Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-03Bitstream added on 2014-06-13T20:24:12Z : No. of bitstreams: 1 vieira_lfs_dr_guara.pdf: 12571289 bytes, checksum: 0784fba14c816c566b5f3385624070f4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aço AISI 4340 tem sido utilizado largamente devido as suas propriedades físicas, químicas, mecânicas e resistência à fadiga, atendendo ao rigoroso e crescente aumento das exigências para aplicações na engenharia. Revestimentos superficiais são aplicados objetivando proteção contra corrosão e desgaste, por exemplo, a eletrodeposição de Cromo, pois apresenta resistência à corrosão, alta dureza, resistência ao desgaste abrasivo e adesivo, soldabilidade e baixo coeficiente de atrito. Por outro lado, microtrincas derivadas da camada de Cromo diminuem a resistência à fadiga, com isso o componente é submetido ao tratamento superficial para deformação plástica, shot peening, criando tensões residuais compressivas na superfície, que retardam ou eliminam a propagação de trincas, tendendo a aumentar sua vida em fadiga. Entretanto, durante o processo de deposição do Cromo duro é liberada uma substância cancerígena, o Cromo hexavalente. Por essa razão, estuda-se a substituição do Cromo por outros revestimentos que apresentem propriedades mecânicas similares, mas que não tenham restrições ambientais. O processo HVOF (High-Velocity-Oxigen-Fuel) para deposição de revestimentos alternativos, como carbeto de tungstênio, é considerado uma técnica promissora, pois fornece alta dureza e boa resistência ao desgaste e uma menor redução da resistência à fadiga do substrato quando comparado à redução fornecida pelo revestimento de Cromo duro aplicado ao aço AISI 4340. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar o comportamento mecânico do aço AISI 4340 com alta resistência mecânica (50 HRC), revestido com WC-CrC-Ni, WC-10Ni, Ni-20Cr, Ni-Cr-B-Si- Fe, e Cr3C2-NiCr, depositados através do processo HVOF; revestimentos alternativos à camada de Cromo duro. Os dados de fadiga axial são representados por curvas σ x N... / AISI 4340 steel is being used in the aeronautical industry because its good physical, chemical, mechanical and fatigue properties. Chromium coatings are used in applications to guarantee protection against wear and corrosion, combined with chemical resistance and good lubricity. The reduction in the fatigue strength of base material and since this technology presents detrimental environmental and health effects, resulted in the search on coatings viewed as being capable of replacing hard chrome plating. Thermally sprayed HVOF coatings are being considered to replace galvanic chromium deposits in industrial applications with comparable performance for wear and corrosion resistance. With respect to fatigue life, the HVOF technique induces tensile residual stress on the interface. In this case, the initiation and propagation phases of fatigue process are accelerated because the coating; on the other hand, compressive residual stresses close to the surface increases fatigue life. The technique to improve the coated materials fatigue strength is the shot peening process, which induces compressive residual stress in the surface, which delay nucleation and propagation process In the present research is verified the influence of WC-CrC-Ni; WC-10Ni; Ni-20Cr; Ni-Cr-B-Si-Fe; Cr3C2-NiCr HVOF process, coated high strength AISI 4340 with and without shot peening on the axial fatigue strength, in comparison with EHC. Corrosion resistance is also conducted by salt spray tests. S-N curves are obtained in axial fatigue tests. In order to study the influence of residual stresses on fatigue life, the stress field is measured by X-ray tensometry. Scanning electron microscopy and optical metallographic are used to investigate the fatigue source appearance. Experimental data show lower axial fatigue resistance for HVOF coated specimens in comparison to base material...(Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Kamira Miksza Fragoso null (kah.miksza@gmail.com) on 2017-08-16T13:20:00Z No. of bitstreams: 1 Versão Final - Com capa.pdf: 1983871 bytes, checksum: 34277f922503ea94fdddab00284effc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-08-22T18:44:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fragoso_km_me_bauru.pdf: 1983871 bytes, checksum: 34277f922503ea94fdddab00284effc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-22T18:44:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fragoso_km_me_bauru.pdf: 1983871 bytes, checksum: 34277f922503ea94fdddab00284effc5 (MD5) Previous issue date: 2017-07-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo de retificação é um processo de acabamento, e, portanto, possui características como bom acabamento superficial e alta precisão dimensional e geométrica. As peças usinadas por este processo possuem um alto valor agregado, pois as mesmas já passaram por outros processos de usinagem e/ou tratamentos térmicos e revenimento. Um fator limitador do processo de retificação é a quantidade de calor gerada durante o mesmo, energia esta que é minimizada pela aplicação de fluidos de corte durante a retificação. Porém os fluidos utilizados, na maior parte dos casos são poluentes e contém substâncias prejudiciais à saúde, além de possuir um alto custo de compra, manutenção e descarte. Visando reduzir a quantidade de fluido utilizada durante o processo de retificação o presente trabalho foi proposto, com o objetivo de melhorar a técnica da mínima quantidade de lubrificação através da aplicação combinada com ar comprimido à baixa temperatura a fim de melhorar o efeito de refrigeração e assim minimizar a geração de calor na região de corte. Para avaliar a eficácia da técnica foram escolhidas as variáveis de acabamento como a rugosidade e a circularidade, e de eficiência do processo como o desgaste do rebolo e potência consumida durante a usinagem. Estes valores foram medidos para três métodos distintos de aplicação de fluidos de corte durante o processo de retificação, a fim de compará-los, o método proposto para o presente trabalho, CAMQL (técnica de mínima quantidade de fluido combinado com a aplicação de ar comprimido resfriado), em comparação com as técnicas de aplicação de fluido convencional e a técnica de mínima quantidade de lubrificante com ar em temperatura ambiente ou MQL. Para todos os parâmetros, a proposta de redução de quantidade de fluido utilizada atingiu, em geral, resultados positivos, provando a viabilidade da mesma para a retificação do aço AISI 4340 utilizando rebolo de CBN. / Grinding is a finishing process, and therefore has characteristics such as good surface finish, high dimensional and geometric precision. Because it is this kind of manufacture process, the parts machined by this have a high added value, since they have already undergone other machining processes and/or heat treatments and tempering. A limiting factor of grinding process is the amount of heat generated during it; which energy is minimized by application of cutting fluids. But these fluids, in most cases are pollutants and could contain substances that are harmful to health, in addition to having a high cost of purchase, maintenance and disposal. In order to reduce the amount of fluid used during the grinding process, the present research has been proposed with the aim of improving the technique of minimum quantity of lubrication by the combined application with compressed air at low temperature in order to improve the cooling effect ant thus minimize the heat in cutting zone. To evaluate the effectiveness of this technique, the finishing variables such as roughness and roundness, and process efficiency, such as grinding wheel wear and power consumed during machining, were chosen. These values were measured for three different methods of cutting fluids application during the grinding process, in order to compare them, the proposed method, CAMQL (cold air minimum quantity of lubrication) as compared to conventional fluid application (flood) and the minimum quantity lubrication with air in room temperature. For all parameters, the proposed cutting fluid reduction reached, in general, positives results, proving its feasibility for grinding of AISI 4340 steel using CBN grinding wheel.

Resumo: O aço AISI 4340 tem sido utilizado largamente devido as suas propriedades físicas, químicas, mecânicas e resistência à fadiga, atendendo ao rigoroso e crescente aumento das exigências para aplicações na engenharia. Revestimentos superficiais são aplicados objetivando proteção contra corrosão e desgaste, por exemplo, a eletrodeposição de Cromo, pois apresenta resistência à corrosão, alta dureza, resistência ao desgaste abrasivo e adesivo, soldabilidade e baixo coeficiente de atrito. Por outro lado, microtrincas derivadas da camada de Cromo diminuem a resistência à fadiga, com isso o componente é submetido ao tratamento superficial para deformação plástica, shot peening, criando tensões residuais compressivas na superfície, que retardam ou eliminam a propagação de trincas, tendendo a aumentar sua vida em fadiga. Entretanto, durante o processo de deposição do Cromo duro é liberada uma substância cancerígena, o Cromo hexavalente. Por essa razão, estuda-se a substituição do Cromo por outros revestimentos que apresentem propriedades mecânicas similares, mas que não tenham restrições ambientais. O processo HVOF (High-Velocity-Oxigen-Fuel) para deposição de revestimentos alternativos, como carbeto de tungstênio, é considerado uma técnica promissora, pois fornece alta dureza e boa resistência ao desgaste e uma menor redução da resistência à fadiga do substrato quando comparado à redução fornecida pelo revestimento de Cromo duro aplicado ao aço AISI 4340. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar o comportamento mecânico do aço AISI 4340 com alta resistência mecânica (50 HRC), revestido com WC-CrC-Ni, WC-10Ni, Ni-20Cr, Ni-Cr-B-Si- Fe, e Cr3C2-NiCr, depositados através do processo HVOF; revestimentos alternativos à camada de Cromo duro. Os dados de fadiga axial são representados por curvas σ x N ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: AISI 4340 steel is being used in the aeronautical industry because its good physical, chemical, mechanical and fatigue properties. Chromium coatings are used in applications to guarantee protection against wear and corrosion, combined with chemical resistance and good lubricity. The reduction in the fatigue strength of base material and since this technology presents detrimental environmental and health effects, resulted in the search on coatings viewed as being capable of replacing hard chrome plating. Thermally sprayed HVOF coatings are being considered to replace galvanic chromium deposits in industrial applications with comparable performance for wear and corrosion resistance. With respect to fatigue life, the HVOF technique induces tensile residual stress on the interface. In this case, the initiation and propagation phases of fatigue process are accelerated because the coating; on the other hand, compressive residual stresses close to the surface increases fatigue life. The technique to improve the coated materials fatigue strength is the shot peening process, which induces compressive residual stress in the surface, which delay nucleation and propagation process In the present research is verified the influence of WC-CrC-Ni; WC-10Ni; Ni-20Cr; Ni-Cr-B-Si-Fe; Cr3C2-NiCr HVOF process, coated high strength AISI 4340 with and without shot peening on the axial fatigue strength, in comparison with EHC. Corrosion resistance is also conducted by salt spray tests. S-N curves are obtained in axial fatigue tests. In order to study the influence of residual stresses on fatigue life, the stress field is measured by X-ray tensometry. Scanning electron microscopy and optical metallographic are used to investigate the fatigue source appearance. Experimental data show lower axial fatigue resistance for HVOF coated specimens in comparison to base material...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientador: Maria Odila Hilário Cioffi / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Banca: Lindolfo Araujo Moreira Filho / Doutor

Throughout engineering history, metal cutting technology has been pushed to keep pace with the development of stronger and more difficult to cut materials. With the advent of robust machining technology, the finish cutting of hardened materials at high speeds and extreme conditions has become possible. As we push the thresholds of our technology, the need for a deep understanding of the processes at work in metal cutting in order to predict limit states has become clear. The prediction of machining processes began with models that described the problem qualitatively. The principals and assumptions used within these laid the foundations for further theoretically based empirical models. With the advent of computationally based numerical modeling, predictive modeling of metal cutting processes using elasto-plastic based simulation has brought a new perspective to the field. The development of finite element modeling techniques capable of modeling both continuous and discontinuous chip formation has become a subject of considerable research effort. The present work focuses on the study and development of explicit transient finite element techniques used to simulate the orthogonal machining of hardened steel under various cutting conditions producing both continuous and discontinuous chips. Metal cutting involves a diversity of complex physical phenomenon such as large strain and strain rate plasticity, high temperature contact and friction conditions, material failure, adiabatic shear localization, and thermo-mechnically based deformation. The numerical modeling of these processes in orthogonal machining operations is the primary focus of this work. The effects of cutting conditions on chip morphology and the finished workpiece are investigated and resulting phenomenon are explained in terms of numerically based stress analysis. Benchmarking comparisons with literature and commercial modeling software simulations are made and quantified in terms of strains, temperatures, residual stresses, and the various components of stress. Future directions and issues are outlined and recommendations are made. Solution stability of the finite element solver applied to machining was quite low due to the lack of an adaptive remeshing scheme and deficiencies in the contact algorithm. Thermal mechanical coupling and remeshing are currently being implemented. Future avenues include methods of surface generation without volumetric losses. the application of friction based on wear data, and the application of machining simulations to oblique three-dimensional cutting operations. / Thesis / Master of Engineering (ME)

Em decorrência ao grande crescimento e evolução dos processos de usinagem e a demanda para adequação ambiental, novos fluidos de corte tem sido aplicados. Uma comprovação de sua eficiência em refrigerar a peça, e a ferramenta melhorando a produtividade do processo ainda é necessária. O presente trabalho propõe o estudo e o desenvolvimento de um sistema para avaliar a eficácia de fluidos de corte em operações de usinagem. Inicia-se com uma abordagem matemática da modelagem do processo de dissipação de calor em operações de usinagem. Em seguida prossegue-se com uma investigação de diferentes maneiras de solução do modelo proposto. Experimentos práticos foram realizados no laboratório de Otimização de Processos de Fabricação - OPF. A partir dos dados obtidos foi realizada uma análise assintótica das equações diferencias parciais que governam o modelo. Finalizando, o modelo selecionado foi aplicado no fresamento do aço AISI 4340 endurecido usinado sob alta velocidade. / Due to the rapid growth and development of machining processes there has been a demand for environmental sustainability and news cutting fluids have been applied. A reliable assessment of their efficiency in cooling the workpiece, tools and improving productivity is still a requirement. The present thesis presents a theoretical study and a proposal of a system to assess the effectiveness of cutting fluids applied to machining operation. It begins using a mathematical approach to model the heat propagation during machining operations. Then, it continues with an investigation into different ways to solve the proposed theorical model. Machining experiments using realistic cutting operations were also conducted at the Laboratory for Optimization of Manufacturing Processes - OPF. From the experimental data, was carried out an asymptotic analysis of partial differential equations, which govern the mathematical model. Finally, the selected model will be applied to a milling operation using High Speed Machining (HSM) technique on hardened steel AISI 4340.

Em decorrência ao grande crescimento e evolução dos processos de usinagem e a demanda para adequação ambiental, novos fluidos de corte tem sido aplicados. Uma comprovação de sua eficiência em refrigerar a peça, e a ferramenta melhorando a produtividade do processo ainda é necessária. O presente trabalho propõe o estudo e o desenvolvimento de um sistema para avaliar a eficácia de fluidos de corte em operações de usinagem. Inicia-se com uma abordagem matemática da modelagem do processo de dissipação de calor em operações de usinagem. Em seguida prossegue-se com uma investigação de diferentes maneiras de solução do modelo proposto. Experimentos práticos foram realizados no laboratório de Otimização de Processos de Fabricação - OPF. A partir dos dados obtidos foi realizada uma análise assintótica das equações diferencias parciais que governam o modelo. Finalizando, o modelo selecionado foi aplicado no fresamento do aço AISI 4340 endurecido usinado sob alta velocidade. / Due to the rapid growth and development of machining processes there has been a demand for environmental sustainability and news cutting fluids have been applied. A reliable assessment of their efficiency in cooling the workpiece, tools and improving productivity is still a requirement. The present thesis presents a theoretical study and a proposal of a system to assess the effectiveness of cutting fluids applied to machining operation. It begins using a mathematical approach to model the heat propagation during machining operations. Then, it continues with an investigation into different ways to solve the proposed theorical model. Machining experiments using realistic cutting operations were also conducted at the Laboratory for Optimization of Manufacturing Processes - OPF. From the experimental data, was carried out an asymptotic analysis of partial differential equations, which govern the mathematical model. Finally, the selected model will be applied to a milling operation using High Speed Machining (HSM) technique on hardened steel AISI 4340.

DIN 35NiCrMoV125 (equivalent to AISI 4340), which is a high strength low alloy steel (HSLA), is mainly used at military applications in the production of gun barrels. The main aim of this study was to determine the low cycle fatigue (LCF) behaviour and the influence of temperature on low cycle fatigue failure properties of that steel. Three different temperatures (room temperature, 2500C and 4000C) were used in the experiments in order to analyze the effect of temperature. For each temperature, five strain amplitudes (in the range of 0.2% offset yield point to 2% strain) were applied and the duplicates of each experiment were performed to obtain more accurate results. Strain amplitudes and the corresponding stresses were calculated from tension tests performed at each temperature. Strain amplitude versus fatigue life (e- N) curves for three different temperatures predicted that fatigue life at a given strain increases with increasing temperature. The transition lives of those three curves were observed at 1 % strain amplitude and no significant effect of temperature on transition lives was observed. For stress based analysis, stress versus fatigue life (S-N) curves were drawn. These curves pointed that fatigue strength at a given number of cycle decreases with increasing temperature. Fractographic analyses of the fracture surfaces were performed to examine the effects of load and temperature on the specimens. It was observed that the number of crack initiation sites increases with increasing strain.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-20T22:31:59Z No. of bitstreams: 1 BrunoCesarRochaVitoria_DISSERT.pdf: 3884668 bytes, checksum: b274f830d7afc157319d7965ca5175fa (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-23T22:14:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BrunoCesarRochaVitoria_DISSERT.pdf: 3884668 bytes, checksum: b274f830d7afc157319d7965ca5175fa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T22:14:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoCesarRochaVitoria_DISSERT.pdf: 3884668 bytes, checksum: b274f830d7afc157319d7965ca5175fa (MD5) Previous issue date: 2016-09-23 / Ag?ncia Nacional do Petr?leo - ANP / Na ind?stria metal-mec?nica, um fator que gera muitos custos ? o desgaste de ferramentas de usinagem. Embora a literatura que aborda o assunto seja ampla, ainda n?o foi poss?vel consolid?-lo. Em muitos casos, n?o estim?-lo pode causar distor??es dimensionais e de acabamentos nas pe?as fabricadas, al?m de causar paradas no processo (para avaliar visualmente o qu?o desgastada est? a ferramenta) e, por conseguinte, preju?zos devidos a tempos improdutivos. Uma alternativa que possibilita assegurar boas condi??es da ferramenta de corte ? utilizar t?cnicas de monitoramento em tempo real, de forma indireta. O objetivo desse trabalho ? contribuir na verifica??o do sinal de vibra??o como indicador do estado de desgaste da ferramenta de corte com os par?metros de processo e materiais utilizados. Para isso utilizou-se uma fresa de 50 mm com dois insertos intercambi?veis de metal duro, montados diametralmente opostos. O corpo de prova foi de a?o AISI 4340. Realizou-se um corte concordante com profundidade lateral constante (ae) de 20 mm e avan?o por dente (fz) de 0,1 mm/dente. Para a realiza??o dos experimentos, foram consideradas uma condi??o de corte de desbaste e outra de acabamento. J? as ferramentas de corte foram consideradas como boa, com valor de desgaste de flaco m?dio (VBB) inferior a 0,35 mm e como gasta, com VBB superior a 0,35 mm. A vibra??o foi medida com um aceler?metro uniaxial e estes dados foram adquiridos e armazenados pelo LabView e processados com o Matlab. O sinal foi filtrado em algumas bandas e ent?o foi aplicado uma transformada r?pida de Fourier (FFT) para an?lise do espectro de frequ?ncia, al?m de serem extra?dos par?metros estat?sticos (RMS, Curtose, Pico e Fator de Crista) do sinal no dom?nio do tempo. Para o espectro de frequ?ncia, a banda que mostrou-se mais sens?vel ao desgaste foi a compreendida entre 30 Hz e 700 Hz. J? entre os par?metros estat?sticos, de alguma forma todos mostraram-se sens?veis ao desgaste. Sendo a RMS e a curtose as que foram sens?veis em mais casos e o sinal filtrado na banda de 1,6 kHz e 2,4 kHz foi o que teve uma maior amplitude de resultados positivos.

Fatigue is one of the critical design aspects with immense significance where thefatigue life of a material can be stated as the number of cycles that a componentcan withstand under a particular type of loading without failure. The design processhas to include fatigue analysis in order to predict failure due to fatigue. This helpsin maintenance and servicing of a component reducing the chance of failure duringoperation of the component. Increased efficiency of predictive maintenance improvesthe life of the component.This thesis aims to study the relationship between the experimental, analytical andnumerical solutions of two high strength aluminium alloys and one steel alloy fortheir life in aircraft applications covering the effects of geometrical irregularities. Italso aims to answer convergence between the numerical and the analytical methodwhen compared with each other. The simulations are carried out for three materialsamong many used in aircraft and industrial applications (Al 7050-T7451, Al 7075-T6 and AISI 4340 Steel) for a pre-defined set of geometries. The stress field andthe stress concentration factor variations are also studied to identify their effects onfatigue life.The results from this work forms a strong background for the future research alongside SAAB or any other industries using these materials for their structures to findout the failure or predicting it accurately. Also, integral structures can be analysedin detail using this thesis as a base.

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