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Influencia da preparação da superficie na aderencia de revestimentos de aluminio depositados por aspersão termica a chama

Maranho, Ossimar January 1996 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:09:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104625.pdf: 21813244 bytes, checksum: 6255e782059404596e87205ab92ac414 (MD5) Previous issue date: 1996 / É analisada a influência da preparação da superfície de aço carbono com graus A e C de corrosão na aderência de camadas de alumínio depositadas por aspersão térmica a chama. Desgaste, contaminação e possibilidade de reutilização de dois abrasivos a base de óxido de alumínio em duas granulometrias são discutidos diante de rugosidade, impregnação e textura atingidas em quatro operações controladas de jateamento. A possibilidade de reutilização dos abrasivos foi verificada através de ensaios de aderência por tração das camadas depositadas. O efeito positivo do preaquecimento do substrato a 120 °C, 250 °C e do tratamento térmico a 400 °C é avaliado por ensaios de aderência por tração e dobramento .
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Inteligência competitiva a tecnologias do carbeto de silício para o setor de abrasivos. / Competitive intelligence applied to silicon carbide technologies to abrasive area.

Morais, Túlio Lissandro Melo de 04 March 2005 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTLMM.pdf: 2906921 bytes, checksum: 65a1498b52fe72cb783e53d8e3682bbc (MD5) Previous issue date: 2005-03-04 / Because the fact we don t have studies about Silicon Carbide ( SiC ) to abrasives in Brasil, this study sought to accomplish the SiC technological search in abrasives using Competitive Intelligence. The necessity to know the SiC application trends and threat in bonded abrasives in Brasil It was the decision detanier necessity showed by focal company. In addition, it was objective from focal company to know the market and technology about its and your national competition in SiC business. Using the Michael Porter analysis method, it could be observed that the national competitor from focal company has a bargain can biggest in many aspects in SiC chain. The changes involving anti-duping in EUA and Europe will must change the world SiC production scenario in these areas, affecting Brasil. After the intelligence cycle application and the Swot method use, it could be observed that synthetic diamond is one strong threat to SiC. Some abrasives tools already are suffering impact with this substitution of the SiC for the synthetic diamond, like to cutting wheels and grinding wheels and disks to marble, granite, stones and ceramics. To polish, it didn t verified that it will have big changes for the next years, therefore the superabrasives are getting space and it will must be monitored, like proposed in this study with a monitor system. The technological necessity of the sizing process innovation to SiC, to can be more efficiency to produce grains between 80 and 220 in ANSI and FEPA, it was detected because for these grains it won t happen synthetic diamond strong threat in the next years. The SiC micrograins production in the national market is one necessity. Actually it doesn t have enough availability and the actual national micrograins quality isn t so good. The production technology to offer to the market the micrograins in big quantities and with good quality, like humid sedimentation process with Elutriation is proposed and already the focal company has it. / Pela falta de estudos envolvendo o carbeto de silício ( SiC ) para abrasivos no Brasil, este trabalho visou realizar um estudo de prospecção tecnológica do SiC em abrasivos utilizando a Inteligência Competitiva. A necessidade de saber-se as tendências e ameaças de aplicação do SiC em abrasivos ligados no Brasil foi a necessidade de inteligência apresentada pela empresa focada. Além disto, foi interesse da empresa ter-se um mapeamento completo do cenário mundial da produção do SiC, posicionando-a principalmente frente ao concorrente nacional. Utilizando-se o método de análise de Michael Porter, pôde-se observar que o concorrente nacional da empresa focada tem um poder de barganha maior que esta em vários aspectos da cadeia do SiC. Mudanças envolvendo anti-dumping na Europa e EUA deverão alterar o cenário mundial da produção e comercialização mundial do SiC nestas regiões, afetando inclusive o Brasil. Após a aplicação do ciclo de inteligência competitiva e utilização do método de Swot, verificou-se que o diamante sintético é uma grande ameaça para o SiC. Algumas ferramentas abrasivas já vêm sofrendo o impacto desta substituição do SiC pelo diamante sintético, casos dos discos de corte e rebolos e discos de desbaste para mármores, granitos, pedras, cerâmicas e porcelanatos. Para retífica e polimento em geral, não observou-se que haverão grandes mudanças para os próximos anos, no entanto, os superabrasivos estão cada vez tomando mais espaços e isto deve ser monitorado, como proposto neste trabalho em num sistema de monitoramento tecnológico. A necessidade tecnológica de inovação no processo de beneficiamento do SiC, para a maior geração de grãos entre o 80 e 220 das normas ANSI e FEPA, foi detectada, pois para estes grãos não ocorrerá ameaça forte do diamante sintético nos próximos anos. A produção de microgrãos de SiC no mercado nacional é uma necessidade. Atualmente não há disponibilidade suficiente e a qualidade do atual microgrão nacional não satisfaz os clientes destes. Uma tecnologia de produção que venha a oferecer o microgrão em volume e qualidade no mercado, como o processo de sedimentação via úmida, acompanhada de Elutriação, é proposto e já é de domínio da empresa focada.
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Preparação e caracterização térmica e mecânica de compósitos de matriz polimérica de alumina e carbeto de silício para aplicação em ferramentas abrasivas / Preparation and thermal and mechanical characterization of polymer matrix composites of alumina and silicon carbide for use in abrasive tools

Sandro Galisteu Luíz 28 August 2015 (has links)
As ferramentas abrasivas são largamente utilizadas na indústria, entretanto muito pouco de seu processo de fabricação é cientificamente estudado e publicado. Visando esclarecer a forma como são manufaturados os compósitos de abrasivos, neste trabalho foram realizados vários ensaios de caracterização térmica e mecânica destes materiais. O estudo térmico da cura das resinas fenólicas, utilizadas na produção de compósitos de alumina e carbeto de silício, foi realizado por DSC. As propriedades mecânicas foram analisadas por testes de resistência à flexão e ao impacto; as propriedades termo-mecânicas por DMTA e a estrutura destes compósitos por picnometria de gás hélio, porosimetria de mercúrio e MEV. Os resultados das análises térmicas mostraram eventos importantes durante a cura da resina em 60ºC, 90ºC, 150ºC e 175ºC, para os quais é necessário criar isotermas num tratamento térmico adequado aos compósitos. Os ensaios mecânicos apontaram uma tendência de maior resistência mecânica dos compósitos com grãos menores em função da maior quantidade de resina que contêm. E revelaram a transição vítrea da resina curada em torno dos 230 °C. As análises estruturais por microscopia demonstraram que a resina fenólica fratura de forma frágil em taxas de deformação altas (impacto) e baixas (flexão). E a medida da quantidade de poros apontou divergências entre o esperado e o produto final, indicando uma certa imprecisão no processo de prensagem. Com isso, é possível repensar no processo de produção de compósitos de abrasivos, a fim de melhorar a eficiência desse processo e a qualidade do produto final ao aplicá-lo como ferramenta abrasiva. / Abrasive tool are largely employed in industry, however its manufacturing process are poorly scientifically studied and published. In order to make the abrasive composites manufacturing process clearer, in this work we performed many thermal and mechanical characterization tests. The thermal study of cure of phenolic resins, used in the production of alumina and silicon carbide composites, was done by DSC. We evaluate the mechanical properties in flexural and impact tests, the thermomechanical properties by DMTA and the structure of these composites by pycnometry of helium gas, mercury porosimetry and SEM. The results of thermal analyzes showed significant events during the curing of the resin at 60 ° C, 90 ° C, 150 ° C and 175 ° C, for which it is necessary to create isotherms in a heat treatment to the composite. The mechanical tests showed a trend towards greater mechanical strength of composites with smaller grains due to the greater amount of resin they contain. And showed the glass transition of the cured resin around 230 ° C. Structural analysis by microscopy demonstrated that phenolic resin has a fragile fracture at high (impact) and low (flexion) strain rates. And as the amount of pores presented differences between the expected and the final product, indicating a certain inaccuracy in the pressing process. This work makes it possible to think better over the composite abrasive manufacturing process, in order to improve the efficiency of this process and the quality of the final product to apply it as abrasive tool.
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Uma contribuição ao brunimento de precisão / A contribuition to the precision honing

Araújo, Gilberto de Lima, 1967- 26 August 2018 (has links)
Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:17:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_GilbertodeLima_M.pdf: 4592521 bytes, checksum: 2e679dc1a192c0f7897695fb43c81107 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os processos de brunimento visam buscar precisão de usinagem mais acentuada em superfícies cilíndricas, principalmente em diâmetros internos, em que tais tolerâncias não podem ser obtidas por um processo de retificação cilíndrica. As operações anteriores deste processo também contribuem na qualidade final em termos de obtenção de características geométricas mais precisas. A determinação dos parâmetros de corte de usinagem, o tipo de ferramenta, neste caso a pedra de brunimento ou brunidor, as condições de fixação da peça a ser usinada e o fluido de corte também afetam tais requisitos de especificação geométrica no produto final. Quando as especificações do produto em erros de forma de circularidade e retilineidade demandam valores abaixo de 0,001mm e rugosidade média máxima de 0,10 µm Ra, para sua produção seriada é necessário a realização de uma operação complementar de lapidação, que em muitas aplicações são manuais e utilizam pastas de difícil remoção na superfície da peça. O presente trabalho busca estudar as operações de brunimento e lapidação, tendo como objetivo: realizar experimentos em busca de alternativas de processo para substituir a operação de lapidação diretamente pelo brunimento de precisão, aplicado em aços-liga de alta dureza. Como resultado final, obter erros de forma estatisticamente aceitáveis em produção seriada, inferiores à 0,001mm e rugosidade média abaixo de 0,10 µm Ra, através de experimentos planejados de todo sistema máquina e ferramenta. Os primeiros ensaios comprovaram a forte influência da baixa granulometria dos brunidores na rugosidade da peça, alcançando valores similares ao da lapidação. Os demais ensaios mostraram que a rotação do fuso da brunidora e o avanço dos brunidores em valores baixos, nos limites inferiores dos que foram definidos nos ensaios, proporcionaram melhores características geométricas de circularidade e retilineidade. A estabilidade dimensional do diâmetro da peça também foi melhorada nestas condições. A conclusão desta pesquisa foi de que é possível substituir uma operação de lapidação pelo brunimento de precisão. Palavras Chave: Brunimento, brunidor, brunidora, lapidação, circularidade, retilineidade, rugosidade / Abstract: Honing process is used when a high precision machining is required to correct bore errors on a cylindrical surface, mainly in internal diameters, which is more accurate than grinding process. The operations carried out before honing affect directly the final quality in order to achieve tighter tolerances. The specification of the cutting parameters, such as the tool type, in this case the honing stone, the fixturing condition and the honing coolant affect the geometric results on the final product. In some products applications when roundness and straightness specification is very tight, around or less than 0,001mm and surface finishing of 0,10 ?m Ra maximum, it is necessary a complementary operation of lapping, which is manual and uses the lapping paste, difficult to remove from the piece surface. The objective of this research is to analyze the behavior of the above parameters on precision honing process for hardened steels and suggest process alternatives to achieve the above tolerances directly from honing without lapping. The results must be statistically accepted in production environment by planned experiments in the machine and tooling system. The experiments confirmed the influence of lower honing stones grit size in the roughness quality and it was achieved equivalent surface from the lapping operation. In addition, it was demonstrated that lower spindle speed and stones feedrate figures, in the bottom limit from the range adopted in the trials resulted in a better geometry quality in the roundness and straightness. Also the diameter capability improved with this cutting condition. The conclusion of this research was that it is possible to replace a lapping operation to a precision honing. Keywords: Honing, honing stones, honing machine, lapping, cylindricity, roundness, straightness, surface finishing / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Análise de métodos de lubri-refrigeração aplicados no processo de retificação cilíndrica interna de mergulho em aços endurecidos

Fernandes, Ulysses de Barros [UNESP] 28 September 2007 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-09-28Bitstream added on 2014-06-13T20:41:15Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_ub_dr_bauru.pdf: 2660962 bytes, checksum: fc9e67e750b58c50d6c4a294d57f31a5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A operação de retificação cilíndrica interna de precisão tem sido empregada na fabricação de componentes de responsabilidade na indústria metal-mecânica em geral. As modernas retificadoras CNC aprimoraram este processo no que diz respeito ao posicionamento e à rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta, possibilitando a obtenção de peças de elevada precisão com baixos valores de tolerâncias dimensionais. Todavia, tem-se observado nos últimos anos uma crescente conscientização quanto à toxidade dos fluidos de corte empregados na lubrificação e refrigeração da peça. Paralelamente, criou-se nos últimos anos uma rígida legislação, visando evitar uma depredação desenfreada do meio ambiente. Diante de tal conjuntura, as indústrias iniciaram uma busca a métodos alternativos de lubri-refrigeração que empregassem menores quantidades. Dentre todas as técnicas existentes à de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL) vem ganhando cada vez mais destaque. Tal técnica pode ser entendida como um elo de ligação entre os métodos de lubri-refrigeração convencional e a usinagem a seco. Pretende-se ainda avaliar o desempenho de um novo bocal de aspersão de fluido de corte, baseando-se no modelo desenvolvido por Webster , adequado a operação de retificação cilíndrica interna. Logo, tem-se neste trabalho, o intuito de associar estas novas tendências por meio do estudo do comportamento da operação de retificação cilíndrica interna de mergulho a alta velocidade no processo de acabamento de um aço endurecido, utilizando-se a técnica de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL), o modelo otimizado e ainda o modelo convencional.A análise dos dados que servirão para a avaliação dos métodos de lubri-refrigeração empregados será feita por meio dos valores de rugosidade , desvio de circularidade , micro-estrutura e micro-dureza . Espera-se, com este... / Plunge cylindrical grinding has been widely employed in the manufacture of components by the metal and mechanical industry in general. Modern CNC grinding machines improve this process in terms of the positioning and rigidity of the machine-workpiece-tool system, allowing for the fabrication of high precision workpieces with low dimensional deviations. However, over the last few years, increasing awareness has been shown regarding the toxicity of the cutting fluids employed in the lubrication and cooling of the workpiece. Concomitantly, increasingly strict legislation has been passed in recent years, aiming to prevent inrestrained destruction of the environment. This situation has prompted the industry to seek alternative lubrication and cooling methods that use lower quantities of fluids. Among the existing techniques, the Minimum Quantity Lubrication (MQL) method has gained increasing prominence. This technique can be considered a combination of the conventional cooling and dry grinding methods. An evaluation was made of the performance of a new cutting fluid dispersion nozzle, based on Webster's model, suitable for the plunge cylindrical grinding operation. The purpose of this work is to examine these new trends in a study of the behavior of highrotation plunge cylindrical grinding in the finishing operation of hardened steel, using the MQL technique, the optimized nozzle model, and the conventional model. The lubrication and cooling methods employed here are evaluated based on an analysis of the roughness, circularity deviation, microstructure, and microhardness data. The results of this study le to the conclusion that the optimized lubrication and cooling method provide the best results and that the MQL system in cylindrical grinding produced unsatisfactory results, requiring further studies aimed at solving the problems that were identified.
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Análise de métodos de lubri-refrigeração aplicados no processo de retificação cilíndrica interna de mergulho em aços endurecidos /

Fernandes, Ulysses de Barros. January 2007 (has links)
Resumo: A operação de retificação cilíndrica interna de precisão tem sido empregada na fabricação de componentes de responsabilidade na indústria metal-mecânica em geral. As modernas retificadoras CNC aprimoraram este processo no que diz respeito ao posicionamento e à rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta, possibilitando a obtenção de peças de elevada precisão com baixos valores de tolerâncias dimensionais. Todavia, tem-se observado nos últimos anos uma crescente conscientização quanto à toxidade dos fluidos de corte empregados na lubrificação e refrigeração da peça. Paralelamente, criou-se nos últimos anos uma rígida legislação, visando evitar uma depredação desenfreada do meio ambiente. Diante de tal conjuntura, as indústrias iniciaram uma busca a métodos alternativos de lubri-refrigeração que empregassem menores quantidades. Dentre todas as técnicas existentes à de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL) vem ganhando cada vez mais destaque. Tal técnica pode ser entendida como um elo de ligação entre os métodos de lubri-refrigeração convencional e a usinagem a seco. Pretende-se ainda avaliar o desempenho de um novo bocal de aspersão de fluido de corte, baseando-se no modelo desenvolvido por Webster , adequado a operação de retificação cilíndrica interna. Logo, tem-se neste trabalho, o intuito de associar estas novas tendências por meio do estudo do comportamento da operação de retificação cilíndrica interna de mergulho a alta velocidade no processo de acabamento de um aço endurecido, utilizando-se a técnica de Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL), o modelo otimizado e ainda o modelo convencional.A análise dos dados que servirão para a avaliação dos métodos de lubri-refrigeração empregados será feita por meio dos valores de rugosidade , desvio de circularidade , micro-estrutura e micro-dureza . Espera-se, com este... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plunge cylindrical grinding has been widely employed in the manufacture of components by the metal and mechanical industry in general. Modern CNC grinding machines improve this process in terms of the positioning and rigidity of the machine-workpiece-tool system, allowing for the fabrication of high precision workpieces with low dimensional deviations. However, over the last few years, increasing awareness has been shown regarding the toxicity of the cutting fluids employed in the lubrication and cooling of the workpiece. Concomitantly, increasingly strict legislation has been passed in recent years, aiming to prevent inrestrained destruction of the environment. This situation has prompted the industry to seek alternative lubrication and cooling methods that use lower quantities of fluids. Among the existing techniques, the Minimum Quantity Lubrication (MQL) method has gained increasing prominence. This technique can be considered a combination of the conventional cooling and dry grinding methods. An evaluation was made of the performance of a new cutting fluid dispersion nozzle, based on Webster's model, suitable for the plunge cylindrical grinding operation. The purpose of this work is to examine these new trends in a study of the behavior of highrotation plunge cylindrical grinding in the finishing operation of hardened steel, using the MQL technique, the optimized nozzle model, and the conventional model. The lubrication and cooling methods employed here are evaluated based on an analysis of the roughness, circularity deviation, microstructure, and microhardness data. The results of this study le to the conclusion that the optimized lubrication and cooling method provide the best results and that the MQL system in cylindrical grinding produced unsatisfactory results, requiring further studies aimed at solving the problems that were identified. / Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Jaime Gilberto Duduch / Banca: Olivio Novaski / Banca: Amauri Hassui / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Doutor
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Uso do ensaio de desgaste por micro abrasão para avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro / Use of micro abrasion wear tests for the evaluation of alumina and boron carbide abrasiveness

Rosso, Tiago Alexandre 24 August 2017 (has links)
Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.
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Uso do ensaio de desgaste por micro abrasão para avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro / Use of micro abrasion wear tests for the evaluation of alumina and boron carbide abrasiveness

Rosso, Tiago Alexandre 24 August 2017 (has links)
Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.

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