Submitted by Rubens Chinali Canarim null (rubenscanarim@hotmail.com) on 2018-02-05T12:10:04Z No. of bitstreams: 1 TESE FINAL ENTREGA.pdf: 2914880 bytes, checksum: e1503c15204b7dbc230efbbea4f1320d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-02-05T15:53:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 canarim_rc_dr_bauru.pdf: 2914880 bytes, checksum: e1503c15204b7dbc230efbbea4f1320d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-05T15:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 canarim_rc_dr_bauru.pdf: 2914880 bytes, checksum: e1503c15204b7dbc230efbbea4f1320d (MD5) Previous issue date: 2018-01-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A presente tese estudou a influência da friabilidade de dois rebolos de CBN (alta friabilidade – HF e baixa friabilidade – LF) na retificação cilíndrica externa de mergulho do aço AISI 4340, temperado e revenido, para vários avanços. Os resultados obtidos demonstraram que, comparativamente, o rebolo de baixa friabilidade (CBN LF) fornece melhor acabamento para a peça em termos de rugosidade e desvios de circularidade, com menor desgaste de rebolo, em todos os avanços. Por outro lado, o consumo de potência e seus sinais de emissão acústica foram sempre mais elevados. Para a tensão residual, a baixa friabilidade auxilia na geração de tensões compressivas na peça. Todavia, mesmo com a alta friabilidade, para condições mais agressivas de corte também é possível obter tensões compressivas elevadas. Nenhuma das condições de usinagem alterou a microestrutura das peças retificadas, com base nos resultados de microdureza Vickers. A elevada friabilidade, de um modo geral, pode promover fratura excessiva dos grãos, que acabam por aumentar o riscamento e deteriorar a qualidade superficial das peças, além de desgastar mais o rebolo, em virtude do predomínio da macrofratura sobre a microfratura. Ao mesmo tempo, contudo, reduz as forças de corte e o consumo de potência. Deve-se levar em conta todos os fatores à disposição para efetuar a melhor escolha de rebolo e sua friabilidade para determinada aplicação. / The present thesis aimed to study the influence of friability of two CBN wheels (high friability – HF and low friability – LF) on the external plunge cylindrical grinding of the AISI 4340 steel, quenched and tempered, for different feed rates. The results showed that CBN LF provided better workpiece finishing in terms of surface roughness and roundness deviations, with lower wheel wear, in all feed rates. However, power consumption and acoustic emission signals were always higher than for CBN HF. For residual stresses, low friability contributes to the generation of compressive stresses on the workpiece. For high feed conditions, even CBN HF can provide high compressive stresses. None of the grinding conditions caused alterations on the workpiece microstructure, based on the results for Vickers microhardness. High friability can promote excessive grain fracture, which can increase scratching and deteriorate the surface quality, causing higher wheel wear as well (since macrofracture predominates over microfracture). On the other side, it can reduce cutting forces and power consumption. All factors at disposal must be taken into account in order to conduct the optimal selection of grinding wheel– as well as its adequate friability – for each specific application.

Superligas à base de níquel têm uma grande variedade de aplicações, por exemplo, turbinas a gás de aviões, câmaras de combustão, válvulas de motores, etc. As suas principais propriedades são alta resistência mecânica às temperaturas elevadas (> 500 graus Celsius), alta resistência à abrasão, alta resistência à fadiga e boa resistência à corrosão. Por isso, são considerados materiais difíceis de serem retificados (ou Difficult To Grind - DTG). Condições severas de retificação em superligas podem causar altas temperaturas de corte (podendo atingir 1000 graus Celsius) e altas tensões (pressão) na região de contato (podendo chegar a 3450 MPa), o que leva ao desenvolvimento rápido do desgaste do rebolo, dependendo das suas características e da severidade das condições de corte. A melhoria do processo de retificação pode ser atingida com a utilização de grãos superabrasivos mais duros, como o CBN. O CBN apresenta um alto desempenho na usinagem e sua aplicação tem como principais vantagens: a redução dos tempos de ciclo, melhor qualidade e aumento de produtividade. O desgaste da ferramenta de corte nos diversos processos de fabricação é de extrema importância no custo total da produção, portanto, na retificação de superligas, o desgaste do rebolo CBN deve ser mínimo devido ao seu alto custo. O presente trabalho avalia o desempenho de um rebolo de CBN vitrificado na retificação dos materiais Inconel 751, Silcrome 1 e 21-2N. Testes foram realizados variando-se apenas a velocidade de avanço para determinar a influência deste no desgaste do rebolo. Foi possível determinar assim, a relação entre o desgaste da ferramenta e a força tangencial em um grão, obtendo-se uma curva característica do rebolo. / Nickel-based superalloys have a great variety of applications, for example, aircraft gas turbines, combustion chambers, engines valves, etc. Their main properties are high strength at high temperatures (> 500 Celsius degrees), high resistance to the abrasion, high fatigue strength and good resistance to the corrosion. Therefore, they are considered difficult to grind (DTG) materials. Severe grinding conditions of superalloys can cause high cutting temperatures (able to reach 1000 Celsius degrees) and high tensions in the contact zone (able to reach 3450 MPa). This leads to the fast development of the wear of CBN wheels, depending on the tool characteristics and the severity of the cutting conditions. The improvement of the grinding process can be reached with the use of harder superabrasive grains, as the CBN. The CBN presents high performance in machining. The main advantages are: the reduction of the cycles times, better quality and increase of productivity. The wheel wear is extreme important in the total production cost, therefore, in the grinding of superalloys, the wear CBN wheels have to be minimum due to its high cost. The present work evaluates the performance of vitrified CBN wheels in the grinding process of Inconel 751, Silcrome 1 and 21-2N. Tests were carried out varying the feed-rate to establish its influence on the wheel wear. It was possible to determine the relation between tool wear and tangential force per grain, obtaining the wheel characteristic curve.

Superligas à base de níquel têm uma grande variedade de aplicações, por exemplo, turbinas a gás de aviões, câmaras de combustão, válvulas de motores, etc. As suas principais propriedades são alta resistência mecânica às temperaturas elevadas (> 500 graus Celsius), alta resistência à abrasão, alta resistência à fadiga e boa resistência à corrosão. Por isso, são considerados materiais difíceis de serem retificados (ou Difficult To Grind - DTG). Condições severas de retificação em superligas podem causar altas temperaturas de corte (podendo atingir 1000 graus Celsius) e altas tensões (pressão) na região de contato (podendo chegar a 3450 MPa), o que leva ao desenvolvimento rápido do desgaste do rebolo, dependendo das suas características e da severidade das condições de corte. A melhoria do processo de retificação pode ser atingida com a utilização de grãos superabrasivos mais duros, como o CBN. O CBN apresenta um alto desempenho na usinagem e sua aplicação tem como principais vantagens: a redução dos tempos de ciclo, melhor qualidade e aumento de produtividade. O desgaste da ferramenta de corte nos diversos processos de fabricação é de extrema importância no custo total da produção, portanto, na retificação de superligas, o desgaste do rebolo CBN deve ser mínimo devido ao seu alto custo. O presente trabalho avalia o desempenho de um rebolo de CBN vitrificado na retificação dos materiais Inconel 751, Silcrome 1 e 21-2N. Testes foram realizados variando-se apenas a velocidade de avanço para determinar a influência deste no desgaste do rebolo. Foi possível determinar assim, a relação entre o desgaste da ferramenta e a força tangencial em um grão, obtendo-se uma curva característica do rebolo. / Nickel-based superalloys have a great variety of applications, for example, aircraft gas turbines, combustion chambers, engines valves, etc. Their main properties are high strength at high temperatures (> 500 Celsius degrees), high resistance to the abrasion, high fatigue strength and good resistance to the corrosion. Therefore, they are considered difficult to grind (DTG) materials. Severe grinding conditions of superalloys can cause high cutting temperatures (able to reach 1000 Celsius degrees) and high tensions in the contact zone (able to reach 3450 MPa). This leads to the fast development of the wear of CBN wheels, depending on the tool characteristics and the severity of the cutting conditions. The improvement of the grinding process can be reached with the use of harder superabrasive grains, as the CBN. The CBN presents high performance in machining. The main advantages are: the reduction of the cycles times, better quality and increase of productivity. The wheel wear is extreme important in the total production cost, therefore, in the grinding of superalloys, the wear CBN wheels have to be minimum due to its high cost. The present work evaluates the performance of vitrified CBN wheels in the grinding process of Inconel 751, Silcrome 1 and 21-2N. Tests were carried out varying the feed-rate to establish its influence on the wheel wear. It was possible to determine the relation between tool wear and tangential force per grain, obtaining the wheel characteristic curve.