarbas com o objetivo de minimizar a ocorrência deste fenômeno. Diferentes valores de avanço por dente e velocidade de corte são avaliados, além de diferentes fluidos de corte com diversos métodos de aplicação do fluido. A adição de grafeno aos fluidos de corte foi considerado como uma variável a ser investigada, sendo este considerado um excelente lubrificante sólido, além de aumentar a condutibilidade térmica da solução refrigerante (AZIMI; MOZAFFARI, 2015). A temperatura de usinagem foi avaliada neste trabalho, com a observação de um novo fenômeno, que faz com que a temperatura da superfície usinada diminua abaixo datemperatura ambiente quando utilizado a solução água+óleo. Tal fenômeno é explicado posteriormente. Com o objetivo de desvendar este fenômeno, um novo teste foi proposto e, a partir deste teste, pode-se concluir comparativamente, qual fluido de corte possui melhor propriedade refrigerante. A utilização de fluido de corte com propriedades térmicas diferentes mostrou uma influência significativa no processo de formação de rebarbas e na redução da temperatura de corte.