Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T14:54:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251121.pdf: 17219172 bytes, checksum: 561d00f94b3989da13a2d74205cd0bd5 (MD5) / Na fabricação de blocos de motores, a usinagem dos cilindros é tipicamente composta por três operações de mandrilamento, isto é, de desbaste, de semi-acabamento e de acabamento, seguidas por três etapas de brunimento, sendo de desbaste, de base e de platô. As dificuldades existentes para a realização de mandrilamento dos cilindros em ferro fundido vermicular têm motivado diversas pesquisas com o intuito de minimizar seu impacto negativo na usinagem de blocos de motores nesse material, principalmente em função do recente e constante aumento muito expressivo na utilização do ferro fundido vermicular na fabricação de blocos para motores diesel de alto desempenho. O brunimento de desbaste, com elevadas taxas de remoção de material, aparece como uma importante alternativa para racionalizar o processo de usinagem de cilindros de tais componentes. A presente tese objetiva aprimorar a tecnologia de brunimento para que as operações de mandrilamento de semi-acabamento e de acabamento possam ser eliminadas do processo de usinagem de cilindros de blocos de motores no referido material, possibilitando uma significativa redução dos custos de fabricação, sem prejuízos à qualidade do produto. Para tanto, foram realizadas pesquisas experimentais subdivididas em três fases. A primeira delas empregando uma bancada experimental, simulando o processo de brunimento, em que foram testados diferentes tipos de diamantes, fluidos de corte, pressões de contato e velocidades de corte. Na segunda etapa, em brunidoras verticais, utilizando corpos de prova na forma de camisas de cilindros, foram analisados principalmente o tipo de ligante, o tipo de fluido de corte e a velocidade de corte. E na terceira etapa, foram brunidos blocos de motores de seis cilindros em uma brunidora vertical. Tanto os corpos-de-prova empregados quanto os blocos de motores foram produzidos em ferro fundido vermicular da classe ISO 16612/JV/450/S. Os experimentos conduziram a resultados muito satisfatórios, que foram alcançados mediante a utilização de parâmetros de brunimento não convencionais, com destaque para velocidades de corte de até 250m/min, bem como utilizando emulsão como fluido de corte, e com a otimização do tipos de diamante e de ligante empregados. Sob uma taxa de remoção de material específica de 0,25mm3/(mm2.s), que equivale a remoção no diâmetro de 0,5mm em apenas 30s, obteve-se uma vida de ferramenta de aproximadamente 6.000 cilindros. A solução de usinagem foi validada em blocos de motores, nos quais o brunimento de desbaste, aplicado logo após o mandrilamento de desbaste, e seguido de brunimento de base e de platô, permitiu gerar cilindros dentro de padrões atuais de qualidade e com significativa redução nos custos de fabricação.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265567.pdf: 11722801 bytes, checksum: fada2195f1a44572eb99cdc551b077d9 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:03:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222419.pdf: 10943931 bytes, checksum: 3237841f366a95b997f1ac1d68c5c79c (MD5) / O crescimento e alteração de comportamento do mercado consumidor ao longo das últimas décadas provocou uma série de mudanças nos setores produtivos, que passaram a fiscalizar com rigor a qualidade de seus produtos, visando manter competitividade no mercado e atender às exigências do consumidor. Para atingir este objetivo, as empresas do ramo industrial tiveram de investir em tecnologias de monitoramento para seus processos de manufatura, sendo este um excelente meio de alcançar redução de custos e manter flexibilidade produtiva em conjunto. Dentre as técnicas de monitoramento mais promissoras estão as que focam a inspeção do desgaste em ferramentas de corte nos processos de usinagem, através de métodos de sensoreamento direto ou indireto. Este trabalho apresenta conteúdo a respeito das áreas de processos de fabricação metal-mecânica, ferramentas de corte, desgaste em ferramentas e as técnicas de monitoramento do desgaste, para poder enunciar uma aplicação de visão voltada para inspeção direta e automática do desgaste. O sistema de visão desta aplicação, conhecido como TOOLSPY, visa medir e classificar o desgaste em ferramentas de fresamento com rapidez e exatidão suficientes para substituir as técnicas de inspeção tradicionais utilizadas, dispensando o emprego de operadores experientes para a realização destas tarefas. Neste documento estão descritos os componentes de hardware e software utilizados no sistema, dando-se grande ênfase também na cadeia de processamento de imagens da solução.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:38:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A furação, com o uso de brocas helicoidais ou de canais retos, é uma das maiores operações em tempo efetivo de corte na usinagem de um bloco de motor, possuindo assim grande influência sobre os custos de ferramentas de corte deste produto. Estes custos têm o seu valor dobrado se considerada a aplicação do ferro fundido vermicular como material alternativo ao ferro fundido cinzento na construção de blocos de motor. Isto ocorre porque o ferro fundido vermicular possui menor usinabilidade do que o ferro fundido cinzento, o que reduz a vida da ferramenta de usinagem em até 60%, no caso da furação. Este trabalho objetiva estudar a furação de ferro fundido vermicular com brocas de canal reto em metal-duro, revestidas por TiAlN de única camada e de várias camadas de espessuras nanométricas, e por TiN em uma das fases da pesquisa. Porém, conforme já previsto e relatado na literatura, este revestimento apresentou a pior resistência aos mecanismos de desgaste em relação aos revestimentos TiAlN, sendo descartada a análise do seu comportamento na continuidade das pesquisas. Este estudo focou o comportamento das brocas com canais retos, revestidas, em relação ao seu desgaste, erros de forma dos furos obtidos (circularidade e retilineidade), rugosidades produzidas, forças de avanço e momentos torçores. Foram realizadas análises por EDS de elementos químicos presentes em regiões distintas da ferramenta, em busca do entendimento do comportamento dos revestimentos ante os mecanismos de desgaste presentes. Para isto, foram escolhidas as velocidades de corte de 80 e 150 m/min sob avanço único. Esta pesquisa serviu como base para especificações de revestimentos adequados para brocas na furação de blocos em vermicular, através dos quais se obteve redução de custos de 25% aproximadamente neste tipo de processo. Drilling using helical or straight flute drills is one of the largest cylinder block machining operations in terms of cutting real time, pushing strongly the product unity cutting tools costs. The usage of CGI as material alternative for gray iron may double the costs due to its better mechanical properties, which may raise the rate power to weight under increased combustion pressure as ancillary to attend the demand emissions laws. In other words CGI owns poor machinability when compared to gray iron, which reduces the machining tool life up to 60% at drilling side. This research aimed the study of CGI drilling using carbide straight flutes drills, being one group of them coated by one layer and the other one with several nanometric layers thick of TiAlN. Also TiN coated drills belonged to the same batch were tested in the beginning of this study, but as per envisioned their performance did not achieve the TiAlN level, so that TiN coated drills were not considered at this research afterwards. This study focused the behavior of coated straight flute drills in terms of wear, holes form error regarding roundness and straightness, roughness, cutting forces, torsion moment and the understanding of coating behaviors against the wearing mechanisms through EDS analysis of chemical elements present on drills different areas. For this, the cutting speeds of 80 and 150 m/min were chosen under one feed rate. This research was also the basis for afterwards drills coating specification at drilling of cylinder blocks in CGI resulting in machining costs reduction of around 25% at this kind of process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269689.pdf: 7850262 bytes, checksum: 0deab1e35182e512a0bd515f1c19922f (MD5) / A busca por alternativas para completa eliminação ou redução drástica no consumo de meios auxiliares de corte físicos (fluidos de corte) é um tema que vem sendo estudado no meio acadêmico desde o final do século XX, em decorrência da divulgação de pesquisas que revelam o efeito sócio-ambiental negativo gerado por estes fluidos. À medida que a sociedade tomou consciência do problema, criaram-se legislações sociais e ambientais mais rígidas, inicialmente em países da Europa, no Japão e nos Estados Unidos, aumentando, assim, os custos de manuseio e descarte dos fluidos de corte. Desenvolvimentos recentes em tecnologia de ferramentas, revestimentos e máquinas-ferramenta criaram alternativas mais econômicas que minimizam os efeitos indesejáveis da falta total ou parcial de fluidos de corte. Em vista disso, aplicações industriais de usinagem a seco ou com mínimas quantidades de fluido de corte vêm se difundindo em muitos países. No entanto, no Brasil a tendência ainda é incipiente e as publicações, em sua grande maioria, se restringem a estudos acadêmicos. Este trabalho visa contribuir para a difusão da aplicação industrial de mínimas quantidades de fluido de corte na indústria brasileira ao empregá-la em uma etapa do processo de fabricação seriada de eixos de aço ABNT 1045 para motores elétricos. A etapa contempla a furação e rosqueamento de roscas M8x1,25 e M10x1,5, empregando brocas de metal-duro e machos de aço-rápido em um centro de usinagem. Tanto na furação como no rosqueamento, foram comparadas diferentes concepções geométricas de ferramentas e revestimentos em termos de vida, de acordo com critérios pré-estabelecidos. Verificou-se que a utilização de jato de fluido de corte, mesmo através da ferramenta, é prejudicial à vida das brocas na aplicação estudada; que a geometria com gume transversal em formato "S" e com proteção das quinas aumenta significativamente a vida na furação com mínimas quantidades de fluido de corte (MQFC); e que os revestimentos de TiAlN se adeqüam bem à aplicação, especialmente a estrutura multicamada convencional, sem evidências de incremento na vida ao empregar uma estrutura nanocomposta com alto teor de alumínio. No rosqueamento, as variações de vida foram menores, mas o controle de cavacos mostrou-se crítico na maioria das geometrias testadas. Somente uma geometria de aço-rápido sinterizado, com revestimento TiCN e TiN em MQFC alia controle satisfatório de cavacos a uma vida superior à obtida com a ferramenta inicialmente utilizada com jato de fluido de corte.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / O cenário mundial atual exige das empresas agilidade, flexibilidade no atendimento à demanda, foco intenso nos clientes, ciclos de vida de produtos abreviados, desenvolvimento constante de novas tecnologias e o desafio da redução de custos. Na indústria a

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 81796.pdf: 2628105 bytes, checksum: 56d00621dfa2432a113a10d97e449e05 (MD5) Previous issue date: 1989 / As atividades de detalhamento das instruções de trabalho para a execução de um produto, conforme o seu projeto, se caracterizam como funções de planejamento de processos. Os recentes esforços no sentido de usar o computador como um elemento de auxílio as tarefas de planejamento de processos, tem desenvolvido novas ferramentas capazes de elaborar planos consistentes, reduzir as tarefas manuais e eliminar as decisões corriqueiras de responsabilidade do processista. Desta forma, esse profissional estará disponível para assumir tarefas mais elevadas dentro do setor do planejamento de processos. Esta dissertação trata dos aspectos conceituais e das aplicações decorrentes do uso do computador no planejameto de processos, ou seja, o CAPP (Computer Aided Process Planning). Também é apresentado o desenvolvimento de um modelo de CAPP generativo, aplicado as operações de furação. O programa é composto por uma seqüência de rotinas que determinarão o processo de fabricação, levando em consideração as características de acabamento dos furos da peça, restrições da máquina ferramenta (potência, curso, entre outras), característica da ferramenta (pota, critério de desgaste). A busca das ferramentas adequadas e da máquina-ferramenta é feita no banco de dados do próprio programa. Como resultado final de usinagem dos furos com as ferramentas selecionadas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:04:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307630.pdf: 2744246 bytes, checksum: 78750cbf9c27cbcc674c211743b54ed2 (MD5) / Esta tese de doutorado está relacionada ao estudo de material vitrocerâmico do sistema LZS e ao projeto e à obtenção de uma ferramenta de usinagem com geometria definida. Essa ferramenta foi caracterizada do ponto de vista de suas propriedades típicas, visando a uma aplicação específica que inclui a definição de parâmetros de usinagem e tipos de materiais para usinagem. Uma composição vitrocerâmica de formulação 9,56Li2O.22,36.ZrO2.68,08SiO2 (% em massa) foi preparada e obtida, sob a forma de uma frita, a qual foi caracterizada química e fisicamente e, posteriormente foi moída, compactada uniaxialmente (100 MPa) e tratada termicamente (sinterização/cristalização) nas temperaturas de 800, 850, 900 e 950ºC durante diferentes intervalos de tempo (15, 30, 60 e 120 min). As principais fases cristalinas, identificadas por difração de raios X, após os tratamentos térmicos, foram o silicato de zircônio e o dissilicato de lítio. Os vitrocerâmicos obtidos foram caracterizados do ponto de vista físico-mecânico e térmico. As melhores propriedades, tipicamente requeridas para uma ferramenta de corte, foram alcançadas para amostras tratadas a 900°C por 120 min. As amostras preparadas, na condição otimizada, apresentaram densidade relativa de 96,0±1,6% com resistência mecânica à flexão, ?f=191±12 MPa, dureza, HV300g=8,14±0,53 GPa , módulo de elasticidade, E=115,7±1,1 GPa e tenacidade à fratura, KIc=3,6±0,2 MPa.m-1/2. O coeficiente de expansão térmica linear foi ?=12,5±0,1x10-6 °C-1 e a condutividade térmica, k=4,89±0,03 Wm-1K-1. As ferramentas de corte produzidas foram submetidas a testes de usinagem de torneamento de longa duração em aço AISI/ABNT 1019, ferro fundido cinzento FC200 e bronze TM23, utilizando velocidade de corte entre 100 e 200 m/min, profundidade de corte de 1 mm e avanço de 0,2 mm/rot sem uso de fluido de corte. Os testes de usinagem indicaram que a ferramenta produzida é adequada para a usinagem de bronze com velocidades de corte de até 150 m/min. O mecanismo de desgaste da ferramenta, predominante na usinagem dos materiais considerados neste estudo, foi o desgaste por abrasão. / This doctoral thesis is related to the study of a glass-ceramic material belonging to the LZS system and to the design and production of a cutting tool with defined geometry which was characterized under the point of view of its typical properties aiming a specific application including the definition of machining parameters and selection of materials to be machined. A 9.56Li2O.22.36.ZrO2.68.08SiO2 (wt.%) glass-ceramic composition was prepared and obtained as a glass frit which was chemically and physically characterized and then milled, uniaxially compacted (100 MPa) and heat-treated (sintering/crystallization) at 800, 850, 900 e 950ºC during different time intervals (15, 30, 60 and 120 min). The main crystalline phases, identified by X-ray diffraction, after heat-treatments, were zirconium silicate and lithium dissilicate. The obtained glass-ceramics were characterized under the view point of its physical-mechanical and thermal properties. The best typically required properties for a cutting tool were achieved for samples heat-treated at 900ºC for 120 min. The samples prepared in the optimized condition showed relative density of 96.0±1.6% with bending strength, sf=191±12 MPa, hardness, HV300g=8.14±0.53 GPa, Young's modulus, E =115.7±1.1 GPa and fracture toughness, KIc=3.6±0.2 MPa.m-1/2. The coefficient of thermal expansion was a=12.5±0.1x10-6 °C-1 and the thermal conductivity, k=4.89±0.03 Wm-1K-1. The cutting tools produced were subjected to long time machining tests using an AISI/ABNT 1019 steel, a FC200 gray cast iron and a TM23 bronze by applying cutting speeds between 100 and 200 m/min, depth of cut of 1mm and advance of 0.2 mm/rotation without the use of cutting fluid. The tests indicated that the machining cutting tool produced is suitable for the machining of bronze with cutting speeds of up to 150 m/min. The predominant cutting tool wear mechanism for the machining of the materials considered in this study was the abrasion wear.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343681.pdf: 3185034 bytes, checksum: 27910d83a6126c4316ceac3cfffa6021 (MD5) Previous issue date: 2016 / No cenário atual da manufatura há diversas preocupações das organizações industriais em manter a competitividade e excelência em seus produtos e serviços. Atualmente, com o grande consumo de produtos manufaturados os engenheiros necessitam desenvolver com frequência cada vez maior novos portfólios de produtos para oferecer aos consumidores. Paralelamente, aspectos relacionados à preservação ambiental têm sido cada vez mais valorizados pelos consumidores, e empresas que incluem em seus processos elementos ligados à sustentabilidade podem ter um diferencial competitivo no mercado. Na confecção de produtos muitas vezes, utilizam-se matrizes para dar forma aos materiais, as quais são fabricadas por processo de usinagem e posteriormente submetidas a tratamentos térmicos para melhorar o desempenho. Nesse contexto, esta pesquisa busca contribuir para a fabricação de matrizes usinadas no estado endurecido, com o intuito de alcançar uma boa superfície usinada. Além disto, faz-se uma análise no que tange o tripé da sustentabilidade abordando as dimensões ambiental, econômica e social. Neste trabalho são fresadas cavidades em peças de aço ferramenta AI-SI/SAE D6 tratadas termicamente (60 HRC de dureza), utilizando ferramentas de metal duro com revestimento. Foram estabelecidas três diferentes trajetórias de usinagem: ziguezague, paralelo ao perfil e trocoidal, além de diferentes valores de velocidade de corte, verificando o desgaste da ferramenta de corte e integridade da superfície usinada. Ainda, monitorou-se a energia ativa exigida pela máquina, a emissão acústica e luminosidade do ambiente. Os resultados obtidos mostram que a usinagem do material endurecido permite obter uma qualidade adequada da superfície usinada, no que se refere aos parâmetros de rugosidade Ra e Rt, destacando-se que o melhor resultado de rugosidade correspondeu à trajetória trocoidal, que também resultou no menor desgaste no gume, porém com tempo de usinagem três vezes maior que na usinagem com as outras duas trajetórias utilizadas nos ensaios. Quanto à avaliação da sustentabilidade, uma abordagem para isto foi aplicada nos ensaios, permitindo obter valores de parâmetros de usinagem que resultam em melhorias na dimensão ambiental e social, sem perdas no âmbito econômico.<br> / Abstract : In the recent manufacturing perspective there are several concerns of industry organizations to maintain competitiveness and excellence in its products and services. Currently, with the large consumption of manufactured products, engineers need to progressively develop new portfolios of products to offer to consumers. Meanwhile, aspects related to environmental protection have been increasingly appreciated by consumers, making companies that include in their processes elements related to sustainability to have a competitive edge in the market. It s common to use dies and molds in the manufacturing of products, which are manufactured by machining process and subsequently subjected to heat treatments in order to improve performance. In this context, the present research aims to contribute to the manufacture of machined dies and molds in the hardened state, so as to achieve a good machined surface. Furthermore, this analysis includes the triple bottom line of sus-tainability by addressing the environmental, economic and social dimen-sions. In this work pockets are milled in AISI/SAE D6 tool steel parts (60 HRC hardness) using coated carbide tools. Three different trajectories of machining were established: zigzag, parallel to the profile and trochoidal, as well as different cutting speed values to check the wear of the cutting tool and integrity of the machined surface. In addition, it was monitored the active power required by the machine, the acoustic emission and ambient light. The results achieved indicate that machining of hardened material allows to obtain a good quality of the machined surface, in relation to Ra and Rt roughness parameters, pointing up that the best result surface roughness corresponded to the trochoidal path, which also resulted in less tool wear, but with machining time was three times higher than in the other two machining tool paths used for the tests. Regarding the assessment of sustainability, an approach was applied in the tests, allowing values of machining parameters that result in improvements in social and environmental aspects, without losses in the economic field.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-20T22:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232853.pdf: 6063764 bytes, checksum: 3ba59f36fb4ffac49818c148c0411b43 (MD5) / A furação por escoamento, processo pelo qual são geradas buchas escoadas em chapas e perfis em diversos materiais, possui como característica principal a obtenção de buchas sem a remoção de material. As buchas são produzidas através do emprego de uma ferramenta rotativa, normalmente de metal-duro, que pressionada contra o material da peça produz calor por atrito e deformação, provocando o amolecimento do material e seu escoamento durante a sua penetração. As buchas escoadas são empregadas em diversas aplicações industriais, sendo a mais comum em uniões removíveis, onde se faz necessária a confecção de rosca pelo processo de rosqueamento por conformação. Este trabalho tem como objetivo relacionar os parâmetros de trabalho do processo de furação por escoamento com as alterações na microestrutura do material-base, e relacionar as alterações na microestrutura com as propriedades mecânicas de buchas escoadas. O estudo foi desenvolvido através da realização de ensaios experimentais de furação por escoamento empregando-se ferramenta de metal-duro e aços de baixo carbono. Foram analisadas as influências das condições de trabalho (rotação e velocidade de avanço) e da variação do teor de carbono e espessura do material sobre as características do processo (força de avanço, momento torçor, potência, temperatura e tempo de processo) e a influência das características do processo sobre os resultados do processo (dimensões principais, microdureza e transformações microestruturais). Além desses, foram determinadas a carga máxima de resistência das buchas escoadas e a classe de resistência da rosca obtida nas buchas através de ensaios de tração, permitindo uma avaliação das relações entre as transformações microestruturais e as propriedades mecânicas. Independente da espessura do material e do teor de carbono, o emprego das condições de trabalho mais severas durante a furação por escoamento promoveram a obtenção de buchas com geometria e alterações microestruturais mais adequadas à elevação da resistência mecânica, além do processo se desenvolver mais rapidamente. Como conclusão pode-se afirmar, para a maioria das análises realizadas, haver um relacionamento termomecânico entre o processo de furação por escoamento, as alterações promovidas na microestrutura do material-base e as propriedades mecânicas resultantes.