Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7636_1.pdf: 4222183 bytes, checksum: d15c5f873f69569642ec0976db6c7a37 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / A minimização dos custos de fabricação por usinagem vem sendo estudada desde o início do século XX. Ao longo de todos estes anos, várias correntes de pesquisa foram desenvolvidas com o objetivo de minimizar custos sem prejuízo da qualidade do produto final. Na maioria dos casos de programação e planejamento da produção, o tempo de fabricação requerido, para uma tarefa específica, é conhecido antecipadamente. A produção, na prática, pode ser alterada através da modificação das condições de fabricação. No caso da fabricação por usinagem, os parâmetros de corte: velocidade de corte; avanço e profundidade de corte; associados à potência motor da máquina-ferramenta e às características da ferramenta de corte têm uma influência direta no número de peças fabricadas por hora. Especificamente o avanço tem uma influência direta não somente sobre qualidade, no que diz respeito ao acabamento superficial, mas também ao custo de manufatura da peça. Este trabalho teve como objetivo otimizar o processo de torneamento, minimizando o custo de usinagem. Isto foi feito a partir da dedução de equações que levam em consideração não somente a velocidade de corte, mas também o avanço e a profundidade de corte e o acabamento superficial da peça usinada. O software que foi desenvolvido para esta finalidade será mais tarde um módulo de um sistema CAD/CAPP/CAM e mostrará ao usuário a melhor condição de corte entre o mínimo custo e a máxima produção

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342271.pdf: 18140380 bytes, checksum: f4c0e7ae3981d1d467fe3706b6d29c62 (MD5) Previous issue date: 2016 / O processo de torneamento de materiais endurecidos tem sido aplicado industrialmente em operações de acabamento e/ou semiacabamento. Esse processo ganhou atenção a partir da década de 1980 em função do aprimoramento das máquinas-ferramentas com elevada rigidez e elevada estabilidade dinâmica, combinado com o desenvolvimento das ferramentas de usinagem fabricadas com materiais ultraduros (cerâmicas e PCBN). Além destas, tem sido desenvolvidas ferramentas de metal-duro de grãos ultrafinos que são resultado do desenvolvimento de novas classes, do refino de grãos e de técnicas de alterações do substrato, tornando-as adequadas para assumir uma específica faixa de aplicação no processo de torneamento de materiais endurecidos e de superligas. Este trabalho apresenta e discute os resultados de medições das componentes da força de usinagem e da rugosidade da superfície no torneamento dos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2 (em seis níveis de dureza) com ferramentas de PCBN e de metal-duro de grãos ultrafino. As análises dos resultados mostram que os menores valores das componentes da força de usinagem foram obtidos com a ferramenta de metal-duro de grãos ultrafinos, devido à diferença da geometria das ferramentas, principalmente em função do ângulo de saída. Além disso, as intensidades das componentes da força de usinagem foram influenciadas pelo incremento da dureza, para ambas as ferramentas, no processo de torneamento desses três aços, e cada aço apresentou tendência de aumento diferente, devido às distintas propriedades físicas, químicas e mecânicas. A qualidade da superfície, de modo geral para os três aços, melhorou com o incremento da dureza, para os dois tipos de ferramentas. Por fim, as menores rugosidades foram obtidas com a ferramenta de PCBN para as durezas de 60 HRC, no torneamento do aço AISI 4340 e AISI 52100, e para a dureza de 50 HRC, na usinagem do aço AISI D2. Já com a ferramenta de metal-duro alcançaram-se os menores valores de rugosidade para as durezas de 50 HRC, 45 HRC e 35 HRC no torneamento dos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2, respectivamente.<br> / Abstract : Hard turning has been industrially applied in finishing processes and / or semi-finishing. This operation has received attention from the 1980s due to the improvement of machine tools with high rigidity and high dynamic stability, combined with the development of machining tools made of ultra-hard materials (ceramics and PCBN). In addition to these, it has been developed ultra-fine grains carbide cutting tools which are the result of development of new classes of refining grains and the substrate changes techniques, making them suitable for assuming a specific application range of the turning process hard materials and superalloys. This work presents and discusses the results of measurements of components of the machining force and surface roughness of turning tests of AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 (six levels of hardness) with the PCBN and ultra-fine grains carbide tools. The analyzes of the results show that the lowest values of the components of the machining force were obtained with the ultra-fine grains carbide due to the difference of the geometry of the tools, mainly due to rake angle. Moreover, the intensities of the components of the machining force are influenced by the increase of hardness for both tools in turning process these three steel, each steel showed a different tendency of increase, due to the different physical, chemical and mechanical properties. The surface quality, generally for three steels, improved with the increase of hardness for both tools. Finally, the smaller roughness intensities for PCBN tools were for hardness 60 HRC for turning AISI 4340 steel and AISI 52100 and the hardness of 50 HRC for machining AISI D2 steel. Since the ultra-fine grain carbide tool produced lower roughness values for hardness 50 HRC, 45 HRC and 35 HRC in the turning of AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2, respectively.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-20T03:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342976.pdf: 4711396 bytes, checksum: b42c098a6ab5cccdba7c71dbb1e0b801 (MD5) Previous issue date: 2016 / A demanda por materiais resistentes à corrosão, combinada a uma boa resistência mecânica, aumentou em diversas áreas da engenharia, como por exemplo a dos aços aplicados nas indústrias do petróleo e alimentícia, trazendo assim a necessidade de desenvolvimento de materiais com estas características. Entre os processos de fabricação, a usinagem assume um papel de suma importância para as empresas do ramo metal-mecânico, sendo a responsável por ao menos uma etapa na fabricação da maioria dos componentes nos mais diversos segmentos industriais. A cada novo aço desenvolvido faz-se necessário um estudo de usinabilidade objetivando fornecer dados característicos aos usuários para tornar o processo de usinagem mais econômico. Através do emprego de uma metodologia baseada na interrupção súbita de corte, e da observação e análise de raízes de cavaco, foi investigado o processo da formação do cavaco de um aço inoxidável austenítico e de um aço inoxidável supermartensítico no torneamento. Para isto, foi empregado um dispositivo para interrupção súbita do corte, conhecido como Quick-stop device (QSD), desenvolvido no LMP (Laboratório de Mecânica de Precisão) e que possibilita a obtenção das raízes de cavaco dentro de uma grande variação de condições de corte. O dispositivo QSD utilizado remove a ferramenta da região de corte pelo impacto de uma massa na extremidade da ferramenta, em uma velocidade maior que a velocidade de corte. A energia de impacto da massa é fornecida por uma mola de compressão comprimida até um valor preestabelecido. O dispositivo QSD teve suas características técnicas avaliadas, com o objetivo de verificar as faixas de velocidades de corte, para as quais o dispositivo poderia ser empregado. Para tal foram avaliadas imagens obtidas por câmeras de alta velocidade, que permitem o registro da saída da ferramenta da zona de corte quando do disparo do QSD. As amostras das raízes de cavaco mostraram a existência de gume postiço para a velocidade de corte de 20 m/min. Para as velocidades de 120 e 220 m/min, para ambos os aços inoxidáveis avaliados, não foi verificada a formação de gume postiço. Através da análise das amostras de raízes de cavaco foi possível observar que a microdureza na região da raiz do cavaco diminuiu com o aumento da velocidade de corte e que o grau de recalque diminui com o aumento do avanço e da velocidade de corte. Verificou-se adicionalmente que com a diminuição da velocidade de corte ocorreu um aumento da zona de fluxo na região da face da ferramenta. Também foram avaliadas as formas dos cavacos formados.<br> / Abstract : The demand for corrosion-resistant materials combined with a good mechanical resistance increased in various fields of engineering such as steels applied in the oil and food industries thus bringing the need for development of materials with these characteristics. Currently, along with other manufacturing processes, machining assumes on a role of paramount importance to companies in the metal-mechanic field, being responsible for the countless components manufacture of various industrial segments. For every new steel developed, however, it is necessary a study of its machinability to determine their manufacturing characteristics, in order to assist users in taking the most economical machining process decisions. Through the use of a methodology based on the sudden interruption of cut, and the observation and analysis of chip roots, the chip formation process of an austenitic stainless steel and a supermartensitic stainless steel was investigated during turning. To do this, was employed a device for sudden interruption of cut, commonly known as Quick-Stop Device (QSD), developed in the LMP (Laboratório de Mecânica de Precisão ? Precision Mechanic Laboratory). That device allows to obtain the chip roots within a wide range of cutting conditions. The QSD available used is characterized by the use of energy stored by a compression spring to remove the cutting area of the tool at a greater speed than the cutting speed. Prior to the tests, the QSD had its technical characteristics evaluated. Application ranges were checked in terms of cutting speeds for which the device could be uses. For such measurements, the technique used was based on high-speed cameras, which allows the registration of the exit tool from the cutting area when the QSD was triggered. Samples of the chip roots shows the existence of build-up edge for cutting speed of 20 m / min. While the speeds of 120 and 220 m / min for both evaluated stainless steel, it was not observed the formation of build-up edge. This work were also evaluated the shapes of chips formed during machining of the tested stainless steels. Through analysis of the samples was observed that the hardness at the root of the chip decreases with increasing cutting speed, and the chip compression decreases with increasing feed and cutting speed.

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-30. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:22Z : No. of bitstreams: 1 000505654.pdf: 4469152 bytes, checksum: eed1e71f6c9599eec393075f926968ae (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho estudou-se o comportamento da operação de torneamento do aço ISO 683-XV-8, que é considerado um aço de difícil usinagem, empregando pastilha de metal duro revestida com a aplicação de fluido de corte sob alta pressão nas três principais regiões geradoras de calor: interface cavaco-ferramenta, zona de cisalhamento primária e zona de contato ferramenta-peça. Para isso, foi projetado e montado num torno convencional um sistema de aplicação de jatos de fluido de corte sob alta velocidade e pressão que pudesse aplicar o jato de forma individual e simultânea. O sistema é consistido de uma bomba de êmbolos de baixo custo, de um sistema de controle de vazão e pressão do fluido e de um dispositivo capaz de controlar a variação dos ângulos de aplicação dos jatos. O objetivo foi o de melhorar o desempenho dos jatos de alta pressão, em cada posição de aplicação, controlando as posições e os ângulos de aplicação do fluido. O desempenho de cada posição de aplicação dos jatos foi medido em termos da vida das ferramentas, das forças de usinagem, da temperatura gerada pelo corte, do desgaste e da rugosidade da ferramanta, além da análise da forma do cavaco produzido. De maneira geral os resultados mostram que as aplicações individuais com o jato à alta pressão jactado na interface cavaco-ferramenta apresentaram os melhores resultados, seguidos do jato peça-ferramenta e jato peça-cavaco respectivamente, chegando a aumentar a vida da ferramenta em até 152%, quando comparada com a aplicação convencional da máquina ferramenta. Com jatos simultâneos constatou-se que existe uma sinergia maior entre os jatos cavaco-ferramenta e peça-ferramenta do que entre os jatos cavaco-ferramenta e peça-cavaco. / In this work it was studied the behavior of the turning operation of ISO 683-XV-8, a difficult to machine steel, using coated sintered carbide insert, under high pressure application of the cutting fluid in the three main heat generating areas: interface chip-tool; primary zone of shear, and area of tool-workpiece contact. For that, a system of cutting fluid application of jes under high-speed and high-pressure, that can be applied in an individual and simultaneous way was designed and mounted in a conventional lathe. The system consists of a low cost piston pump, a control system of the flow and pressure of the fluid flow and a device capable to control the variation of the jets application angles. The objective was to improve the performance of the high-pressure jets, in each application position, controlling the positions and the angles of application of the fluid. The performance of each application position of the jets was measured, in terms of tool life, cutting force components, relative temperature of the tool, tool wear and workpiece surface roughness, as well as the analysis of the shape of the generated chips. In general, the results show that individual applications with high pressure jet directed on to chip-tool interface presented the best results, followed by the jet pointed to the work piece-tool and work piece-chip. The tool life increased 152% when compared with the conventional fluid application. With simultaneous jets it was verified that a larger synergy exists between the ship-tool jets and workpiece-tool jets than between the chip-tool jets and workpiece-ship jets.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346679.pdf: 146353658 bytes, checksum: 93b53287eaa0d22f4e30366d1c77d270 (MD5) Previous issue date: 2016 / O torneamento de aços endurecidos é tipicamente realizado utilizando-se ferramentas de PCBN e cerâmica, as quais possuem propriedades adequadas para suportar as condições tribológicas do processo, impostas tanto pela dureza e resistência mecânica como pelos componentes microestruturais (como os carbonetos) do material usinado. Neste segmento, o desenvolvimento de novas classes e, principalmente, o refino de grão das ferramentas de metal-duro, associado às novas tecnologias de revestimentos, conferem ao metal-duro propriedades compatíveis com a aplicação. Neste contexto, este trabalho visa determinar a região de transição de aplicação das ferramentas de metal-duro revestido (PVD TiAlN e MTCVD TiCN/Al2O3/TiN) e PCBN, por meio do estudo do desgaste das ferramentas em parâmetros tridimensionais ao longo do período de adequação do sistema tribológico do par ferramenta-peça. Para isso, ensaios de torneamento foram realizados nos aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2 em seis patamares de dureza, no intervalo de 35 a 60 HRC e divididos em duas fases: adequação tribológica e vida das ferramentas. Na primeira foram avaliados: componentes da força de usinagem, desgaste das ferramentas (microscopia óptica e eletrônica de varredura), integridade da superfície usinada (rugosidade e alterações e microestruturas) e morfologia dos cavacos. Na segunda fase foram considerados a evolução dos desgastes das ferramentas e a rugosidade da superfície usinada. Verificou-se que as componentes da força de usinagem apresentam aumento gradativo com o aumento da dureza dos materiais, sendo a força passiva (Fp) a componente dominante. Ademais, o incremento na dureza dos aços tende a reduzir os valores rugosidade da superfície usinada, atingindo a classe N4 (até 0,4 µm no parâmetro Ra). Considerando-se os parâmetros de desgaste que representam o volume de material removido (WRM) e a área afetada (WAA) da ferramenta, tanto para o metal-duro como para o PCBN, verificou-se uma tendência na redução do desgaste das ferramentas com o aumento da dureza dos aços até 50 HRC nas três ligas de aço ensaiadas. Após este limite de dureza, entretanto, o desgaste apresenta novamente uma tendência de aumento com acréscimos na dureza. Esta região representa a transição da morfologia dos cavacos de contínuos para dentes de serra, como também da intensidade de atuação dos mecanismos de desgaste ? principalmente da abrasão, adesão e difusão. Verificou-se, ainda, que o aumento da dureza dos aços tende a reduzir o mecanismo de desgaste da adesão, situação identificada pelo parâmetro de desgaste WAM (volume de material aderido à ferramenta). Além disso, a fração volumétrica de carbonetos na microestrutura dos aços possui impacto exponencial nos parâmetros de desgaste WRM e WAA. Os ensaios de vida das ferramentas mostraram que a região de transição de aplicação das ferramentas de metal-duro é dependente tanto da dureza como da microestrutura dos materiais usinados. Para o aço AISI 4340, o limite de aplicação das ferramentas de metal-duro é de 55 HRC; para aço AISI 52100, de 50 HRC; e para o aço AISI D2 este limite é de 45 HRC. Adicionalmente, verifica-se que para o limite de aplicação nos aços AISI 4340 e 52100, a vida das ferramentas depende do momento do desplacamento do revestimento da ferramenta. Com base na análise dos resultados, verificou-se que os parâmetros tridimensionais de desgaste se mostram adequados até mesmo para a detecção de mínimos defeitos no desgaste das ferramentas, como o momento do desplacamento do revestimento. Evidencia-se, através do trabalho, que a metodologia desenvolvida e aplicada no mesmo abre novas possibilidade de compreensão dos complexos e específicos fenômenos ocorridos em processos de usinagem, particularmente na usinagem de aços endurecidos.<br> / Abstract : The turning of hardened steels is typically accomplished using PCBN and ceramics tools, which have suitable properties to withstand the tribological process conditions imposed by machined material i.e., hardness and mechanical strength and microstructural components (such as carbides). In this segment, the development of new cemented carbide grades, especially the grain refining, coupled with new coating technologies, give the cemented carbides application compatible properties. In this context, this research aims to determine the boundary of application of cemented coated carbide (PVD TiAlN and MTCVD TiCN/Al2O3/TiN) and PCBN tools, through the study of tool wear in three-dimensional parameters over the adequacy period of the tool-workpiece tribological system. Turning tests were conducted on AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 steels, in six hardness levels, ranging from 35-60 HRC and divided into two phases: tribological adequacy and tool life. In the first one, machining force components, tool wear (by optical and scanning electron microscopy), machined surface integrity (roughness surface and microstructural alterations) and chip morphology were evaluated. In the second phase, tool wear evolution and machined surface roughness were considered. The machining force components present a gradual increase with the increase of the hardness material, with the passive force (Fp) being the dominant component. In addition, the increase in hardness of the steels tends to reduce the machined roughness surface, reaching the N4 grade (up to 0.4 µm in the Ra parameter). Considering the wear parameters that represent the amount of material removed from the tool (WRM) and affected area (WAA), both cemented carbide and PCBN, were found to have a trend of decreasing tool wear with increasing the hardness in the range of 35-50 HRC. After a hardness level of 50 HRC, however, wear shows increasing trend with increasing hardness. This region represents the transition from continuous chips to saw tooth chips morphology, as well as the wear mechanism acting intensity ? especially abrasion, adhesion and diffusion. It was also found that increasing the hardness of the steel tends to reduce the adhesion wear mechanism, identified by wear parameters WAM (adhered material volume on the tool). Moreover, the volume fraction of the carbides in the steel?s microstructure has an exponential effect on WRM and WAA wear parameters. Tool life tests showed that the cemented carbide and PCBN tools boundary of application is a function of hardness and microstructure of the machined material. The cemented carbide limit of application of AISI 4340 steel is 55 HRC; AISI 52100 steel is 50 HRC; and AISI D2 steel is 45 HRC. Additionally, the cemented carbide tool life in the limits of application in AISI 4340 and 52100 steels depends on the time it takes the coating to deteriorate. Based on the result analysis, it was found that the three-dimensional parameters of wear are suitable even for detecting minuscule tool defects by identifying the time of coating deterioration. It is evidenced by this research, that the methodology developed and applied open new possibilities to understanding complex and specific phenomena occurring in machining processes, particularly in the machining of hardened steels.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316411.pdf: 2933986 bytes, checksum: 26bd31f73d24e3244b797a820f2a5bcb (MD5) / Esta dissertação aborda o desenvolvimento e aplicação de um método de implantação de Troca Rápida de Ferramentas (TRF) em tornos verticais Controle Numérico Computadorizado (CNC), método este baseado em diversas contribuições da literatura, a partir da ferramenta Single Minute Exchange of Dies (SMED) criada por Shigeo Shingo, em 1950. O presente estudo é complementado com a descrição de um caso de aplicação do método em uma empresa do ramo automotivo pesado. A aplicação da metodologia TRF, dentre outros benefícios, permite flexibilizar a produção de itens, reduzir os lotes de peças e consequentemente a quantidade de peças em estoque, aumentando assim a utilização das máquinas, bem como a capacidade produtiva da empresa. O método é uma sequência de procedimentos técnicos e gerenciais que, pela padronização das ações, visa a reduzir os desperdícios operacionais e a busca de métodos e dispositivos para transformar grande parte do setup interno em setup externo, além de reduzir o tempo com o setup interno remanescente. A apresentação do estudo de caso mostra detalhadamente todos os passos tomados pela equipe, enfatizando as principais ações específicas de tornos verticais CNC, trazendo ao final da aplicação da metodologia as melhorias na ordem de 72% de redução no tempo de setup e, consequentemente, o aumento da flexibilidade da empresa.<br> / Abstract : This thesis approaches the development and application of a method of Single Minute Exchange of dies implementation in CNC vertical lathe, which was based on several contributions of literature, regarding the tool created by Shigeo Shingo, in the 50's. The actual study is complemented with the description of a case study of application of the method in an enterprise heavy automotive. The application of the Single Minute Exchange of Dies (SMED) methodology, among other benefits, allows production flexibility of the items, reducing the lots of parts and consequently the quantity of the parts in stock, increasing the using of the machines, as well as the productive capacity of the enterprise. The model is a sequence of technical and management procedures that by the standardization of the action aims at reducing the operational wastes and the seeking of the methods and devices in order to change the great part of the internal setup in external setup, yonder to reduce the time regarding the remaining internal setup. The presentation of the case study shows in detail all the steps taken by the team, emphasizing the specifics main actions of the CNC vertical lathe, showing at the final of the methodology application the improvements regarding to 72% of setup time reduction and consequently increasing of the enterprise flexibility.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342315.pdf: 8726201 bytes, checksum: 4ef3ab05d326c373040ea83969d7aca2 (MD5) Previous issue date: 2016 / Ao longo das etapas de manufatura de um componente mecânico, os processos de fabricação afetam diretamente o estado microgeométrico da superfície e as propriedades do material nas camadas da subsuperfície. Fenômenos como a formação de camada branca, deformação plástica e o cisalhamento de carbonetos, por exemplo, impactam diretamente no desempenho do componente, principalmente quanto a vida por fadiga, pois as regiões afetadas são propensas a nucleação e propagação de trincas. Aços endurecidos têm sido empregados na fabricação de engrenagens, rolamentos, matrizes e demais componentes críticos de engenharia, os quais necessitam de elevada resistência ao desgaste, o que torna relevante o estudo da integridade da superfície. O processo de torneamento de materiais endurecidos tem se tornado uma possibilidade à retificação, reduzindo custos e tempos. Devido aos elevados custos das ferramentas empregadas no torneamento, como o PCBN e cerâmicas, e com o consequente desenvolvimento de tecnologias de revestimento e redução de grãos, ferramentas de metal-duro têm despontado como uma alternativa economicamente viável para este tipo de operação. Assim, este trabalho visa avaliar a integridade da superfície para os aços AISI 4340, AISI 52100 e AISI D2, em seis valores de dureza, usinados com ferramentas de PCBN e metal-duro de grãos ultrafinos. Primeiramente foram avaliadas as rugosidades 2D e 3D das superfícies usinadas e verificou-se que para durezas até 50 HRC, ambas as ferramentas de corte apresentaram comportamentos similares, em termos de acabamento da superfície. Entretanto, acima deste valor, a usinagem com ferramenta de metal-duro apresentou maiores instabilidades, gerando superfícies com baixo desempenho funcional. Este comportamento está associado à geometria da ferramenta e às características microestruturais dos materiais. Posteriormente, foram analisadas as alterações microestruturais e verificou-se que o fator dureza não é determinante no comportamento das superfícies usinadas, mas sim a microestrutura. Outra característica observada em quase todos os ensaios é que a camada submetida a alteração é muito fina, resultado este associado aos parâmetros de corte e às geometrias das ferramentas. Em relação aos materiais, os três aços apresentaram camada branca por transformação de fase e no aço AISI D2, em específico, foi observado o cisalhamento de carbonetos.<br> / Abstract : Along a mechanical component manufacturing steps, manufacturing processes directly affect the microgeometric surface condition and material properties in the subsurface layers. Phenomena such as the formation of white layer, plastic deformation and shear carbides, for example, directly impact on component performance, especially as the fatigue life, as the affected areas are prone to nucleation and propagation of cracks. Hardened steels have been employed in the manufacture of gears, bearings, dies and other critical components of engineering, which require high wear resistance, which makes it relevant to the study of surface integrity. Hard turning has become an alternative to grinding, reducing costs and time. Due to the high cost of the tools, PCBN and ceramics, for example, and the consequent development of coating and reduction grains technologies, carbide tools has emerged as an economically viable alternative to this type of operation. Thus, this study aims to evaluate the surface integrity to the AISI 4340, AISI 52100 and AISI D2 steels in six hardness values, machined with PCBN and carbide ultrafine grains tools. First were evaluated 2D and 3D roughness of the machined surfaces and it was found that hardness up to 50 HRC, both cutting tools showed similar behavior in terms of surface finish. However, above this value, the machining with carbide tool showed higher instabilities, generating surfaces with low functional performance. This behavior is associated with the geometry of the tool, the elevation of the components of the machining force and microstructural characteristics of materials. Subsequently, the microstructural changes were analyzed and it was found that the hardness is not decisive factor in the behavior of the machined surfaces, but the microstructure. Another feature observed in almost all tests is that the layer subject to change is too thin, a result that is associated with the cutting parameters and geometries of the tools. About materials, AISI 4340 and AISI 52100 steel showed white layer by phase transformation and the steel AISI D2 carbides shear. In the three materials was observed the occurrence of plastic deformation. Regarding the performance of cutting tools, the biggest changes were observed for steels from 55 HRC, machined metal-hard tool.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T11:31:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O fresamento é um dos mais importantes processos de usinagem empregados na indústria mecânica. A alta taxa de remoção de material, produção de superfícies com elevada qualidade e a variedade de ferramentas utilizadas no corte fazem deste processo uma boa opção para a usinagem de superfícies planas, contornos, rasgos e cavidades, entre outras geometrias. A sua otimização com vistas a obter bons resultados em termos econômicos, tecnológicos e de projeto é muito complexa, devido ao grande número de variáveis envolvidas. A área geral de otimização abrange uma grande amplitude de tópicos especializados, tais como otimização de parâmetros de corte, considerações de vida de ferramenta/desgaste, algoritmos para as técnicas de seleção de ferramenta para torneamento e fresamento, planejamento de processo e programação do fluxo de ferramenta/trabalho etc. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo analisar o processo de fresamento frontal com base em resultados do comportamento das forças de usinagem e do desgaste obtidos no processo de torneamento cilíndrico, utilizando insertos de cerâmica à base de Si3N4. Os experimentos são realizados para o torneamento de ferro fundido cinzento GG 25, e não no fresamento, devido à maior facilidade de obter os dados dessa forma do que através de ensaios de fresamento. Desde que feitas considerações que permitam a analogia entre os dois diferentes processos, os resultados obtidos podem ser empregados também para a compreensão do fresamento. Visando obter informações no sentido de otimizar os sistemas produtivos, foram escolhidos insertos de cerâmica e parâmetros de corte usualmente utilizados em chão-de-fábrica no processo de fresamento frontal de blocos de motores de ferro fundido cinzento. Nestes ensaios são analisados os comportamentos das forças de usinagem e do desgaste de flanco na ferramenta, juntamente com a forma como eles evoluem ao longo do processo e o influenciam.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-26Bitstream added on 2014-06-13T20:04:24Z : No. of bitstreams: 1 bahia_alh_dr_guara.pdf: 4900377 bytes, checksum: 181dbccfc8fe6a113dd46e2900635592 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com a constante evolução tecnológica nas áreas aeronáutica, espacial, automobilística, dentre outras, o uso de materiais com elevadas resistência mecânica e à corrosão em altas temperaturas tem sido cada vez mais necessário. Dentre os materiais que atendem a estes requisitos em temperaturas até 815 ºC está a liga à base de níquel Pyromet® 31V (N07032). Esta liga é utilizada na confecção de válvulas de exaustão em motores diesel de alta potência nas quais é exigida, além de resistência a altas temperaturas, uma grande resistência à sulfetação, à corrosão e à fluência. Entretanto, devido à sua grande resistência mecânica e baixa condutividade térmica, ocorre uma concentração de calor principalmente na interface cavaco-ferramenta dificultando assim a sua usinabilidade. Este trabalho teve como objetivo estudar a usinabilidade da liga Pyromet® 31V nas condições laminada à quente (42 HRC) e seguida de solubilização e envelhecimento (37 HRC) utilizando-se ferramentas de metal duro com e sem recobrimento, com lubrificação abundante e com a técnica de MQF. Em termos de vida da ferramenta, os melhores resultados para as ferramentas recobertas foram para avanços de 0,15 (laminadas) e 0,12 mm/rot. (solubilizadas). Devido à imprevisibilidade na formação do desgaste de entalhe e APC, não houve uma tendência clara de elevação ou queda na vida e/ou volume de material removido em função do avanço. Os mecanismos de desgaste atuantes nas ferramentas recobertas foram abrasão, attrition e martelamento e nas sem recobrimento foram difusão e abrasão. Na usinagem com MQF obteve-se bom acabamento superficial, vida razoável e reduzido volume de material removido. Já a ausência de recobrimento ocasionou uma redução de 70% no volume removido. Os cavacos gerados foram diversificados, mas predominantemente longos, destacando-se também a formação de cavacos duplos / Considering the constant technological developments in the aeronautical, space, automotive and nuclear areas, among others, the use of materials with high mechanical strength and corrosion resistance at high temperatures has been increasingly necessary. Among the materials that meet the mechanical strength and corrosion properties at temperatures up to 815 °C one can find the nickel base alloy Pyromet® 31V (N07032). This alloy is commonly applied in the manufacturing of high power diesel engines exhaust valves, where it is required besides the high temperature resistance, high resistance to sulfide-containing environments, corrosion and good resistance to creep. However, due to its high mechanical strength and low thermal conductivity, it occurs concentration of heat in the workpiece-tool and tool-chip interfaces, resulting in low machinability. This work aimed to study the machinability, using the cemented carbide coated and uncoated tools, of the hot-rolled (42 HRC) and solubilizing-aging (37 HRC) conditions of the Pyromet® 31V alloy, using two conditions, abundant fluid and MQF techniques. The best results for tool life with coated tools were with 0.15 (hotrolled) and 0.12 mm/rev. (solubilizing-aging) feed rates. Due to the unpredictability in the formation of the notch wear and built-up edge (BUE) it wasn’t observed a noticed tendency to increase or decrease in tool life and/or volume of removed material due to the feed rates. The wear mechanisms in coated tools were abrasion, attrition and hamming and in the uncoated tools were diffusion and abrasion. In the turning of this alloy with MQF, good surface finish, reasonable tool life and reduced volume of material removed were obtained. However, the absence of coated caused a 70% reduction in volume removed. The chips generated were of several types, but predominantly long, highlighting also the doubles chips formation

O aumento da produtividade é sem dúvida um dos maiores desafios para a indústria de manufatura. Neste sentido, a vibração tem se apresentado ao longo das últimas décadas como um dos principais limitantes para a melhoria da produtividade, especialmente em operações de usinagem. Nos últimos anos muitas pesquisas foram conduzidas com o objetivo de suprimir ou minimizar os efeitos causados pelo fenômeno de vibrações regenerativas ou chatter. Este trabalho contribui propondo o desenvolvimento de um método para minimizar os efeitos da vibração em operações de torneamento por meio da variação dinâmica de parâmetros de corte relacionados com a área da seção de corte. No presente estudo optou-se pela operação de torneamento cilíndrico e a atuação dinâmica na profundidade de usinagem. Uma análise teórica e uma verificação das condições técnicas necessárias para a aplicação do método proposto são apresentadas. Além disso, simulações numéricas foram realizadas para verificação dos modelos analíticos e correlação com os ensaios práticos. Finalmente, utilizou-se o método em um processo de usinagem real e os resultados demonstram que é possível minimizar consideravelmente os efeitos do fenômeno de chatter variando dinamicamente a profundidade de usinagem sem afetar a qualidade final da peça usinada. / Improve productivity is with no doubts one of the greatest challenges for manufacturing industries nowadays. In that way, chatter vibrations has been arisen in last decades as a major limiting issue for productivity, especially on machining operations. In the last years many investigations has been carried out to suppress or minimize chatter vibrations effects on machining. In this work a development of a method to minimize chatters vibrations on turning operations by dynamically variation of cross section of the chip is proposed. Cylindrical turning operation was selected as the main target for this study and depth of cut as the parameter to be dynamically varied. A theoretical and essentials technical features analyses to apply the proposed method on a market machine tool are. Furthermore, numerical simulations were performed to validate and correlate analytical model to practical experiments. Finally, the proposed model was applied on real machining process and the results show that it is possible to substantially minimize the chatter vibration phenomenon by dynamically variation on depth of cut without affect the surface finishing.