Estudo da relação entre velocidade de corte, desgaste de ferramenta, rugosidade e forças de usinagem em torneamento com ferramenta de metal duro

O entendimento do processo de fabricação por usinagem passa pelo estudo de fenômenos de formação de cavaco, esforços de corte, qualidade superficial do material usinado, mecanismos de desgaste de ferramenta e a influência de parâmetros de corte e tipo de material usado sobre essas variáveis. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é analisar os efeitos do desgaste de ferramenta sobre as forças de corte e a rugosidade dos componentes usinados. O procedimento adotado foi a realização de ensaios de usinabilidade de longa duração em torneamento cilíndrico externo, durante os quais foram medidos desgaste de flanco, força de corte, força de avanço e rugosidade média dos componentes usinados. Os ensaios foram realizados para os aços ABNT 1040 e 1045 usando ferramentas de metal duro com revestimento duplo (TiN-Al2O3). Os resultados de vida de ferramenta foram analisados através da equação de Taylor, com maiores vidas de ferramenta observadas para o aço ABNT 1040 em todas as velocidades de corte testadas. As demais variáveis medidas foram analisadas em função do tempo de usinagem, desgaste de flanco máximo e acabamento superficial No domínio do tempo, foram encontradas correlações fortes para o desgaste de flanco máximo, força de corte e força de avanço para ambos os materiais. A relação entre a rugosidade média e o tempo de corte observada foi mais “estável” para o aço ABNT 1040. Contudo, variações no comportamento da rugosidade média foram observadas na velocidade de corte inferior usada na usinagem do aço ABNT 1045, devido ao desgaste mais lento do raio de ponta de ferramenta. Não se observou relação entre as forças de usinagem e a rugosidade média. A relação entre a força de corte e o desgaste de flanco máximo apresentou forte correlação para ambos os materiais, assim como a relação entre a força de avanço e o desgaste de flanco máximo, sendo realizada regressão linear para ambas as relações. Foi observada fraca influência da velocidade de corte nas relações força-desgaste de flanco, o que sugere que uma única equação pode descrever estas relações para toda a faixa de condições de corte estudada. Os resultados da análise de regressão permitem a determinação do desgaste de flanco máximo em função da força de corte com um erro médio de 15% para os aços ABNT 1040 e 1045. Para a previsão do desgaste de flanco em função da força de avanço, o erro médio encontrado foi de 19% para o aço ABNT 1040 e 15% para o aço ABNT 1045.

Análise do acabamento superficial e força de corte no torneamento de alumina a verde

In experimental conditions, cutting forces were studied during turning of green alumina billets, including their correlation with surface aspects of the workpiece. The correlation between cutting power and the removal rate are important parameters for defining the design of ceramic products, since inadequate parameters can produce excessive surface damage to the workpiece. This study examined the forces obtained during turning of alumina workpieces with 99.8% purity in their green state, by means of a three-point dynamometer, evaluating the cutting, feed and depth forces, using a cermet tool under constant machining conditions. Variables were compared with the forces, including surface finish, tool wear and temperature during machining. In the study, it was found that the depth of cut had no significant effect on the surface quality, and the cutting speed and feed influencing the finish. However, preliminary tests for selecting the cutting conditions showed that unsuitables cutting speeds and feeds generate severe damage to the workpiece surface. The best condition was 1.00 mm depth of cut, and the forces increasedfor with each pass performed, with the feed force the variable with greatest increases in relation to the cutting and depth forces, and wear of the cutting tool directly influenced the surface finish, generated by the highly abrasive nature of the alumina particles of the green compact. It is emphasized that the alumina in its green state showed high abrasive effect on the cutting tool during the turning process and the surface finishing of the green workpiece had a direct influence on the sintered workpiece.

Retificação plana tangencial dos ferros fundidos nodular, vermicular e cinzento em várias condições de corte

In a scenario of increasing competitiveness of the global industrial sector and with a consumer market increasingly demanding, there is an increased demand for new materials and, consequently, possibilities to explore new research and technological advances towards the development of new manufacturing methods or the improvement of existing technologies. In the case of cast irons, new grades of them have been developed so that their mechanical properties have been improved, making them more competitive with steel, expanding the applications and thus represents great economic gain for metallurgy and manufacturing sectors. This increases the interest and creates new opportunities to study these materials and identify how they respond in terms of the surface integrity, tool wear, cutting forces, among others, when machined by grinding operation. In this context, due to the lack of results from grinding of cast irons and studies comparing grindability among several grades of cast irons found in the literature, this work aims to generate scientific and technological contribution to the metallurgical and metal working sector through roughness results (Ra and Rz parameters) and evaluation and analysis of the subsurface integrity of three cast iron grades (gray, compacted graphite and nodular). The machining trials were performed on a surface grinding machine with silicon carbide grinding wheel at different cutting conditions. The input variables were the radial depth of cut (15 and 30 μm), worktable speed, vw (5 and 10 m/min) and the abrasive grain size of the grinding wheel. The results showed that surface roughness increased with the radial depth of cut for all materials tested; and the lowest values were obtained for gray cast iron. Also, roughness was sensitive to variation of worktable speed and the lowest values were obtained after machining with vw = 5 m/min. With respect to the abrasive grain size, as it decreased the roughness values increased to gray and nodular cast iron grades. Furthermore, grinding burns marks were observed on the surfaces of nodular cast iron and compacted graphite iron grades after grinding the smallest grain size, contrary to what is usually reported in literature. However, no evidence of severe thermal damages below the machined surfaces of all cast iron grades was observed after analyzing the results of hardness and the SEM micrograph images.

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.

Retificação da alumina com rebolo diamantado usando diferentes métodos de lubri-refrigeração

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo do uso de ferramentas cerâmicas na usinagem de inconel 718

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da usinagem do INCONEL 718

The nickel superalloys are known as being a material with poor machinability, they have some properties like high hardness, good resistance at high temperature, tendency to weld with the tool material at high temperature, etc. In the aerospace, biomedical and petrochemical industry, are increasing the need to use materials that resist to aggressive process and environment. In these uses, it has increased the use of nickel-based superalloys like Inconel 718 and consequently the need to research new techniques and tools to improve the machinability of this material. For the superalloys and resistant alloys at high temperatures is considered that the difficulty in the machining regards to the combination of the relatively high cutting forces and high temperatures that grow during the machine process, causing deformation or breakage of the cutting tool. This work purpose is to develop the study of the machining of external cylindrical turning of the nickel based alloy Inconel 718, using ceramic tools, seeking the optimization of machining this alloy, looking to provide real productive increases without the need of investments in new production means. The machining test were accomplished using commercials hard metal tools and the results were compared each other to find the best tool and the best parameter. The conclusion is that the tool TNMG160408-23 -class 1005- was the better one, when used with the parameter 60_15_08

Usinagem da liga de níquel inconel 718 com pastilhas de cerâmica

The machining of super alloys resistant to high temperatures such as nickel alloys, inconel 718 specifically, is a very difficult job to obtain improvements in the process, due to the difficulty of machining at high cutting speeds, the use of these alloys in industries showed great developments in recent years, its application in aeronautical industry spread being used in vane turbo, compressor parts, props and set elements. The automotive, chemical, medical and others also took advantage of the great features of inconel 718 and has used the material. The high temperature resistant alloys have high machining difficulty, a fact that is associated with high cutting forces generated during machining which result in high temperatures. High levels of temperatures can cause deterioration of the cutting edge, with subsequent deformation or breakage, wear most common obtained in machining such materials are flank wear the formation of built-up edge for cutting and notch wear. The experimental part of the work consists in machining of nickel-based alloy Inconel 718 heat treated for hardness, using a tool based ceramic silicon nitride Sandvik (Si3N4) in order to compare the best results obtained in the master's thesis of SANTOS (2010) who used a tool ceramics also the basis of silicon nitride which was developed in the doctoral thesis of SOUZA (2005). Assays were performed on a CNC lathe and was noted for each cutting edge results obtained. Tests were made starting from an initial condition of the tool with cutting speed of 200 m/min, feed 0.5 mm and 0.5 mm depth of cut was reduced cutting speed for the subsequent tests with the same conditions of feed and depth of cut. The tool presented wear instant under two 200 m/min and 100 m/min, premature rupture of 50 m/min and finally cut provided with difficulty... (Complete abstract click electronic access below)

Efeitos dos parâmetros de usinagem no acabamento superficial de materiais cerâmicos a verde

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

Influência da Dureza dos Discos Abrasivos no Corte de Materiais Dúcteis

O corte de materiais por disco abrasivo é um dos processos que apresentam as melhores características de economia, eficiência e rapidez sendo muito utilizado no meio industrial. Fatores como porcentagens e homogeneidade da mistura dos componentes, tamanho, forma (abrasividade), tenacidade e dureza dos grãos abrasivos, tipos de ligantes e de abrasivos, velocidade de corte e velocidade de mergulho influenciam na segurança, no desempenho e comportamento da operação. Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência da dureza dos discos abrasivos no desempenho do processo de corte em operações do tipo remoção a seco. O aumento da dureza dos discos propiciou um aumento da força tangencial de corte e da relação G, devido à mais forte ligação entre o grão e o ligante no compósito. Os resultados mostram que a dureza dos discos abrasivos afeta a economia, pois influencia na vida útil dos discos abrasivos em termos de números de cortes proporcionados; a produtividade, pois está relacionada com o número de trocas de discos desgastados; os esforços necessários para a operação, pois estão relacionados com as forças tangenciais de corte.

Avaliação de discos de corte de semeadora-adubadora em diferentes quantidades de cobertura vegetal

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Atuação de forças em hastes sulcadoras de semeadoras-adubadoras para plantio direto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da força de usinagem e energia específica de corte no fresamento com alta velocidade de corte

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Semeadora-adubadora: mecanismos de corte de palha e cargas verticais aplicadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de lâminas serrilhadas no corte basal da cana-de- açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA