Orientador: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Renato Goulart Jasinevicius / Resumo: A utilização de fluido de corte geralmente é considerada uma solução para o aumento da produtividade por atuar na redução do desgaste da ferramenta. Contudo, os custos do sistema, manutenção, descarte e os danos à saúde e ao meio ambiente demandam uma evolução tecnológica sustentável. Alguns métodos de refrigeração, como a usinagem criogênica, o uso da mínima quantidade de lubrificante ou mesmo o corte a seco têm sido estudados, mas o desempenho destes métodos é restrito a condições específicas de usinagem. Esta pesquisa trata da concepção, do desenvolvimento e da análise de um método de um método de refrigeração ambientalmente correto, sem prejuízos à saúde, de simples integração em diversos equipamentos, sem alterar a estrutura das ferramentas de corte e tão ou mais eficiente que a aplicação de fluido de corte. Um porta-ferramentas foi adaptado com um canal interno de refrigeração por onde o refrigerante R141-b fluia e evaparava ao remover calor da ferramenta durante o torneamento, sendo em seguida condensado sem liberação para a atmosfera, criando um circuito fechado. Os resultados do método proposto foram comparados à aplicação convencional de fluído de corte e ao corte a seco no torneamento de aço ABNT 1045, utilizando ferramenta de corte de metal duro sem revestimento, bem como no torneamento do aço austenítico de difícil usinabilidade SAE XEV-F, utilizando-se ferramentas revistidas. Os testes mostraram que o novo sistema proporcionou vidas de ferramentas similares ou superiores às obtidas com fluido de corte e superiores ao corte a seco, sugerindo que a redução na temperatura da ferramenta foi capaz de atenuar os mecanismos de desgaste e as alterações na dureza e resistência do metal duro. No torneamento do aço inoxidável o fluído de corte propiciou a refrigeração e lubrificação do processo, superando o método concebido, já que a baixa condutividade térmica e desgaste... / Abstract: The use of cutting fluid are generally considered a solution for the increase of productivity, reducing the cutting tool wear. However, the costs of the system, maintenance and disposal of the fluid, besides the damage to health and to the environment, make necessary the development of a sustainable technological evolution. Sme alternatives such as cryogenic machinig, the use of minimum quantity of lubrificant or even the dry cutting have been studied, but the performance of these methods is restricted to specific conditions. This work presents the conception, development and analysis of an environmental ly friendly method of cooling without health hazards, with integration, into several equipments, without changing the structure of the cutting tools and equally or even more efficient than the application of cutting fluid. A toolholder was desined with an internal cooling circuit in which cooling fluid R141-b flows and evaporates when removing the heat from the cutting tool, and then condensed, creating a closed circuit without release to the atmosphere. The results of using the proposed system were compared to conventional application of cutting fluid and dry cutting in turning of AISI 1045, using uncoated carbide, cutting tools, as well as in the turning of difficult to cut austenitic steel SAE XEC-F, using coated cutting tools. The tests indicated that the proposed system provided a tool life similar to cutting fluid application, suggesting that the reduction in temperature of the cutting tool was able to attenuate the wear mechanisms and the changes in hardness and toughness of the comented carbide. During the turning of stainless steel, the cutting fluid led to cooling and lubrification, exceeding the conceived method, since the low thermal conductivity and high abrasion are common when machining this material / Mestre

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Carlos Alberto Soufen / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Resumo: A etapa de dressagem é integrante ao processo de retificação, sendo esta uma operação de afiliação, ou seja, a retificação do rebolo, que tem como principal finalidade a remoção dos grãos abrasivos desgastados e garantir a concentricidade do rebolo. Nesse contexto, essa operação adquire uma grande importância no desempenho do rebolo e na qualidade desse processo. Este trabalho propõe a análise do comportamento do desgaste e a vida útil do dressador de ponta única, etapa esta que é muito comum em rebolos convencionais onde, periodicamente, a face de trabalho deve ser restaurada. Neste trabalho foram avaliados três tipos de diamantes, sendo um sintético e dois naturais, onde os dados coletados dos ensaios foram registrados e arquivados para avaliação dos valores iniciais e sequenciais das etapas estipuladas para retirada de imagem, sendo tabulados e posteriormente analisados entre a relação do desgaste e tempo de vida útil no processo. Observou-se após a análise dos dados obtidos, uma grande variação entre as áreas desgastadas para os modelos de diamantes naturais do tipo Brasil Extra e Mato Grosso. Já o diamante tipo CVD Sintético Nacional apresentou um valor de área desgastada próxima ao Brasil Extra. No decorrer do processo, os diamantes naturais apresntaram grande variação em sua dureza e estrutura, ocorrendo pequenos lançamentos quando comparado ao sintético, no qual apresentou uma dureza mais consistente mesmo às altas temperaturas e sem sofrer lascamento durante os ensaios. Com base nos dados obtidos neste estudo, o diamante tipo CVD Sintético Nacional apresentou uma grande vantagem em sua durabilidade em relação aos outros dois diamantes testados, obtendo um desgaste equivalente ao tipo Brasil Extra. O tipo Mato Grosso apresentou uma qualidade muito inferior em todos os aspectos em relação aos demais / Abstract: The dressing is an integral step in the grinding process, which is an operation of grinding, in other words, the rectification of the wheel, which has as main purpose the removal of worn abrasive grains and ensure concentricity of the wheel. In this context, this operation becomes more important in the performance of the wheel, and the quality of this process. These tests suggest the analysis of wear behavior and the life of the single point dresser, this step is very common in conventional grinding wheels where periodically the working face must be restored. In this work three types of diamonds are evaluated, one synthetic and two natural, where the data collected from the test will be recorded and achived for evaluation of initial and sequential values of the levels proposed for the removal of image being tabulated and further analyzed the relationship between the wear and lifetime of the worn areas for models of natural diamonds of type Extra Brazil and Mato Grosso. Already the National CVD Synthetic type showed a value of close to Brazil Extra abraded area. To the process, natural diamonds showed great variation in their structure and hardness, chipping occurring small when compared to the synthetic which presented a more consistent hardness at high temperatures without suffering and chipping during rehearsals. Based on the data obtained in this study, the National CVD Synthetic Diamond type showed a great advantage in durability compared to the other two diamonds tested, obtaining an equivalent type Brazil Extra wear. The Mato Grosso type showed a much lower quality in all aspects compared to the other / Mestre

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico estático de diferentes cabos poliméricos reforçados por fibras em solicitações de tração e flexão através de ensaios experimentais, modelos analítico e numérico, inserindo as incertezas probabilísticas experimentais. Diferentes fios de compósitos pultrudados de seção circular foram ensaiados experimentalmente para se determinar seus respectivos coeficientes de atrito estático (COF), módulo de elasticidade (E1), coeficiente de Poisson (12) e máxima deformação axial na ruptura (). Cabos utilizando fibras de carbono e resina epóxi de arquitetura 1×7 foram ensaiados experimentalmente em tração e flexão 4 pontos, os resultados foram comparados com um modelo analítico bidimensional simplificado adaptado do modelo de Costello e com um modelo numérico tridimensional dedicado. Considerou-se as incertezas probabilísticas em ambos os modelos incorporando as variações experimentais das principais propriedades de entrada. O modelo numérico foi empregado para o estudo de cabos com construções híbridas (fios de diferentes compósitos). Como principais resultados para o cabo 1×7 CFRP, a carga de ruptura média em tração foi 190,25 kN, em flexão o cabo apresentou uma força média de 598,5 N para um deslocamento de 10 mm. O modelo numérico mostrou-se muito confiável, com uma diferença de -1,15% (181,1 kN) em relação aos resultados experimentais médios para tração, mas o modelo analítico simplificado apresentou diferenças acima de 10%. Para os ensaios em flexão o desempenho dos dois modelos foram similares, o numérico apresentou uma diferença de -3,11% (580,5 N) com relação ao experimental e o modelo analítico apresentou diferença acima de 10% (680,5 N). As análises estatísticas constataram não haver diferenças significativas entre os resultados do modelo numérico em relação ao experimental para ambas as solicitações analisadas. Por outro lado, há uma diferença estatística significativa entre os resultados experimentais e os gerados pelo modelo analítico. Concluiu-se também que todos as propriedades de entrada contribuem de maneira similar aos resultados dos dois modelos. Com o modelo numérico, comprovou-se a ocorrência de escorregamento entre os fios do cabo levando a uma perda da seção transversal circular e diminuição do momento de inércia. Encontrou-se o melhor compromisso entre maior flexibilidade em flexão sem comprometer a resistência à tração, para o cabo 1×7 com passo entre 90 e 150 mm, e que a variação do COF não afeta significativamente o desempenho do cabo em tração e flexão. Por fim, os demais resultados obtidos empregando este modelo indicam que os cabos de compósitos, mesmo em construções multicamadas, apresentam um real potencial de aplicação em diversos setores da engenharia. / The aim of this work is to evaluate the static mechanical behavior of different fiber reinforced polymer cables in tensile and flexural stresses through experimental, analytical and numerical models, inserting the experimental probabilistic uncertainties. Different wires of pultruded composites of circular section were tested experimentally to determine their respective coefficients of static friction (COF), modulus of elasticity (E1), Poisson coefficient (12) and maximum axial deformation at rupture (). Cables using carbon fibers and epoxy resin of 1 × 7 architecture were tested experimentally in traction and 4-point bending, the results were compared with a simplified two-dimensional analytical model adapted from the Costello model and also with a dedicated three-dimensional numerical model. Probabilistic uncertainties were considered in both models by incorporating the experimental variations of the main input properties. The numerical model was used for the study of cables with hybrid constructions (wires of different composites). As the main results for the 1 × 7 CFRP cable, the average tensile ultimate load was 190.25 kN, in flexion the cable had a mean force of 598.5 N for a displacement of 10 mm. The numerical model was very reliable, with a difference of -1.15% (181.1 kN) in relation to the average experimental results for traction, but the simplified analytical model presented differences above 10% For the bending test the performance of the two models was similar, the numerical one presented a difference of -3.11% (580.5 N) in relation to the experimental one and the analytical model showed difference above 10% (680.5 N) . Statistical analysis showed that there were no significant differences between the results of the numerical model in relation to the experimental one for both analyzed requests. On the other hand, there is a statistically significant difference between the experimental results and those generated by the analytical model. It was also concluded that all input properties contribute in a similar way to the results of the two models. With the numerical model, it was verified the occurrence of sliding between the cables of the cable leading to a loss of the circular cross section and decrease of the moment of inertia. The best compromise between greater bending flexibility without compromising tensile strength was found for the 1 × 7 cable with pitch length between 90 and 150 mm, and that the COF variation did not significantly affect the cable's performance in traction and bending. Finally, the other results obtained using this model indicate that composite cables, even in multilayer constructions, present a real potential of application in several engineering sectors.

O entendimento das características de compósitos com fibras naturais pode promover o seu uso a ponto de sugerir sua aplicação no lugar de compósitos reforçados com fibras sintéticas. Este trabalho busca embasar essa alternativa através da comparação do comportamento mecânico de compósitos unidirecionais de matriz poliéster isoftálica reforçada com fibras de curauá e reforçada com fibras de vidro. Os compósitos foram produzidos na forma de lâminas finas com teor de fibra de 20% onde se variou o ângulo do reforço (0º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º e 90º) com o objetivo de estudar o efeito de orientação da fibra nas suas propriedades. Foram moldados compósitos variando-se o teor volumétrico de fibras (10 %, 20 %, 30 %, 40 % e 50 %) a fim de avaliar a quantidade ótima de reforço em cada lâmina; a eficiência de um tratamento alcalino (5 % em peso de NaOH) na superfície das fibras de curauá também foi avaliada afim de se observar o ganho em resistência mecânica dos compósitos. Todos os compósitos unidirecionais foram caracterizados por meio de ensaios de tração, flexão e cisalhamento short-beam. As propriedades das lâminas reforçadas com fibra de curauá ou com fibra de vidro também foram estudadas utilizando-se as teorias da micromecânica disponíveis em softwares comerciais. As fibras de curauá tratadas com a solução alcalina produziram compósitos com maior resistência à tração quando comparados aos compósitos de curauá sem o tratamento devido a melhor interação com a matriz. A variação do ângulo de reforço mostrou o quão dependente são a resistência e o módulo dos compósitos reforçados com fibra de curauá ou vidro em relação à orientação das fibras. O efeito da orientação da fibra foi mais pronunciado em compósitos reforçados com fibra de vidro. Por último, embora os compósitos reforçados com fibra de vidro sejam mais resistentes que aqueles com fibra de curauá, os resultados para ângulos maiores que 45° foram considerados similares, equiparando as duas fibras nessas condições. / The understanding of natural fibers composites can promote its use. This work aims in compare the behavior of unidirectional polyester matrix composites reinforced with curaua fibers and reinforced with glass fiber. The composites were produced in the shape of a thin sheet where was varied the reinforcement angle (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90°) with the objective of studying the fiber orientation effect on composite properties. For this study was also mold composites varying the fiber volume fraction (10 %, 20 %, 30 %, 40 % and 50 %) in order to evaluate the best amout of reinforcement in each composite sheet and the efficiency of an alkaline treatment (5 % NaOH) at the curaua fiber surface. All the unidirectional composites were characterized using tensile, flexural and short-beam tests according to ASTM standards. The composites reinforced sheet properties with either glass or curaua fibers were also studied using theoretical micromechanical approach available in commercial software. Curaua fibers treated with alkaline solution produced higher tensile strength results compared with untreated fibers. As expected, the increase in reinforcement angle significantly decreased strength and modulus of curaua reinforcement composites as in glass reinforcement composites. The effect of fiber orientation was more relevant in the glass fiber composites. At last, although the glass fiber composites indicate higher strenght than curaua fiber composites, the results for higher angles (> 45°) were considered similar for both fibers in this conditions.

Essa dissertação apresenta um estudo experimental, com o objetivo de caracterizar a influência da estrutura no comportamento mecânico do solo saprolítico de basalto da região de Teutônia, RS. São apresentados os resultados de ensaios edométricos, ensaios de compressão isotrópica e ensaios de compressão triaxial não drenados (CIU) em amostras reconstituídas juntamente com ensaios de compressão triaxial drenados (CID) e ensaios de compressão isotrópica em amostras indeformadas. A análise dos resultados obtidos nesta dissertação juntamente com os resultados obtidos por Rigo (2005) mostrou que tanto em compressão confinada como em compressão isotrópica o solo indeformado apresenta um comportamento bem mais rígido que solo reconstituído e consegue sustentar índices de vazios bem maiores para um mesmo valor de tensão. Foi observada uma tensão de plastificação em torno de 350 kPa Nos ensaios triaxiais CID o solo indeformado apresentou um comportamento dependente do nível de tensão confinante. Para tensões confinantes mais elevadas foi observada uma queda brusca na curva tensão-deformação após o pico, associada com a formação de um plano de ruptura polido no corpo de prova. A partir dos resultados dos ensaios de compressão isotrópica e ensaios triaxiais CIU no solo reconstituído foram determinadas uma linha de compressão normal (NCL) e uma linha de estado crítico (CSL) para o solo nesta condição. Foi observado que os resultados dos ensaios triaxiais CID no solo indeformado se ajustaram bem a estas linhas de estado.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2215_1.pdf: 7095061 bytes, checksum: 7c84bceeb9ae0c2802db5ed106dc61f2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A injeção e extração de fluidos de um reservatório de petróleo causam variações de pressões, temperatura e saturações, que podem afetar o estado de tensões, levando a deformações na rocha reservatório e modificando sua porosidade e permeabilidade, bem como afeta as rochas vizinhas. Trata-se, portanto, de um problema acoplado onde o fluxo de fluidos no reservatório e o comportamento geomecânico da rocha se influenciam mutuamente. Isto pode levar a ocorrência de problemas como compactação e subsidência, fraturamento hidráulico e reativação de falhas. Consiste em um problema acoplado hidromecânico que pode ser representado por um sistema não-linear de equações diferenciais parciais a ser resolvido por esquemas de solução numérica considerando diferentes níveis de acoplamento. Nesta tese, foi implementada uma formulação de fluxo bifásico (água-óleo) do tipo pressão-saturação, cujas variáveis primarias são a saturação de água e a pressão de óleo, usando a estrutura do programa em elementos finitos CODE_BRIGHT (Coupled Deformation Brine Gas and Heat Transport) acoplada ao problema geomecânico. Foi necessário empregar uma técnica de estabilização numérica do tipo upwind para o problema de fluxo, onde o tratamento numérico foi feito com relação ao termo de mobilidade dos fluidos. O programa adota o Método dos Elementos Finitos com Volume de Controle (CVFEM) e foi concebido para simular fluxo de fluidos em reservatórios de petróleo sensíveis ao estado de tensões. Neste, as equações do problema de fluxo bifásico são resolvidas em conjunto com a equação de equilíbrio de tensões, que caracteriza o problema geomecânico. O tipo de acoplamento numérico é o seqüencial implícito onde o problema geomecânico é resolvido sequencialmente ao problema de fluxo, onde as incógnitas são atualizadas simultaneamente em ambos os problemas, a cada interação de Newton-Rapshon. O programa foi validado quanto à formulação pressão-saturação, adotando a estabilização numérica, em um problema de fluxo bifásico tipo Buckley-Leveret, como também foi verificado, com relação a soluções analíticas e resultados numéricos, o acoplamento hidro-geomecânico. Por fim o programa foi aplicado a casos de grande ocorrência na engenharia de reservatórios de petróleo, tais como os problemas de compactação, subsidência e reativação de falhas selantes

A crescente necessidade de fabricação de moldes com prazos e custos cada vez menores exige das ferramentarias a personalização e melhoria de seus processos de fabricação. Uma das maneiras de atingir isso é através da melhoria na usinagem dos eletrodos, já que esse processo afetará diretamente a precisão dimensional e tempo de produção de um molde. O uso de grafite como matéria-prima para esses eletrodos é altamente satisfatório, pois esse material apresenta a vantagem de ser usinado mais rapidamente e permitir uma grande variedade de formas geométricas, contudo, sua principal desvantagem é o alto poder abrasivo o que ocasiona desgastes elevados nas ferramentas. Os processos de tratamentos de gume são aplicados a fim de reduzir o efeito deste problema, aumentando a durabilidade das ferramentas. Com isso em vista, este trabalho realizou o estudo sobre o efeito de tratamentos de gume no desgaste de ferramentas com revestimento de diamante policristalino (PCD), no fresamento de eletrodos em grafite. Foram realizados ensaios experimentais com fresas sem tratamento, com tratamentos pelo método de polimento com cerdas abrasivas e por acabamento por arraste. Os testes consistiram em usinar eletrodos com parâmetros definidos e verificar o desgaste gerado nas fresas a cada 200 metros de comprimento usinado. Foram realizados também, análises de rugosidade e caracterização das fresas após os tratamentos, caracterização da mídia e da esponja utilizadas nos polimentos e caracterização do grafite usinado. Os resultados apontam que os tratamentos de gume resultam em alterações na superfície do revestimento, reduzindo o valor da rugosidade em média de 23%, e, no caso do processo de acabamento por arraste, uma redução na variação dos valores, já que este processo é considerado mais confiável e reprodutível. A caracterização da mídia e da esponja utilizadas indicou a presença de Silício como material abrasivo, o que provavelmente pode caracterizar um material de carbeto de silício. Com relação ao desgaste das ferramentas, pela curva de vida das mesmas, foi evidente ganhos como redução do desgaste de flanco e um aumento no comprimento usinado de até 63% em comparação com as ferramentas originais. Todas as ferramentas passaram pelos Estágios I e II da curva de desgaste e não chegaram ao Estágio III, conhecido como Desgaste Catastrófico. O mecanismo de desgaste, aparentemente, mais presente no processo foi a abrasão, apresentando como características os desgastes de flanco, cratera e entalhe. De forma geral, os dois processos de polimento apresentaram ganhos e demonstraram seus potenciais para serem aplicados em ferramentas de produção. / The rising need for manufacturing molds with increasingly smaller deadlines and costs is demanding from the toolmakers to customize and enhance their fabrication processes. One of the ways to achieve that is by improving their electrode machining, since this process will affect directly in the result of the dimensional precision and production time of the mold. The usage of graphite as raw material for electrodes is known to be highly satisfactory since the graphite has the advantage of machining faster and allowing a great variety of geometrical forms, however, its main disadvantage is that the graphite also has a high level of wearing during the machining process. The cutting edge preparations are used in order to reduce the effects of this problem, increasing the durability of the tools. In that interest, this paper has researched the effect of edge preparations on the wear of tools with polycrystalline diamond coating (PCD), in the milling of graphite electrodes. Therefore, experimental tests were performed with untreated tools, tools polished with abrasive brushes and tools treated by the polishing method with drag finishing. The tests consisted in machining electrodes with defined parameters and checking the wear generated on the cutters every 200 meters of machined length. Analysis of roughness, characterization of the tools after the treatments, characterization of the media and the brush used in the polishes and characterization of the machined graphite were also performed. The findings indicate that the edge preparation results in modifications on the coating surface, reducing the roughness value by a mean of 23%, and in the case of drag finishing process, a variation of the values reduction, since this process is more reliable and reproducible. The media and brush characterization indicated the silicon presence as an abrasive material, which may characterize a silicon carbide material. With regard to the tools wear, due to their life curve, gains such as reduction of flank wear and a length-machined increase of up to 63% were noticed, in comparison to the original tools. All tools passed through Stages I and II of Wear Curve, and did not reach Stage III, known as Catastrophic Wear. Abrasion was, apparently, the most present wear mechanism in the process, presenting as characteristics the flank wear, crater wear and notch wear. In conclusion, the two polishing processes showed gains and demonstrated their potential to be applied in tools production.

A alta demanda das indústrias, aliada a necessidade de alta eficiência, fomenta avanços tecnológicos na área de usinagem. Os revestimentos para recobrimento de ferramentas de usinagem vêm para atender essa necessidade, aumentando a durabilidade, e a confiabilidade das ferramentas. Este trabalho analisou o efeito de três diferentes revestimentos de ferramentas de usinagem (TiN, TiAlN e CrAlN) sobre o desgaste da ferramenta no processo de geração de engrenagens por hobbing. Para isso foram realizados ensaios experimentais utilizando uma única ferramenta hob, que após passar por processo de afiação recebeu os diferentes revestimentos. Os ensaios consistiram em medir o desgaste máximo de flanco (Vbmax) da ferramenta após a usinagem de um corpo de prova de um total de cinco, esses corpos de prova passaram por tratamento térmico de austenitização a fim de acelerar o desgaste. Além disso, a textura e a rugosidade dos corpos de prova foram analisadas em diferentes estágios da vida da ferramenta. Os resultados apontaram que o revestimento de TiAlN apresentou os menores valores de desgaste, estatisticamente igual ao CrAlN, e superiores ao TiN. O CrAlN apresentou os menores valores de rugosidade, e juntamente com o TiAlN foram os que apresentaram maior estabilidade para esta grandeza. Além disso, o TiAlN e o CrAlN em um comparativo econômico foram os apresentaram menor custo por corpo de prova usinado. / The high demand of the industries, together with the need for high efficiency, promotes technological advances in the area of machining. Machining tool coverings come to meet this need, increasing the durability, and reliability of the tools. This work analyzed the effect of three different machining tool coatings (TiN, TiAlN and CrAlN) on the wear of the tool in the process of generating gears by hobbing. For this, experimental tests were performed using a single hob tool, which after undergoing a sharpening process received the different coatings. The tests consisted in measuring the maximum flank wear (Vbmax) of the tool after machining a test piece of a total of five, these specimens underwent thermal treatment of austenitization in order to accelerate wear. In addition, the texture and roughness of the specimens were analyzed at different stages of tool life. The results indicated that the TiAlN coating had the lowest wear values, statistically equal to CrAlN, and higher than TiN. The CrAlN presented the lowest values of roughness, and together with the TiAlN were the ones that presented greater stability for this greatness. In addition, the TiAlN and CrAlN in an economic comparison were the lower cost per machined test specimen.

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santaella_MauricioLopez_M.pdf: 4037016 bytes, checksum: 0e06e55364f0ff6351af1956d5dda499 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Uma faixa significativa do preço final de produtos forjados é proveniente de custos referentes a re-trabalho de ferramental devido a falhas superficiais nas matrizes de conformação. Na busca de uma empresa por maior competitividade em termos de preço e tempo, surge a necessidade de entender-se os mecanismos de falha das matrizes de modo a aumentar sua vida útil, evitando situações de risco para a matriz e uma possível falha, diminuindo custos referentes ao re-trabalho e diminuindo tempos de manutenção e set-ups, tendo por fim um aumento de produtividade. Além de mudanças conhecidas para o aumento da vida útil das matrizes como, por exemplo, temperatura e velocidade de forjamento, lubrificação e alterações metalúrgicas superficiais nas matrizes, pode-se aumentar a vida útil das matrizes com mudanças geométricas do desenho do forjado. Neste trabalho foi estudado como a modificação dos valores do raio de boca, largura do patamar de rebarba, maior profundidade de cavidade, raio superior da haste, espessura de rebarba e temperaturas de forjamento e de matrizes influenciam no processo de desgaste de matrizes de pré-forma no forjamento de bielas automotivas na região da haste. Através de simulação numérica e análise estatística pôde-se verificar que os parâmetros que mais influem no processo de desgaste são os mesmos que influem na profundidade de cavidade de matriz que por sua vez influem diretamente na largura total de rebarba que escoa pelo patamar de rebarba, sendo assim a largura de rebarba uma medida comparativa do desgaste. Foi analisado também o processo de forjamento na região da haste de bielas, podendo-se verificar quatro etapas distintas para a evolução do desgaste, da tensão normal e do carregamento. Nessa avaliação verificou-se que o processo de escoamento durante o forjamento difere do observado em referências bibliográficas disponíveis, podendo-se verificar um processo de recalque na haste ou de escoamento radial das cabeças do laminado em direção à haste, o que tende a aumentar o diâmetro do tarugo que por sua vez com diâmetros maiores da haste, aumentam também o processo de desgaste, portanto sendo um importante fator a ser considerado em projetos de bielas. Da análise dos gráficos da força necessária para forjar a região da haste pôde-se verificar também que a curva gráfica de carregamento se distingue quando há falha de preenchimento de cavidade quando comparado com um processo sem falha. Por fim através da construção de gráficos de mapeamento do processo ou sobre-posição de gráficos de contorno para os parâmetros com os quais houve falha de preenchimento para o desgaste e carregamento, podem-se verificar regiões otimizadas, sem falhas, com menores valores de desgaste, com aumento da vida útil das matrizes, garantia de qualidade do produto e possivelmente, redução de matéria-prima. / Abstract: A significant part of forgings prices is due to costs from reworks of forging dies because of superficial failures on their surfaces. In quest of a higher competitiveness in terms of prices and production times, it is necessary to understand the mechanisms of die failure to increase its working life, avoiding risk situations and a possible total failure of the tools, and also decreasing costs of reworks, and maintenance and set-ups, achieving a higher productiveness. Besides known changes to increase forging die life such as forging temperature, stroke speed, lubrication (friction) and superficial metallurgical modification on dies surfaces, it is possible to increase die life trough geometrical changes of the die sketch. In this work it has been studied how the modification of the corner radius, flash land width, depth of cavity, radius of the upper stem, flash thickness and temperatures of forging dies and workpiece influence the wear of the forging of connecting rods in the stem region from the preform dies. Through numerical simulation and statistical analysis it was found that the parameters that most influence the process of die wear are the same that affect the die cavity volume which also influence directly the overall width of flash of the forged part. Therefore, the width of a flash is a comparative measure of abrasive wear. It was also analyzed the process of forging in the stem region from connecting rods and it could be verified four distinct stages in the evolution of the abrasive wear, normal stress and forging load. Through this validation it was found that the material flow during the process differs from the observed in available bibliographies and it could be also verified a process of upsetting in the rods stem or a radial flow of the rolled workpiece heads toward the rods stem, which tends to increase the diameter of the workpiece stem. Larger diameters increase the process of abrasive wear, therefore being an important factor to be considered in the design of connecting rods dies. From the analysis of the necessary load to forge the stem region of the rod it was verified that the loading pattern is different when the cavity is not completely filled. Finally through the construction of processing maps it can be determined optimized regions without filling defects, with lower values of wear and thereby increasing die life, keeping the product quality and possibly reducing raw material. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T18:17:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fukui_Marcelo_D.pdf: 5129017 bytes, checksum: f428b49f537a6d37681249df0d1ca8de (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Apresenta-se uma análise tribológica de pares de atrito em motores ultra-sônicos de deslocamento linear. Foram analisados pares formados por diferentes materiais como aço/cerâmica de alumina, aço/diamante, cerâmica de aluminaldiamante e diamante/diamante. As amostras de diamante foram obtidas por deposição química a partir da fase vapor (CVD) e utilizadas sem nenhuma etapa de polimento. Tanto com a alumina quanto com o diamante, o aço apresentou um processo de deformação plástica formando trilhas de desgaste com dentes periódicos, os quais podem ser utilizados para a autosincronização ou para o uso destes motores como motor de passos nanométricos. O par aço-alumina apresentou problemas de tribo-oxidação levando a desgastes no aço e a geração de partículas no ar. O diamante apresentou melhores resultados mas devido ao seu baixo coeficiente de atrito a força de tração é 350 vezes maior que o par aço/alumina Os pares alumina-diamante e diamante/diamante sotteram desgastes intensos durante as vibrações ultra-sônicas, levando em ambos os casos ao rápido polimento do diamante, principalmente com o par aluminaldiamante. As morfologias das interfaces foram caracterizadas pela microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica / Abstract: A tribological study of the potential materials to be employed in linear ultrasonic motors is presented. Different pairs of materiais such as steel/alumina, steel/diamond, alumina/diamond and diamond/diamond have been studied. The diamond samples were obtained by chemical vapor deposition (CVD) and used in the ultrasonic pairs without any previous polishing. Using either alumina or diamond, the steel showed plastic deformation forming trenches with periodic features along them, which are of interest for motor autosynchronization or nanometric stepping. The steel/alumina pair showed problems of steel tribo-oxidation and of the generation of dust particles released to the atmosphere, probably fom the alumina debris. The steel/diamond pair presented the best results but due to the low lliction coefficient of diamond the tracking force was around 350 times less than for the steel/alumina pair. The diamond surface in the alumina/diamond pairs and diamond/diamond suffered intense polishing under ultrasonic vibration. The diamond polishing rate was higher is the alumina/diamond pair than in the diamond diamond pairo The morphologies of the surfaces were characterised by scanning electron microscopy and atomic force microscopy / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica