Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:36:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224062.pdf: 4609634 bytes, checksum: 45d1248610ac8d77ad0862c3b510f1f8 (MD5) / O processo de furação é um dos mais utilizados na indústria manufatureira, responsável por cerca de 30% de todas as operações de usinagem. Estima-se que 60% de todas as aplicações de furação na indústria mecânica referem-se a furos curtos, com uma profundidade de até 2,5 vezes o diâmetro da ferramenta. No entanto, um grande número de operações na indústria exige profundidades de furo maiores que 5 vezes o diâmetro. Esse tipo de operação, denominada furação profunda, normalmente requer o emprego de ferramentas e equipamentos especiais. A furação profunda é um processo que possui um grau de complexidade maior do que a furação convencional, devido às condições críticas de usinagem em que se realiza. Tais condições envolvem a dificuldade da formação e do escoamento do cavaco, o comprimento em balanço da ferramenta, a qualidade da superfície e as tolerâncias geométricas e de forma do furo. Este trabalho tem como objetivo principal aprofundar a pesquisa sobre o processo de furação profunda com brocas de canais retos em ferro fundido cinzento GG25, visando um melhor entendimento do processo. Os experimentos foram realizados em linha de produção e em laboratório, utilizando brocas de metal-duro integral com canais retos e com orifícios internos de refrigeração. Como grandeza de saída avaliaram-se a rugosidade, a cilindricidade e a circularidade dos furos, bem como o desgaste de flanco das ferramentas, a força de avanço e o momento torçor gerados. Com os resultados obtidos neste trabalho foi possível adquirir um maior conhecimento sobre o processo de furação profunda em ferro fundido cinzento, que permite melhoras na produção de peças em escala industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecanica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O emprego de altas velocidades de corte no processo de retificação e a utilização de rebolos de CBN são tendências cada vez mais evidentes dentro do universo da usinagem. O processo de retificação caracteriza-se pela geração de grande quantidade de calor em função do atrito e deformações plásticas, onde a temperatura provocada pelo atrito aumenta com o aumento da velocidade de corte. O calor desenvolvido no processo é conduzido para a peça, para o grão abrasivo, para o ligante e para o meio, podendo acarretar danos metalúrgicos à peça e ser responsável por um desgaste prematuro do rebolo. Dentro deste contexto, o fluido lubri-refrigerante apresenta-se como um recurso indispensável para os processos abrasivos. A eficácia do fluido lubri-refrigerante depende de fatores, como a pressão, a vazão, o projeto da tubeira e assim também da velocidade de escoamento do fluido na saída da tubeira. Na retificação, devido às altas velocidades de corte empregadas, uma grande quantidade de ar é deslocada em torno da ferramenta rotativa, sendo formado um colchão de ar que reduz a eficiência da penetração do fluido na região de corte. Dentro deste contexto, diferentes concepções de alimentação de fluido vem sendo desenvolvidas, visto que uma otimização do processo pode ser alcançada quando uma maior quantidade de fluido é forçada para dentro da região de corte. Na indústria, é comum o emprego de tubeiras convencionais, como as de jato livre. No entanto, para otimizar o processo com este tipo de tubeira são necessárias altas pressões e velocidades de saída do fluido para vencer o colchão de ar, o que muitas vezes se torna economicamente inviável. Uma alternativa interessante é o emprego de tubeiras do tipo sapata. Com a sapata é possível aumentar o efeito de bombeamento do fluido para a região de corte, ao mesmo tempo em que é reduzido o efeito do colchão de ar. Isto ocorre porque a sapata é ajustada por retificação ao rebolo, funcionando como um raspador (scrapper), impedindo que o ar deslocado atinja a região de corte. Com o objetivo de avaliar a influência do sistema de alimentação de fluido lubri-refrigerante no processo de retificação, foram empregadas tubeiras dos tipos jato livre e sapata para diferentes condições de alimentação. Foram utilizados dois tipos de rebolos de CBN, sendo um com ligante resinóide e outro vitrificado. O material ensaiado foi um ferro fundido nodular com designação GGG70. Como fluido lubri-refrigerante foi empregada uma emulsão com 5% de óleo em água. Os resultados obtidos mostram que com o emprego da sapata é possível alcançar melhores resultados de desgaste radial do rebolo e qualidade da superfície retificada mesmo para menores vazões de fluido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T00:07:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho se apresenta a análise e monitoramento da retificação do ferro fundido nodular utilizando rebolos CBN com ligante de resina mediante a retificação cilíndrica de mergulho. Para monitorar o processo preparou-se uma bancada de ensaios composta por sensores de medição de corrente por efeito Hall e um sensor de emissão acústica (E.A) rotacional sem contato, interligados a um computador mediante uma placa de aquisição de dados e seu respetivo software de aquisição e armazenamento. Para analisar o processo, são utilizadas grandezas como: desgaste, rugosidade, sinais de corrente, sinais de emissão acústica, variando-se os parâmetros de entrada na retificação. Os sinais de corrente e emissão acústica são analisados mediante um software de tratamento de sinais desenvolvido em LabViewÒ. Para o perfilamento do rebolo é utilizado um rolo dressador, e para a afiação, blocos de oxido de alumínio (Al2O3) que são acionados por um dispositivo hidro-pneúmatico. Este dispositivo é equipado com um sistema pinhão-cremalheira, um encoder rotacional e um tacômetro que permitem determinar a velocidade de avanço e a profundidade consumida do bloco de Al2O3. Este sistema é também ligado à bancada de ensaios, permitindo monitorar sinais de corrente e E.A durante a afiação e conhecer o volume necessário que deve ser consumido do bloco de Al2O3 para afiar o rebolo. No trabalho, comprovou-se que o monitoramento, o tratamento e análise dos sinais junto com grandezas obtidas como o desgaste e rugosidade são ferramentas úteis para analisar o processo de retificação.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-22Bitstream added on 2015-03-03T12:07:31Z : No. of bitstreams: 1 000807263.pdf: 1715689 bytes, checksum: 1413136386adee02691b94795d8859e9 (MD5) / Os ferros fundidos especiais podem oferecer boas propriedades mecânicas e tecnológicas para uma ampla gama de aplicações. A morfologia da grafita e a condição da estrutura metalúrgica do material tem efeito direto nas propriedades mecânicas. Foram estudadas as influências dos elementos de liga e inoculação sobre o resultado de dureza de seis ligas, divididas em três classes distintas, duas ligas em ferro fundido nodular, quatro ligas em ferro fundido do tipo Ni-HArd, sendo duas normais e duas microligadas. Foi utilizado como técnica auxiliar, os resultados de análise térmica antes da solidificação e verificado a correlação dos elementos com o auxílio de software estatístico. Verificou-se que os elementos químicos analisados e a inoculação nas ligas estudadas, tiveram influência nos valores de dureza. Na maioria dos grupos ocorreu recalescência, com exceção para o grupo de Ni-Hard microligado ao vanádio / The special cast irons can offer good mechanical and technological properties for a wide range of applications. The graphite morphology and the condition of the metallurgical structure of the material has direct effect on the mechanical properties. Were studied the influence of alloying elements and inoculation on the result of hardness of six leagues, divided into three distinct classes, two leagues in nodular cast iron, four cast-iron alloys of type Ni-HArd, being two normal and two microalloyeds. It was used as an auxiliary technique, the results of thermal analysis before solidification and verified the correlation of elements with the aid of statistical software. It was found that the chemical elements analyzed and inoculation studied leagues, had influence on hardness values. In most groups occurred recalescence, except for the Ni-Hard Group microalloyed to vanadium

Made available in DSpace on 2015-05-22T12:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000469254-Texto+Completo-0.pdf: 3137412 bytes, checksum: e261817a0c99d0108e10ccd039c62c92 (MD5) Previous issue date: 2015 / The objective of this work is to analyze the influence of annealing and austempering heat treatments on the machinability with constant pressure of an austempered ductile cast iron. The results were correlated to microstructural formation and mechanical properties. It was used the turning process varying the depth of cut, the speed of cut, the angle of tool and the use of cut fluid. The samples (18 initially annealed) were heated at 910°C for 90 minutes for austenitization and cooled in salt bath in one-step at temperatures 300°C, 360°C and 420°C for 30, 60 and 90 minutes. Other 16 samples (8 previously annealed) were austempered in two-step process at 245oC and 300oC for 5 and 30 minutes, respectively. The samples were analyzed initially by optical microscopy and mechanical tests (Brinell hardness and Vickers microhardness), and after were machined in an universal lathe for machinability tests. The mechanical lathe was instrumented in relation to active power and cutting time, and the machinability evaluation was made with reference to cutting force, cutting pressure and material removal index criteria. The samples austempered at 300oC for 30 minutes (with annealing) showed the best machinability, impact resistance and lowest hardness in the one-step process. However, the samples in the same temperature and time (with annealing) showed the worst machinability, highest hardness and lowest impact resistance. The two-step austempering was performed in 8 samples that showed the best machinability and 8 samples that showed the worst machinability in one-step process. In these samples, the machinability test were performed with and without fluid cut and cut angle of 90o and 60o. The results showed the highest performance for the condition austempered at 300oC for 30 minute in two-step process, with previous annealing, when machined with fluid cut and angle of tool of 60o. The microstructure was composed by ausferrite, graphite and retained austenite. / Neste trabalho foi investigado através da técnica de aplicação de pressão constante, a usinabilidade do ferro fundido nodular austemperado em função de tratamentos térmicos de recozimento e austêmpera. Os resultados foram correlacionados com a formação microestrutural e com as propriedades mecânicas. Para tanto foi utilizado o processo de torneamento, variando a profundidade de corte, a velocidade de corte, o ângulo de posição da ferramenta de corte e utilização e não utilização de fluido de corte. Para este fim, 36 amostras (18 recozidas previamente) foram austemperadas em etapa única nas temperaturas de 300 °C, 360 °C e 420 °C nos tempos de 30 min, 60 min e 90 min. e 16 peças (8 com recozimento prévio) em duas etapas à 245 °C e 300 °C nos respectivos tempos de 5 min e 30 min. Para austêmpera em etapa única, amostras austemperadas à 300 °C por 30 minutos (sem recozimento prévio) obtiveram melhor usinabilidade, resistência ao impacto e menor dureza.Já, as austemperadas no mesmo tempo e temperatura (com recozimento prévio) obtiveram pior usinabilidade, maior dureza e menor resistência ao impacto. A austêmpera em duas etapas foi realizada em 8 peças que obtiveram melhor usinabilidade e em 8 peças de pior usinabilidade nos testes de austêmpera em única etapa. Estes testes de usinabilidade foram executados com e sem o uso de fluido de corte utilizando-se os ângulos de posição da ferramenta de corte de 90º e 60º. Os resultados apontam para melhor usinabilidade às amostras austemperadas pelo processo de duas etapas e que foram previamente recozidas e austemperadas à 300 °C durante 30 minutos, quando usinadas com fluido de corte e ângulo de posição da ferramenta de corte de 60º. A microestrutura foi composta por matriz ausferrítica, grafita e austenita não transformada.

Made available in DSpace on 2015-07-18T02:03:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000472389-Texto+Completo-0.pdf: 3567307 bytes, checksum: 701ea7ad45fd2a973390e2755f3d5161 (MD5) Previous issue date: 2015 / This work presents the influence of the heat treatment parameters of austempering carried out in a zinc aluminum bath on the mechanical properties of a ductile cast iron (ADI). Samples were extracted from as-cast standard blocks for the austempering heat treatment. The material was heated to 900°C for 60 minutes for austenitization and cooled in a zinc-aluminum bath, to a temperature of 400°C, for 30 minutes, 60 minutes and 90 minutes. The samples were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, and mechanical tests (Brinell hardness, Micro Vickers hardness, Izod Impact Test and Tensile Test). The results, comparing the mechanical properties and microstructural characteristics in all cycles, present results compatible with the two stages of the material process window, confirming the effectiveness of the zinc-aluminum bath in getting the ADI. / O presente trabalho apresenta a influência da variação de parâmetros do tratamento térmico de austêmpera realizado usando um banho de zinco fundido, e os efeitos nas propriedades mecânicas do ferro fundido austemperado (ADI). Corpos de prova foram extraídos de blocos fundidos padronizados para aplicação dos tratamentos térmicos de austêmpera. O material foi aquecido a 900oC durante 60 minutos para austenitização, e então resfriado em um banho de zinco-alumínio fundido a 400oC por 30 minutos, 60 minutos e 90 minutos. Os corpos de prova foram analisados por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e ensaios mecânicos (dureza Brinnell, microdureza Vickers, testes de Impacto Charpy e Resistência à Tração). Os resultados, comparadas as propriedades mecânicas e características microestruturais em todos os ciclos, apresentam resultados compatíveis com os dois estágios previstos pela janela de processo do material, confirmando a efetividade do banho de Zinco-Alumínio na obtenção do ADI.

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientadora: Cristina Ares Elisei / Banca: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Olivério Moreira de Macedo Silva / Resumo: Os ferros fundidos especiais podem oferecer boas propriedades mecânicas e tecnológicas para uma ampla gama de aplicações. A morfologia da grafita e a condição da estrutura metalúrgica do material tem efeito direto nas propriedades mecânicas. Foram estudadas as influências dos elementos de liga e inoculação sobre o resultado de dureza de seis ligas, divididas em três classes distintas, duas ligas em ferro fundido nodular, quatro ligas em ferro fundido do tipo Ni-HArd, sendo duas normais e duas microligadas. Foi utilizado como técnica auxiliar, os resultados de análise térmica antes da solidificação e verificado a correlação dos elementos com o auxílio de software estatístico. Verificou-se que os elementos químicos analisados e a inoculação nas ligas estudadas, tiveram influência nos valores de dureza. Na maioria dos grupos ocorreu recalescência, com exceção para o grupo de Ni-Hard microligado ao vanádio / Abstract: The special cast irons can offer good mechanical and technological properties for a wide range of applications. The graphite morphology and the condition of the metallurgical structure of the material has direct effect on the mechanical properties. Were studied the influence of alloying elements and inoculation on the result of hardness of six leagues, divided into three distinct classes, two leagues in nodular cast iron, four cast-iron alloys of type Ni-HArd, being two normal and two microalloyeds. It was used as an auxiliary technique, the results of thermal analysis before solidification and verified the correlation of elements with the aid of statistical software. It was found that the chemical elements analyzed and inoculation studied leagues, had influence on hardness values. In most groups occurred recalescence, except for the Ni-Hard Group microalloyed to vanadium / Mestre

O uso de revestimentos na furação de metais tem o potencial de aumentar a resistência da ferramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de lubrificantes, reduzindo o impacto ambiental. No presente trabalho foram realizados revestimentos do tipo AlCrN e TiAlN, todos monocamada, via PVD em brocas de aço rápido AISI M2. As brocas foram testadas em ensaios de furação em cheio, a seco (sem lubrificação), no ferro fundido GGG 50 com matriz ferrítica. Foram realizados ensaios empregando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VBMax, para brocas revestidas e não revestidas. Os parâmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte e avanço. Foi avaliado o comprimento usinado, entre brocas com e sem revestimento. Ensaios de adesão dos revestimentos das brocas foram realizados, além da análise de desgaste e composição química dos materiais. Os resultados mostram a influência da velocidade de corte e avanço em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VBmáx. A presença do desgaste por adesão mostrou-se evidente neste trabalho, porém não contribuíndo para aumento significativo do desgaste de flanco VBMax. Os testes realizados mostram que as aplicações de revestimentos aumentam a vida, em proporções significativas, das ferramentas testadas. As análises de tipo de desgaste predominante durante os ensaios de furação mostram o desgaste por abrasão como responsável por boa parte do fim de vida das ferramentas, seguido de um pequeno índice de adesão, em virtude da matriz predominante no ferro fundido nodular. / The use of coatings on metals drilling has the potential to increase the strength of the tool at higher temperatures and, besides enables the reduction or elimination of the use of lubricants reducing the environmental impact. In the present paper were performed coatings like TiAlN and AlCrN, all monolayer through PVD over drills HSS AISI M2. The drills were tested in essays full drilling, dry (without lubrication), in the cast iron GGG 50 with ferritic matrix. Essays were performed employing as the wear parameter, the value of VBMax for coated and uncoated drill. The input parameters of the experiments were: cutting speed and feed rate, and was evaluated the length machined between coated and uncoated drills. Adhesion tests of the coatings of drills have been performed, besides the analysis of wear and chemical composition of the materials. The results showed the influence of cutting speed and feed on drills coated in maximum flank wear VBmáx. The presence of adhesive wear was evident in this work, but not contributing to a significant increase in flank wear VBMax. It was verified that the coatings applications increase the life of the tools tested, in significant proportions. The analysis of the predominant wear type during drilling tests show the abrasive wear is responsible for much of the end of tool life, followed by a low rate of adhesion by virtue of predominant matrix nodular cast iron.

O uso de revestimentos na furação de metais tem o potencial de aumentar a resistência da ferramenta a temperaturas maiores, além de possibilitar a redução ou eliminação do uso de lubrificantes, reduzindo o impacto ambiental. No presente trabalho foram realizados revestimentos do tipo AlCrN e TiAlN, todos monocamada, via PVD em brocas de aço rápido AISI M2. As brocas foram testadas em ensaios de furação em cheio, a seco (sem lubrificação), no ferro fundido GGG 50 com matriz ferrítica. Foram realizados ensaios empregando-se como parâmetro de quantificação do desgaste, o valor de VBMax, para brocas revestidas e não revestidas. Os parâmetros de corte trabalhados foram: velocidade de corte e avanço. Foi avaliado o comprimento usinado, entre brocas com e sem revestimento. Ensaios de adesão dos revestimentos das brocas foram realizados, além da análise de desgaste e composição química dos materiais. Os resultados mostram a influência da velocidade de corte e avanço em brocas revestidas no desgaste de flanco máximo VBmáx. A presença do desgaste por adesão mostrou-se evidente neste trabalho, porém não contribuíndo para aumento significativo do desgaste de flanco VBMax. Os testes realizados mostram que as aplicações de revestimentos aumentam a vida, em proporções significativas, das ferramentas testadas. As análises de tipo de desgaste predominante durante os ensaios de furação mostram o desgaste por abrasão como responsável por boa parte do fim de vida das ferramentas, seguido de um pequeno índice de adesão, em virtude da matriz predominante no ferro fundido nodular. / The use of coatings on metals drilling has the potential to increase the strength of the tool at higher temperatures and, besides enables the reduction or elimination of the use of lubricants reducing the environmental impact. In the present paper were performed coatings like TiAlN and AlCrN, all monolayer through PVD over drills HSS AISI M2. The drills were tested in essays full drilling, dry (without lubrication), in the cast iron GGG 50 with ferritic matrix. Essays were performed employing as the wear parameter, the value of VBMax for coated and uncoated drill. The input parameters of the experiments were: cutting speed and feed rate, and was evaluated the length machined between coated and uncoated drills. Adhesion tests of the coatings of drills have been performed, besides the analysis of wear and chemical composition of the materials. The results showed the influence of cutting speed and feed on drills coated in maximum flank wear VBmáx. The presence of adhesive wear was evident in this work, but not contributing to a significant increase in flank wear VBMax. It was verified that the coatings applications increase the life of the tools tested, in significant proportions. The analysis of the predominant wear type during drilling tests show the abrasive wear is responsible for much of the end of tool life, followed by a low rate of adhesion by virtue of predominant matrix nodular cast iron.

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_RicardoBatistade_D.pdf: 11899050 bytes, checksum: c01c8dae77c3bdae9d6a75358f3c1ffe (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho a solidificação unidirecional em regime transiente de um ferro fundido cinzento com composição hipoeutética e de um ferro fundido nodular de composição eutética são aplicadas para analisar a influência dos parâmetros do processo no número de veios ou nódulos de grafita. Para efeito de comparação foram fundidas algumas amostras em moldes de areia convencionais. Os resultados experimentais das variações de temperatura durante a solidificação foram utilizados para estimar as variações dos parâmetros de solidificação. As curvas de variação do número de veios e nódulos por unidade de área com a velocidade de solidificação e a taxa de resfriamento indicaram que os números de veios e nódulos decrescem e suas dimensões aumentam com a queda desses parâmetros. Os resultados mostraram também que para posições longe da interface metal/molde na solidificação unidirecional os números de veios ou nódulos se aproximam dos obtidos em moldes de areia, portanto obteve-se a influência dos parâmetros de solidificação na microestrutura para praticamente todos os processamentos utilizados na prática de fundição destas ligas. Algumas medidas de variação de dureza com a distância da interface metal/molde foram realizadas, indicando que para o ferro fundido cinzento a dureza diminui e para o ferro fundido nodular aumenta com a diminuição da velocidade de solidificação. / Abstract: In the present work unsteady state unidirectional solidification of a hypoeutectic gray cast iron and of a eutectic ductile cast iron is applied to analyze the influence of the process parameters an the flake and nodule count. For comparison purpose some samples were cast in sand molds. The experimental results of temperature variation in the casting were used to estimate the variations of solidification parameters. From the results curves relating flake and nodule count and solidification rate and flake and nodule count and cooling rate were obtained indicating that the number nodule decreases and their dimensions increase as these parameters decreases. From the results obtained relations were established between these parameters. The results showed that nodule count observed for unidirectional solidification far from metal/mold interface approaches to the observed in sand mold, permitting to' analyze the influence solidification parameters an the microstructure formation far almost all foundry processes of these alloys. Some measurements of hardness variations from metal/mold interface were carried out indicating that far gray cast iron hardness decreases and for ductile iron increases as solidification rate decreases. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica