Orientador: Ângelo Caporalli Filho / Banca: Valdir Alves Guimarães / Banca: Wyser José Yamakami / Resumo: A estampagem de chapas metálicas é importante e se destaca entre os processos de conformação, pois, é possível de se obter vários produtos com alta produtividade e baixo custo. No entanto, como todo processo de conformação pode haver alguns inconvenientes, como as tensões residuais, que são geradas devido ao aumento da resistência mecânica do material resultante da deformação plástica a frio ou devido à geometria complexa da peça, com regiões de tração e compressão. Algumas medidas são realizadas dentro da área fabril para minimizar o problema e assim as peças irem para a etapa seguinte de conformação. Uma delas é a realização de tratamento térmico de alívio das tensões residuais de forma manual. O problema é que esse processo não garante nenhum controle da microestrutura e também não há garantia que as tensões foram aliviadas e como consequência peças são sucateadas na etapa seguinte de conformação, acarretando um aumento maior dos custos de fabricação. Neste trabalho foi realizado um estudo do alívio das tensões residuais através de vibrações mecânicas abaixo da frequência de ressonância em uma peça estampada a frio. O objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos das vibrações mecânicas abaixo da frequência de ressonância no alívio das tensões residuais, de tal forma que possa ser uma opção ao tratamento térmico. Os resultados mostram que ouve redução nas tensões residuais, porém novos estudos devem ser realizados para garantir a eficácia deste processo / Abstract: The stamping of sheet metal is important and stands out among the forming processes, therefore it is possible to obtain various products with high productivity and low cost, however, the whole process of conformation can bring some drawbacks, such as residual stresses, that are generated due the rigidity of the material against cold plastic deformation or due the geometry complex of the piece, with areas on tension and compression. Some processes are carried out within the factory area to minimize the problem and so the pieces go to the next step of forming, for instance perform heat treatment relief residual stresses. The problem is that this process does not guarantee any control of the microstructure and also there is not guarantee that the tensions were reduced and failure pieces in the next step of conformation, resulting in a greater increase in manufacturing costs. In this paper has been studied relief residual stress by mechanical vibrations, with carry out of treatment relief from vibrations below the resonant frequency in component cold drawned. The objective of this study is to evaluate the effects of mechanical vibration below the resonant frequency to relieve residual stresses, so that might be an option to heat treatment. The results show a reduction in residual stress; however, we have to compare them with other treatments for which they can ensure the effectiveness of mechanical vibrations / Mestre

Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: José Rubens de Camargo / Resumo: A construção de uma turbina hidráulica consiste, em linhas gerais, de montagem por solda dos vários componentes da estrutura. As tensões residuais em junta soldada são de natureza complexa envolvendo fenômenos mecânicos e metalúrgicos. Vias de regra, essas tensões são aliviadas e, no caso particular de caixa espiral de turbina hidráulica, geralmente são feitos por processo mecânico (pressão hidrostática), não havendo inspeção para controlar o alívio total ou parcial das tensões. Nesta pesquisa foram analisadas as tensões existentes nas soldas de uma caixa espiral, que é à parte da turbina fabricada de chapas de aço carbono calandradas e soldadas, onde o alívio destas tensões residuais procedeu-se pelo processo mecânico. Foram feitas inspeções por medidas de tensões residuais através do método de difração de raios-X. Os resultados mostraram um comportamento não uniforme da distribuição de tensões, e em algumas soldas, houve reversão dos estados de tensões. Portanto, o alívio de tensões produzido pelo ensaio mecânico proposto (pressão hidrostática) mostrou que é possível alterar o estado de tensão das soldas para que sejam aliviadas a níveis admissíveis. / Abstract: The construction of a hydraulic turbine consists, in general lines, of assembly for it welds of the several components of the structure. The residual stresses in the welded joints are of complex nature involving mechanical and metallurgists phenomena. Rule roads, those stresses are relived and, in the case peculiar of hydraulic turbine, they are generally done by mechanical process (hydrostatic pressure), not having inspection to control of total or partial relief of the stresses. In this research were analyses the residual stresses in the welds joints of spiral case, that is to the part of the manufactured turbine of carbon steel plates, cut, calendared and welded, and the stresses relief was proceeded by the mechanical process. They were made inspections by measures of residual stresses by X-ray diffraction method. The results showed a behavior non-uniform of the stresses distributions, and in some welds, there were a reversion of the stresses states. Therefore, the relief of stresses produced by the proposed mechanical test (hydrostatic pressure) it showed that is possible to alter the stresses state of the welds so that they are relieved at acceptable levels. / Mestre

Resumo: A usinagem é um dos processos de fabricação mais utilizados mundialmente. Com destacada importância no setor industrial, este processo se encontra em contínua evolução com o surgimento de novos materiais (com propriedades melhoradas), novas ferramentas (mais resistentes ao desgaste e de custo reduzido) e novas máquinas (mais rígidas, mais precisas e com maior nível de tecnologia embarcada). Neste contexto surgiu a usinagem com altas velocidades de corte que, apesar do surgimento na década de 1930, tem pesquisas realizadas no meio acadêmico e industrial, mais aberta e divulgadamente, há cerca de 20 anos. Entretanto, a maioria dos trabalhos refere-se, de um modo geral, a estudos sobre produtividade, custo, desempenho de ferramentas e máquinas-ferramentas, entre outros. Poucos estudos procuram investigar possíveis efeitos desse tipo de usinagem na integridade superficial do produto usinado. Em função dessa lacuna e do aprimoramento de processo de obtenção de aços ferríticos com grãos ultrafinos (com refino de grão em toda seção transversal), este trabalho visou descobrir se há efeito do fresamento com alta velocidade de corte (High-Speed Cutting - HSC) sobre a rugosidade quantitativa e visual, sobre o campo de tensões residuais presentes na superfície (mensurados por difração de raios X) e sobre comportamento em fadiga (através de flexão em quatro pontos) da peça usinada. Observou-se que, quantitativamente, a rugosidade melhorou 63% quando comparada à usinagem feita sob condições ditas convencionais. De modo análogo, o campo de tensões residuais (de tração para ambas as condições convencional e HSC) foi reduzido em 73% e a resistência à fadiga para um determinado número de ciclos foi elevada, porém com limite de fadiga igual para todas as condições de usinagem. Em suma, do ponto de vista do desempenho, a usinagem HSC provém melhorias significativas ao componente usinado / Abstract: Machining is one of the most widely used manufacturing processes worldwide. With outstanding importance in the industrial sector, this process is continually evolving with the emergence of new materials (with improved properties), new tools (more wear resistance and low cost) and new machines (more stiffness, more precision and with a higher level of embedded technology). In this context came the machining with high speed cutting that, despite the rise in the 1930s, has researches conducted in academy and industry, with more emphasis, about 20 years ago. However, most of the works refers, in general, to studies on productivity, cost, performance of tools and machine tools, among others. Few studies seek to investigate possible effects of this type of machining on surface integrity of the machined product. Because of this gap on this subject and the enhancement of the process to obtain low carbon ferritic steels with ultrafine grains (with grain refinement throughout the whole cross section), this work searched whether there is effect of milling with high speed cutting (High-Speed Cutting - HSC) on the quantitative and visual roughness, on the residual stress field on the surface (measured by X-ray diffraction) and on the fatigue limit (by four point bending) of the workpiece. It was observed that, quantitatively and in average, the roughness reduced 63% when compared to machining done under stated conventional conditions. Similarly, the residual stress field (tensile for both conventional and HSC conditions) was reduced by 73% and the fatigue strength was improved, but with fatigue limit equal to all cutting conditions. In short, from the standpoint of performance, HSC machining brings significant improvements for the machined component / Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Coorientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Anselmo Eduardo Diniz / Mestre