Estudo de tempos e temperaturas de sinterização na obtenção da liga NiTi por metalurgia do pó

The nickel-titanium alloys are very attractive and so it is widely used in industry, engineering applications in general and also in biomedical and dental applications. Besides showing the shape of memory effect, biocompatibility and superelastic, the alloy commercially known as Nitinol, has excellent mechanical properties. Most devices used in Brazil have been produced nationally, but using imported material is also necessary, which shows the need of produce the alloy nationally. In this study we have investigated the influence of sintering temperatures and times to obtain nickel-titanium alloys by powder metallurgy alloys and the characterization of the precipitated intermetallic phases by using the post-mix of elemental nickel and titanium in proportion of 49.5% Ti - 50.5% Ni. The samples were sintered at 930ºC for periods of 30, 40 and 50 hours and were characterized by optical microscopy using metallography and x-ray diffraction. The results of the study show that the 50 hours sintering time was the most suitable time for obtaining the alloy, observing a low volume of precipitated intermetallic phases and absence of Ni and Ti residuals

Estudo da usinagem em torneamento da superliga a base de niquel NIMONIC 80

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da usinagem por torneamento de ligas de alumínio

The non-ferrous materials have got so many mechanical, physical and chemical advantageous properties so that is provided to them consolidated position in industry. In this context, aluminium alloys have been seen a lot on many applications of engineering areas – specially on automotive, aeronautical and aerospace due to their main properties such as low density, high corrosion resistance, favorable structure weight / material resistance relation, among others characteristics that are mencioned through this study. This study aims to analyze the aluminium alloys behavior on a general context when they are used on turning process, taking for examples the 6262 and 7050 aluminium alloys. In this way, the analysis studies the datas obtained during the turning tests realized on 3 steps each one; those datas are concerning the medium and total rugosities – obtained with the assistance of a portable Surface Roughness Finish Tester, as well as the chips obtained during the tests - visual analysis, and the cutting tools wear – with the assistance of an optical microscope, under different conditions of application of cutting fluids (dry machining, application of coolant in abundance and MQL – Minimum Quantity of Lubricant). The results concerning this study show detailed information about influence of cutting fluids on the machining by turning of the aluminium alloys related on this work and also about aluminium alloys in general when they are used on turning processes with different conditions from one another. By this way, it was evident the MQL technique is the best one for the 6262 alloy. However, for 7050 alloy, it was evident that the dry machining is responsible for the best results

Estudo da maquinabilidade das ligas Ti-6Al-4V e Co-28Cr-6Mo na fresagem de dispositivos biomédicos

Os estudos de maquinabilidade de biomateriais e outros materiais aplicados na área médica são extensos. Todavia, muitos destes estudos recorrem a modelos de geometria regular e operações elementares de maquinagem. Relativamente a estas, os estudos académicos atualmente disponíveis mostram que a tecnologia preferencial é o torneamento, opção que se fundamenta na simplicidade de análise (corte ortogonal). Saliente-se ainda que, neste contexto, a liga de titânio Ti-6Al-4V constitui o biomaterial mais utilizado. Numa perspetiva complementar, refira-se que as publicações científicas evidenciam que a informação disponível sobre a fresagem Ti-6Al-4V não é muito extensa e a do Co-28Cr-6Mo é quase inexistente. A presente dissertação enquadra-se neste domínio e representa mais uma contribuição para o estudo da maquinabilidade das ligas de Titânio e de crómio-cobalto. A aplicação de operações de maquinagem complexas, através do recurso a programas informáticos de fabrico assistido por computador (CAM), em geometrias complexas, como é o caso das próteses femorais anatómicas, e o estudo comparativo da maquinabilidade das ligas Co-28Cr-6Mo e Ti-6Al-4V, constituem os objetivos fundamentais deste trabalho de doutoramento. Neste trabalho aborda-se a problemática da maquinabilidade das ligas metálicas usadas nos implantes ortopédicos, nomeadamente as ligas de titânio, de crómiocobalto e os aços Inoxidáveis. Efetua-se ainda um estudo da maquinagem de uma prótese femoral com uma forma geométrica complexa, onde as operações de corte foram geradas recorrendo às tecnologias de fabrico assistido por computador (CAD/CAM). Posteriormente, procedeu-se ao estudo da maquinabilidade das duas ligas usadas neste trabalho, dando uma atenção particular à determinação das forças de corte para diferentes velocidades de corte. Para além da monitorização da evolução da força de corte, o desgaste das ferramentas, a dureza e a rugosidade foram avaliadas, em função da velocidade de corte imposta. Por fim, com base nas estratégias de maquinagem adotadas, analisa-se a maquinabilidade e selecionam-se os parâmetros de corte mais favoráveis para as ligas de Titânio e Crómio-cobalto. Os resultados obtidos mostram que a liga de crómio-cobalto induz maior valor de força de corte do que a liga de titânio. Observa-se um aumento progressivo das forças de corte quando a velocidade de corte aumenta, até atingir o valor máximo para a velocidade de corte de 80m/min, após a qual, a força de corte tende a diminuir. Apesar do fabricante das ferramentas recomendar a velocidade de corte de 50 m/min para ambos os materiais, conclui-se que a velocidade de corte de 65 m/min induz o mesmo desgaste na ferramenta de corte no caso da liga de titânio, e menor desgaste no caso da liga de crómio-cobalto.

Utilização de técnicas do planejamento de experimentos na otimização de um processo de torneamento da superliga NIMONIC 80A

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A influência da aplicação de fluído de corte no torneamento da liga de aluminio AA 7075

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da influência da aplicação do fluido de corte no torneamento da liga de alumínio AA7075

One of the ways to minimize the effects of unproductive time caused by tool wear can be achieved by introducing an efficient system of lubrication and cooling in the process. However, in the last decade the research had the goal to restrict the maximum use of refrigerants and / or lubricants in metal-mechanical production. The important factors that justify this procedure include the operational costs of production, ecological issues, and the legal requirements of environmental conservation and preservation of human health. The purpose of the proposed work is the study of machining by turning with the focus on the influence caused by the application of cutting fluid in several ways of application (abundant and MQF) and also by comparing the results obtained by machining without the presence of fluid . For this purpose, the turning tests are conducted using an aluminum alloy (AA 7075). The response variables to be analyzed were obtained from the roughness (Ra and Ry), the stresses presented (VB) and their progression in relation to the cutting length achieved, the type of chip formed, in addition to changes in the degree of finish (roughness) presented by the turned parts. The results of this study should provide more detailed information about the actual influence of cutting fluids in turning this alloy, which are characterized by high rates of deformation when the formation of damaging your chip machining and also the quality of surface generated. Therefore, it is expected to provide subsidies to promote the optimization of machining this alloy making the most of the role of cutting fluid

Analise comparativa do desempenho de ferramentas no torneamento do aluminio 2024

The aluminium alloys are used in many fields because of their versatility combined with the excellent aluminium’s properties, mentioned in the study. This study aims to compare the performance of polished Hard Metal, Hard Metal covered with TiB2 and High Speed Steel (HSS) tools, at the aluminium 2024 alloy’s turning, as a function of variation of some turning parameters such as: feed, depth of cut and cutting speed; and study the surface finish and the required power during turning by processing the output data, like analyze the chip’s features for each used tool. The results provide information of the tool’s material effects, when submitted to different turning conditions, about the output variable in question. In this way, it was possible to notice that although the Hard Metal covered with TiB2 tool has provided the better surface finish, the chip’s features were better when the turning was accomplished by the Polished Hard Metal tool. In relation to the required turning’s power, the lowest consumption occurred with the High Speed Steel tool

Utilização de metaheurísticas combinada a diferentes métodos de aglutinação para a otimização de um processo de torneamento com múltiplas respostas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Contribuição ao estudo do desgaste de bedames na usinagem de ligas de alumínio-silício

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Torneamento da liga de alumínio da classe 6005 utilizando ferramenta cerâmica

Machining processes are one of the most important manufacturing processes in the modern world. In these processes, there are many elements which will influence in the final result of the machined part. Among them, the tools are the principal factor of the rising cost, because its global influence on the process. In aeronautical industries, this can be more evidenced due the need to machining several alloys, between them, aluminum alloys. These alloys have to demonstrate a specific surface finishing to be used in aircraft's fuselage. This kind of industry is one of the segments which is still rising in Brazil, and they are looking viable alternatives in the manufacturing processes of materials, due the need to produce more and more parts and equipment, with costs increasingly reduced. The purpose of this project is the development of a ceramic with differentiated properties. The ceramics were developed using a pre-sintering at 1200 °C, with posterior sintering at 1600°C, and subjected to dry turning process on aluminum alloy 6005. The characterizations showed that ceramics presented with toughness on the center of 1700 MPa and on the surface of 1950 MPa, density 98,5 ±0,14. g/cm³. Ceramics were grinded and faceted, according to ISO standard 1832, and subjected to turning tests in a ROMI lathe brand, model GL240M, using cutting speeds of 500, 800 and 1000 m/min with different feed rates. The machining results showed low occurrence of flank wear to all cutting speeds, and better surface finishing average values of Ra = 0,4935 μm and Rt = 8,112 μm. In general, it could be seen that the tool presents important potential to machining 6005 alloy, and that the use of correct parameters can decrease and/or eliminate subsequent processes, providing important reductions in costs related to the machining processes

Torneamento da liga de alumínio da classe 6005 utilizando ferramenta cerâmica

Machining processes are one of the most important manufacturing processes in the modern world. In these processes, there are many elements which will influence in the final result of the machined part. Among them, the tools are the principal factor of the rising cost, because its global influence on the process. In aeronautical industries, this can be more evidenced due the need to machining several alloys, between them, aluminum alloys. These alloys have to demonstrate a specific surface finishing to be used in aircraft's fuselage. This kind of industry is one of the segments which is still rising in Brazil, and they are looking viable alternatives in the manufacturing processes of materials, due the need to produce more and more parts and equipment, with costs increasingly reduced. The purpose of this project is the development of a ceramic with differentiated properties. The ceramics were developed using a pre-sintering at 1200 °C, with posterior sintering at 1600°C, and subjected to dry turning process on aluminum alloy 6005. The characterizations showed that ceramics presented with toughness on the center of 1700 MPa and on the surface of 1950 MPa, density 98,5 ±0,14. g/cm³. Ceramics were grinded and faceted, according to ISO standard 1832, and subjected to turning tests in a ROMI lathe brand, model GL240M, using cutting speeds of 500, 800 and 1000 m/min with different feed rates. The machining results showed low occurrence of flank wear to all cutting speeds, and better surface finishing average values of Ra = 0,4935 μm and Rt = 8,112 μm. In general, it could be seen that the tool presents important potential to machining 6005 alloy, and that the use of correct parameters can decrease and/or eliminate subsequent processes, providing important reductions in costs related to the machining processes

Estudo da geometria da aresta de corte de ferramentas aplicadas ao torneamento de superligas à base de níquel com alta velocidade de corte

Pesquisadores e indústrias de todo o mundo estão firmemente comprometidos com o propósito de fazer o processo de usinagem ser precisamente veloz e produtivo. A forte concorrência mundial gerou a procura por processos de usinagem econômicos, com grande capacidade de produção de cavacos e que produzam peças com elevada qualidade. Dentre as novas tecnologias que começaram a ser empregadas, e deve tornar-se o caminho certo a ser trilhado na busca da competitividade em curto espaço de tempo, está a tecnologia de usinagem com altas velocidades (HSM de High Speed Machining). A tecnologia HSM surge como componente essencial na otimização dos esforços para manutenção e aumento da competitividade global das empresas. Durante os últimos anos a usinagem com alta velocidade tem ganhado grande importância, sendo dada uma maior atenção ao desenvolvimento e à disponibilização no mercado de máquinas-ferramentas com rotações muito elevadas (20.000 - 100.000 rpm). O processo de usinagem com alta velocidade está sendo usado não apenas para ligas de alumínio e cobre, mas também para materiais de difícil usinabilidade, como os aços temperados e superligas à base de níquel. Porém, quando se trata de materiais de difícil corte, têm-se observado poucas publicações, principalmente no processo de torneamento. Mas, antes que a tecnologia HSM possa ser empregada de uma forma econômica, todos os componentes envolvidos no processo de usinagem, incluindo a máquina, o eixo-árvore, a ferramenta e o pessoal, precisam estar afinados com as peculiaridades deste novo processo. No que diz respeito às máquinas-ferramenta, isto significa que elas têm que satisfazer requisitos particulares de segurança. As ferramentas, devido à otimização de suas geometrias, substratos e revestimentos, contribuem para o sucesso deste processo. O presente trabalho objetiva estudar o comportamento de diversas geometrias ) de insertos de cerâmica (Al2O3 + SiCw e Al2O3 + TIC) e PCBN com duas concentrações de CBN na forma padrão, assim como modificações na geometria das arestas de corte empregadas em torneamento com alta velocidade em superligas à base de níquel (Inconel 718 e Waspaloy). Os materiais foram tratados termicamente para dureza de 44 e 40 HRC respectivamente, e usinados sob condição de corte a seco e com utilização da técnica de mínima quantidade de lubrificante (minimal quantity lubricant - MQL) visando atender requisitos ambientais. As superligas à base de níquel são conhecidas como materiais de difícil usinabilidade devido à alta dureza, alta resistência mecânica em alta temperatura, afinidade para reagir com materiais da ferramenta e baixa condutividade térmica. A usinagem de superligas afeta negativamente a integridade da peça. Por essa razão, cuidados especiais devem ser tomados para assegurar a vida da ferramenta e a integridade superficial de componentes usinados por intermédio de controle dos principais parâmetros de usinagem. Experimentos foram realizados sob diversas condições de corte e geometrias de ferramentas para avaliação dos parâmetros: força de corte, temperatura, emissão acústica e integridade superficial (rugosidade superficial, tensão residual, microdureza e microestrutura) e mecanismos de desgaste. Mediante os resultados apresentados, recomenda-se à geometria de melhor desempenho nos parâmetros citados e confirma-se a eficiência da técnica MQL. Dentre as ferramentas e geometrias testadas, a que apresentou melhor desempenho foi a ferramenta cerâmica CC650 seguida da ferramenta cerâmica CC670 ambas com formato redondo e geometria 2 (chanfro em T de 0,15 x 15º com raio de aresta de 0,03 mm).

Caracterização de um sistema de fluorescência de raios X por dispersão em energia para análise quantitativa de ligas metálicas

Neste trabalho são apresentados os procedimentos de caracterização de um sistema comercial portátil de Fluorescência de Raios X por dispersão em energia, o ARTAX 200, bem com seu processo de calibração. O sistema é composto por um tubo de Raios X, com anodo de Molibdênio e um detector XFlash (Silicon Drift Detector) refrigerado por Efeito Peltier. O procedimento de caracterização do sistema foi realizado utilizando-se uma amostra de referência contendo Ferro e Cromo. Foram também usadas amostras certificadas (National Bureau of Standards) D840, D845, D846, D847 e D849 para a realização do processo de calibração do sistema para análise quantitativa. O processo de calibração foi realizado por três metodologias diferentes a fim de avaliar qual deles apresentaria melhores resultados. A caracterização do sistema ARTAX 200 foi realizada executando testes de estabilidade do tubo de Raios X, repetibilidade, reprodutibilidade, resolução em energia do sistema, levantamento da curva de limite de detecção e verificação do centro geométrico do feixe (CG). Os resultados obtidos nos testes de estabilidade apresentaram um coeficiente de variação médio menor do que 2%, o teste de repetibilidade apresentou valores médios menores que 0,5 %. A reprodutibilidade apresentou um coeficiente de variação médio menor que 1,5%. A verificação do centro geométrica mostrou que o CG encontra-se alinhada com o centro ótimo do feixe em duas das três direções do plano cartesiano. A resolução em energia do sistema para a energia de 5,9 keV foi de 150 eV. O limite de detecção apresentou valores menores que 1 % do Si ao Cu. Na avaliação das metodologias para calibração verificou-se que uma das metodologias aplicadas apresentou melhor resultado. Comparando os resultados com outros sistemas portáteis de XRF observa-se que o ARTAX 200 apresenta eficiência superior em relação aos parâmetros analisados.