Análise da influência das variáveis do processo de furação de materiais compósitos sobre o dano através do método de Taguchi com características dinâmicas

Hoje em dia a utilização de materiais compósitos por parte das indústrias é cada vez maior porque conseguem satisfazer as exigências actuais de maneira mais eficiente do que os materiais convencionais. Com o fabrico de compósitos pretende-se atingir valores óptimos de parâmetros como a forma, massa, força, durabilidade, rigidez, custos, etc. O processo de furação em materiais compósitos é um processo bastante complexo porque a furação provoca danos no material que podem comprometer as suas ligações. O dano mais importante na furação de materiais compósitos é a delaminação, por esta razão, investigações conduzidas no sentido de a reduzir ou eliminar são essenciais. A espessura dos componentes e o diâmetro dos furos são requisitos dos produtos a fabricar, mas a maioria dos modelos presentes na literatura não contempla a sua variação. Mantendo estes dois factores constantes é possível observar o efeito dos parâmetros de corte e definir os respectivos modelos empíricos, mas ainda não foi concretizado um modelo global que seja fiável do ponto de vista dos aspectos físicos do processo. Neste trabalho estudou-se a influência das variáveis do processo de furação a alta velocidade em compósitos reforçados com fibra de carbono no dano resultante através do método de Taguchi com características dinâmicas, considerando como factores de sinal a espessura do provete e o diâmetro da ferramenta e como factores de controlo as restantes variáveis, velocidade de corte e velocidade de avanço. O propósito da sua utilização foi a análise individual do efeito de cada factor de sinal, para evitar que o seu predomínio no factor de delaminação possa camuflar a influência dos parâmetros de corte. Em relação ao método utilizado, verificou-se não ser possível desacoplar os efeitos dos factores de sinal. Consequentemente, verificou-se que a influência dos parâmetros de corte fica imperceptível face ao efeito da espessura da peça e do diâmetro pretendido, não permitindo encontrar um modelo empírico generalizado. O facto do modelo de Taguchi com características dinâmicas não ser adequado pode ainda indiciar que não é possível generalizar os mecanismos do processo com base nestas variáveis.

Estimação do diâmetro e rugosidade em um processo de furação utilizando multi sensores e redes neurais artificiais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação de redes neurais artificiais na predição de diâmetro e rugosidade durante o processo de furação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estimação do diâmetro de furos em processo de furação utilizando sistemas de inteligência artificial: uma análise comparativa entre diferentes técnicas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação de ferramentas para a furação de laminados

“Drlling of polymeric matrix composites structures"

Modelação da furação de laminados por elementos finitos

Furação de estruturas em compósitos de matriz polimérica

Influência da força de aperto na minimização do dano em furação a alta velocidade em materiais compósitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Influência da Força de Aperto na Minimização do Dano em Furação a Alta Velocidade em Materiais Compósitos

A utilização industrial dos materiais compósitos reforçados com fibra de carbono tem vindo a aumentar devido à combinação das suas características específicas, como elevada rigidez e baixo peso. De modo a efectuar a ligação entre componentes produzidos neste tipo de materiais recorre-se normalmente ao processo de furação. O dano mais importante que ocorre devido a este processo é a delaminação, provocada pela acção da força axial e que tem influência directa na resistência do material. A utilização de aperto na fixação das peças no processo de furação pode diminuir a ocorrência da delaminação, logo o aprofundamento do conhecimento relativo a este assunto revela-se importante devido à necessidade de minimização do dano. Neste trabalho pretende-se definir uma nova técnica e consequentemente, uma metodologia para a sua aplicação com o propósito de diminuir o dano de delaminação que ocorre no processo de furação a alta velocidade de peças em materiais compósitos reforçados com fibra de carbono. O conjunto de valores dos parâmetros do processo foi definido com base na literatura consultada e tendo como propósito cobrir uma gama relativa à condição de alta produtividade. Desenvolveu-se ainda um sistema de fixação para ser possível o controlo do aperto dos provetes de três espessuras diferentes nos vários ensaios de furação realizados para diferentes condições. Com o resultado dos ensaios realizados foi possível verificar a influência do aperto na ocorrência da delaminação durante o processo de furação a alta velocidade, a força de aperto Provou diminuir a ocorrência do dano com as três espessuras diferentes. A maior redução do dano foi registada quando se utilizou força de aperto de 4 kN, independentemente da espessura do material. A força de aperto a partir de 6 kN demostrou ser excessiva provocando deformação no material. Foram ainda estudadas a influência dos parâmetros de corte e a sua variação onde observou-se que a influência da velocidade de rotação não é evidente na redução do dano, o avanço por dente influencia o dano mas esta influencia varia com a espessura do material. O estudo da força axial de corte Também foi efectuada onde verificou-se que este é fortemente dependente do avanço por dente e não depende da força de aperto aplicada

Estudo e caracterização do processo de usinagem do compóstio GLARE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aspectos da furação do titânio 6Al4V com broca de aço rápido sinterizado e broca de metal duro

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Supervisão da furação com foco na estimativa do diâmetro do furo

Processos automatizados, como a furação, podem melhorar com o uso de métodos de controle e supervisão, com destaque para sensores e redes neurais artificiais. Neste estudo, foram utilizados diferentes sensores instalados em máquina-ferramenta para o registro dos sinais de força de avanço, potência elétrica, aceleração e sinal acústico, durante a furação de corpos de prova compostos por uma liga de titânio seguida de uma liga de alumínio. Os sinais e os diâmetros dos furos medidos na furação das amostras foram utilizados no treinamento da rede neural artificial. Os erros foram apresentados e analisados. Os resultados demonstraram alta capacidade da rede em estimar o diâmetro do furo nas diferentes condições de usinagem com erros baixos e até mesmo desprezíveis para a maior parte das aplicações industriais, mostrando assim eficiência do método proposto.

Avaliação térmica provocada pela furação no tecido ósseo

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da temperatura no osso devido ao aquecimento provocado pelo processo de furação. Foram realizadas visitas a duas clínicas para acompanhamento da técnica de implantologia dentária e recolhidas imagens termográficas para a leitura da temperatura gerada na broca após o processo de furação. Na colocação de implantes dentários por exemplo, as variáveis que interferem no processo de furação do osso são: a velocidade, o material, o diâmetro, o comprimento e a geometria da ponta da broca. Com este trabalho pretende-se verificar, experimental e numericamente, as variáveis que interferem no aquecimento da estrutura óssea. Para isso, são utilizados materiais compósitos com características similares ao osso cortical e trabecular. A metodologia apresentada revela-se útil e diferenciadora de outros trabalhos, pois são utilizados materiais com características similares aos materiais in vivo. Os métodos experimentais utilizados em laboratório são baseados nas técnicas de termografia e termopares durante a furação dos diferentes materiais. Paralelamente, são utilizados modelos teóricos numéricos, com o recurso à técnica de elementos finitos, para a discussão de resultados. Após a elaboração do trabalho conclui-se que a temperatura na broca é superior à temperatura no osso e aumenta consoante a estrutura do material, isto é, se o material possuir cavidades na sua estrutura a temperatura na broca não é tão elevada como no material compacto.

Análise de tensões em materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas sob furação

Em diferentes áreas da medicina existem processos cirúrgicos que envolvem a furação de tecido ósseo, dependendo o seu sucesso da conjugação de diversos parâmetros. A previsão e o controlo dos parâmetros envolvidos são fundamentais para a redução do dano no tecido ósseo. Este trabalho de investigação tem como objetivo avaliar o estado de tensão gerado durante o processo de furação utilizando materiais sólidos de espumas de poliuretano rígidas com características similares ao osso humano. Durante a furação dos materiais sólidos são utilizados métodos experimentais, baseados na extensometria e na termografia, para análise das deformações e da temperatura na broca. Os parâmetros envolvidos na furação são a velocidade de rotação e a geometria da broca constantes em diferentes testes, sendo variável a velocidade de avanço. Em simultâneo, foi desenvolvido um modelo numérico de formulação explícita, com recurso ao método de elementos finitos, através do programa LS-DYNA. Os resultados permitem obter o campo de tensões nos materiais sólidos em função dos diferentes parâmetros de furação. Para a mesma velocidade de rotação e geometria da broca, a diminuição na velocidade de avanço provoca o aumento do nível de tensão. Em relação à resistência mecânica da espuma de poliuretano rígida utilizada, e para a zona de medição instrumentada, não há registo de dano material. O dano é provocado na zona de furação pela remoção do material.

Determinação dos parâmetros ótimos na furação do tecido ósseo com recurso ao método de Taguchi

Ao longo do processo de furação, muitas vezes utilizado para a fixação de implantes, é gerado um aumento de temperatura. Se o aumento da temperatura for acima dos 47˚ pode ocorrer a necrose do tecido ósseo com a consequente diminuição da eficiência do sistema de fixação. No presente estudo foram utilizados fémures de bovino ex-vivo com o objetivo de estudar o efeito da velocidade de rotação e diâmetro da broca no aumento de temperaturas durante o processo de furação.

Determinação dos parâmetros ótimos na furação do tecido ósseo com recurso ao método de Taguchi

Durante o processo de furação, muitas vezes utilizado para a fixação de implantes, é gerado um aumento de temperatura na região do osso que se encontra sob o efeito de um processo de maquinagem. Se o aumento de temperatura for demasiado elevado pode ocorrer a necrose de tecido ósseo com a consequente diminuição da eficiência do sistema de fixação. Neste estudo foram utilizados fémures de bovino com o objetivo de estudar o efeito da velocidade de rotação e diâmetro da broca no aumento de temperatura durante o processo de furação. Os parâmetros definidos para a realização dos ensaios experimentais foram obtidos com base no método de Taguchi.