Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-27T15:18:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Marcelo Oliveira.pdf: 7846435 bytes, checksum: 4659cf7d50095ccabdf49ebcc00f0bba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T15:18:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Marcelo Oliveira.pdf: 7846435 bytes, checksum: 4659cf7d50095ccabdf49ebcc00f0bba (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / A presente pesquisa teve como objetivo, investigar o efeito do teor de carbono e do tamanho do abrasivo na resistência ao desgaste e no fenômeno de encruamento superficial de quatro aços Hadfield. Para esse estudo, foi montado, o equipamento pino contra disco, e, como abrasivo utilizou-se lixas de ferro, com o tamanho médio entre 36 µm e 93 µm. Para o alcance do objetivo proposto foram delimitados materiais e métodos, a saber: (a) montagem do abrasômetro pino-disco a partir de um dispositivo desativado disponibilizado pelo LFS-USP; (b) confrontar resultados experimentais – dois materiais (Aço 1045 e alumínio 6351) foram submetidos a ensaios realizados na UFPE e USP para fins de estudos comparativos; (c) avaliação da influência de parâmetros do ensaio – três abrasivos com diferentes tamanhos de partículas e diferentes cargas foram submetidos e avaliados mediante o desgaste abrasivo; (d) avaliação do comportamento de diferentes composições do aço Hadfield perante ensaios de abrasividade – aços contendo quatro diferentes teores de carbono foram submetidos a ensaios com lixas #220 e #320; (e) análise das superfícies desgastadas – após os ensaios dos materiais, as superfícies foram realizadas análises por microscópio eletrônico de varredura (MEV) das superfícies desgastadas. Os resultados obtidos com o equipamento na metodologia empregada tiveram uma boa reprodutibilidade. Foram observadas diferenças nos resultados entre os equipamentos da UFPE e da USP. Quanto a este tópico, o desgaste abrasivo do aço Hadfield foi influenciado pelo teor de carbono apresentando uma relação em que maiores teores demonstraram menor efeito de desgaste, diferentes tamanhos de abrasivo ocasionam um efeito de encruamento significativo, onde se observou o ganho de dureza em aços com menores teores de carbono. Contudo, foi apresentada uma oscilação do efeito no abrasivo #320. As micrografias revelaram microssulcos e microcortes provenientes do ensaio e não foram observadas diferenças nas marcas de desgaste quando utilizados tamanhos diferentes de partícula abrasiva. Ao final, chegou-se a conclusão de que os resultados obtidos demonstram que o teor de carbono influência na resistência ao desgaste do aço e consequentemente no encruamento superficial do aço. Observa-se também a influência do tamanho do abrasivo e carga aplicada o ensaio. / This research aimed to investigate the effect of the carbon content and the size of the abrasive in the wear resistance and surface hardening phenomenon four Hadfield steel. For this study , has been assembled , the disc against pin device and abrasive was used iron sandpapers, with average size between 36 m and 93 micrometers. To achieve the proposed objectives were defined materials and methods, namely: (a) mounting the pindisk abrasômetro from a disabled device provided by the LFS-USP; (b) comparing experimental results - two materials (1045 steel and aluminum 6351) were submitted to tests performed at university and USP for purposes of comparative studies; (c) evaluation of the influence of the test parameters - Three abrasive particles with different sizes and different loads were submitted and evaluated by the abrasive wear; (d) assessment of the behavior of different steel compositions Hadfield before abrasiveness tests - steels containing four different carbon contents were subjected to tests with sandpaper # 220 and # 320; (e) analysis of the worn surfaces - after the tests of materials different analyzes were performed by scanning electron microscope (SEM) of worn surfaces. The results obtained with the equipment in the methodology employed had good reproducibility. There were differences in results between the equipment and the UFPE USP. On this topic, the abrasive wear Hadfield steel was influenced by carbon having a relationship in which higher levels showed less wear effect, different abrasive sizes cause a significant strain hardening effect, which was observed gain hardness steel with lower carbon content. However, an oscillation of the abrasive effect on the # 320 was presented. The micrographs revealed microssulcos and microcuts from test and differences were observed in wear marks when using different sizes of abrasive particle. In the end, came to the conclusion that the results show that the influence of carbon content in the wear resistance of steel and consequently the surface of the steel hardening. It is also observed the influence of abrasive size and load applied to the test.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Mauro_Fernando_Ferreira.pdf: 34428971 bytes, checksum: 24ff7e5e9163d78b1220c1bbf56e782c (MD5) Previous issue date: 2008-11-28 / This work had as objective to analyze alternatives to increase the useful life of the ferrules of hoe opener rods of no-till planters, through the addition of covering welding. It was verified the performance of five welding types, being used covered electrodes and tubular wire, over the extremity of the hoe. The tests were executed in franc-sandy soil characterized physically by its texture, plasticity index, density, and water tenor, as well as the resistance to the penetration. The wearing, the horizontal and vertical force were obtained in intervals of 10,5km to the limit of 52,5km. The results indicated that the witness ferrule has lost in the average of the experiment 38,41% of its initial mass when it traveled 52,5km while the other welded ferrules traveled between 61,0km and 108,7km to reach the same mass reductions. It was observed that the vertical and horizontal forces contributed with 11% and 89%, respectively, of the resulting force in the hoe. With the use of the coverings, it was obtained an increase of the area worked in the sowing, for the largest durability of the tools, between 2,0ha and 13,4ha, in relation to the witness. The theoretical field efficiency was larger when it was used the coverings. The tubular wire increased in 5,1% in relation to the ferrule without covering. Starting from the found results we can conclude that it is possible to increase the useful life of the ferrules of furrow opener rods through the addition of welding material and that the conservation of the geometry of the tools, provides the maintenance of the forces that have action on these ones as well as their functional characteristics. / Este trabalho teve como objetivo analisar alternativas para o aumento da vida útil das ponteiras de hastes sulcadoras de semeadoras adubadoras, através da adição de soldagem de revestimento. Verificou-se o desempenho de cinco tipos de soldagem, utilizando-se eletrodos revestidos e arame tubular, sobre a extremidade das ponteiras. Os testes foram executados em solo franco-arenoso caracterizado fisicamente pela sua textura, índice de plasticidade, densidade e teor de água, assim como a resistência à penetração. O desgaste, a força horizontal e vertical foram obtidos em intervalos de 10,5km até o limite de 52,5km. Os resultados indicaram que a ponteira testemunha perdeu na média do experimento 38,41% da sua massa inicial quando percorreu 52,5km enquanto que as demais ponteiras soldadas percorreram entre 61,0km e 108,7km para atingir as mesmas reduções de massa. Observou-se que as forças verticais e horizontais contribuíram com 11% e 89%, respectivamente, da força resultante na ponteira. Com o uso dos revestimentos obteve-se um aumento da área trabalhada na semeadura, pela maior durabilidade das ferramentas, entre 2,0ha e 13,4ha, em relação à testemunha. A eficiência de campo teórica foi maior quando se utilizou os revestimentos sendo que o arame tubular aumentou em 5,1% em relação à ponteira sem revestimento. A partir dos resultados encontrados conclui-se que se pode aumentar a vida útil das ponteiras de hastes sulcadoras através da adição de material soldável e que a conservação da geometria das ferramentas, proporciona a manutenção das forças atuantes sobre estas assim como a suas características funcionais.

This work presents a study of the mechanical and tribological properties of niobium-reinforced alumina composites obtained by the spark plasma sintering (SPS) technique. Alumina and niobium powders were characterized regarding the size distribution and morphology of particles by laser diffraction and scanning electron microscopy, respectively. These particulates materials were mixed and simultaneously pressed and sintered by SPS with a uniaxial pressure of 50 MPa at 1400oC. The microstructure and crystalline phases of sintered materials were determined by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. Mechanical properties of the samples related to the stiffness, hardness and fracture toughness were determined by means of the instrumented indentation test and the Vickers indention test. For the tribological study of the ceramic materials, sliding wear tests were performed using the experimental design statistics technique. A factorial design at two levels was used in order to evaluate the main and the interaction effects of three factors – Nb concentration, normal load and counterbody – on friction and wear responses. Empirical relationships between the responses and the interest factors were obtained by means of the factorial design at three levels. Sliding wear tests were conducted in dry environment at room temperature using a ball-on-disc configuration, three levels of normal load (5 N, 10 N and 15 N), ceramic disks with three compositions (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), metallic (AISI 52100 steel) and ceramic (Al2O3) balls as well. The tribological behavior of the materials was evaluated with regard to friction coefficient, wear coefficient and wear mechanisms. The results showed that composites exhibited an increase in mechanical resistance because they had higher fracture toughness values than the monolithic alumina. In addition, the brittleness index that correlates the stiffness, hardness and the fracture toughness was lower for the composite with a higher niobium content. Statistical results indicated that the main and interactions effects involving niobium concentration and counterbody were significant. The friction coeficiente for the composites was slightly lower for the steel counterbody. When sliding against the steel counterbody composites exhibited a wear resistance two orders of magnitude higher than that of the monolithic alumina and specific wear coefficient values characteristic of the mild wear regime. The higher wear resistance of composites was related to the tribofilm formation over worn surfaces, due to material transfer from the counterbody. Monolithic alumina showed a higher wear in relation to the composites, due to brittle fracture, mostly when sliding against the Al2O3 counterbody at higher loads. The good strength of matrix/reinforce interface contributed to increase the fracture toughness of composites, as well as to prevent the pull out of niobium particles from alumina matrix and to increase the sliding wear resistance of alumina – niobium composites. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / Este trabalho apresenta um estudo das propriedades mecânicas e tribológicas de compósitos de alumina reforçados com partículas de nióbio obtidos pela técnica de sinterização por plasma pulsado (Spark Plasma Sintering – SPS). Os pós de alumina e nióbio foram caracterizados quanto à distribuição de tamanho e morfologia das partículas por difração laser e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. Esses materiais particulados foram misturados e simultaneamente compactados e sinterizados via SPS com pressão uniaxial de 50 MPa a 1400oC. A microestrutura e as fases cristalinas dos materiais sinterizados foram determinadas por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios X, respectivamente. As propriedades mecânicas das amostras relacionadas com rigidez, dureza e tenacidade à fratura foram determinadas por meio dos ensaios de indentação instrumentada e de indentação Vickers. Para o estudo tribológico dos materiais cerâmicos foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento aplicando a técnica estatística de planejamento de experimentos. Foi utilizado o planejamento fatorial de dois níveis para avaliar os efeitos principais e de interação de três fatores – concentração de Nb, carga normal e contracorpo – sobre as respostas atrito e desgaste. As relações empíricas entre as respostas e os fatores de interesse foram obtidas por meio do planejamento fatorial de três níveis. Os ensaios de desgaste por deslizamento foram conduzidos a seco, a temperatura ambiente utilizando a configuração de esfera-sobre-disco, três níveis de carga normal (5 N, 10 N e 15 N), discos cerâmicos com três composições (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), bem como esferas metálicas (aço AISI 52100) e cerâmicas (Al2O3). O comportamento tribológico dos materiais foi avaliado quanto ao coeficiente de atrito, coeficiente de desgaste e mecanismos de desgaste. Os resultados indicaram que os compósitos apresentaram um aumento de sua resistência mecânica por terem valores de tenacidade à fratura superiores aos da alumina monolítica. Além disso, o índice de fragilidade, que correlaciona a rigidez, dureza e tenacidade à fratura foi menor para o compósito com maior teor de nióbio. Os resultados estatísticos indicaram que os efeitos principais e de interação da concentração de nióbio e do contracorpo foram significativos. O coeficiente de atrito para os compósitos foram ligeiramente menor para o contracorpo de aço. Os compósitos, quando em contato com o contracorpo de aço apresentaram resistência ao desgaste duas ordens de grandeza maior que a da alumina monolítica e valores de coeficiente de desgaste especifico característicos do regime de desgaste moderado. A maior resistência ao desgaste dos compósitos foi relacionada com a formação de um tribofilme nas superfícies desgastadas, devido à transferência de material do contracorpo. A alumina monolítica apresentou maior desgaste em relação aos compósitos, devido à fratura frágil, principalmente quando em contato com o contracorpo de Al2O3 e sob maiores cargas. A boa resistência da interface matriz/reforço contribuiu para aumentar a tenacidade à fratura, bem como para impedir o arrancamento das partículas de nióbio da matriz de alumina e aumentar a resistência ao desgaste por deslizamento dos compósitos alumina – nióbio.

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguesJunior_Roberio_M.pdf: 3328140 bytes, checksum: d0f2014c71eeb448ae530ee5df6b8479 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Com o intuito de avaliar a eficiência de diferentes recobrimentos superficiais aplicados a tuchos de válvulas - um componente utilizado em motores à combustão - foram propostos alguns recobrimentos que foram comparados a um recobrimento já utilizado pela indústria. Para as avaliações foram realizados ensaios de microdureza, ensaios de desgaste micro-abrasivo e avaliações da microestrutura dos recobrimentos. Os recobrimentos estudados foram: nitretação a gás convencional, esta já utilizada pela indústria; implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) de nitrogênio; IIIP de nitrogênio sobre a camada já existente de nitretação a gás convencional; e confrontada com uma amostra sem nenhuma camada de recobrimento superficial aplicada. Os ensaios de desgaste micro-abrasivo foram realizados em um equipamento do tipo esfera contra bloco, utilizando solução abrasiva de carboneto de silício (SiC), e variando a carga normal aplicada, sendo elas de 1, 2 e 3N. Os resultados mostram que a nitretação a gás convencional obteve o mais elevado nível de microdureza na superfície e também o mais elevado nível de desgaste por micro-abrasão; este resultado prevaleceu nesta amostra para todas as cargas normais aplicadas. Em geral, a amostra que obteve o melhor nível de desgaste, ou seja, o menor volume desgastado foi a amostra que não tinha nenhum tipo de recobrimento / Abstract: With the intention to evaluate the efficiency of different coatings applied to valve tappets - a component used in combustion engines - was proposed some coatings that was compared to an coating already known by the industry. For the evaluations were performed micro hardness tests, micro abrasive wear tests and studies of the microstructure of the coatings. The coatings studied were: conventional gas nitriding, this one already used by the industry; ionic implantation by plasma immersion (IIPI) of nitrogen; IIPI of nitrogen over the layer already existing of conventional gas nitriding; against a sample that was tested without any layer of coating. The micro abrasive tests were performed in an equipment named ball-on-block, using abrasive solution of silicon carbide (SiC), and varying the normal load from 1, 2 and 3N. The results showed that the conventional gas nitriding performed the highest level of micro hardness on the surface, and also the highest level of micro abrasion wear; this result prevailed in this sample in all the normal load applied. Generally, the sample that obtained the best level of wear, in other words, the lowest worn volume was the sample whithout any coating / Mestrado / Materiais / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:51:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_BrunoJorge_M.pdf: 4048093 bytes, checksum: 91ac8c1d8bef0f7903675a183371c8bc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Ligas de titânio já apresentam um papel de grande importância na indústria aeroespacial, petroquímica e de biomateriais. A combinação de alta resistência mecânica, baixa densidade, resistência à corrosão, biocompatibilidade, boa tolerância tecidual e manutenção de suas características em altas temperaturas, configuram o titânio como um material excepcional para projetistas de diversas áreas. Infelizmente, estas boas qualidades não se refletem na sua usinabilidade. Uma vasta lista de problemas devem ser contornados durante a usinagem de ligas de titânio dentre os quais, altas temperaturas e pressões de corte, baixo módulo de elasticidade (incentivador de vibrações), alta afinidade química com os materiais das ferramentas e problemas com integridade superficial das peças usinadas. Com o objetivo de aprimorar o entendimento da usinagem de ligas de titânio, em especial do processo de fresamento frontal da liga Ti-6Al-4V, o presente trabalho teve como enfoque tecnológico a influência do material do porta-ferramenta (haste de aço e de metal duro) e a geometria do inserto de corte (ângulo de saída neutro e positivo) sobre a vida da ferramenta e forças de usinagem (Força Radial, Tangencial e Axial). Análises de espectrometria de energia dispersiva foram conduzidas a partir de microscopia eletrônica dos insertos desgastados, permitindo a identificação dos elementos químicos presentes e avaliação dos mecanismos de desgaste predominantes. O principal resultado obtido indica que a utilização de ferramentas com haste de metal duro não representou benefícios em termo de vida da ferramenta, apresentando desempenho muito próximo das ferramentas com haste de aço / Abstract: Titanium alloys play a major role in the aerospace, petrochemical and biomaterials industry. The combination of mechanical strength, low density, corrosion resistance, biocompatibility and maintenance of these characteristics at high temperatures, shape titanium as a exceptional material for designers from different areas. Unfortunately, these impressive qualities reflect negatively on its machinability. A substantial list of problems must be overcome during the machining of titanium alloys, among them high temperatures and pressures of cut, low elasticity modulus (which is a motivational factor for vibrations), high chemical affinity with almost all tools materials and problems with surface integrity of machined parts. In order to improve the understanding of titanium alloys machining, in particular front milling of Ti-6Al-4V, the present thesis focused the influence of the tool holder material (steel and carbide) and the cutting insert geometry (neutral and positive rake angle) on the tool life and machining forces (Radial, Axial and Tangencial Forces). Analysis of energy dispersive spectroscopy were also conducted from scanning electron microscopy of wear inserts, allowing the identification of chemical elements and evaluation of wear mechanisms predominate. The main result indicates that the use of carbide tool holders not represent benefits in terms of life tool, with performance very close to the steel tool holders / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Helena Robert, Jesualdo Luiz Rossi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T12:16:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValdesSerra_JuanCarlos_M.pdf: 14918693 bytes, checksum: 7f5da0724a246fcdb598f1873c2bf9e9 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: o presente trabalho apresenta a caracterização mecânico-metalúrgica de compósitos constituídos de Al reforçado com 5, 10 e 15%vol de partículas NbC, fabricados por metalurgia do pó, e no estado extrudado. A caracterização metalúrgica envolveu a análise do efeito do processamento na estabilidade das partículas de NbC, a análise de sua distribuição macroscópica na estrutura dos compósitos e a análise de interfaces reforço/matriz por MEV. Os resultados obtidos mostraram que as partículas de NbC podem soffer ffatura durante processamento, mas não têm alteradas suas dimensões; reações de interface não foram observadas e uma homogênea distribuição macroscópica das partículas de reforço foram obtidas nos compósitos, embora microscópicamente tenha sido observada tendência à aglomeração de partículas com o aumento do teor de reforço utilizado. Os compósitos foram também caracterizados quanto à expansão térmica e densidade aparente. Os resultados obtidos indicam redução do coeficiente de dilatação linear do Al da ordem de 17. a 26.% com a adição de teores de NbC de 5 a 15%vol, respectivamente; e aumento na densidade aparente da ordem de 15 a 20% para as mesmas adições...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The work deals with the metalIurgicaland mechanical characterization of composites Al-NbC containing 5, 10 and 15% vol of NbC particles, in the extruded condition. Composites were produced from Al 1100 and NbC powders (average powder diameter 25 and 2,3 um, respectively), and subsequently extruded to bars. MetalIurgical characterization involved the analysis of the stability of reinforcement particles and their macroscopic distribution within the matrix as welI as the analysis of particles/matrix interface by MEY. Results showed that fracture can occurs in the particles of NbC at some extent; no interface reactions and changes in particles dimensions were observed. Homogeneous macroscopic distribution of NbC particles was obtained in all cases; therefore, microscopically it could be observed agglomeration of NbC as its vol fraction increases. It was also characterized thermal expansion and apparent density. Results showed decrease in the coefficient of linear thermal expansion in the order of 17 to 26% related to Al alone, as NbC content increases from 5 to 15% vol, respectively; and an increase of 15 to 20% in apparent density, for the same conditions...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T21:04:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonialli_ArmandoItaloSette_M.pdf: 4713382 bytes, checksum: def6e55af0d1c4dc5c508bbe6440464c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As ligas de titânio apresentam baixa usinabilidade devido à reduzida condutividade térmica, à manutenção de suas propriedades mecânicas em altas temperaturas, à elevada afinidade química com os materiais de ferramentas e ao baixo módulo de elasticidade. Esta última característica promove instabilidade da espessura de corte, o que se traduz em altos níveis de vibração, especialmente em processos de usinagem caracterizados por corte interrompido. Este trabalho trata da otimização do fresamento frontal da liga de titânio Ti-6Al-4V a partir da minimização da vibração da ferramenta através de variações do ângulo de posição da ferramenta e do ângulo de contato entre o inserto e o corpo de prova. Os resultados mostram que a utilização de um ângulo de posição reduzido prolonga a vida da ferramenta por associar a maior parte do carregamento radial a freqüências muito baixas, nas quais a ferramenta se comporta como um corpo rígido. O emprego de um ângulo de contato reduzido, por outro lado, é extremamente danoso à vida da ferramenta, pois a entrada do inserto no corpo de prova se dá em condições adversas. Attrition seguido de microlascamentos da aresta, nas condições em que houve vibração excessiva ou intenso choque na entrada do inserto, e difusão, nas condições dinamicamente mais estáveis, foram os principais mecanismos de desgaste de ferramenta verificados neste trabalho / Abstract: Titanium alloys present poor machinability because of their low thermal conductivity, their ability to keep good mechanical properties at high temperatures, their high chemical affinity to tool materials and their low Young modulus. This last characteristic generates instabilities of cutting thickness, which means high vibration levels, especially in machining processes involving interrupted cutting. This work studies Ti-6Al-4V titanium alloy face milling optimization by tool vibration reduction using different tool entering angles and different radial immersion angles between tool and workpiece. Results show that using low entering angle do extends tool life due to associating most radial load with very low frequencies, in which tool behaves like a rigid body. On the other hand, using low radial immersion angle extremely impairs tool life, as tool insert enters the workpiece on adverse conditions. Attrition followed by cutting edge microchipping, on experiments in which high vibration levels or intense shock on tool insert enter where found, and diffusion, on experiments dynamically more stable, were the main tool wear mechanisms observed in this work / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:22:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gabaldo_Sander.pdf: 2762986 bytes, checksum: 9ee0f13e912c0dd2e61765aecf7ca689 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Desde o início deste século, cada vez mais têm se intensificado as pesquisas no desenvolvimento dos motores diesel, procurando aumentar a sua eficiência energética e reduzir os níveis de emissão de poluentes. Uma das maneiras de aumentar esta eficiência é aumentar os picos de pressão de explosão do combustível na câmara de combustão. O ferro fundido cinzento é o material mais utilizado para a fabricação de blocos de motores diesel. Porém para aumentar as pressões na câmara de combustão quando se utiliza este tipo de liga, é necessário aumentar a espessura das paredes do bloco de motor o que eleva o seu peso, e consequentemente, não cumpre com as exigências especificadas. Assim, o ferro fundido vermicular (CGI) aparece como um material alternativo para tal aplicação. Ele possue características de condutividade térmica e amortecimento similar ao do ferro fundido cinzento, porém, com propriedades mecânicas superiores possibilitando a fabricação de motores menores e, consequentemente, mais leves e também com melhor desempenho, sem considerar a redução da poluição ambiental por gases e ruídos. Entretanto, a utilização do CGI apresenta como desvantagem sua pior usinabilidade quando comparado com o ferro fundido cinzento, incentivando pesquisas e aperfeiçoamento das técnicas de usinagem e desenvolvimento dos materiais de corte das ferramentas, no qual este trabalho está inserido. O objetivo deste trabalho é de analisar a influência da micro geometria da aresta de corte (testou-se geometria lisa e positiva), do material da ferramenta (testou-se metal duro, cerâmica a base de nitreto de silício com e sem coberturas) e da velocidade de corte na vida da ferramenta, na rugosidade da peça e no potência de corte no fresamento de uma superfície similar à usada na face de fogo do bloco do motor de ferro fundido vermicular. As principais conclusões foram: ferramentas com a geometria lisa sempre obtiveram vida mais longa que ferramentas positivas e a ferramenta de metal duro alcançou vida maior que as ferramentas de cerâmica (com ou sem cobertura), mesmo nas velocidades de corte usualmente utilizadas para a cerâmica. / Abstract: Since the beginning of this century, researches about the development of diesel engines have been intensified, aiming to increase its energy efficiency and to reduce the levels of emission of pollutants. One the way to increase this efficiency is to increase the peaks of pressure of fuel explosion in the combustion chamber. The grey casting iron material is the most common material used for the manufacturing of diesel engine blocks. However, to increase the pressures in the combustion chamber when this kind of alloy is used, it is necessary to increase the wall thickness of the blocks, what raises its weight and consequently, does not fulfill with the specified requirements. Thus, the compacted graphite iron (CGI) appears as an alternative material for such application. It has characteristics of heat conductivity and damping similar to the casting iron, however, with superior mechanical properties making possible the manufacturing of small and consequently, light engines and also with better performance, without considering the reduction of the environmental pollution for gases and noises. However the use of the CGI presents as disadvantage its worse machining when compared with the grey casting iron, stimulating research and development of machining techniques and, development of the cutting materials, where this thesis is inserted. The objective of this thesis is to analyze the influence of the micro geometries of the cutting edge (tested positive and flat geometry), cutting material (tested hard material, ceramic Si3N4 with or without coating) and cutting speed in the finishing operation of the fire face of the engine made of CGI. As output variables we used tool life, cutting power and surface roughness of the workpiece. Among the main result we could say that the most negative tool presented the longest tool life and carbide material is better than ceramic (with or without coating) in terms of tool life in the milling of this kind of workpiece. / Universidade Estadual de Campi / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_SilviadoNascimento_M.pdf: 9148933 bytes, checksum: ed1d0dab6ab664906da6aa500c2a2c94 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O ferro fundido vermicular, sigla inglesa CGI (Compacted Graphite Iron), devido às suas boas propriedades mecânicas, tem encontrado diversas aplicações na área automobilística. Uma das aplicações é a produção de blocos de motores diesel de alta potência, que devido ao aumento de resistência comparado com o ferro fundido cinzento, permite aumento de pressão no cilindro que induz a alta produção de potência. O resultado é a melhor queima do combustível que gera economia e, consequentemente, diminuição da emissão de poluentes, contribuindo com as exigências das leis ambientais. No entanto, boas propriedades dos materiais são conseguidas geralmente através de melhoramentos no processo de produção, como por exemplo, adição de elementos de liga. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a influência do teor de titânio, elemento químico que melhora a resistência ao desgaste do ferro fundido, no desempenho do processo de torneamento, com ferramentas de metal duro e cerâmicas, utilizando duas velocidades de corte. Os resultados mostram que a liga com maior teor de titânio gera menor vida das ferramentas e que as ferramentas cerâmicas não são viáveis para a usinagem do vermicular estudado. Attrition, abrasão e difusão foram os principais mecanismos de desgaste de ferramenta verificados neste trabalho. / Abstract: Due to its good mechanical properties, the compacted (vermicular) graphite iron (CGI) has found a lot of applications in the automobilistic field. One of the applications is the production of high power diesel engine blocks that, due to the higher strength compared to the usual gray cast iron, allows the increase of the pressure inside the cylinder and, consequently, production of high level of energy. The result is the better fuel burning what decreases the fuel consumption and the pollutants' emission levels. However, good materials properties are obtained generally through improvements in the process of the production, for example, addition of alloy elements. Thus, the goal of this work is to study the influence of the titanium content, chemical element which improves the wear resistance of the cast iron, in the turning operation performance, with carbides and ceramics tools, using two cutting speeds. The results show that the alloy with the highest titanium content generated the shortest tool life and that ceramics tools are not suitable for turning of the vermicular alloys studied. Attrition, abrasion and diffusion were the main tool wear mechanisms verified in this work. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T23:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AdilsonJosede_D.pdf: 5045036 bytes, checksum: f173982d932402dfe8a6935cdb29b638 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Normalmente, os componentes dos moldes e matrizes responsáveis pela forma das peças manufaturadas têm complexas geometrias e são confeccionados em materiais de elevada dureza, o que torna a atividade de usinagem mais difícil. A utilização do Fresamento com Altas Velocidades tem sido um caminho para a usinagem destes componentes. Esta pesquisa tem como objetivo melhorar a compreensão do desempenho e dos mecanismos de desgaste das ferramentas no Fresamento com Altas Velocidades de aços endurecidos utilizados nos moldes e matrizes. Em operação de semi-acabamento, avaliou-se a utilização de fresas de topo toroidal de metal duro e de cermet em diferentes condições de fresamento no aço ABNT H13 com 50 HRC de dureza. Em operação de acabamento, avaliou-se a utilização de fresas de topo esférico de metal duro sólido e de pastilhas intercambiáveis montadas em porta-ferramentas de aço e de metal duro no fresamento do aço ABNT D2 com 61 HRC de dureza. Os principais resultados em operação de semi-acabamento demonstram que a utilização de ferramentas de metal duro com cobertura promove uma maior vida de ferramenta, a inclinação da parede usinada tem forte influência na vida da ferramenta e que o desgaste das ferramentas envolve diferentes mecanismos: no início da vida, principalmente a abrasão, a difusão e/ou ¿attrition¿; e no final da vida, as adesões e os microlascamentos. Em operação de acabamento, os resultados demonstram que a utilização de porta-ferramentas de metal duro proporciona os melhores resultados de vida de ferramenta quando comparada à utilização de porta-ferramentas de aço. Entretanto, os resultados de vida de ferramentas com a utilização de porta-ferramentas de metal duro são inferiores à utilização de fresas de metal duro sólido. O desgaste das ferramentas nas operações de acabamento foi caracterizado por adesões de material da peça na aresta de corte e por microlascamentos / Abstract: Usually, the die and moulds components, which are responsible for the part forms, have complex geometries and are made of high hardness materials, what cause difficulties for their machining. High Speed Milling has become an alternative for machining these components. This work aims to broaden the performance understanding and the wear mechanisms on tools used in High Speed Milling of hardened steels for dies and moulds. In semi-finishing operation, it was analyzed the use of cemented carbide and cermet tools in different cutting conditions in milling of ABNT H13 steel with 50 HRC of hardness. In finishing operation, it was analysed the use of ball nose solid tools of cemented carbide and indexable inserts assembled on steel and cemented carbide toolholder in milling of ABNT D2 steel with 61 HRC of hardness. The main results in semi-finishing operation showed that the use of coated cemented carbide tool exhibited longer life, the machined surface inclination has a strong influence on tool life, and the tool wear involves different mechanisms: in the beginning of tool life, mainly abrasion and diffusion and/or attrition, and in end of tool life, adhesions and micro chipping. In finishing operation, the results showed that the use of cemented carbide toolholder causes longer tool life than the use of steel toolholder. However, tool life using cemented carbide toolholder is shorter than the using solid tools of cemented carbide. The tool wear in finishing operation was characterized by adhesions of part material and by microchipping / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica