Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342315.pdf: 8726201 bytes, checksum: 4ef3ab05d326c373040ea83969d7aca2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Ao longo das etapas de manufatura de um componente mecânico, os processos de fabricação afetam diretamente o estado microgeométrico da superfície e as propriedades do material nas camadas da subsuperfície. Fenômenos como a formação de camada branca, deformação plástica e o cisalhamento de carbonetos, por exemplo, impactam diretamente no desempenho do componente, principalmente quanto a vida por fadiga, pois as regiões afetadas são propensas a nucleação e propagação de trincas. Aços endurecidos têm sido empregados na fabricação de engrenagens, rolamentos, matrizes e demais componentes críticos de engenharia, os quais necessitam de elevada resistência ao desgaste, o que torna relevante o estudo da integridade da superfície. O processo de torneamento de materiais endurecidos tem se tornado uma possibilidade à retificação, reduzindo custos e tempos. Devido aos elevados custos das ferramentas empregadas no torneamento, como o PCBN e cerâmicas, e com o consequente desenvolvimento de tecnologias de revestimento e redução de grãos, ferramentas de metal-duro têm despontado como uma alternativa economicamente viável para este tipo de operação. Assim, este trabalho visa avaliar a integridade da superfície para os aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2, em seis valores de dureza, usinados com ferramentas de PCBN e metal-duro de grãos ultrafinos. Primeiramente foram avaliadas as rugosidades 2D e 3D das superfícies usinadas e verificou-se que para durezas até 50 HRC, ambas as ferramentas de corte apresentaram comportamentos similares, em termos de acabamento da superfície. Entretanto, acima deste valor, a usinagem com ferramenta de metal-duro apresentou maiores instabilidades, gerando superfícies com baixo desempenho funcional. Este comportamento está associado à geometria da ferramenta e às características microestruturais dos materiais. Posteriormente, foram analisadas as alterações microestruturais e verificou-se que o fator dureza não é determinante no comportamento das superfícies usinadas, mas sim a microestrutura. Outra característica observada em quase todos os ensaios é que a camada submetida a alteração é muito fina, resultado este associado aos parâmetros de corte e às geometrias das ferramentas. Em relação aos materiais, os três aços apresentaram camada branca por transformação de fase e no aço AISI D2, em específico, foi observado o cisalhamento de carbonetos.<br> / Abstract : Along a mechanical component manufacturing steps, manufacturing processes directly affect the microgeometric surface condition and material properties in the subsurface layers. Phenomena such as the formation of white layer, plastic deformation and shear carbides, for example, directly impact on component performance, especially as the fatigue life, as the affected areas are prone to nucleation and propagation of cracks. Hardened steels have been employed in the manufacture of gears, bearings, dies and other critical components of engineering, which require high wear resistance, which makes it relevant to the study of surface integrity. Hard turning has become an alternative to grinding, reducing costs and time. Due to the high cost of the tools, PCBN and ceramics, for example, and the consequent development of coating and reduction grains technologies, carbide tools has emerged as an economically viable alternative to this type of operation. Thus, this study aims to evaluate the surface integrity to the AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 steels in six hardness values, machined with PCBN and carbide ultrafine grains tools. First were evaluated 2D and 3D roughness of the machined surfaces and it was found that hardness up to 50 HRC, both cutting tools showed similar behavior in terms of surface finish. However, above this value, the machining with carbide tool showed higher instabilities, generating surfaces with low functional performance. This behavior is associated with the geometry of the tool, the elevation of the components of the machining force and microstructural characteristics of materials. Subsequently, the microstructural changes were analyzed and it was found that the hardness is not decisive factor in the behavior of the machined surfaces, but the microstructure. Another feature observed in almost all tests is that the layer subject to change is too thin, a result that is associated with the cutting parameters and geometries of the tools. About materials, AISI 4340 and AISI 52100 steel showed white layer by phase transformation and the steel AISI D2 carbides shear. In the three materials was observed the occurrence of plastic deformation. Regarding the performance of cutting tools, the biggest changes were observed for steels from 55 HRC, machined metal-hard tool.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T08:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:59:04Z : No. of bitstreams: 1 100210.pdf: 3365651 bytes, checksum: 413e463710049c79e9f661eb68d96158 (MD5) / Estudo das correlações existentes entre os desvios geométricos gerados nas brocas helicoidais e suas influências sobre as características do processo de furação e sobre o resultado do trabalho. Partindo-se dos desvios geométricos mais freqüentes encontrados em brocas afiadas manualmente e mecanicamente em indústrias, procurou-se reproduzir estes erros individualmente em três níveis de intensidade, permitindo assim verificar a influência destes sobre a furação. As alterações geométricas foram introduzidas uma a uma em três lotes de brocas helicoidais de aço rápido ABNT BR 7438 (DIN 338), com o diâmetro nominal de 10mm e ângulos de ponta de 106º (gumes convexos), 118º (gumes retos) e 130º (gumes côncavos) em três grupos de materiais mais empregados na indústria (alumínio 2011-73, bronze TM-23 e o aço ABNT 1020). Os ensaios foram realizados na furação maciça até uma profundidade de 25mm. Como grandezas características do processo foram medidas a força de avanço e o momento torçor e como resultado do trabalho foram determinados os desvios de circularidade e de cilindricidade, a rugosidade da parede do furo, o diâmetro médio do furo e observou-se ainda a forma dos cavacos gerados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T12:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275843.pdf: 4175108 bytes, checksum: 50d729256cecfa0710b8550823790d95 (MD5) / Para atender a constante demanda por qualidade e preço baixo, as empresas precisam constantemente atualizar suas tecnologias e conhecimento sobre seus produtos e processos produtivos. Na busca por essa renovação de conhecimento e tecnologia, a racionalização dos processos produtivos se destaca como um dos principais fatores e que mais influenciam nos custos e qualidade dos produtos. Neste sentido, o processo de usinagem por brochamento surge como solução para determinados tipos de operações. O processo de brochamento helicoidal se utiliza de uma única ferramenta especializada que, em um ciclo de usinagem, realiza o desbaste, semi-acabamento e acabamento, tornando o processo altamente produtivo e atrativo sob o ponto de vista da produção em massa. A brocha helicoidal é uma ferramenta de elevado custo, mas que se bem projetada, fabricada corretamente e utilizada dentro das especificações, permite um ótimo retorno do investimento. Possui características geométricas complexas que influenciam diretamente no rendimento do processo e em seu projeto. Neste sentido, para que haja um dimensionamento correto da ferramenta no processo de brochamento, necessita-se de um conhecimento apurado sobre os esforços que agem sobre a ferramenta. Visando obter valores de tensão, tração e torque sobre a brocha, ensaios de torneamento ortogonal foram realizados neste trabalho, simulando a usinagem de um único dente de uma brocha. Tais ensaios serviram para se conhecer características do processo como força específica de corte do material e a variação de força de corte em relação à variação do ângulo de saída. Com isto, coeficientes de correção para o ângulo de saída puderam ser obtidos. Estes coeficientes, juntamente com a força específica e com as características geométricas da ferramenta de corte, foram utilizados como dados de entrada em algoritmos que simulam modelos de força, permitindo ao projetista prever eventuais falhas devido à geometria.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 82651.pdf: 2873777 bytes, checksum: 498ec00dc379c807462d0472c3b3757a (MD5) Previous issue date: 1991 / O desenvolvimento mais rápido de máquinas-ferramentas é a estagnação no desenvolvimento de novas ferramentas de furar representavam um gargalo para a produção, pois enquanto as operações de tornear e fresar eram executadas com velocidades acima de 100m/min, as brocas helicoidais, em sua grande maioria de aço rápido, não trabalhavam com velocidades superiores a 30m/min. Estudo tem mostrado que a maior parte (60%) dos furos produzidos pela indústria mecânica situam-se em profundidades que não excedem duas vezes o valor do diâmetro respectivo. Em função destes estudos e para utilizar as vantagens oferecidas pelas máquinas-ferramentas modernas, surgiram as brocas para furação curta com insertos reversíveis. As principais vantagens das brocas com insertos reversíveis são o aumento da produtividade, a redução dos custos por furo é uma maior versatilidade. Quando os insertos são trocados ou reposicionados, estas ferramentas não tem suas dimensões alteradas, e assim o programa de execução não é modificado em máquinas CNC onde a economia na hora/máquina é primordial. Essas ferramentas dispensam as operações de reafiação. Podem ser empregadas estacionárias com as peças em rotação, com o objetivo de se conseguir furos com diâmetros maiores aos da broca. Para isto recomenda-se deslocamentos radiais não superiores a 5% do diâmetro nominal da ferramenta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317605.pdf: 4751174 bytes, checksum: e1fea4cad0836a93fa7bfa6fe80a8d5c (MD5) Previous issue date: 2013 / O conhecimento do comportamento das forças de corte em processos de usinagem é de suma importância para a previsão da eficiência dos mesmos. Para o brochamento, cuja ferramenta tem projeto e construção onerosa, além de custo elevado, tem como questão crítica a resistência aos esforços presentes durante o processo. Este processo possui características peculiares em relação aos outros processos de usinagem, como as baixas velocidades de corte e a impossibilidade de alteração dos parâmetros de usinagem durante o processo, já que são características construtivas da brocha. Ensaios de torneamento ortogonais têm sido realizados visando simular o comportamento da força específica de corte para vários processos de usinagem, entretanto geralmente as condições de tais ensaios não se assemelham ao brochamento principalmente pelas velocidades de corte, normalmente mais altas do que as utilizadas no processo real. Para contornar tal problema, esse trabalho propõe o uso de um torno CNC para a realização de corte do material, no qual, com o movimento de translação do torno, tipicamente utilizado para a movimentação do porta-ferramentas durante a usinagem, realiza-se o corte do material com velocidades de corte inferiores a 10m/min. A medição das forças deste processo foi feita utilizando de uma plataforma piezelétrica sendo os resultados analisados com emprego do software LABVIEW®. Assim, foi possível reproduzir o processo de brochamento de maneira bastante fiel, obtendo-se valor de força específica de corte similar ao ocorrido no processo real, com as velocidades de corte usuais do brochamento. Estes ensaios permitem um incremento no nível de conhecimento acerca das características do processo em estudo, essencial na modelagem e simulação do brochamento. Assim, a validação de modelos existentes ou em fase de elaboração pode ser realizada, bem como otimizações em projetos de novas brochas. Os resultados obtidos comprovaram uma variação na força específica de corte com a variação somente da faixa de velocidade utilizada. Essa variação, mantendo os outros parâmetros de usinagem inalterados, aumentou em 50 % a força específica de corte, ao se utilizar velocidades compatíveis com o brochamento, em relação ao torneamento. Outras peculiaridades do brochamento, como atritos no gume e flanco secundários, e perfis dos dentes também puderam ser mensurados, apresentando influência respectivamente crescente. Tais resultados podem compor fatores de correção para modelos matemáticos de força de corte em brochamento.<br> / Abstract: The knowledge of the behavior of cutting forces in machining processes is of main importance for the prediction of its effectiveness. In broaching, whose design and construction of the tool is costly, besides high cost, has how critical issue the resistant to all efforts present during the process. This process has unique characteristics compared to other machining processes such as low cutting speed and the impossibility of changing the parameters during the machining process, as they are constructive characteristics of the broach. Orthogonal turning tests have been conducted to simulate the behavior of the specific cutting force for various machining processes, though generally the conditions for such tests do not resemble the broaching primarily by cutting speed, usually higher than those used in the real broaching process. To solve this problem, this paper proposes the use of a CNC turn to perform cutting of the material, in which the translational movement of the lathe, typically used for moving the tool holder during machining achieves the cutting tools with cutting speeds of less than 10m/min. The measurement of forces in this process was made using a piezoelectric platform with results analyzed software LABVIEW ®. So, was possible to reproduce the process of broaching quite accurate, obtaining values of specific cutting force similar to those experienced in the real process with the usual cutting speeds broaching. These tests allow an increase in the level of knowledge about the characteristics of the process under study, essential in modeling and simulation of broaching. Thus, the validation of existing models or in preparation can be performed as well as optimized designs of new broaches. The obtained results showed a variation in specific cutting force variation with only the speed range used. This variation, keeping the other machining parameters unchanged, increased by 50% the specific cutting force, when using compatible broaching speeds in relation to turning. Other peculiarities of broaching such as friction in edge and side edge, and profiles of the teeth could also be measured, showing growing influence respectively. Such results can compose correction factors for mathematical models of cutting force in broaching.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-18T07:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:49:57Z : No. of bitstreams: 1 179768.pdf: 2868247 bytes, checksum: 51a7cfa5d43c404acd90ce080b8fbd1c (MD5) / Neste trabalho são apresentadas características da resultante de força Fxy, seu ângulo de direção e, em alguns casos, as componentes Fx, Fy e Fz em dois modos de fresamento: topo reto com velocidades de corte convencionais e topo esférico com altas velocidades de corte. No primeiro modo foram avaliados os efeitos da excentricidade, da vibração auto-excitada e de parâmetros de corte (d, z e ae). Nos ensaios com vc convencional também foram avaliadas a influência do fresamento a seco, com emulsão, com minimização de fluido de corte, além da vc e do uso de 5% de cobalto no aço-rápido na evolução de Fxy com o desgaste. Nos ensaios com alta vc, devido à limitação da freqüência de ressonância do dinamômetro piezelétrico, analisou-se somente a componente estática de Fxy, medida para várias inclinações da fresa em relação à superfície fresada, no fresamento concordante, discordante e combinado. Obtiveram-se padrões de comportamento que podem ser utilizados na determinação de estratégias de fresamento.

Orientador: Olivio Novaski / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:04:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lisboa_EduardoSilva_M.pdf: 9353053 bytes, checksum: c01dec16c0e1c9e4dfc518ccccc09c32 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho objetivou o estudo da tecnologia de fresotorneamento, através da análise da viabilidade técnica do mesmo, como uma alternativa para a usinagem final de peças endurecidas, que possuam simetria rotacional. Foram usinados corpos de prova de aço rolamento ABNT 52100, com 60-61 HRc de dureza. Utilizou-se pastilhas de cerâmica mista, variando-se os parâmetros avanço, diâmetro da ferramenta, rotação da peça e ferramenta. A máquina empregada nos ensaios foi um tomo CNC no qual foi acoplado um cabeçote fresador. Este acoplamento foi feito no carro transversal, configurando os eixos de rotação da peça e ferramenta na disposição ortogonal, caracterizando portanto, um fresotorneamento ortogonal. Os resultados alcançados mostraram ser possível se atingir qualidades de trabalho e rugosidades baixas, todavia, o objetivo principal da pesquisa não foi o de perseguir as condições ótimas e sim o de se conhecer o processo e sua viabilidadetécnica. Assim, o processo de ftesotomeamento, estudado apenas no seu aspecto técnico, mostrou ser um método com potencialidades para ser uma alternativa aos processos de usinagem com ferramentas abrasivas / Abstract: This work aimed the development of a technology for turn-milling,by searching its technical fleasibility, as an altemative for final machining of hardened workpieces having rotary symmetry. Test specimensmade of ABNT 52100 bearing stell, with 60-61 Hrc hardness were machined. Cutting material applied was mixed ceramic inserts and it was kept a variation on feed rate, tool diameter and rotation speed of workpiece and tool. Testings were made on a CNC Lathe which a milled head was coupled to. This coupling was made on the transverse carrier, figuring an orthogonal exposure of the rotating axes for workpiece and tool, thus making it true of an orthogonal tum-milling. Achieved results showed that work quality and low rougness can be obtained, no matter the main purpose of this research has been learning about the way out of procedures and technical possibilities, rather than obtaining optimum results. Therefore, the tum-milling process, as investigated, considering the technical aspects only, showed itself as a method with potential enough to serve as an altemative to the machining processes using abrasive tools / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Olivio Novaski / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deonisio_CarlosCesardeCastro_M.pdf: 20937938 bytes, checksum: 3c5bd17c7d7edc37cead4dc6abd86171 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Com o desenvolvimento e aplicação de novos materiais, faz-se necessária a otimização dos processos de fabricação, através da melhoria da geometria e do material das ferramentas, e através da adequação dos parâmetros de corte. O objetivo deste trabalho é estudar o processo de furação da liga Ti-6AI-4V, que representa 45% da produção total de titânio e suas ligas, e é aplicado em larga escala na indústria química, marítima, eletrônica, biomédica e principalmente na indústria aeroespacial. Neste sentido, o presente trabalho objetivou a escolha da geometria da ponta e do perfil da seção transversal mais adequados para a usinagem da liga Ti-6AI-4V com brocas helicoidais de aço rápido. Para que este objetivo fosse alcançado, foram conduzidos ensaios com várias geometrias da ponta, e vários perfis da seção transversal, observando-se o comportamento da ferramenta quanto aos esforços de corte, aos desgastes, ao tipo de cavaco gerado e ao desvio dimensional do furo. Apesar de não serem conclusivos, os resultados obtidos indicam que a afiação do tipo helicoidal ("Helical") e o perfil n° 9, para uma velocidade de corte de 11,30 m/min e um avanço de 0,100 mm/rot, tendem a ser a melhor escolha. Os resultados deste trabalho são importantes nos futuros estudos sobre furação em ligas de titânio / Abstract: With the development and application of new materiais, the manufacturing processes need to be optimized through the improvement of the geometry and material of the tools and the use of the adequate manufacturing parameters. The object of this work is to study the drilling process of the Ti-6AI-4V alloy, which represents 45% of the total production of titanium and its alloys, and is heavily used in the chemical, maritime, electronic and biomedical industries and primarily in the aerospace industry. For that end, the objective of this work concentrate on the selection of the adequate tool point geometry and adequate cross section profile for the manufacturing of Ti-6AI-4V alloy with high speed steel twist drills. Tests with various tool point geometries and various cross section profiles were done and the behaviour of the tools was observed regarding cutting forces, the tool wear, form of the chips and dimensional deviation of the hole. Despite the fact that ttie results were not conclusive, they show that the Helical grinding and the profile number 9, for a cutting speed of 11,30 m/min and a feed of 0,100 mm/rot, tend to be the best choice. The results of this work are important to future research on titanium alloys drilling / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Nivaldo Lemos Coppini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-27T06:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_FranciscoRomeo_M.pdf: 9602250 bytes, checksum: aa7c0bad87f536aa3f2bf2d55da71b7b (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho inicialmente apresenta um histórico do desenvolvimento e obtenção do carbono reforçado com fibra de carbono, suas aplicações e suas propriedades mecânicas. Apresenta os resultados obtidos durante a usinagem, o comportamento do desgaste das ferramentas de corte aplicadas, tais como; metal duro KI0, metal duro com cobertura, cerâmica mista, cerâmica reforçada com whiskers e diamante policristalino (PCD). Entre as ferramentas ensaiadas a que apresentou melhor resultado foi o diamante policristalino (PCD), mostrando ser adequada para aplicações em usinagens de acabamento. Optou-se pela aplicação da ferramenta de metal duro KI0, devido à mesma apresentar nível de desgaste moderado e permitir uma melhor análise de comportamento. Foram medidos desgaste e avarias das ferramentas, forças de corte e avanço, e monitorando o comportamento da temperatura durante os testes. Para avaliação do mecanismo de formação do cavaco foi feita uma filmagem em alta velocidade. Utilizou-se durante a usinagem meios refrigerantes inibindo o aumento da temperatura procurando esclarecer o comportamento do desgaste da ferramenta frente a um possível processo de oxidação do compósito / Abstract: Firstly, this work presents a history of the development and obtaining process of the carbon fiber reinforced carbon composite, its applications and its mechanical properties. lt presents the results obtained during the machining, the behavior of the wear on the applied cutting tools such as cemented carbide grade KIO, coated cemented carbide, mixed ceramic, ceramic reinforced with whiskers and diamond (PCD). Among the experimented tools the one that showed better result was the diamond (PCD), showing to be adapted for applications in finish machining. Selected for the tool application the tool of cemented carbide KIO, due to the fact it presented a level of moderate wear and to allow a better analysis of behavior. It was measured during the experiments; wear and damage of the tools, cutting and feed forces, and monitoring the behavior of the temperature during the experiments. For evaluation of the mechanism of chip formation it was filmed high-speed. During the machining some cutting fluid was used in the posterior experiments, it means, to inhibit the increase of the temperature trying to explain the behavior of the wear of the tool in relation to a possible oxiding process of the composite / 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 2018-08-03T18:41:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AdilsonJosede_M.pdf: 12162580 bytes, checksum: 8ddf0e3754384c26d84e68bd56877e60 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado