Microstructural, Mechanical and Tribological Characterisation of CVD and PVD Coatings for Metal Cutting Applications

The present thesis focuses on characterisation of microstructure and the resulting mechanical and tribological properties of CVD and PVD coatings used in metal cutting applications. These thin and hard coatings are designed to improve the tribological performance of cutting tools which in metal cutting operations may result in improved cutting performance, lower energy consumption, lower production costs and lower impact on the environment.  In order to increase the understanding of the tribological behaviour of the coating systems a number of friction and wear tests have been performed and evaluated by post-test microscopy and surface analysis. Much of the work has focused on coating cohesive and adhesive strength, surface fatigue resistance, abrasive wear resistance and friction and wear behaviour under sliding contact and metal cutting conditions. The results show that the CVD deposition of accurate crystallographic phases, e.g. α-Al2O3 rather than κ-Al2O3, textures and multilayer structures can increase the wear resistance of Al2O3. However, the characteristics of the interfaces, e.g. topography as well as interfacial porosity, have a strong impact on coating adhesion and consequently on the resulting properties.  Through the deposition of well designed bonding and template layer structures the above problems may be eliminated. Also, the presence of macro-particles in PVD coatings may have a significant impact on the interfacial adhesive strength, increasing the tendency to coating spalling and lowering the surface fatigue resistance, as well as increasing the friction in sliding contacts. Finally, the CVD-Al2O3 coating topography influences the contact conditions in sliding as well as in metal cutting. In summary, the work illuminates the importance of understanding the relationships between deposition process parameters, composition and microstructure, resulting properties and tribological performance of CVD and PVD coatings and how this knowledge can be used to develop the coating materials of tomorrow.

Design and validation of a sheet metal shearing experimental procedure

Throughout the industrial processes of sheet metal manufacturing and refining, shear cutting is widely used for its speed and cost advantages over competing cutting methods. Industrial shears may include some force measurement possibilities, but the force is most likely influenced by friction losses between shear tool and the point of measurement, and are in general not showing the actual force applied to the sheet. Well defined shears and accurate measurements of force and shear tool position are important for understanding the influence of shear parameters. Accurate experimental data are also necessary for calibration of numerical shear models. Here, a dedicated laboratory set-up with well defined geometry and movement in the shear, and high measurability in terms of force and geometry is designed, built and verified. Parameters important to the shear process are studied with perturbation analysis techniques and requirements on input parameter accuracy are formulated to meet experimental output demands. Input parameters in shearing are mostly geometric parameters, but also material properties and contact conditions. Based on the accuracy requirements, a symmetric experiment with internal balancing of forces is constructed to avoid guides and corresponding friction losses. Finally, the experimental procedure is validated through shearing of a medium grade steel. With the obtained experimental set-up performance, force changes as result of changes in studied input parameters are distinguishable down to a level of 1%.

Sheet Metal Examples

A wall in the Sheet Metal Department at the New York Trade School shows many examples of duct work, pipe, and decorative metal work that students learn to produce. Black and white photograph that is starting to fade.

Graduate of the Sheet Metal Department, Thomas Carlough

A 1946 graduate of the Sheet Metal Department, Thomas Carlough is pictured at work at the Triangle Sheet Metal Works, Inc. Original caption reads, "Thomas Carlough - Sheet Metal 1946. The Sheet Metal Draftsman lays out the duct work etc, for the ventilation and Air Conditioning of buildings." Black and white photograph with caption adhered to reverse.

Graduate of the Sheet Metal Department, John Loonie

John Loonie, a graduate of the Sheet Metal Department of the New York Trade School, is pictured welding at work in the Triangle Sheet Metal Works Inc. Original caption reads, "John Loonie - Sheet Metal 1955, one of the Sheet Metal workers employed at the Triangle Sheet Metal Works, qualified to weld." Black and white photograph with caption adhered to reverse.

Students in the Sheet Metal Department at Work

A view of students at work in a classroom in the Sheet Metal Department at the New York Trade School. Black and white photograph.

Graduate of the Sheet Metal Sheet Metal Department David Harning

David Harning graduated from the Sheet Metal Department in 1957 and is shown in his position as Sheet Metal Cutter at the Triangle Sheet Metal Works Inc. Original caption reads, "David Harning - Sheet Metal 1957, is shown at his bench where he lays out all types of Sheet Metal pieces. These pieces will be constructed by other Sheet Metal Workers." Black and white photograph with captioned adhered to reverse.

Transferência de conhecimento proveniente de prestadores de serviços e entidades de apoio: um estudo em empresas do Projeto APL (Arranjo Produtivo Local) do setor metal-mecânico da região do Grande ABC

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Administração - Mestrado da Universidade Municipal de São Caetano do Sul.

Relacionamentos no mercado internacional : um estudo exploratório da indústria metal-mecânica brasileira e argentina

Em um mundo de intensa competição global, a lógica da colaboração se tornou uma parte essencial da estratégia de negócios. Os relacionamentos entre empresas no mercado internacional, através da colaboração entre firmas parceiras, passam a ser considerados como a chave para o sucesso das metas empresariais das organizações. Aquelas empresas que estabelecerem e cultivarem os benefícios mútuos advindos das parcerias internacionais poderão esperar um desempenho competitivo superior. Nesse contexto, o objetivo central deste estudo é examinar os elementos estimuladores e inibidores do relacionamento entre empresas do setor metal-mecânico automotivo do Rio Grande do Sul/Brasil e da Argentina. Para tanto, a fim de se verificar a presença de tais elementos nas relações de troca no ambiente do Mercosul, a partir de uma abordagem exploratória, empregou-se o método de estudo de casos. Foram investigados três casos de relacionamento entre empresas estabelecidas no Rio Grande do Sul e suas respectivas firmas parceiras no mercado argentino. Foi utilizado o critério de duração de, no mínimo, dois anos de transações de troca entre as partes envolvidas. A presente investigação ocorreu entre os meses de outubro de 1997 e abril de 1998. O estudo apresenta resultados individuais quanto às características de cada relacionamento investigado e uma análise comparada no que diz respeito às motivações e aos aspectos inibidores identificados nas relações de troca estudadas. Por fim, são apresentadas implicações do estudo, que poderiam ser aprofundadas em novas pesquisas na área de relacionamentos nos mercados internacionais, bem como as limitações do referido trabalho.

Mensuração e análise da eficiência técnica de produção do setor metal-mecânico da indústria de Caxias do Sul

O Setor Metal-Mecânico da indústria de Caxias do Sul, a exemplo da indústria nacional, apresentou variações positivas de produtividade da mão-de-obra para todos os seus gêneros produtivos, no período 1995/2000. No entanto, as taxas de crescimento oscilaram significativamente entre os gêneros, indicando a existência de diferenças de desempenho entre eles. O desempenho das empresas depende da eficiência do emprego da tecnologia de produção e as diferenças podem estar associadas às mudanças organizacionais, decorrentes da reestruturação produtiva motivada pela abertura comercial, e levadas a cabo pela adoção de medidas que busquem a qualificação dos processos produtivos das empresas para aumentar a competitividade nos mercados interno e externo. Buscou-se, nesse estudo, mensurar a eficiência técnica do setor Metal- Mecânico de Caxias do Sul, analisando a evolução dos seus níveis, no período 1995/2000, e a capacidade das medidas de qualificação adotadas em aumentar a eficiência das empresas. Para tanto, utilizou-se a técnica da estimação da função de produção de fronteira, a partir da qual se estimaram os níveis de eficiência técnica dos gêneros produtivos do Setor. Além disso, avaliou-se a capacidade das medidas de qualificação em aumentar a probabilidade das empresas obterem eficiência, através da estimação de um modelo probit. Constatou-se que a eficiência técnica dos gêneros produtivos do Setor é alta e seus níveis se elevaram, significativamente, no período 1995/2000. Ao mesmo tempo, constatou-se que o treinamento de mão-de-obra, a busca de assessoria/consultoria externa, a exigência de certificação de qualidade para fornecedores e a importação de matérias-primas são medidas que aumentam a probabilidade das empresas do Setor se tornarem mais eficientes.

Aplicação de tecnologia de produção mais limpa no setor metal-mecânico : um estudo de caso

Buscando contribuir na discussão sobre a validade de uma visão ecológica sobre os sistemas produtivos, este trabalho estuda o caso de uma empresa, em Caxias do Sul, que está implementando tecnologia de Produção Mais Limpa. Depois de descrever o processo de implantação desta tecnologia e de avaliar os resultados econômicos e ambientais da medida, descreve suas dificuldades e perspectivas futuras. O trabalho propõe, também, uma nova metodologia de aplicação de tecnologia de Produção Mais Limpa, visando a uma maior simplicidade e praticidade, na intenção de socializar o conhecimento adquirido.

Inovações tecnológicas e qualificação dos trabalhadores de empresas do setor metal-mecânico do estado do Rio Grande do Sul : estudo de casos

O presente trabalho pretende demonstrar as transformações nas qualificações dos operadores de máquina com a introdução de novos equipamentos no processo produtivo em três empresas do setor metal-mecânico do estado do Rio Grande do Sul. Com o auxílio de uma metodologia de natureza qualitativa buscou-se, através de entrevistas semi-estruturadas, captar a percepção dos operadores de máquinas, supervisores e gerentes sobre as modificações ocorridas na qualificação dos operadores de máquina automatizada na produção. A partir da revisão da literatura buscou-se construir o roteiro das entrevistas, diferenciadas para cada cargo, buscando captar as percepções dos diferentes atores sobre tecnologia, trabalho e qualificação. Como resultado estabeleceu-se a qualificação necessária e desejada de um trabalhador que opera uma máquina automatizada.

Inteligência competitiva no monitoramento do ambiente concorrencial das pequenas e médias indústrias do pólo metal-mecânico da região de Caxias do Sul-RS

A crescente competitividade dos mercados é uma das principais fontes de preocupações das empresas atualmente. As forças concorrenciais podem representar ameaças, principalmente, para as empresas que não monitoram o seu ambiente concorrencial. As atividades que permitem o monitoramento do ambiente através da captura e da análise de informações concorrenciais correspondem ao que se denomina de Inteligência Competitiva (IC). O conjunto de atividades que são atribuídas a essa área permite às empresas uma melhor identificação da situação global dos mercados e oferece condições de posicionamento estratégico e pró-ativo face à concorrência. O objetivo deste trabalho foi verificar como as pequenas e médias empresas do pólo industrial metal-mecânico da região de Caxias do Sul (RS) estão desenvolvendo as atividades de busca de informações do ambiente concorrencial, além de identificar os principais métodos utilizados para essas atividades. Nesta dissertação, foram apresentados, a partir de uma consistente revisão bibliográfica sobre o assunto e do planejamento metodológico, os principais resultados do estudo exploratório realizado junto a uma amostra de trinta e quatro empresas do setor selecionado. Os resultados demonstram a situação das empresas estudadas em relação à busca, análise, sistematização e difusão das informações do ambiente, bem como, algumas características das empresas que monitoram o ambiente concorrencial.