Este trabalho apresenta uma contribuição experimental cujo objetivo é fornecer elementos para o aprimoramento tecnológico das etapas de polimento de rochas ornamentais. Alguns aspectos da tribologia, ramo do conhecimento amplamente utilizado nas engenharias mecânica e de materiais, foram transferidos para o estudo do polimento de rochas ornamentais e subsidiaram a investigação da interação do tribossistema composto pela rocha, pelo abrasivo e por condições operacionais. Foi desenvolvido um equipamento em laboratório que possibilitou a simulação do processo de polimento, em diversas condições operacionais, considerando as variáveis tempo, velocidade de rotação e intensidade das cargas aplicadas. Foram comparados polimentos, em condições industrial e laboratorial de rochas graníticas, visando estabelecer as influências das suas características composicionais, texturais e estruturais no processo. Os resultados permitiram definir as condições ideais para a obtenção de melhor qualidade no brilho das rochas e representa uma contribuição tanto para o entendimento do processo de polimento propriamente dito como também para a otimização do processo industrial. / This work shows an experimental contribution which goal is to provide elements to the technological improvement of each step of dimension stones polishing. Some aspects of tribology, a discipline of mechanical and material engineering, has been used on the research of dimension stones polishing and has supported the investigation of the interaction of the tribosystem composed of rock, abrasive and operational conditions. For this research, a device was developed in the lab in order to make possible the simulation of the polishing process at different operational conditions, considering the variables time, rotation speed, and intensity of the loads applied. The polishing of granite rocks at industrial and lab conditions has been compared, aiming at determining the influence of each rock characteristics such as mineral composition, texture and structure during the process. The results allowed for the definition of the ideal conditions to obtain the best quality of rock brightness and they represent a contribution to the understanding of the polishing process itself as well as provide an optimization of the industrial process.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:36:16Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_albm_me_arafo.pdf: 438115 bytes, checksum: dead0bfc4e29a4fcc0bc6644a0ce506c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do acabamento e polimento na estabilidade de cor e na rugosidade superficial da resina composta Filtek Supreme XT em função de diferentes soluções fluoretadas. Para isso foram confeccionados corpos-de-prova (n= 140) por meio de uma matriz de aço inoxidável hemiseccionada com quatro orifícios circulares de 10 mm de diâmetro e 2 mm de espessura. A resina composta foi inserida na matriz num único incremento e fotoativada pelo aparelho de luz halógena Curing Light XL 3000 (3M/ESPE) por 40 segundos. Metade da amostra foi submetida a procedimentos de acabamento e polimento com discos de lixa Super-Snap® em ordem decrescente de granulação. Os grupos experimentais foram divididos de acordo com a presença ou ausência de acabamento e polimento e diferentes meios de imersão (saliva artificial, solução de fluoreto de sódio a 0,05%- manipulado, Fluordent Reach, Oral B, Fluorgard). Os espécimes permaneceram imersos em saliva artificial por 24 horas e foram submetidos à análise da cor no espectrofotômetro de colorimetria (Color guide 45/0, PCB 6807 BYK-Gardner GmbH Gerestsried, Alemanha) pelo sistema CIELab e à avaliação da rugosidade superficial (Ra) pelo rugosímetro portátil (Mitutoyo surftest SJ-401, Mitutoyo Corporation, Japão). A partir deste período, foram imersos nas diferentes soluções por 1 minuto ao dia durante 60 dias. Nos intervalos entre as imersões foram mantidos em saliva artificial a 37 _ 1 0C. As leituras da alteração de cor foram realizadas após 24 e 48 horas, 7, 14, 21, 30 e 60 dias do início da imersão e a da rugosidade superficial após 60 dias. Atendidos os pressupostos de normalidade e homocedasticidade, realizou-se Análise de Variância a dois fatores e teste de Tukey para comparações múltiplas, ambos com nível de significância de 5%. Para comparação das médias de rugosidade... / The aim of this study was to evaluate the effect of finishing and polishing procedures on the color stability and roughness of the Filtek Supreme XT resin composite surface submitted to different fluoride solutions. Samples were made (n= 140) in a hemi sectioned stainless steel mold with four 10-mm diameter and 2mm thick circular orifices. The composite resin was inserted in a single increment and light-cured with a halogen light curing unit (Curing Light XL 3000, 3M/ESPE) for 40 seconds. Half of each sample was submitted to finishing and polishing procedures with Super-Snap® grit disks in a decreasing order of granulation. Experimental groups were divided according to the presence or absence of finishing and polishing procedure and also to the different immersion media they were submitted to (artificial saliva, a manipulated 0, 05% sodium fluoride solution, Fluordent Reach, Oral B, Fluorgard). Specimens were kept in artificial saliva for 24 hours and submitted to color analysis in a colorimetric spectrophotometer (Color guide 45/0, PCB 6807 BYK-Gardner GmbH Gerestsried, Germany) by the CIELab system and to superficial roughness (Ra) evaluation by a portable rugosimeter (Mitutoyo surftest SJ-401, Mitutoyo Corporation, Japan). From this period, specimens were immersed in the different solutions for 1 minute per day, during 60 days. In periods between immersions, they were kept in artificial saliva at 37 _ 1 0C. Color alteration evaluations were performed after 24 and 48 hours, 7, 14, 21, 30 e 60 days and superficial roughness after 60 days from the beginning of immersions. After normality and homoscedasticity presumption had been confirmed, the two-way Analysis of Variance and Tukey`s test for multiple comparisons were realized, both with a 5% significance level. For comparison of roughness means in baseline and in the 60 days... (Complete abstract click electronic access below)

Este trabalho dedica-se à caracterização das superfícies geradas durante as diferentes etapas do processo de polimento com rodas flap e buffing. O mesmo foi concebido tendo como base uma situação real de substituição de um processo de manufatura manual por um processo mecanizado. A mecanização do processo é importante, uma vez que os custos envolvidos de mão de obra e material são elevados, assim como os custos relacionados à rejeição de um componente nesta etapa de fabricação, devido ao valor já agregado ao mesmo. Devido à pouca informação disponível na literatura especializada sobre esses processos, foi constatado que a verificação dos elementos que compõem as superfícies geradas pelos processos é de fundamental importância para o entendimento dos mesmos. Com base nisso, foram estudadas as superfícies geradas durante as diferentes etapas que compõem o processo de polimento, de forma manual e mecanizada. As etapas consistem no polimento com o uso sequenciado de rodas flap com granulometria mesh P180, P240 e P320 e, por último, a etapa de buffing. Foram utilizados para a caracterização da superfície usinada: microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-EC), medição de rugosidade e medição de parâmetros de área superficiais (tridimensionais). Os resultados possibilitaram a identificação dos elementos que compõem a superfície, bem como a identificação das modificações da mesma durante cada etapa do processo de polimento. As medições dos parâmetros indicam diminuição da rugosidade a cada etapa do processo de polimento por rodas flap. Também sugerem que a superfície passou a apresentar picos mais agudos e vales mais rasos com a progressão do processo. Também foi possível comparar as superfícies geradas de forma manual e mecanizada. A última apresentou uma menor dispersão dos parâmetros medidos. A superfície final, gerada pelo processo de buffing, é equivalente para os processos mecânico e manual. No entanto, a medição dos parâmetros não apontou diferenças entre a superfície gerada por buffing e rodas flap 320, apesar de haver diferença visual entre ambas. Os resultados sugerem que isso esteja relacionado com a escala de atuação do processo de buffing, que atua numa escala inferior à detectável pelos métodos de medição utilizados. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-10-26T18:31:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rodrigo Nappi Biasin.pdf: 296185 bytes, checksum: fad40bb900b71200aa3f31366ab03adb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-26T18:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Rodrigo Nappi Biasin.pdf: 296185 bytes, checksum: fad40bb900b71200aa3f31366ab03adb (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / This work was aimed to the characterization of surfaces generated during the different stages of the polishing process with flap wheels and buffing. The process was designed based on a real situation of replacing a manual manufacturing process by a mechanized process. The mechanization of the process is important, due the high costs involved with labor and material, as well as costs related to the rejection of a component in this manufacturing stage, due to already added value to it. Due to the limited information available in specialized literature, it was found that the verification of the elements that compose the surfaces have a fundamental importance for the understanding of these processes. Based on this, the surfaces generated during the different stages that compose the manual and mechanized polishing process were investigated. The steps consist of polishing with the use of sequenced flap wheels with mesh P180, P240 and P320, ending with the buffing process. It was used for characterization: Field Emission Scanning Microscopy (FESEM), roughness measurement and surface area measurement parameters (three-dimensional). It was possible to identify the surface details, as well as changes of the same during each step of the polishing process. The parameters measurement indicates a decrease in roughness at each stage of the flap wheels polishing process. They also suggest that the surface began to show sharper peaks and shallower valleys with the progression of the process. It was also possible to compare the surfaces generated manually and mechanically. The latter exhibited a lower dispersion of the measured parameters. The final surface, generated by the buffing process is equivalent to the mechanized and manual processes. However, measurement of the parameters showed no differences between the surfaces generated by buffing and flap wheels 320 mesh, although there are differences between them. The results suggested that this difference it is related to the buffing process operation scale, which operates on a lower scale than detectable by measuring methods used.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Co-orientador: Thiago Valle França / Banca: Carlos Alberto Soufen / Banca: Katia Cristiane Gandolpho Candioto / Resumo: A retificação é um processo de usinagem preciso, sendo uma das etapas mais caras na fabricação dos moldes de injeção de termopláticos. Na retificação o rebolo é a ferramenta abrasiva responsável pela retirada do material. O conhecimento das suas características técnicas, vantagens, defeitos e condições de trabalho são fundamentais para os Engenheiros de produto, de processos e, naturalmente, para os gerentes de área industrial, identificarem qual o rebolo mais indicado para realização do processo de retificação. Dentre os aços utilizados na fabricação de moldes para injeção de termoplásticos destaca-se o aço VP-50, o qual foi o aço usado neste experimento sendo usinado pelo processo de retificação cilíndrica. No processo de retificação também foi adotado para fins de experimento dois métodos de lubri-refrigeração sendo eles o método convencional com lubri-refrigeração abundante e o MQL que é a técnica com mínima quantidade de lubri-refrigeração. O objetivo deste trabalho foi analisar de forma comparativa o desempenho de corte, executado com três tipos de rebolos convencionais: rebolo de óxido de alumínio branco, rebolo de carbureto de silício verde e rebolo de carbureto de silício preto com óxido de alumínio branco. Os resultados foram analisados e comparados pelas variáveis de saída, tais como comportamento da força tangencial do corte, rugosidade, emissão acústica, relação G (volume de material removido/volume de material desgastado), microscopia óptica (para verificar se houve dano térmico) e micro dureza. Observando-se os níveis aceitáveis de rugosidade característicos do processo, também foi possível observar que o rebolo de carbeto de silício verde apresentou melhor resistência ao desgaste em relação aos outros rebolos. O rebolo de carbureto de silício preto obteve os menores valores de variação da circularidade. Após a análise metalográfica dos corpos de prova... / Abstract: Grinding is an accurate machining process, one of the most expressive steps in the manufacture of molds for thermoplastic injection. The grinding wheel abrasive tool is reponsible for removal. The knowledge of their tehcnical characteristics, advantages, defects and working conditions are essential for product engineers, process and, of course, to the industrial area manangers, which identify the most appropriate wheel to perform the grinding process. Among the steels used in the manufacture of molds for thermoplastic injection highlight the VP-50 steel, which was the steel used in this experiment being machined by the cylindrical grinding process. In the grinding process was also adopted for the purpose of experiment two methods of lubrification and cooling them with the conventional method with plenty of lubrification and cooling, and the MQL is the technique with minimal amount of lubrification and cooling. The objetive of this study was to analyze comparatively cutting performance, performed with three types of conventional grinding wheels: grinding wheel white aluminum oxide, green silicon carbide grinding wheel and grinding of black silicon carbide with white aluminum oxide. Results were analyzed and compared by the output variables such as behavior of the tangential cutting force, surface roughness, acoustic emission, G ratio (volume of material removed/volume of material removed), optical microscopy (to check if there thermal damage), and micro hardness. Observing acceptable levels of roughness characteristic of the process, it was also observed that the grinding green silicon carbide had the best wear resitance in relation to the other wheels. The grinding wheel of black silicon carbide obtained the lowest range of values of circularity. After metallographic examination of the specimens was found that there was little formation of new alloying elements in the ground the ground surface, to confirm that a slight increase in... / 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 / 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

Orientador: Patrícia Petromilli Nordi Sasso Garcia / Banca: Maria Cristina Borsatto / Banca: Welingtom Dinelli / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do acabamento e polimento na estabilidade de cor e na rugosidade superficial da resina composta Filtek Supreme XT em função de diferentes soluções fluoretadas. Para isso foram confeccionados corpos-de-prova (n= 140) por meio de uma matriz de aço inoxidável hemiseccionada com quatro orifícios circulares de 10 mm de diâmetro e 2 mm de espessura. A resina composta foi inserida na matriz num único incremento e fotoativada pelo aparelho de luz halógena Curing Light XL 3000 (3M/ESPE) por 40 segundos. Metade da amostra foi submetida a procedimentos de acabamento e polimento com discos de lixa Super-Snap® em ordem decrescente de granulação. Os grupos experimentais foram divididos de acordo com a presença ou ausência de acabamento e polimento e diferentes meios de imersão (saliva artificial, solução de fluoreto de sódio a 0,05%- manipulado, Fluordent Reach, Oral B, Fluorgard). Os espécimes permaneceram imersos em saliva artificial por 24 horas e foram submetidos à análise da cor no espectrofotômetro de colorimetria (Color guide 45/0, PCB 6807 BYK-Gardner GmbH Gerestsried, Alemanha) pelo sistema CIELab e à avaliação da rugosidade superficial (Ra) pelo rugosímetro portátil (Mitutoyo surftest SJ-401, Mitutoyo Corporation, Japão). A partir deste período, foram imersos nas diferentes soluções por 1 minuto ao dia durante 60 dias. Nos intervalos entre as imersões foram mantidos em saliva artificial a 37 _ 1 0C. As leituras da alteração de cor foram realizadas após 24 e 48 horas, 7, 14, 21, 30 e 60 dias do início da imersão e a da rugosidade superficial após 60 dias. Atendidos os pressupostos de normalidade e homocedasticidade, realizou-se Análise de Variância a dois fatores e teste de Tukey para comparações múltiplas, ambos com nível de significância de 5%. Para comparação das médias de rugosidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this study was to evaluate the effect of finishing and polishing procedures on the color stability and roughness of the Filtek Supreme XT resin composite surface submitted to different fluoride solutions. Samples were made (n= 140) in a hemi sectioned stainless steel mold with four 10-mm diameter and 2mm thick circular orifices. The composite resin was inserted in a single increment and light-cured with a halogen light curing unit (Curing Light XL 3000, 3M/ESPE) for 40 seconds. Half of each sample was submitted to finishing and polishing procedures with Super-Snap® grit disks in a decreasing order of granulation. Experimental groups were divided according to the presence or absence of finishing and polishing procedure and also to the different immersion media they were submitted to (artificial saliva, a manipulated 0, 05% sodium fluoride solution, Fluordent Reach, Oral B, Fluorgard). Specimens were kept in artificial saliva for 24 hours and submitted to color analysis in a colorimetric spectrophotometer (Color guide 45/0, PCB 6807 BYK-Gardner GmbH Gerestsried, Germany) by the CIELab system and to superficial roughness (Ra) evaluation by a portable rugosimeter (Mitutoyo surftest SJ-401, Mitutoyo Corporation, Japan). From this period, specimens were immersed in the different solutions for 1 minute per day, during 60 days. In periods between immersions, they were kept in artificial saliva at 37 _ 1 0C. Color alteration evaluations were performed after 24 and 48 hours, 7, 14, 21, 30 e 60 days and superficial roughness after 60 days from the beginning of immersions. After normality and homoscedasticity presumption had been confirmed, the two-way Analysis of Variance and Tukey's test for multiple comparisons were realized, both with a 5% significance level. For comparison of roughness means in baseline and in the 60 days... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O Brasil ocupa uma posição de destaque no cenário mundial da produção e exportação de rochas ornamentais devido a sua diversidade litológica e por abrigar todas as fases da cadeia produtiva, desde a lavra até o esquadrejamento de ladrilhos. No entanto, apesar da grande importância que este setor representa para a balança comercial mineral do país, muitos mecanismos físicos de seus processos industriais ainda não são corretamente entendidos, sendo realizados na maioria das vezes de forma empírica. A etapa de polimento das rochas ornamentais, que pode ser descrita como um processo em que o desgaste provocado por ferramentas abrasivas elimina as superfícies rugosas herdadas na etapa da serragem, ainda é um destes processos cujas variáveis envolvidas permanecem escassas de estudos. Na tentativa de torná-lo menos subjetivo, o Grupo de Tecnologia de Rochas (GTR) da Área de Pós-graduação em Geotecnia da EESC/USP, tem desenvolvido pesquisas abordando o enfoque da tribologia ao polimento, porém não esgotando todos os parâmetros envolvidos. Dando continuidade a estes estudos, a presente pesquisa abrange a simulação de polimento de 2 rochas \"graníticas\" utilizando-se dois tipos de abrasivos: os magnesianos, de uso mais tradicional, e o resinóide, um dos mais modernos utilizados atualmente. Foram usadas 9 combinações distintas, entre velocidade de rotação (200, 400 e 600 rpm), tempo (2, 4 e 6 minutos) para carga de 1 bar. Dentre as amostras submetidas ao processo, as com textura grossa e inequigranular mostraram certa limitação quanto à representatividade do equipamento SPR no desgaste abrasivo, não refletindo (necessariamente) a realidade do polimento industrial de granitos com mineralogia e textura similares. No entanto, em amostras com textura fina e equigranular, com baixa resistência à abrasão Amsler, os resultados expressos pelas perdas de massa (rocha e abrasivo) mostraram melhores superfície polida e qualidade de brilho, além de maior eficiência no polimento. / Brazil occupies a leading position on the global scenario of production and export of ornamental stones due to its geological diversity and by accommodate all stages of the supply chain, from quarrying to the tiles finishing. However, despite the great importance of this sector, many physical mechanisms of its industrial processes are still not properly understood and performed most often empirically. The polishing of ornamental stones, which can be described as a process where wearing caused by abrasive tools eliminates rough surfaces coming from the sawing stage, it is still one of the processes where the variables involved remain in scarce studies. In an attempt to become this process less subjective, the Geotechnical Engineering postgraduation department from the University of São Paulo (USP) at São Carlos School of Engineering has been developing researches approaching the focus of tribology in the polishing, but not exhausting all parameters involved. Following such studies, this research covers the polishing simulation of two granitic stones using two types of abrasives: the magnesian, more traditional, and resinoid, one of the most modern presently used. Nine different combinat ions were used between rotation speed (200, 400 and 600 rpm) and time (2, 4, and 6 minutes) to the 1 bar load. Among the samples subjected to the process, those with coarse and inequigranular texture showed some limitation to the representativeness of the SPR equipment in abrasive wearing, not necessarily reflecting the reality of industrial polishing of granites with similar mineralogy and texture. However, samples with fine and equigranular texture with low abrasive resistance, the results expressed by mass loss (stone and abrasive) showed better quality of the polished surface and gloss, besides a more efficient polishing.

Este trabalho dedica-se à caracterização das superfícies geradas durante as diferentes etapas do processo de polimento com rodas flap e buffing. O mesmo foi concebido tendo como base uma situação real de substituição de um processo de manufatura manual por um processo mecanizado. A mecanização do processo é importante, uma vez que os custos envolvidos de mão de obra e material são elevados, assim como os custos relacionados à rejeição de um componente nesta etapa de fabricação, devido ao valor já agregado ao mesmo. Devido à pouca informação disponível na literatura especializada sobre esses processos, foi constatado que a verificação dos elementos que compõem as superfícies geradas pelos processos é de fundamental importância para o entendimento dos mesmos. Com base nisso, foram estudadas as superfícies geradas durante as diferentes etapas que compõem o processo de polimento, de forma manual e mecanizada. As etapas consistem no polimento com o uso sequenciado de rodas flap com granulometria mesh P180, P240 e P320 e, por último, a etapa de buffing. Foram utilizados para a caracterização da superfície usinada: microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-EC), medição de rugosidade e medição de parâmetros de área superficiais (tridimensionais). Os resultados possibilitaram a identificação dos elementos que compõem a superfície, bem como a identificação das modificações da mesma durante cada etapa do processo de polimento. As medições dos parâmetros indicam diminuição da rugosidade a cada etapa do processo de polimento por rodas flap. Também sugerem que a superfície passou a apresentar picos mais agudos e vales mais rasos com a progressão do processo. Também foi possível comparar as superfícies geradas de forma manual e mecanizada. A última apresentou uma menor dispersão dos parâmetros medidos. A superfície final, gerada pelo processo de buffing, é equivalente para os processos mecânico e manual. No entanto, a medição dos parâmetros não apontou diferenças entre a superfície gerada por buffing e rodas flap 320, apesar de haver diferença visual entre ambas. Os resultados sugerem que isso esteja relacionado com a escala de atuação do processo de buffing, que atua numa escala inferior à detectável pelos métodos de medição utilizados. / This work was aimed to the characterization of surfaces generated during the different stages of the polishing process with flap wheels and buffing. The process was designed based on a real situation of replacing a manual manufacturing process by a mechanized process. The mechanization of the process is important, due the high costs involved with labor and material, as well as costs related to the rejection of a component in this manufacturing stage, due to already added value to it. Due to the limited information available in specialized literature, it was found that the verification of the elements that compose the surfaces have a fundamental importance for the understanding of these processes. Based on this, the surfaces generated during the different stages that compose the manual and mechanized polishing process were investigated. The steps consist of polishing with the use of sequenced flap wheels with mesh P180, P240 and P320, ending with the buffing process. It was used for characterization: Field Emission Scanning Microscopy (FESEM), roughness measurement and surface area measurement parameters (three-dimensional). It was possible to identify the surface details, as well as changes of the same during each step of the polishing process. The parameters measurement indicates a decrease in roughness at each stage of the flap wheels polishing process. They also suggest that the surface began to show sharper peaks and shallower valleys with the progression of the process. It was also possible to compare the surfaces generated manually and mechanically. The latter exhibited a lower dispersion of the measured parameters. The final surface, generated by the buffing process is equivalent to the mechanized and manual processes. However, measurement of the parameters showed no differences between the surfaces generated by buffing and flap wheels 320 mesh, although there are differences between them. The results suggested that this difference it is related to the buffing process operation scale, which operates on a lower scale than detectable by measuring methods used.

Doctor of Philosophy / Department of Industrial & Manufacturing Systems Engineering / Zhijian Pei / Silicon is the primary semiconductor material used to fabricate integrated circuits (ICs). The quality of integrated circuits depends directly on the quality of silicon wafers. A series of processes are required to manufacture the high-quality silicon wafers. Chemical mechanical polishing is currently used to manufacture the silicon wafers as the final material removal process to meet the ever-increasing demand for flatter wafers and lower prices. A finite element analysis has been conducted to study the effects of influencing factors (including Young's modulus and Poisson's ratio of the polishing pad, thickness of the pad, and polishing pressure) on the wafer flatness. In addition, an experimental study was carried out on the effects of process variables (including wafer rotation speed, pad rotation speed, the temperature of the cooling wafer in polishing table, polishing pressure, and the slurry flow rate) on material removal rate (MRR) in polishing of silicon wafers. The results from this study show that the polishing pressure and the pad speed are the most significant factors affecting the MRR. The polishing pad is one of the most critical factors in planarizing the wafer surface. It transports the slurry and interacts with the wafer surface. When the number of polished wafers increases, the pad is glazed and degraded and hence the polishing quality is decreased. The pad properties are changed during the process. The measuring methods for the pad properties including pad thickness monitoring, elastic properties and hardness are reviewed. Elasticity of two types of pads are measured and compared. The poor flatness problems such as tapering, edge effect, concave or convex wafer shape were investigated. Finite element models were developed to illustrate the effects of polishing pad and carrier film properties on the stress and contact pressure distribution on the wafer surface. Moreover, the material removal unevenness is studied. A grinding-based manufacturing method has been investigated experimentally to demonstrate its potential to manufacture flat silicon wafers at a lower cost. It has been demonstrated that the site flatness on the ground wafers (except for a few sites at the wafer center) could meet the stringent specifications for future silicon wafers. One of the problems is the poor flatness at the wafer center: central dimples on ground wafers. A finite element model is developed to illustrate the generation mechanisms of central dimples. Then, effects of influencing factors (including Young's modulus and Poisson's ratio of the grinding wheel segment, dimensions of the wheel segment, grinding force, and chuck shape) on the central dimple sizes are studied. Pilot experimental results are presented to substantiate the predicted results from the finite element model. This provides practical guidance to eliminate or reduce central dimples on ground wafers. The study in this thesis is to understand the mechanism of CMP and grinding of silicon wafers. Improving the processes and the quality of silicon wafers are the final goals.