Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:12:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343192.pdf: 2942271 bytes, checksum: ba0bd67769b2ca044a6a666e41c061c4 (MD5) Previous issue date: 2016 / Dentre os diversos tipos de lubrificantes sólidos, um grupo de materiais a base de carbono conhecidos como carbono tipo diamante, ou Diamond-like Carbon (DLC), tem se destacado nas últimas décadas por apresentar elevada resistência ao desgaste, além das propriedades autolu-brificantes. Em geral, estes filmes são aplicados sobre substratos de ele-vado suporte mecânico para garantir a integridade dos filmes durante os contatos tribológicos. Neste contexto, o Laboratório de Materiais da Uni-versidade Federal de Santa Catarina (LabMat/UFSC) desenvolveu o pro-cesso CH?® que permite a deposição de filmes de DLC sobre substratos de baixo suporte mecânico, devido a nitretação prévia da superfície. No presente trabalho avaliou-se a influência da topografia de substratos de aço SAE 1020 nitretados e revestidos com DLC pelo processo CH?® no desempenho tribológico. Para tanto, amostras foram preparadas em cinco condições de acabamento superficial, obtendo-se superfícies com rugosi-dade média quadrática entre 0,01 e 0,25 µm. As superfícies foram anali-sadas por microscopia eletrônica de varredura e interferometria óptica de luz branca, antes e após processo de nitretação e deposição de DLC. Ape-sar da diferença topográfica inicial, após o tratamento a plasma as condi-ções avaliadas puderam ser agrupadas em duas famílias com característi-cas topográficas semelhantes, nomeadas Rugosas e Lisas. A espessura dos filmes formados foi medida por metalografia, e não apresentou alte-ração com a variação da topografia do substrato. Da mesma maneira a dureza e módulo elástico, medidos via nano indentação, não apresentaram variação nas condições estudas. Além disto, a configuração das ligações químicas foi avaliada por espectroscopia Raman e os filmes formados se mostraram homogêneos. A adesividade das amostras foi avaliada por in-dentação Rockwell-C, entretanto os resultados foram inconclusivos. A avaliação do desempenho tribológico foi realizada através de testes de durabilidade com configuração de esfera sobre plano ao ar. Assim como observado na análise topográfica, as condições avaliadas também pude-ram ser classificadas em Rugosas e Lisas de acordo com os coeficientes de atrito e durabilidade observados. Coeficientes de atrito da ordem de 0,05 foram observados nas superfícies Lisas, cerca de 50% menor queviiiaqueles observados nas amostras Rugosas. Através de alterações no es-pectro Raman obtido nas pistas de desgaste foi possível evidenciar a for-mação de tribocamadas nas superfícies das superfícies Lisas, juntamente com as imagens de MEV e análises químicas por EDS, justificam a redu-ção no coeficiente de atrito. Em síntese, a topografia do substrato influên-cia significativamente na formação de tribocamadas e, consequente-mente, no desempenho tribológico de filmes de DLC.<br> / Abstract : Among the various types of solid lubricants, one group of carbon based materials known as Diamond-like Carbon (DLC), have been under the spotlight in the last decades due to have high wear resistance in addi-tion to the self-lubricating properties. In general, these films are applied over substrate that hold high mechanical support and therefore to assure the integrity of the DLC films during tribological contacts. Within this context, the Materials Laboratory (LabMat) from UFSC has developed the CH?® process, which allows the deposition of DLC films over soft metallic substrates, once the surfaces are nitrided prior to the deposition. The present study evaluated the influence of the topography of SAE 1020 steel substrates, which were nitrided and coated with DLC through the CH?® process, on the tribological performance of the components. To do so, samples were prepared in five surface finishing conditions, yielding with root mean square roughnesses (Sq) ranging from 0.01 to 0.25 µm. The surfaces were assessed through Scanning Electron Microscopy and White Light Optical iInterferometry before and after the nitriding and DLC deposition processes. Despite the initial topographical distinction between the conditions, the plasma surface treatment lead to two groups of samples with similar topographic features, named Rough and Smooth. The film thickness, which was measured by Optical Microscopy of metal-lographically prepared samples, is independent of surface topography. Likewise, no variation was observed in the hardness and the modulus. Furthermore, the configuration of the chemical bonds was evaluated through by Raman spectroscopy and the formed films were considered homogeneous. The adhesion of the samples was evaluated by Rockwell-C indentation however, the results were inconclusive. The tribological performance was assessed by durability tests on ball-to-plane tribotester in ambient air. As observed in the topographic analysis, the evaluated conditions were classified Rough and Smooth, according the measured friction coefficient and durability. Friction coefficients as low as 0.05 were observed for tribological system of the Smooth surfaces, about 50% lower than those measured on the Rough conditions. Due to changes inxthe Raman spectrum obtained from the wear scars, it was possible to iden-tify the formation tribofilms on the Smooth surfaces. In addition to the Raman analysis, SEM and EDS results supports the comprehension of the reduction of the friction coefficient measured on the Smooth samples. In summary, the substrate topography significantly influences tribofilms formation and tribological performance of DLC films.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:04:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:12:03Z : No. of bitstreams: 1 176582.pdf: 21406176 bytes, checksum: e4aa880704671769e72c4acc41c06846 (MD5) / O principal objetivo deste trabalho é analisar o comportamento das forças na usinagem e da vida da ferramenta no processo de fresamento de topo reto com a eliminação ou minimização do fluido de corte. Utilizaram-se fresas inteiriças de metal-duro e aço-rápido, com e sem revestimento de carbonitreto de titânio (TiCN). As ferramentas de metal-duro são de mesma geometria, assim como as de aço-rápido, todas com 10 mm de diâmetro, dois gumes e haste cilíndrica. Nesse estudo foi empregada a usinagem a seco, a usinagem com emulsão e a usinagem com mínimas quantidades de fluido de corte vegetal e mineral (MQFC). Obtiveram-se, assim, informações tecnológicas que permitem uma comparação entre as situações atuais de produção que utilizam emulsão como meio lubri-refrigerante (fluido de corte) e a usinagem com eliminação ou minimização do fluido de corte. Essa característica é importante do ponto de vista econômico e ecológico, pois no processo de fresamento os custos envolvidos desde a compra até o descarte do fluido são, na maioria das vezes, maiores que os benefícios proporcionados à ferramenta em termos de vida, além dos prejuízos à saúde do operador e ao meio ambiente causados pelos fluidos. Nos experimentos foi monitorada também a evolução do desgaste na face e nos flancos de cada gume da ferramenta. O material utilizado para a execução dos ensaios foi o aço SAE 1040 e as condições de usinagem selecionadas para a operação de desbaste. A avaliação dos resultados obtidos mostrou que a utilização de emulsão é prejudicial à vida da ferramenta na maioria dos casos analisados. Esse aspecto ratifica a tendência de eliminação do fluido de corte no processo de fresamento de topo reto. Outra conclusão importante refere-se aos benefícios do revestimento TiCN ao processo de fresamento em termos de taxa de usinagem Q, pois esse tipo de revestimento permite a utilização de maiores velocidades de corte, assim como proporciona maiores vida à ferramenta de corte.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:10Z : No. of bitstreams: 1 000836597.pdf: 1395501 bytes, checksum: ab1783338e3534cbfabfa10454673ffe (MD5) / A correção de irregularidades nas superfícies de peças metálicas pode ser realizada mediante a usinagem por abrasão, na qual, torna-se indispensável, tanto a refrigeração da superfície usinada, quanto a lubrificação no contato da ferramenta (rebolo) com a peça, visando a uma melhor qualidade final para o produto. Para tanto, deve-se buscar métodos que quando comparados aos processos de usinagem que utilizam o sistema convencional de lubri-refrigeração (fluido abundante), apresentem melhores resultados quanto à qualidade das peças, resalizando as principais funções existentes da refrigeração, lubrificação e limpeza dos cavacos da zona de corte. Um dos métodos é a Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL), que utiliza baixo fluxo de óleo a elevada pressão, diminuindo, pois, os resíduos finais do processo. Também existe outro método que consiste em adicionar água ao sistema de MQL, diminuindo ainda mais o volume de óleo no fluido de corte. Desse modo, esta dissertação apresenta como alternativa ao método convencional de lubri-refrigeração, a ténica MQL, em suas condições puro e com adição de água. Para as quais, por meio dos resultados obtidos experimentalmente no processo de retificação cilíndrica externa, foi avaliada a eficiência desses métodos em comparação ao método convencional, verificando dessa forma as melhorias nos resultados finais. Os testes foram realizados com o aço ABNT 52100 revenido e temperado. A ferramenta utilizada foi o rebolo de óxido de alumínio com ligante verificado, que apresenta elevada dureza, porém reduzida friabilidade; o qual é indicado para retificação cilíndrica de aços e suas ligas. Foram analisadas e avaliadas as seguintes variáveis de saída do processo de retificação: rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, potência de corte, emissão acústica, microestrutura e microdureza. Os resultados obtidos, revelam que o menor desgaste... / The correlation of irregularities on the surfaces of metal workpieces can be carried out through the machining by abrasion, in which is necessary, both the cooling of the machined surface, and the lubrification in contact of the tool (grinding wheel) with the workpiece, obtaining a better final quality of the product. Thereby, we must seek methods that, when compared to the machining processes that use the conventional system of lubrification-cooling (abundant fluid), show better results in terms of quality of the workpieces, performing the main existing functions of cooling, lubrification and cleaning of the chips of the cutting zone. One of the methods is the Minimum Quantity Lubrificant (MQL), which users low oil flow to high pressure, reducing then the final waste of the process. There is also another method consisting in adding water to the MQL system, further decreasing the volume of oil in the cutting fluid. Thus, this work presents as an alternative to the conventional method of lubrification-cooling, the MQL technique, in its pure conditions and with water addition. To which, through the expermentally obtained results in the external cylindrical grinding process, the efficiency of these methods when compared to the conventional method was evaluated, verifying the improvements in the final results. The tests were performed with the steel quenched and tempered ABNT 52100. The tool used was the grinding wheel of aluminum oxide with vitrified binder, which presents high hardness, but low fiability; which is suitable for cylindrical grinding of steels and alloys. The following output variables of the grinding process were analyzed and evaluated: roughness, roundess, diametrical wear of the grinding wheel, cutting power, acustic emission, microstructure and microhardness. The obtained results show that the smaller diametrical wear of the grinding wheel occurred in the application of the conventional method of lubrification-cooling, and...

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-13Bitstream added on 2015-03-03T12:07:25Z : No. of bitstreams: 1 000806018.pdf: 1172709 bytes, checksum: ae7423fd7d8252011eeb2753eec904c3 (MD5) / O uso do material cerâmico avançado na engenharia moderna têm sido essencial, principalmente nas áreas aeroespacial, biomédica, eletrônica, ótica e automotiva. As principais razões pela sua utilização provêm de sua composição inorgânica e não metálica que oferece grande resistência ao desgaste, assim como resistência em altas temperaturas, baixa densidade e propriedades eletromagnéticas diferenciadas. Pesquisas recentes mostraram que o processo de retificação é o mais apropriado para que se obtenham superfícies de baixa rugosidade com viabilidade financeira para materiais cerâmicos. Ao se retificar estes materiais, há a necessidade de utilização de grande quantidade de fluido de corte e grandes gastos na aquisição de novas ferramentas. A utilização destes fluidos em grandes quantidades tem se tornado um problema para a indústria mecânica atual, devido à preocupação mundial ao que se diz respeito à preservação do meio ambiente e saúde dos trabalhadores, por se tratar de substâncias tóxicas. Referente a esses estudos, surge uma metodologia denominada mínima quantidade de lubrificante (MQL), uma técnica que procura reduzir substancialmente a quantidade de fluido de corte utilizada no processo de retificação e melhora seu desempenho em comparação ao processo convencional de aplicação de fluido. Assim, a pesquisa analisou o comportamento da retificação de cerâmica juntamente com a técnica de mínima quantidade de lubrificante com adição de água utilizando rebolo diamantado com ligante resino cerâmico/metálico, obtendo resultados em relação à utilização do método de MQL com adição de água. O rebolo utilizado sofreu pouco desgaste em todos os métodos de lubri-refrigeração pesquisados, mostrando assim ser um rebolo ideal para a retificação de cerâmica avançada. Em usinagens mais severas (avanço de 0,75 mm/min) a utilização de MQL com diluição em água apresenta rugosidade... / The use of advanced ceramic materils in modern engineering have been essential, especially in aerospace, biomedical, electronics, optical and automotive industries. The main reasons for their use are derived from a non-metallic and inorganic composition that offers greater wear resistance as well as high temperature strength, low density and differentiated electromagnetic properties. Recent research has shown that the grinding process is the most appropriate in order to obtain surfaces with low roughness finacial viability for ceramic materials. When rectify these materials, there is the need to use large amounts of cutting fluid and large expenditures in retooling. The use of these fluids in large quantities has become a problem for the machanical industry today, due to the worldwide concern with regard to the preservation of the environment and workers' health, because it is toxic. Referring to these studies, there is a method called minimum quantify of lubricant (MQL), a technique that seeks to substatially reduce the amount of cutting fluid used in the grinding process and improves performance compared to the conventional process fluid application. Thus, the research analyzed the behavior of advanced ceramic grinding along with the technique of minimum quantify lubrificant with added water using metal bond diamond wheel, obtaining important results regarding the use of the method of MQL with added water. The grinding wheel used suffered little wear on all methods of lubrification and cooling surveyed, thus showing to ben an ideal wheel for grinding of advanced ceramics. In more severe machining operations (feed 0.75 mm/ min) using MQL dilution with water roughness features very close to the conventional method. Therefore the application of MQL with water emulsion was feasible in some machining conditions, and can thus obtain large cost savings when applied on a large scale

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-11Bitstream added on 2015-03-03T12:07:25Z : No. of bitstreams: 1 000806271.pdf: 1523040 bytes, checksum: d3e9dfa1a844d8df5e57c99e224bda33 (MD5) / As técnicas de lubri-refrigeração, Convencional e Mínima Quantidade de Lubrificante - MQL, foram analisadas e o particionamento de energia na região de contato foram determinadas para o processo de retificação plana de uma peça de aço ABNT 1020 com um rebolo convencional de Óxido de Alumínio (Al2O3), para diferentes profundidades de retificação. Para isso foi desenvolvido um modelo térmico obtido pela equação da difusão de calor bidimensional transiente com as suas condições de contorno, a equação resultante foi dicretizada pelo método dos Volumes Finitos, com formulação, implícita no tempo devido ao fato desta técnica não apresentar limitação quanto à escolha do intervalo de tempo. O sistema de equação resultante foi resolvido pelo método das Relaxações Sucessivas (Sucessives Over Relaxation). A técnica de transferência de calor reversa da Seção Àurea foi aplicada para estimar o fluxo de calor que entra na peça pela interface peça/rebolo. As temperaturas geradas pelo modelo térmico foram comparadas com as temperaturas experimentais medidas por um termoar tipo K localizado a uma determinada distância da superfície de retificação. As técnicas de lubri-refrigeração foram comparadas mostrando que para o método de lubri-refrigeração MQL em relação ao Convencional , o fluxo de calor que entra na peça foi 43% maior para a profundidade de retificação de 30um, 137% para 45um e 184% para 60um, enquanto que o calor removido pelo fluido de corte na lubri-refrigeração MQL representa 2,62% para 30um, 4,35 para 45um e 5,21% para 60um em relação ao Convencional / Techniques for lubrification and cooling. Conventional and Minimum Quantify Lubrificant - MQL, were determined for the process of grinding a plane workpiece of steel SAE 1020 with a conventional grinding Aluminum Oxide (Al2O3), for different depths of rectification. For that obtained by a thermal model of transient two-dimensional heat diffusion with its boundary conditions, the equation resulting equation was discretized by the Finite Volume Method with implicit formulation in time was developed due to the fact that this techique does not introduce restriction on the choise time interval. The resulting system of equations was solved by the method of SOR (Successives Over Relaxation). The technique of reverse transfer of heat from the Golden Section was applied to estimate the flow of theat that enters the part number for the workpiece/wheel interface. The temperature generated by the thermal model were compared with measurements by a K-type thermocouple located at a given distance from the surface grinding experimental temperatures. The lubrification and cooling techniques were compared showing that for the method of lubrification and cooling compared to conventional MQL, the heat flux entering the number was 43% higher for the grinding depth of30um, 137% to 45um and to 184% for 60um, while the heat removed by the cutting fluid in the lubrification and cooling MQL is 2.62% to 30um, 45um 4.35% to 5.21% for 60 um of the Conventional

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Carlos Alberto Soufen / Banca: Rodolfo Libard / Resumo: O uso do material cerâmico avançado na engenharia moderna têm sido essencial, principalmente nas áreas aeroespacial, biomédica, eletrônica, ótica e automotiva. As principais razões pela sua utilização provêm de sua composição inorgânica e não metálica que oferece grande resistência ao desgaste, assim como resistência em altas temperaturas, baixa densidade e propriedades eletromagnéticas diferenciadas. Pesquisas recentes mostraram que o processo de retificação é o mais apropriado para que se obtenham superfícies de baixa rugosidade com viabilidade financeira para materiais cerâmicos. Ao se retificar estes materiais, há a necessidade de utilização de grande quantidade de fluido de corte e grandes gastos na aquisição de novas ferramentas. A utilização destes fluidos em grandes quantidades tem se tornado um problema para a indústria mecânica atual, devido à preocupação mundial ao que se diz respeito à preservação do meio ambiente e saúde dos trabalhadores, por se tratar de substâncias tóxicas. Referente a esses estudos, surge uma metodologia denominada mínima quantidade de lubrificante (MQL), uma técnica que procura reduzir substancialmente a quantidade de fluido de corte utilizada no processo de retificação e melhora seu desempenho em comparação ao processo convencional de aplicação de fluido. Assim, a pesquisa analisou o comportamento da retificação de cerâmica juntamente com a técnica de mínima quantidade de lubrificante com adição de água utilizando rebolo diamantado com ligante resino cerâmico/metálico, obtendo resultados em relação à utilização do método de MQL com adição de água. O rebolo utilizado sofreu pouco desgaste em todos os métodos de lubri-refrigeração pesquisados, mostrando assim ser um rebolo ideal para a retificação de cerâmica avançada. Em usinagens mais severas (avanço de 0,75 mm/min) a utilização de MQL com diluição em água apresenta rugosidade... / Abstract: The use of advanced ceramic materils in modern engineering have been essential, especially in aerospace, biomedical, electronics, optical and automotive industries. The main reasons for their use are derived from a non-metallic and inorganic composition that offers greater wear resistance as well as high temperature strength, low density and differentiated electromagnetic properties. Recent research has shown that the grinding process is the most appropriate in order to obtain surfaces with low roughness finacial viability for ceramic materials. When rectify these materials, there is the need to use large amounts of cutting fluid and large expenditures in retooling. The use of these fluids in large quantities has become a problem for the machanical industry today, due to the worldwide concern with regard to the preservation of the environment and workers' health, because it is toxic. Referring to these studies, there is a method called minimum quantify of lubricant (MQL), a technique that seeks to substatially reduce the amount of cutting fluid used in the grinding process and improves performance compared to the conventional process fluid application. Thus, the research analyzed the behavior of advanced ceramic grinding along with the technique of minimum quantify lubrificant with added water using metal bond diamond wheel, obtaining important results regarding the use of the method of MQL with added water. The grinding wheel used suffered little wear on all methods of lubrification and cooling surveyed, thus showing to ben an ideal wheel for grinding of advanced ceramics. In more severe machining operations (feed 0.75 mm/ min) using MQL dilution with water roughness features very close to the conventional method. Therefore the application of MQL with water emulsion was feasible in some machining conditions, and can thus obtain large cost savings when applied on a large scale / Mestre

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Resumo: A correção de irregularidades nas superfícies de peças metálicas pode ser realizada mediante a usinagem por abrasão, na qual, torna-se indispensável, tanto a refrigeração da superfície usinada, quanto a lubrificação no contato da ferramenta (rebolo) com a peça, visando a uma melhor qualidade final para o produto. Para tanto, deve-se buscar métodos que quando comparados aos processos de usinagem que utilizam o sistema convencional de lubri-refrigeração (fluido abundante), apresentem melhores resultados quanto à qualidade das peças, resalizando as principais funções existentes da refrigeração, lubrificação e limpeza dos cavacos da zona de corte. Um dos métodos é a Mínima Quantidade de Lubrificante (MQL), que utiliza baixo fluxo de óleo a elevada pressão, diminuindo, pois, os resíduos finais do processo. Também existe outro método que consiste em adicionar água ao sistema de MQL, diminuindo ainda mais o volume de óleo no fluido de corte. Desse modo, esta dissertação apresenta como alternativa ao método convencional de lubri-refrigeração, a ténica MQL, em suas condições puro e com adição de água. Para as quais, por meio dos resultados obtidos experimentalmente no processo de retificação cilíndrica externa, foi avaliada a eficiência desses métodos em comparação ao método convencional, verificando dessa forma as melhorias nos resultados finais. Os testes foram realizados com o aço ABNT 52100 revenido e temperado. A ferramenta utilizada foi o rebolo de óxido de alumínio com ligante verificado, que apresenta elevada dureza, porém reduzida friabilidade; o qual é indicado para retificação cilíndrica de aços e suas ligas. Foram analisadas e avaliadas as seguintes variáveis de saída do processo de retificação: rugosidade, circularidade, desgaste diametral do rebolo, potência de corte, emissão acústica, microestrutura e microdureza. Os resultados obtidos, revelam que o menor desgaste... / Abstract: The correlation of irregularities on the surfaces of metal workpieces can be carried out through the machining by abrasion, in which is necessary, both the cooling of the machined surface, and the lubrification in contact of the tool (grinding wheel) with the workpiece, obtaining a better final quality of the product. Thereby, we must seek methods that, when compared to the machining processes that use the conventional system of lubrification-cooling (abundant fluid), show better results in terms of quality of the workpieces, performing the main existing functions of cooling, lubrification and cleaning of the chips of the cutting zone. One of the methods is the Minimum Quantity Lubrificant (MQL), which users low oil flow to high pressure, reducing then the final waste of the process. There is also another method consisting in adding water to the MQL system, further decreasing the volume of oil in the cutting fluid. Thus, this work presents as an alternative to the conventional method of lubrification-cooling, the MQL technique, in its pure conditions and with water addition. To which, through the expermentally obtained results in the external cylindrical grinding process, the efficiency of these methods when compared to the conventional method was evaluated, verifying the improvements in the final results. The tests were performed with the steel quenched and tempered ABNT 52100. The tool used was the grinding wheel of aluminum oxide with vitrified binder, which presents high hardness, but low fiability; which is suitable for cylindrical grinding of steels and alloys. The following output variables of the grinding process were analyzed and evaluated: roughness, roundess, diametrical wear of the grinding wheel, cutting power, acustic emission, microstructure and microhardness. The obtained results show that the smaller diametrical wear of the grinding wheel occurred in the application of the conventional method of lubrification-cooling, and... / Mestre

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Olivio Novaski / Banca: Jaime Gilberto Duduch / O Programa de pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: A retificação é um processo de acabamento, sendo normalmente o último processo da sequência de fabricação. Assim, qualquer benefício obtido na retificação é de grande valor para todo o processo de fabricação. Danos térmicos são uma das principais limitações do processo de retificação, por isso, é importante compreender os fatores que afetam a temperatura de retificação. o desempenho da técnica de lubri-refrigeração otimizada foi investigada e comparada com a técnica de lubri-refrigeração convencional para estimar o fluxo do calor dissipado para a peça de trabalho e assim verificar o máximo aumento da temperatura superficial da zona de contato entre o rebolo convencional de Al2O3 e a peça de aço ABNT 1020, levando-se em conta variáveis tais como a distribuição total de fluxo de calor e como ele é modelado (retangular ou triangular), as características térmicas da peça de trabalho e assim por diante. O problema direto foi solucionado a partir da equação de difusão de calor associado ao problema de condução de calor bidimensional em regime transiente utilizando-se do Método de Volumes Finitos para a sua discretização. Para a solução do problema inverso em transferência de calor fez-se o uso das temperaturas medidas experimentalmente para estimar o fluxo de calor na interface entre o rebolo e a superfície da peça (função objetivo). Foi aplicada a técnica inversa da Seção Áurea para a estimativa do fluxo de calor. Quando comparada à técnica do método convencional de aplicação de fluido, o fluxo de calor conduzido para a peça de trabalho foi reduzido em 84,0% nos ensaios realizados com profundidade de corte de 30um, em 74% nos ensaios com 45um e em 62,2% nos ensaios mais severos de 60um, demonstrando de forma clara e aplicabilidade do método otimizado de aplicação de fluido. O método otimizado foi efetivo na redução das temperaturas superficiais das regiões afastadas da região... / Abstract: Grinding is a finishing process, usually being the last sequence of the manufacturing process. Thus, any benefit obtained in the grinding is of great value to the entire manufacturing process. Thermal damage is one of the main limitations of the grinding process, so it is important to understand the factors that affect the temperature rectification. The technial performance of optimized lubrification and cooling was investigated and compared with the conventional lubrification and cooling technique to estimate the flow of heat dissipated into the workpiece and thus to check the increase in the maximum surface temperature in the contact zone between the conventional grinding wheel Al2O3 and the piece of AISI 1020, taking into account variables such as the total distribution of heat flow and how it is modeled (rectangular or triangular), the thermal characteristics of the workpiece, the geometry of the grinding wheel/workpiece interface and so on. The direct problem was solved from the heat diffusion equation associated with the problem of two-dimensional heat conduction in transient regime utilizing the finite volume method for its discretization. For the solution of the inverse problem of theat transfer the experimentally measured temperatures was used to estimate the heat flux at the interface between the grinding wheel and workpiece surface (objective function). The inverse technique of Golden Section was applied to estimate heat flow. When compared to the conventional technique of method of application fluid, the heat flow conducted to the workpiece was reduced by 84,0% in the tests performed with cutting depth of 30um, at 74,0%in the tests with 45 um and 62,2% in the tests practices of 60 um, clearly demonstrating the applicability of the optimized method of fluid application. The optimized method was effective in reducing the surface temperature of the remotest regions in the cutting region indicating that the front and back cooling... / Doutor

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261822.pdf: 6652764 bytes, checksum: 355bdfcac388b0b18f82775e8465066a (MD5) / O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de compósitos autolubrificantes de níquel utilizando lubrificante sólido como 2ª fase. O trabalho foi dividido em 4 etapas. Na primeira etapa foi realizada o desenvolvimento de ligas de níquel sinterizadas utilizando Cr, Al, Si, P, W, Fe e C como elementos de liga, com objetivo de obter uma liga para matriz de material compósito. Foram avaliadas a microestrutura, dureza e resistência obtidas. Pós de materiais contendo os elementos de liga na forma de portadores foram previamente misturados com pós de níquel carbonila. Os melhores resultados foram obtidos quando elementos na forma de portadores de liga (ferro-ligas) de Fe-Cr e Fe-P foram utilizados, alcançando-se dureza de 400 HV e microestrutura com elevada densidade relativa (94%) para uma liga de composição Ni-Fe-Cr-P. A liga de composição Ni-Fe-Cr-Si apresentou dureza de aproximadamente 450 HV, elevada densidade relativa, porém, sem dissolução total do portador de liga Fe-Si nas condições de processamento. Em uma segunda etapa foi realizado o estudo da sinterabilidade/compatibilidade termodinâmica entre a matriz da liga de níquel e aditivos de lubrificantes sólidos (Dissulfeto de molibdênio, Grafite e Nitreto de Boro Hexagonal). Os resultados demonstraram uma estabilidade termodinâmica durante sinterização para os compósitos contendo as fases de Grafite e Nitreto de Boro Hexagonal. A presença da fase de Dissulfeto de Molibdênio possibilita a reação com matriz e formação de fase líquida de Sulfeto de Níquel e solubilização do molibdênio na matriz. Em uma terceira etapa, foram desenvolvidos compósitos contendo Nitreto de Boro e Grafite, como fase lubrificante, até percentuais de 30% v/v para o lubrificante sólido h-BN. A dureza, a porosidade residual e a microestrutura foram comprometidas quando quantidades maiores de lubrificante sólido estavam presentes na matriz, principalmente em concentrações superiores a 10% v/v. O coeficiente de atrito para os compósitos contendo Nitreto de Boro Hexagonal (10% v/v) foram de aproximadamente 0,7, e para os compósitos contendo a fase de grafite (1% v/v), foi abaixo de 0,1. Os resultados sugerem não adicionar teores maiores que 10% v/v de partículas de lubrificante sólido, para não comprometer as propriedades mecânicas do compósito. Em uma quarta etapa, foi estudado o comportamento da liga de níquel (matriz) e do compósito via moldagem de pós por injeção. Os resultados demonstraram a necessidade de maior quantidade de matéria orgânica para o desenvolvimento da massa de injeção (feedstock: 15% m/m de polímero) para os tipos de pós metálicos utilizados (níquel carbonila do tipo INCO 123) se comparado ao feedstock de ligas comerciais que normalmente utilizam uma quantidade menor de matéria orgânica (feedstock: 9% m/m de polímero). A maior quantidade de matéria orgânica resultou na retenção de carbono durante o processo de extração de ligantes, o que levou à necessidade da otimização do ciclo de extração térmica e sinterização. Ciclos mais lentos e a baixa temperatura promoveram a total retirada dos ligantes. A liga injetada apresentou contração de aproximadamente 50%, além de teor elevado de poros quando comparado ao material compactado, o que influenciou também na dureza aparente do material. Em seguida, foram realizados ensaios preliminares com compósitos de níquel/lubrificante sólido por injeção, variando-se o teor da fase lubrificante de 2,5 até 10% v/v de Nitreto de Boro Hexagonal, Grafite e mistura de ambos. Em função da maior quantidade de porosidade nos injetados, pouco pôde-se avaliar em relação as propriedades mecânicas. Os compósitos com fase de lubrificante sólido de grafite apresentaram melhor microestrutura, com maior grau de continuidade da matriz metálica quando comparado aos compósitos contendo como fase de lubrificante sólido o Nitreto de Boro Hexagonal.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-31T03:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348700.pdf: 3456870 bytes, checksum: 39dbfdfafafa6ce487490285f0681cff (MD5) Previous issue date: 2017 / Neste trabalho foi estudado a influência de moléculas orgânicas, principalmente a molécula ditiotreitol (DTT), nas propriedades elétricas e mecânicas de adesivos condutores elétricos isotrópicos (ICA). Os ICA foram preparados utilizando dois tipos de partículas de prata como preenchedores: partículas adquiridas comercialmente (AgC) e partículas de prata recicladas obtidas a partir de sucata de joias (AgR). Os resultados mostraram que o tratamento das partículas com moléculas orgânicas obteve sucesso na substituição do lubrificante presente na superfície das partículas de AgC e no recobrimento da superfície das partículas de AgR, neste último caso verificou-se que o tratamento em maiores concentrações evitou a formação de grandes aglomerados de partículas. Entre os ICA preparados com 80% do peso total (pt) de preenchedores, os melhores desempenhos elétricos foram encontrados em ICA feitos com AgR na concentração de 10 mM de soluções de DTT e ácido tioglicólico (MAA), os resultados foram atribuídos a melhor funcionalização das superfícies, menores tamanhos de aglomerados de partículas e dispersão destes na matriz polimérica. Análises mecânicas foram realizadas somente em ICA preparados com AgC e AgR com e sem tratamento por DTT, e foi observado que o uso de AgR melhora a performance mecânica a medida que a concentração do tratamento por DTT é aumentada, já o uso de AgC mostrou efeito contrário. Para os ICAS preparados com 60% pt de preenchedores os resultados mostraram que quando se misturou partículas de AgR com diferentes tamanhos e tratamentos, mais especificamente, na mistura de 55% pt de AgR tratada com 0,1 mM DTT com 5%pt de AgR tratada com 10mM de MAA e dodecanotiol, foram encontradas menores resistividades elétricas com maior reprodutibilidade. Em relação as propriedades mecânicas, a comparação entre ICA preparadas com 80 e 60%pt de preenchedores, mostrou que as melhores performances estão mais relacionadas com a boa dispersão das partículas do que com a quantidade delas inseridas na matriz polimérica.<br> / Abstract : In this work we studied the influence of organic molecules, principally Dithiothreitol molecule (DTT), in the electrical and mechanical properties of the isotropic conductive adhesives (ICA). The ICAs were filled with commercial silver micro flakes (AgC) or submicron silver particles from waste jewelry (AgR). The results showed that DTT molecules replaced the lubricant layer present in the AgC fillers and covered with success the surface of AgR particles. In the latter case, the DTT treatment avoided the particles agglomeration. For the ICAs prepared with 80% wt (weigth total) of fillers, the best electrical performance was verified in the ICA prepared with AgR fillers treated with 10mM of DTT and thioglycolic acid (MAA) solutions. This result was attributed at the better coating of thiol molecules in the AgR particles surface, the smaller sizes of AgR particle agglomerates and the better dispersion of the AgR fillers in the polymeric matrix. The mechanical analysis were only performed in the ICAs prepare with particles treated with DTT molecules. The best mechanical performance was observed for the ICAs prepared with treated AgR particles in function of the DTT concentration, already the use of AgC showed the opposite. For the ICAS prepared with 60%wt of fillers, the best electrical performance with good reproducibility was verified in the mixture of the fillers with 55%wt of the AgR treated by 0.1mM DTT and 5%wt of the AgR treated by 10mM of the MAA and dodecanethiol. About the mechanical properties, the comparison between ICAs prepared with 80 and 60%wt of fillers, showed that the best performances are more related to the good dispersion of the particles than to the mass of fillers in the polymer matrix.