Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-02Bitstream added on 2014-06-13T20:17:59Z : No. of bitstreams: 1 biscioni_rpb_me_bauru.pdf: 662612 bytes, checksum: 0ffafb03e1fbe94047f45b65deb9ebd0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um processo muito utilizado na indústria metal-mecânica em geral para fabricação de componentes de responsabilidade é a operação de retificação cilíndrica interna de precisão, este processo é utilizado, por exemplo, na fabricação de anéis de rolamento e outros componentes. Atualmente a evolução das máquinas permitiu o aprimoramento deste processo no que diz respeito ao posicionamento e à rigidez do sistema máquina-peça-ferramenta, porém ainda são enfrentados grandes problemas quanto à lubrificação e refrigeração, principalmente no que diz respeito à utilização de fluidos de corte. Este trabalho visa o estudo do comportamento da operação de retificação cilíndrica interna de mergulho a alta velocidade, no processo de acabamento de um aço endurecido SAE 52100, utilizando-se um rebolo convencional e dois métodos de refrigeração: o método de refrigeração convencional e com um bocal modificado. O motivo para o emprego de um bocal modificado reside no fato de se encontrar uma alternativa viável para uma possível substituição do método convencional que consome grande quantidade de fluido, já que estes têm se tornando nas últimas décadas um grande problema para as indústrias, devido aos enormes dados ambientais e humanos que causam. Para efetivar a comparação entre os métodos de refrigeração foram analisados os dados a respeito da rugosidade, erros de circularidade e desgaste diametral do rebolo, além de análise de microdureza e MEV das amostras retificadas para os métodos de refrigeração citados anteriormente. Analisando os resultados a quebra de barreira aerodinâmica e a melhor eficiência da penetração do fluido de corte na região de contato entre o rebolo e a peça foi maior quando se utilizou o bocal modificado com vazão de 21 1/min (25 m/s); os resultados de rugosidade, erro de circularidade e desgaste do rebolo foram sempre... / Precision internal plunge grinding is a process much used in the mechanical industry in general

Superligas são materiais utilizados nas indústrias aeronáuticas, nucleares, metal-mecânicas, petroquímicas, automotivas e biomédicas, sendo considerados de difícil retificação (Difficult To Grind - DTG), devido às suas características peculiares. Para a retificação eficiente destes materiais, frequentemente utiliza-se rebolos superabrasivos com grãos de cBN (cubic boron nitride) e ligante vitrificado, devido a seu desempenho superior, quando comparado aos rebolos convencionais. Entretanto, é necessária a utilização de periféricos e sistemas auxiliares eficientes, elevando-se, assim, os custos. Visando a redução dos custos operacionais, os rebolos convencionais com grãos cerâmicos e ligantes com alta capacidade de retenção surgem como uma alternativa promissora. Neste cenário de comparação ferramental, torna-se necessário mensurar o desempenho das mesmas, que incluem requisitos técnicos e indicadores de sustentabilidade do processo. Assim, o objetivo desta dissertação é avaliar um rebolo convencional modificado tecnologicamente (grão cerâmico e ligante de alto desempenho), comparando-o com um rebolo de cBN vitrificado, buscando-se mensurar as diferenças de desempenho e critérios de sustentabilidade (econômicos, ambientais e sociais) do processo, quando da retificação de superligas, com diferentes graus de usinabilidade. A metodologia de análise comparativa do desempenho dos rebolos deu-se pela avaliação da influência de parâmetros de entrada (velocidade de corte, material e taxa específica de remoção utilizada) nas variáveis de saída, a serem monitoradas, relativas ao processo (potência; energia específica; desgaste - relação G e força tangencial por grão-; superfície do rebolo; e cavacos), à qualidade final da peça (rugosidade, circularidade e análise superficial - topografia, microestrutura e microdureza) e custos associados ao processo, além dos indicadores de sustentabilidade. Como resultados, em relação ao impacto da velocidade de corte, demonstrou-se que seu aumento é benéfico ao processo, devido à diminuição da espessura de corte e menores forças por grão, acarretando em menores desgastes do rebolo (maior relação G) e melhor qualidade superficial da peça retificada. Tal resultado é inversamente proporcional à taxa de remoção. No tocante aos materiais, comprovou-se que as superligas analisadas possuem diferentes capacidades de retificação, devido às diferentes microestruturas e propriedades químico-mecânicas, que impactam no desempenho da ferramenta abrasiva. O material Inc.751 apresentou a pior capacidade de retificação dentre os materiais analisados, devido, principalmente, à sua matriz austenítica e presença de Alumínio e Titânio na composição química. Pela análise dos cavacos, comprovou-se que os mesmos possuem formatos alongados, típico de materiais dúcteis e ratificou-se a eficiência da refrigeração na região de contato rebolo/peça. Com a curva característica dos rebolos, verificou-se que as ferramentas possuem comportamentos distintos, com superioridade ao rebolo de cBN, devido à maior capacidade de retenção dos grãos pelo ligante. Pela verificação superficial dos rebolos, não se observou empastamento evidente, constatando a eficiência do sistema de limpeza de alta pressão. Pela análise topográfica das peças, verificou-se que a retificação não induziu danos térmicos às mesmas. A avaliação dos indicadores de sustentabilidade proporcionou uma melhor análise da eficiência do processo, facilitando na tomada de decisão quanto ao desempenho do rebolo e/ou condição ideal. Como conclusão, a aplicabilidade do rebolo convencional em substituição ao rebolo de cBN foi confirmada para a retificação das superligas testadas. / Superalloys are materials used in aeronautical, nuclear, metal-mechanical, petrochemical, automotive, and biomedical industries, and they are considered Difficult To Grind (DTG) due to their peculiar characteristics. For efficient grinding of these materials, superabrasive grinding wheels with cBN (cubic boron nitride) grains and vitrified bond are often used because of their superior performance when compared to conventional grinding wheels. However, it is necessary to use efficient peripheral and auxiliary systems, thus raising costs. Aiming to reduce costs, conventional wheels with ceramic grains and binders with high retention capacity appear as a promising alternative. In this tool comparison scenario, it is necessary to measure their performance, which includes technical requirements and process sustainability indicators. Thus, the objective is to evaluate a engineered conventional grinding wheel, comparing it with a vitrified cBN wheel, aiming to measure performance differences and sustainability criteria (economic, environmental, and social) of the process, when grinding superalloys with different degrees of grindability. The methodology of comparative analysis of the performance of the grinding wheels was based on the evaluation of the influence of input parameters (cutting speed, material, and specific removal rate) in the output variables to be monitored related to the process (power, specific energy, roughness - ratio G and tangential force per grain, Ft1g, grinding wheel surface, and chips), to the final quality of the piece (roughness, roundness, and surface analysis - topography, microstructure, and microhardness) and costs, in addition to the sustainability indicators. As results, in relation to the impact of the cutting speed, it was demonstrated that its increase is beneficial to the process, due to the reduction of the cutting thickness and lower Ft1g, causing less wheel wear and better surface quality of the ground piece. This result is inversely proportional to the removal rate. Regarding the materials, it was verified that the analyzed superalloys have different grinding capacities due to the different microstructures and chemical-mechanical properties that impact the performance of the abrasive tool. The material Inc.751 presented the worst grinding capacity among the analyzed materials, mainly due to its austenitic matrix and the presence of Aluminum-Titanium in its composition. By the analysis of the chips, it was verified that they have elongated formats, typical of ductile materials, and it was ratified the efficiency of the cooling system. With the wheel characteristic curves, it was verified that the tools have different behaviors, superior to the cBN wheel, due to the greater capacity of retention of the grains by the binder. Through the investigation of the grinding wheels, no evident wheel loading was observed, noting the efficiency of the high-pressure cleaning system. By the analysis of the pieces, it was verified that the grinding did not induce thermal damages to them. The evaluation of the sustainability indicators provided a better analysis of the efficiency of the process, making easier the decision-making on the performance of the grinding wheel and/or ideal condition. Concluding, the feasibility of the conventional wheel in substitution of the cBN wheel was confirmed for the grinding of the tested superalloys.

Submitted by Rodrigo de Souza Ruzzi null (rodruzzi@me.com) on 2017-03-08T14:44:37Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Rodrigo_Ruzzi.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-13T14:22:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ruzzi_rs_me_bauru.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T14:22:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ruzzi_rs_me_bauru.pdf: 21281490 bytes, checksum: 10fa99d212e46ed1283477b7d4f4821b (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em meio à atual busca por adequações dos processos produtivos em função da saúde humana e preservação do ambiente, sem abrir mão da preocupação com os custos e a qualidade dos produtos, é preciso pesquisas a tentar novas técnicas de lubri-refrigeração eficientes como alternativas às convencionais. Assim, busca-se técnicas modernas que possam substituí-las, nesse sentido, a técnica MQL (Mínima Quantidade de Lubrificante) vem sendo uma alternativa pois utiliza baixo fluxo de óleo com ar em alta pressão, diminuindo a quantidade de resíduos gerados no processo. A técnica de MQL já se consolidou no mercado como solução para determinadas operações de usinagem como a de torneamento, porém encontra dificuldades no processo de retificação devido à formação de uma “borra” de óleo com cavacos que se forma na superfície do rebolo prejudicando os resultados do processo. A fim de superar este desafio, foi desenvolvido um sistema de ar comprimido para promover a limpeza da superfície do rebolo através da retirada da camada de borra ou resíduo que se impregna a ele durante o processo de retificação com MQL. Assim, o presente trabalho visou a análise do desempenho dos fluidos biodegradáveis LB 1100 (óleo puro) e BIOCUT 9000 (diluído em água na proporção de 1:5) aplicados a zona de corte via técnica de MQL com um sistema auxiliar de limpeza da superfície de corte do rebolo, em relação à técnica convencional. Os ensaios de retificação cilíndrica externa de mergulho foram realizados no aço endurecido ABNT 4340 utilizando um rebolo convencional de óxido de alumínio. Foram avaliados três avanços radiais distintos, 0,25, 0,50 e 0,75 mm/min. O desempenho da técnica MQL com sistema de limpeza foi avaliado com base nos parâmetros de rugosidade, desvios de circularidade, potência de usinagem, desgaste diametral do rebolo, microdureza e micrografia. Os resultados mostraram que a usinagem com a técnica MQL com o sistema de limpeza da superfície do rebolo e fluido LB 1100, de modo geral, proporcionou um desempenho superior às demais técnicas nas mesmas condições analisadas, apresentando peças sem danos, com os melhores valores de Rugosidade (Ra) e desvios de circularidade e com o menor consumo de potência e rebolo, ressaltando o potencial do uso desta técnica no processo de retificação. / Currently seeking for suitability of the production processes due to the preservation of the environment and human health, without abandoning the concern with cost and quality of products, research is needed to try new efficient cooling-lubrication techniques as alternatives to conventional ones. Thus, modern techniques are sought to replace them, in this way, the MQL (Minimum Quantity of Lubricant) technique has been an alternative because it uses low oil flow with high pressure air, reducing the amount of waste generated in the process. The MQL technique has already consolidated itself in the market as a solution for certain machining operations such as turning, but it encounters difficulties in the grinding process due to the formation of an oil slurry with chips that forms on the surface of the grinding wheel, damaging the results of the process. To overcome this challenge, a compressed air system has been developed to promote the cleaning of the grinding wheel surface by removing the layer of sludge or residue which is impregnated thereto during the grinding process with MQL. Thus, the present research had as objective the performance analysis of the biodegradable fluids LB 1100 (pure oil) and BIOCUT 9000 (diluted in water in a ratio of 1:5) applied to the cutting zone through the MQL technique with an auxiliary cleaning system of the grinding wheel cutting surface, in relation to the conventional technique. External cylindrical plunge grinding trials were performed on AISI 4340 hardened steel using a conventional aluminum oxide grinding wheel. Three distinct feed rates were evaluated: 0.25, 0.50 and 0.75 mm/min, respectively. The performance of the MQL technique with the cleaning system was evaluated based on the parameters of roughness, roundness error, grinding power, diametric wheel wear, microhardness and micrograph. The results showed that the machining with the MQL technique with the grinding wheel cleaning system and the fluid LB 1100, in general, provided the best performance in relation to the other techniques in the same analyzed conditions, presenting parts without damages, with the best values of roughness (Ra) and roundness error and with the lowest expenditure of power and wheel wear, highlighting the potential of the use of this technique in the grinding process.