Vários fatores, tais como custos, qualidade, flexibilidade e tempo de resposta, levam a vantagens competitivas. Nas indústrias do ramo metal mecânico, os fatores custos e qualidade estão intimamente ligados ao surgimento de novos materiais de difícil usinagem (cujos comportamentos ainda são desconhecidos), e como conseqüência o surgimento de novos e caros materiais de ferramentas juntamente com as exigências de alta produção, lotes variados, faixas de tolerâncias cada vez mais estreitas e baixos custos de produção, o que têm extrapolado os limites e habilidades de operadores de máquinas. Quanto aos fatores flexibilidade e tempo de resposta, as indústrias têm apontado uma grande necessidade de informações confiáveis sobre desempenho da produção e informações sobre parâmetros tecnológicos das máquinas-ferramenta. Sistemas de apontamentos manuais mostram-se deficientes, quanto à confiabilidade, velocidade de atualização, detecção de não conformidades e outros fatores prejudiciais à produção, além de gerarem redundância de trabalho na coleta e alimentação de bancos de dados. O sistema proposto contribui para a satisfação dessas necessidades, utilizando-se de tecnologias de comunicação e de aquisição de dados, que propicia o monitoramento e supervisão de processos de torneamento. Permite o monitoramento da qualidade dimensional e indiretamente do desgaste de ferramentas, e ainda o compartilhamento de informações de chão de fábrica, em tempo real, para qualquer localidade via intranet e/ou internet, auxiliando na integração do sistema de manufatura. / Several factors, such as costs, quality, flexibility and response time, influence the competitive advantages. In the metal working industries, the factors cost and quality are closely linked to the appearance of new materials difficult to machine (whose behaviors are still ignored). As a consequence, the appearance of new and expensive tool materials, together with the demands for high production, varied batches, range of tolerances more and more narrow and low production costs, what have been extrapolating the limits and abilities of operator’s machine. With regards to the factors flexibility and response time, industries have been pointing to a need for reliable information about production performance and about machine-tools technological parameters. Systems of manual appointments are subject to lack of reliability, up date, detection of non conformities and other factors affecting negatively the production system. Additionally, they can generate work redundancy in the acquisition and database feeding. The proposed system contributes to achieve that need using communication and data acquisition technologies, that allows the monitoring and supervision of turning processes. It allows the monitoring of the dimensional quality and indirectly tools wear, as well as sharing shop floor information, in real time, with any place through intranet and/or Internet, aiding the integration of the manufacturing system.

Austempered Ductile Iron (ADI) is a ferrous material that was first fabricated in the second half of last century, therefore a relatively new material compared to steel, which has been used for different applications by mankind for some millennia now. ADI';s mechanical properties, such as its strength-to-weight ratio, which has proven to outperform that of forged steel by up to 10%, are very suitable for structural applications, such as connecting rods, crankshafts, and heavy farm machinery among others. The main goal of this work is to perform an analysis of the machinability of two ASTM grades of ADI, namely 2 and 3. The samples used in this work were cast and austempered according to ASTM standards for the production of grade 2 (G2) and grade 3 (G3) ADI. Characterization was accomplished through tensile and hardness tests, metallography and X-ray diffraction. Machinability was evaluated by analyzing tool life, cutting forces, surface finish and chip characteristics in turning operations. A quick-stop test was also performed. Tool life when machining G2 was 33% lower than G3, although the latter is a harder material. Abrasion and adhesion were the wear mechanisms observed through SEM images, whereas in other cast irons mainly abrasion is observed. Cutting forces measurements showed that the value of Kc1,1 decreased 19%, from 1448 to 1175N/mm2, for G2 as the depth of cut increased from 2 to 5mm at a cutting speed of 80m/min and 18%, from 1501 to 1236N/mm2, for G3. Surface roughness measurements proved that a smoother surface is obtained for both alloys at f = 0.10mm/rev when using an insert with nose radius 1.6mm instead of smaller radii. Both alloys presented similar surface quality. All chips observed were segmented.

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.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T00:14:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:31:27Z : No. of bitstreams: 1 281625.pdf: 19487138 bytes, checksum: e1c1bc525634109ce504e456590ef8cb (MD5) / A furação é um processo de usinagem de grande utilização na indústria, e entre as ferramentas utilizadas para execução de furos, a broca helicoidal é a ferramenta mais importante. Apesar das melhorias nestas ferramentas ao longo dos anos, o tempo de circulação de uma peça na fabricação em série é ainda fortemente limitado pela furação. Esse processo de usinagem apresenta dificuldades em seu estudo, já que ocorre no interior da peça e o acesso é bloqueado pela ferramenta, e uma das formas de melhorá-lo é através da modificação da geometria da broca. Considerando as crescentes exigências em relação à produtividade, qualidade e custo dos processos de fabricação, também para a otimização de brocas é crescente a adoção de métodos de modelagem e simulação. Estes métodos surgem como uma forma alternativa e de menor custo para analisar virtualmente as variáveis do processo de furação, como por exemplo, o comportamento das forças durante a usinagem, que por sua vez influenciam a vida da broca e a qualidade do furo obtido, entre outras grandezas. Dentro deste contexto, neste trabalho propõe-se a modelagem e simulação da forças durante o processo de furação, através do emprego de métodos computacionais, aliados a métodos experimentais para verificar a validade dos mesmos. Foram utilizadas informações obtidas no processo de torneamento como base à modelagem do processo de furação, visto que o torneamento é de mais simples compreensão do que a furação. Para isto, foi feita uma segmentação da broca em cilindros com diferentes diâmetros que somados representem a furação em cheio. Os corpos-de-prova com forma cilíndrica são furados e torneados com o objetivo de medir as forças de usinagem, permitindo, no caso da furação, identificar as regiões que sofrem maiores solicitações mecânicas. Da comparação destes resultados, foi gerado um modelo que permite simular as forças no processo de furação a partir de dados obtidos no torneamento. O modelo de força desenvolvido na furação destina-se primeiramente ao melhor entendimento do processo em si, bem como para sua otimização. A proposição de novas geometrias de brocas, diâmetros, revestimentos e materiais de peça poderão ser previamente simuladas e verificadas com relação aos esforços resultantes em região que se estenda do centro da broca até o gume secundário. Para validar o modelo desenvolvido, foram utilizadas diferentes geometrias e diâmetros de broca, bem como diferentes materiais da peça. O modelo, em sua atual concepção, apresentou bons resultados para a força de corte e de avanço quando da furação do aço Ck45 com diferentes diâmetros de broca, mostrando que o efeito de escala nas dimensões da broca são percebidos pelo modelo. A simulação da força de corte utilizando os três diferentes materiais da peça (Ck45, ESP65 e ETG100) também apresentou bons resultados, enquanto que para a força da avanço o mesmo não ocorre, mostrando que os efeitos de melhora de usinabilidade inerentes aos aços ESP65 e ETG100 são mais expressivos na direção de avanço, denotando a importância de se considerar, futuramente, as propriedades mecânicas dos materiais no modelo. Para o alívio do gume transversal os resultados também mostraram o efeito da diferença de usinabilidade entre os aços ensaiados, além do efeito de escala do tamanho do gume transversal que se mostrou dominante nos resultados simulados da força de corte e de avanço. Uma adequação do tamanho do gume transversal com alívio em relação ao da broca Standard se faz necessária.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2007. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:46:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273017.pdf: 4488937 bytes, checksum: 388c0f851737753ad3e42c94494314c3 (MD5) / Atualmente, fatores como: a redução das emissões de poluentes, redução do consumo de combustíveis dos veículos sem alterar a potência, são decisivos para corporações do ramo automobilístico ganhar o mercado consumidor. Neste contexto, o ferro fundido vermicular tem se apresentado como um material de uso potencial, em diversos componentes, bem como em motores diesel devido às suas propriedades superiores. Apesar das boas características mecânicas e dos seus vários benefícios para a indústria, sua microestrutura é de difícil usinabilidade o que se torna um fator limitante de sua aplicação. Um desses fatores é o limite de nodularidade que deve estar em uma faixa de 0 a 20%, pois quanto maior seu aumento, maior será a resistência a tração e a rigidez, diminuindo a condutividade térmica e usinabilidade do material. Ademais, comparado ao ferro fundido cinzento, a dificuldade na usinagem do vermicular está relacionada também a dois fatores: a sua alta resistência mecânica que acarreta grandes forças de corte, e a ausência de sulfeto de manganês em sua microestrutura, sempre presente no ferro fundido cinzento, e que deposita-se sobre a ferramenta de corte garantindo uma ação lubrificante local. Desse modo o presente trabalho tem como objetivo analisar a influência que a variação na nodularidade do ferro fundido vermicular tem sobre a sua usinabilidade. Os critérios utilizados para a análise foram os tempos de vida e os mecanismos de desgaste das ferramentas de metal-duro e de cerâmica na usinagem do ferro fundido vermicular em processo de corte contínuo. Os resultados obtidos mostram que a variação da microestrutura tem grande influência na usinabilidade do material e que as ferramentas de metal-duro se mostram as mais viáveis para a usinagem do ferro fundido vermicular em função dos bons resultados apresentados. / Nowadays, factors such as: the pollutants emission reductions, the fuel consumption reduction on vehicles without loosing power, are decisive to the automobile corporations to win the consumer market. Within this context, the compact graphite iron has showed itself as a material with a lot of potential to many components, as well as diesel engines due its superior properties. Despite its good mechanical characteristics and the many benefits that it can bring to the industry, its structure and the composition have a very hard machinability what become limiting factors to its application. One of these factors is the nodularity that should be between 0-20 percent, because how much increase the nodularity, bigger will be the stiffness and tensile strength, decreasing the machinability and thermal conductivity of the CGI. Furthermore comparing to the gray cast iron, the difficulty on machining the compact graphite iron is related on two factors: its high mechanical resistance which involves great cutting powers and the absence of manganese sulfide on its microstructure, which is always present on the gray cast iron that deposits on the cutting tool and guarantees a lubricant action locally. The present work has as purpose to analyze the influence of the nodularity variation on the machinability of compact graphite iron. The parameters consider for the analyses were the tool life and the wear mechanisms of the carbide and ceramics cutting tools. The results showed that the microstructure variation has great influence on the CGI machinability and that the carbides showed the most viable cutting tool for machining the compact graphite iron.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311887.pdf: 4652023 bytes, checksum: ef89bf373e0d20ec2ddd141dab2f286f (MD5) / O presente trabalho se propõe a pesquisar um determinado comportamento atípico observado na usinagem do ferro fundido cinzento FC 250, qual seja: a diminuição do desgaste da ferramenta com o aumento da velocidade de corte, quando submetido à usinagem em altas velocidades com ferramentas de nitreto de silício (Si3N4). Os experimentos, de usinagem por processo de torneamento externo longitudinal, de curta e longa duração, em corpos de prova produzidos em ferro fundido cinzento FC 250 em condições de fabricação comercial, foram realizados em um torno CNC com potência nominal de 75 kW, barramento inclinado e muito robusto. Os experimentos foram desenvolvidos com diferentes velocidades de corte situadas entre 400 e 1400 m.min-1, com o objetivo de determinar o comportamento do desgaste da ferramenta para crescentes velocidades de corte. A análise dos resultados, especialmente no que tange ao desgaste das ferramentas, foi realizada com microscopia óptica e eletrônica, procurando, desta forma, caracterizar os tipos e mecanismos responsáveis pelo desgaste das ferramentas. A textura e integridade da superfície dos corpos de prova foram analisadas em função da rugosidade da superfície, microdureza e também a microestrutura da camada adjacente à superfície usinada. A análise dos resultados comprovou o comportamento atípico, ou seja, mostrou que o desgaste da ferramenta diminuiu no intervalo de 400 m.min-1 a 700 m.min-1 e no intervalo de 700 m.min-1 a 1400 m.min-1 o desgaste é constante. No que se refere à rugosidade na superfície usinada, constatou-se uma diminuição desta para crescentes velocidades de corte. Quanto à integridade da superfície, não foram identificadas alterações significativas na camada adjacente à superfície usinada, isto em termos de deformações plásticas, alterações microestruturais e microdureza. Esses resultados, que serão detalhadamente discutidos ao longo do trabalho, são relevantes para aplicações industriais, pesquisas no campo dos materiais, ferramentas de usinagem e usinabilidade dos materiais das peças. Por fim, pode-se destacar que os objetivos traçados para a presente pesquisa foram alcançados com sucesso. / This work proposes to investigate a particular atypical behavior observed in the machining of FC 250 gray cast iron, where the tool wear decreased with increasing cutting speed, when subjected to machining at high cutting speeds with tools based on Si3N4. The short and long term experiments for machining external longitudinal turning process in specimens produced in FC 250 gray cast iron in commercial manufacturing conditions were performed on a very robust 75 kW CNC lathe, with inclined bed. The experiments were conducted with different cutting speeds, lying between 400 and 1400 m/min, in order to determine the behavior of the tool wear for increased cutting speeds. The analysis of the results, especially regarding the tool wear, was carried out with optical and electron microscopy, thereby attempting to characterize the types and mechanisms responsible for the tool wear. The texture and surface integrity analyses of the samples were performed in terms of surface roughness, hardness and analysis of the microstructure of the layer adjacent to the machined surface. The results demonstrated the atypical behavior, i.e., the tool wear reduced in the 400-700 m/min range, and in the 700-1400 m/min range the wear is constant. With respect to the machined surface roughness, it decreased with increasing cutting speeds. Regarding the integrity of the surface, significant changes in the layer adjacent to the machined surface were not identified, i.e. in terms of plastic deformation, microstructural changes and microhardness. These results, which will be discussed in detail throughout this text, are relevant for both industrial applications and for research on the field of tool materials for machining, and also for machinability of materials. Finally it can be stated that the objectives for this study were successfully achieved.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:54:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319572.pdf: 16638386 bytes, checksum: bf64256195d022ef56845aeeb0fa6552 (MD5) Previous issue date: 2103 / Materiais fabricados pela metalurgia do pó utilizados em componentes automotivos, especificamente em assentos de válvulas de motores de combustão interna, exigem elevada resistência ao desgaste decorrido da submissão a esforços mecânicos em altas temperaturas e em meio químico agressivo. Para esta aplicação são empregadas ligas específicas de aço-rápido obtidas pela metalurgia do pó, e para sua usinagem de acabamento são necessárias ferramentas de alto desempenho, como as de nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN). O objetivo principal deste trabalho é investigar a influência da microgeometria do gume e da classe de PCBN sobre o corte ortogonal de aço rápido fabricado pela metalurgia do pó temperado e revenido. Foram utilizados insertos de PCBN com microgeometria de gume chanfrado e arredondado (tipo S) e apenas arredondado (tipo E) de alto e baixo teor de CBN, na faixa de velocidades de corte entre 100 e 220 m/min. Para a realização da pesquisa foi preparada a infraestrutura para a condução de ensaios, projetando-se dispositivos e interfaces mecânicas para a fixação de corpos de prova e o sistema de medição de força na máquina ferramenta, de dispositivo de medição de desgaste no microscópio de ferramentaria, elaborou-se programas para aquisição de dados e respectiva documentação. Foram analisados o desgaste dos insertos de PCBN em que se procurou identificar os mecanismos de desgaste dominantes avaliando-se imagens digitais obtidas por microscópio eletrônico de varredura (MEV) das regiões do flanco e da face afetadas pelo desgaste, bem como através da análise química realizada por espectroscopia por dispersão em energia (EDS) de regiões de interesse nas marcas de desgaste dos insertos e aquisição das componentes força de corte (Fc) e força de avanço (Ff) através de plataforma piezelétrica. Foram observados traços de material dos corpos de prova aderidos aos flancos de todos os insertos e, para todas as velocidades de corte utilizadas. Os desgastes predominantes observados foram os de adesão seguidos dos de arrancamento e em menor intensidade a abrasão. Foram verificados indícios de formação de desgaste de cratera para algumas situações. Os insertos de alto teor de CBN, de gume chanfrado e de gume arredondado, apresentaram lascamentos na face. A menor influência sobre o desgaste dos insertos, para ambas microgeometrias dos gumes foi verificada para a velocidade de corte de 100 m/min. Melhores resultados foram encontrados para o inserto com microgeometria de gume apenas arredondado (tipo E). Os maiores valores alcançados para a componente força de corte (Fc) e de avanço (Ff) foram para os insertos com microgeometria de gume chanfrado e arredondado (tipo S). <br> / Abstract : Material manufactured by powder metallurgy used in automotive components, specifically valve seats of internal combustion engines require high wear resistance by being submitted to mechanical stresses at high temperatures and aggressive chemical environment. Specific alloy of high speed steel obtained by powder metallurgy are employed in this application, and tools of high performance, such as Polycrystalline Cubic Boron Nitride (PCBN), are required for finishing machining. The main objective is to investigate the influence of microgeometry of the edge and PCBN grade in orthogonal cutting of the quenched and tempered M2 high speed steel obtained by powder metallurgy. PCBN inserts were used with microgeometria chamfered edge and rounded (type S) and only rounded (type E) with high and low CBN content in the range of cutting speeds between 100 and 220 m/min. For the research, an infrastructure for conducting tests was prepared, by designing devices and mechanical interfaces for clamping specimens and force measurement system on the machine tool, device for measuring wear in the toolmaker microscope, programs for data acquisition and documentation were elaborated. We analyzed the wear of PCBN inserts which sought to identify the dominant wear mechanisms evaluating digital images obtained by Scanning Electron Microscope (SEM) of the flank regions of the face affected by wear, as well as by chemical analysis performed by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) of regions of interest in the marks of wear inserts. Were also performed acquisition of components cutting force (Fc) and thrust force (Ff) through piezoelectric platform.. Were observed traces of materials of the specimens adhered in flank of all the inserts and for all cutting speed used. The predominant wear observed was adhesion followed by pullout and abrasion in lower intensity. It was found trace of formation of crater wear for some situations. The inserts of high CBN content, chamfered edge and rounded, presented chipping on the face. The smaller influence on the wear of the inserts for both edges microgeometry was verified for the cutting speed of 100 m/min. Better results were found for the inserts with edge microgeometry only rounded (E type). The highest values obtained for the components cutting force (Fc) and feed (Ff) were for inserts with edge microgeometry chamfered and rounded (S type).

Orientador: Marcos Valério Ribeiro / Banca: José Vitor Candido de Souza / Banca: João Roberto Ferreira / Banca: Amauri Hassui / Banca: Izabel Fernanda Machado / Resumo: 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 / Abstract: 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 / Doutor

Vários fatores, tais como custos, qualidade, flexibilidade e tempo de resposta, levam a vantagens competitivas. Nas indústrias do ramo metal mecânico, os fatores custos e qualidade estão intimamente ligados ao surgimento de novos materiais de difícil usinagem (cujos comportamentos ainda são desconhecidos), e como conseqüência o surgimento de novos e caros materiais de ferramentas juntamente com as exigências de alta produção, lotes variados, faixas de tolerâncias cada vez mais estreitas e baixos custos de produção, o que têm extrapolado os limites e habilidades de operadores de máquinas. Quanto aos fatores flexibilidade e tempo de resposta, as indústrias têm apontado uma grande necessidade de informações confiáveis sobre desempenho da produção e informações sobre parâmetros tecnológicos das máquinas-ferramenta. Sistemas de apontamentos manuais mostram-se deficientes, quanto à confiabilidade, velocidade de atualização, detecção de não conformidades e outros fatores prejudiciais à produção, além de gerarem redundância de trabalho na coleta e alimentação de bancos de dados. O sistema proposto contribui para a satisfação dessas necessidades, utilizando-se de tecnologias de comunicação e de aquisição de dados, que propicia o monitoramento e supervisão de processos de torneamento. Permite o monitoramento da qualidade dimensional e indiretamente do desgaste de ferramentas, e ainda o compartilhamento de informações de chão de fábrica, em tempo real, para qualquer localidade via intranet e/ou internet, auxiliando na integração do sistema de manufatura. / Several factors, such as costs, quality, flexibility and response time, influence the competitive advantages. In the metal working industries, the factors cost and quality are closely linked to the appearance of new materials difficult to machine (whose behaviors are still ignored). As a consequence, the appearance of new and expensive tool materials, together with the demands for high production, varied batches, range of tolerances more and more narrow and low production costs, what have been extrapolating the limits and abilities of operator’s machine. With regards to the factors flexibility and response time, industries have been pointing to a need for reliable information about production performance and about machine-tools technological parameters. Systems of manual appointments are subject to lack of reliability, up date, detection of non conformities and other factors affecting negatively the production system. Additionally, they can generate work redundancy in the acquisition and database feeding. The proposed system contributes to achieve that need using communication and data acquisition technologies, that allows the monitoring and supervision of turning processes. It allows the monitoring of the dimensional quality and indirectly tools wear, as well as sharing shop floor information, in real time, with any place through intranet and/or Internet, aiding the integration of the manufacturing system.

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_Davi_D.pdf: 10536142 bytes, checksum: 795991ecdf9cb6dbe266a3307de5386d (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Uma característica dos revestimentos aplicados nas ferramentas de corte é a adesão. A adesão deficiente libera particulados duros e abrasivos resultantes da fragmentação prematura do revestimento, acelerando o desgaste das superfícies em contato. Na texturização, um laser de pulsos curtos e de alta frequência provoca, na interação com a superfície, uma mudança das propriedades advinda da fusão e ablação de material. Neste processo podem ocorrer a limpeza e a texturização simultâneas da superfície, dependendo da energia do pulso laser. Nesta tese foi avaliada a efetividade da texturização a laser como alternativa ao jateamento na preparação da superfície do substrato de ferramenta de metal duro antes da aplicação do revestimento. Após uma análise prévia dos efeitos do laser sobre o metal duro, dois conjuntos de substratos, um adequado a revestimento CVD e outro adequado a revestimento PVD, foram extraídos do processo produtivo antes do jateamento que antecede a aplicação do revestimento. Texturizados a laser em quatro diferentes condições, os substratos foram posteriormente recobertos com os respectivos filmes de PVD TiAlN e CVD TiCN+Al2O3+TiN. Comparadas com ferramentas convencionais, as ferramentas texturizadas a laser e revestidas por PVD foram superiores em testes de indentação e ensaios de torneamento. As ferramentas texturizadas a laser e revestidas por CVD apresentaram um desempenho inferior nos ensaios de indentação e torneamento. A comparação dos mecanismos de desgaste das ferramentas mostra que a texturização não elimina os mecanismos atuantes na ferramenta, mas altera a relação de importância na formação de seus desgastes. A texturização a laser não eliminou os defeitos produzidos pelo processo CVD na ferramenta, tornou-os mais graves, o que fez com que a ferramenta texturizada a laser apresentasse vida menor que a ferramenta convencional. Por outro lado, em ferramentas PVD, a ancoragem proporcionada pela maior rugosidade da superfície texturizada aumentou a adesão do revestimento com o substrato e, consequentemente, aumentar a vida da ferramenta / Abstract: Adhesion is one of the most important coating characteristics on cutting tools. Poor coating adhesion on the tool makes possible the coating fragmentation and the release of hard and abrasive particles. These particles interact with the tool surfaces accelerating tool wear. In texturing, a high frequency short pulse laser changes surface characteristics generating molten material and ablation. The surface cleaning and texturing can simultaneously occur, depending on the laser pulse energy. This thesis evaluated the effectiveness of laser texturing as an alternative to sand blasting for substrate surface preparation for tool surface coating. After a preliminary examination of laser surface cemented carbide interaction, two sets of substrates, a CVD coating suitable substrate and a PVD coating suitable substrate were taken from production process before blasting to coating application. These substrates were laser textured in four different conditions and then subsequently coated with the respective CVD TiCN+Al2O3+TiN film and PVD TiAlN film. The PVD coated laser texturized tool showed higher performance on indentation tests and turning tests in benchmark with conventional tools. The CVD coated laser-texturized tool was outperformed by conventional tools in the indentation test and turning test. The comparative evaluation of tool wear mechanisms shows that the texturing does not alter the wear mechanisms, but it changes the importance of them in tool wear. Therefore, laser texturizing did not eliminate the defects produced by the CVD process on the tool, instead, it made them more aggressive, what caused the laser texturized tool to have shorter life than the conventional one. On the other hand, in the PVD coated tools the anchoring caused by the higher roughness of the texturized surface could increase the coating adhesion on the substrate and, consequently, to increase tool life / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica