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.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-05-22T12:17:06Z No. of bitstreams: 1 469254 - Texto Completo.pdf: 3137412 bytes, checksum: e261817a0c99d0108e10ccd039c62c92 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-22T12:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 469254 - Texto Completo.pdf: 3137412 bytes, checksum: e261817a0c99d0108e10ccd039c62c92 (MD5) Previous issue date: 2015-03-23 / 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 atrav?s da t?cnica de aplica??o de press?o constante, a usinabilidade do ferro fundido nodular austemperado em fun??o de tratamentos t?rmicos de recozimento e aust?mpera. Os resultados foram correlacionados com a forma??o microestrutural e com as propriedades mec?nicas. Para tanto foi utilizado o processo de torneamento, variando a profundidade de corte, a velocidade de corte, o ?ngulo de posi??o da ferramenta de corte e utiliza??o e n?o utiliza??o de fluido de corte. Para este fim, 36 amostras (18 recozidas previamente) foram austemperadas em etapa ?nica nas temperaturas de 300 ?C, 360 ?C e 420 ?C nos tempos de 30 min, 60 min e 90 min. e 16 pe?as (8 com recozimento pr?vio) em duas etapas ? 245 ?C e 300 ?C nos respectivos tempos de 5 min e 30 min.. Para aust?mpera em etapa ?nica, amostras austemperadas ? 300 ?C por 30 minutos (sem recozimento pr?vio) obtiveram melhor usinabilidade, resist?ncia ao impacto e menor dureza. J?, as austemperadas no mesmo tempo e temperatura (com recozimento pr?vio) obtiveram pior usinabilidade, maior dureza e menor resist?ncia ao impacto. A aust?mpera em duas etapas foi realizada em 8 pe?as que obtiveram melhor usinabilidade e em 8 pe?as de pior usinabilidade nos testes de aust?mpera em ?nica etapa. Estes testes de usinabilidade foram executados com e sem o uso de fluido de corte utilizando-se os ?ngulos de posi??o da ferramenta de corte de 90? e 60?. Os resultados apontam para melhor usinabilidade ?s amostras austemperadas pelo processo de duas etapas e que foram previamente recozidas e austemperadas ? 300 ?C durante 30 minutos, quando usinadas com fluido de corte e ?ngulo de posi??o da ferramenta de corte de 60?. A microestrutura foi composta por matriz ausferr?tica, grafita e austenita n?o transformada.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-07-17T20:14:00Z No. of bitstreams: 1 472389 - Texto Completo.pdf: 3567307 bytes, checksum: 701ea7ad45fd2a973390e2755f3d5161 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T20:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 472389 - Texto Completo.pdf: 3567307 bytes, checksum: 701ea7ad45fd2a973390e2755f3d5161 (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / 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 influ?ncia da varia??o de par?metros do tratamento t?rmico de aust?mpera realizado usando um banho de zinco fundido, e os efeitos nas propriedades mec?nicas do ferro fundido austemperado (ADI). Corpos de prova foram extra?dos de blocos fundidos padronizados para aplica??o dos tratamentos t?rmicos de aust?mpera. O material foi aquecido a 900oC durante 60 minutos para austenitiza??o, e ent?o resfriado em um banho de zinco-alum?nio fundido a 400oC por 30 minutos, 60 minutos e 90 minutos. Os corpos de prova foram analisados por microscopia ?ptica, microscopia eletr?nica de varredura e ensaios mec?nicos (dureza Brinnell, microdureza Vickers, testes de Impacto Charpy e Resist?ncia ? Tra??o). Os resultados, comparadas as propriedades mec?nicas e caracter?sticas microestruturais em todos os ciclos, apresentam resultados compat?veis com os dois est?gios previstos pela janela de processo do material, confirmando a efetividade do banho de Zinco-Alum?nio na obten??o do ADI.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-23Bitstream added on 2014-06-13T20:35:21Z : No. of bitstreams: 1 barrios_ans_me_ilha.pdf: 1240045 bytes, checksum: a46aee2a6cd45b28e7f169c070d0d6bb (MD5) / A usinagem dos metais não é um processo completamente compreendido devido à sua natureza altamente não linear e ao complexo acoplamento entre deformação e o campo de temperatura. O processo de deformação é altamente concentrado em uma zona pequena e as temperaturas geradas nas zonas de deformação afetam ambas a ferramenta e a peça. Conhecendo o fluxo de calor gerado pelo processo de usinagem e, assim, o campo de temperatura, podem-se determinar as melhores condições de corte e também projetar novos produtos com melhor desempenho. Dada a grande importância do estudo térmico para a usinagem, muitas pesquisas continuam hoje sendo desenvolvidos. Este trabalho objetivou estudar a transferência de calor no processo de fresamento de topo do aço comercial VP100, empregado na fabricação de moldes e matrizes. Propôs-se, para isso, um modelo térmico tridimensional resolvido por um método numérico para estimar dois parâmetros: o fluxo líquido de calor e coeficiente de transferência de calor convectivo. Os parâmetros foram estimados através da implementação de um rotina computacional desenvolvida, que teve como dados de entrada as curvas de temperatura experimental do processo de usinagem para um fluido de corte sintético, semissintético e usinagem a seco, utilizando duas velocidades de corte: 200 e 450 m/min. Ademais, foram analisados o perfil de microdureza e a caracterização microestrutural dos corpos de prova, além do desgaste de flanco máximo das ferramentas após a usinagem. Constatou-se que o fluido de corte e a velocidade de corte influenciaram de forma significativa o resfriamento do corpo de prova. Além disso, a usinagem não afetou a microdureza abaixo da superfície fresada da peça, mas a microestrutura até 10 μm de profundidade deformou-se na direção do... / Machining of metals is a process not completely understood because of the highly nonlinear nature and the complex interaction between deformation and temperature field. The process of deformation is highly concentrated in a small zone and the temperatures generated in the deformation zones affect both tool and workpiece. Knowing the heat flux generated by the machining process and thus the temperature field, best conditions for cutting and also for design of new products with improved performance can be determined. Because of the great importance of the thermal effect for machining, several researches have been developed nowadays. This research aimed to study the heat transfer end milling process in commercial VP100 steel, used for producing molds and dies. Thus, a tridimensional thermal model solved by a numerical method was proposed to estimate two parameters: net heat flux and coefficient of convective heat transfer. The parameters were estimated by using computational programming where the input data were temperature curves of the end milling process when using synthetic and semi-synthetic cutting fluid, and dry machining at 200 and 450 m/min cutting speeds. In addition, microhardness and microstructure of workpiece as well as tool wear were analyzed after machining. Cutting fluid and cutting speed significantly influenced on workpiece cooling. Besides, milling process did not affect the part microhardness beneath machined surface, but microstructure up to 10 μm depth was deformed in feed direction of tool, which presented an initial maximum flank wear similar for all cutting conditions (VBBmax ≅ 0.1 mm). Synthetic and semi-synthetic cutting fluids did not presented different cooling capabilities, generating... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Paulo André de Camargo Beltrão / Resumo: A usinagem dos metais não é um processo completamente compreendido devido à sua natureza altamente não linear e ao complexo acoplamento entre deformação e o campo de temperatura. O processo de deformação é altamente concentrado em uma zona pequena e as temperaturas geradas nas zonas de deformação afetam ambas a ferramenta e a peça. Conhecendo o fluxo de calor gerado pelo processo de usinagem e, assim, o campo de temperatura, podem-se determinar as melhores condições de corte e também projetar novos produtos com melhor desempenho. Dada a grande importância do estudo térmico para a usinagem, muitas pesquisas continuam hoje sendo desenvolvidos. Este trabalho objetivou estudar a transferência de calor no processo de fresamento de topo do aço comercial VP100, empregado na fabricação de moldes e matrizes. Propôs-se, para isso, um modelo térmico tridimensional resolvido por um método numérico para estimar dois parâmetros: o fluxo líquido de calor e coeficiente de transferência de calor convectivo. Os parâmetros foram estimados através da implementação de um rotina computacional desenvolvida, que teve como dados de entrada as curvas de temperatura experimental do processo de usinagem para um fluido de corte sintético, semissintético e usinagem a seco, utilizando duas velocidades de corte: 200 e 450 m/min. Ademais, foram analisados o perfil de microdureza e a caracterização microestrutural dos corpos de prova, além do desgaste de flanco máximo das ferramentas após a usinagem. Constatou-se que o fluido de corte e a velocidade de corte influenciaram de forma significativa o resfriamento do corpo de prova. Além disso, a usinagem não afetou a microdureza abaixo da superfície fresada da peça, mas a microestrutura até 10 μm de profundidade deformou-se na direção do... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Machining of metals is a process not completely understood because of the highly nonlinear nature and the complex interaction between deformation and temperature field. The process of deformation is highly concentrated in a small zone and the temperatures generated in the deformation zones affect both tool and workpiece. Knowing the heat flux generated by the machining process and thus the temperature field, best conditions for cutting and also for design of new products with improved performance can be determined. Because of the great importance of the thermal effect for machining, several researches have been developed nowadays. This research aimed to study the heat transfer end milling process in commercial VP100 steel, used for producing molds and dies. Thus, a tridimensional thermal model solved by a numerical method was proposed to estimate two parameters: net heat flux and coefficient of convective heat transfer. The parameters were estimated by using computational programming where the input data were temperature curves of the end milling process when using synthetic and semi-synthetic cutting fluid, and dry machining at 200 and 450 m/min cutting speeds. In addition, microhardness and microstructure of workpiece as well as tool wear were analyzed after machining. Cutting fluid and cutting speed significantly influenced on workpiece cooling. Besides, milling process did not affect the part microhardness beneath machined surface, but microstructure up to 10 μm depth was deformed in feed direction of tool, which presented an initial maximum flank wear similar for all cutting conditions (VBBmax ≅ 0.1 mm). Synthetic and semi-synthetic cutting fluids did not presented different cooling capabilities, generating... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre