O estudo de usinabilidade de um material é muito importante para a determinação das características de fabricação por usinagem. Este estudo se aplica ao aço inoxidável martensítico AISI 420 C endurecido, usado na fabricação de peças de alta precisão, instrumentos cirúrgicos, eixos, turbinas e cutelaria. Deste modo, realizaram-se investigações utilizando corpos de prova endurecidos (têmpera e revenimento) com durezas de (48  1) e (53  2) HRC no torneamento a seco utilizando ferramentas de metal-duro classe ISO S com grãos extrafinos e revestimento PVD. Para estes corpos de prova variaram-se a velocidade de corte e o avanço e avaliaram-se as forças de usinagem e as tensões residuais geradas na peça. Para o material com 53 HRC, também foram analisadas a vida da ferramenta e a rugosidade. Na análise dos resultados obtidos para o material com 48 HRC, as tensões residuais tornaram-se menos compressivas (circunferencial) e mais trativas (axial) com o aumento do avanço. Além disso, os menores valores de tensão residual foram gerados utilizando menor avanço com maior velocidade de corte. Nos ensaios para o material a 53 HRC, o tempo de vida da ferramenta ficou entre 100 e 350 min para as condições ensaiadas. Os desgastes de flanco e entalhe foram evidenciados em todas as situações. O flanco da ferramenta também apresentou adesão de material da peça em todas as condições. Ao analisar os insertos em seu fim de vida, constatou-se que os mecanismos de desgastes predominantes foram a abrasão e o atrittion. Nas condições mais severas, a superfície da ferramenta exibiu trincas mecânicas e a camada subsuperficial da peça apresentou modificações microestruturais. Os perfis e os parâmetros de rugosidade registrados foram afetados pelo desgaste ao longo da vida da ferramenta. Com relação às tensões residuais circunferenciais geradas com a ferramenta nova, estas foram, em sua maioria, tensões de compressão. Com a progressão do desgaste de flanco, houve um aumento dos valores das tensões (de compressivas para menos compressivas ou até mesmo trativas). Já para as tensões axiais, os valores mostraram a tendência de se manterem compressivos. Observou-se para os perfis de tensões analisados que as tensões residuais foram compressivas e dependeram da profundidade da camada subsuperficial. Portanto, dentro das condições estudadas, conclui-se que peças de AISI 420 C endurecido podem ser fabricadas por torneamento de acabamento com ferramentas de metal-duro, permitindo obter vida longa para a ferramenta de corte, baixos valores de rugosidade, bem como valores de tensão residual compressiva, que são dados de usinabilidade importantes para esse material. / The study of the material’s machinability is very important for the determination of important machining properties. This logic applies to hardened martensitic stainless steel AISI 420 C used in the manufacture of high precision parts, surgical instruments, shafts, turbines and cutlery. In this way, investigations were carried out using hardened workpieces (quenching and tempering) with hardness of (48  1) and (53  2 HRC) in dry turning using ISO-S grade carbide tools with extra-fine grains and PVD coating. For these workpieces, the cutting speed and the feed rate were varied and the machining forces and the residual stresses generated in the part were evaluated. For the material with 53 HRC, the tool-life and the surface roughness were also analyzed. In the analysis of the results obtained for the material with 48 HRC, residual stresses become less compressive (circumferential direction) and more tensile (axial direction) with increasing feed-rate. Moreover, smaller values of residual stress were generated using lower feed-rate at higher cutting speed. In the tests for the material at 53 HRC, the tool-life was between 100 and 350 min for the conditions tested. Flank and notch wear were evidenced in all situations. The flank face of the tool also showed adhesion of the workpiece material under all cutting conditions. When analyzing the inserts at their end of life, it was verified that the main mechanisms of tool wear were abrasion and attrition. In addition, under the most severe cutting conditions, the flank face of the tool exhibited mechanical cracks and the subsurface layer of the workpieces presented microstructural modifications. The registered profiles and roughness parameters were affected by wear during the tool-life. With respect to the circumferential residual stresses generated with the fresh tool, these were mostly compressive stresses. With the progression of tool flank wear, there was an increase in the values of the residual stress (from compressive to less compressive or even tractive). For the axial residual stresses, the values showed a tendency to remain compressive. It was observed for the residual stress profiles analyzed that the residual stresses were compressive and depended on the depth of subsurface layer. Therefore, within the cutting conditions considered, it can be concluded that hardened martensitic stainless steel AISI 420 C parts can be manufactured by finishing turning with carbide tools, allowing long tool-life, low surface roughness values, as well as compressive residual stress values, which are important machinability information for this material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:46:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301079.pdf: 2153946 bytes, checksum: 58cb489646783a932f7ed533f416c2ac (MD5) / Os compósitos poliméricos, em especial polímeros reforçados com fibras vegetais, se comparados com outros materiais poliméricos ou mesmo metais, possuem baixa densidade e alta resistência específica, o que os torna adequados para serem utilizados principalmente nas indústrias automotiva, moveleira e de construção civil. Estes materiais também apresentam como vantagens baixo custo e sustentabilidade devido à utilização das fibras vegetais que são provenientes de fontes renováveis. Dentre as diversas plantas fibrosas que fornecem fibras vegetais aplicáveis em compósitos, a grande maioria pode ser cultivada no Brasil, podendo-se destacar os bambus. Além das inúmeras utilizações do bambu como material de construção e matéria prima industrial, é possível extrair suas fibras e utilizá-las como reforço em compósitos. Neste trabalho foram desenvolvidos compósitos de matriz epóxi ou poliuretano derivado do óleo de mamona com fibras de bambu através do processo de laminação manual seguido de moldagem por compressão. Laminados contínuos de bambu foram extraídos pelo processo de torneamento utilizando-se um dispositivo desenvolvido e construído em laboratório. As propriedades mecânicas dos compósitos foram avaliadas através dos ensaios de tração, flexão, impacto e análise dinâmico-mecânica. A microestrutura dos bambus, dos laminados e dos compósitos foi analisada por Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura. Os compósitos obtidos neste trabalho apresentaram baixa densidade e excelentes propriedades mecânicas de tração, flexão e impacto. Suas propriedades específicas são quase cinco vezes à de um aço baixo carbono e comparáveis às propriedades de compósitos de fibras de vidro. Os compósitos obtidos possuem propriedades adequadas para serem utilizados em diversas aplicações tecnológicas, principalmente nos setores automotivo, moveleiro e de construção civil. / Polymer composites, especially vegetable fiber reinforced polymers, have low density and adequate specific strength to be used in the automotive, furniture and civil construction industries. These are low cost and sustainable materials produced with vegetable fibers which are renewable sources. Among the innumerous plants from which biofibers are produced, most of them can be grown and cultivated in Brazil especially the bamboos. Besides the utilization of bamboo as a construction material and industrial raw material, it is also possible to extract its fibers and use them as reinforcement in composites. Polymer matrix composites made from polyurethane or epoxy resin reinforced with bamboo veneers were developed in this work using the hand layup technique followed by compression molding. It was used a castor oil derived polyurethane resin which comes from renewable sources. Rotary cut continuous bamboo veneers were extracted through an especially designed apparatus which was developed and constructed in laboratory. The composites mechanical properties were evaluated by tensile, flexural and impact testing, as well as the dynamic-mechanical analysis. The bamboo microestructure was evaluated by optical and scanning electron microscopy. Composites obtained in this work presented low density and excellent tensile, flexural and impact strengths. Its specific properties were almost five times greater than low carbon steel and even comparable to fiber glass reinforced composites. The composites have adequate properties to be used in innumerous technological applications, especially in the automotive, furniture and construction sectors.

O torneamento radial é um processo de usinagem usado na indústria metal mecânica para o corte de peças, abertura de canais ou faceamento. Esta pode ser considerada uma operação crítica devido à forma geométrica da ferramenta e aos movimentos de corte. Isto gera a necessidade de aplicação de fluidos de corte, normalmente em abundância, na região de corte. Considerando como funções destes fluidos o arrefecimento, a lubrificação e a expulsão do cavaco, sua aplicação durante essa operação é de suma importância. Várias pesquisas visam restringir o uso de tais fluidos, seja por critérios econômicos, ambientais ou sanitários. Neste contexto, o uso da técnica de mínima quantidade de lubrificante (MQL) vem ganhando espaço nos meios produtivos. Embora seja aplicada há anos em diferentes processos de usinagem, existem poucos relatos sobre a aplicação de MQL em operações de torneamento radial; no mesmo seguimento, a aplicação de ar comprimido (ACO) vai ao encontro do conceito de usinagem ambientalmente amigável. Assim, este trabalho apresenta uma análise comparativa na aplicação de lubrificantes em abundância (ABD), em MQL e o uso de ACO no torneamento radial do aço SAE 1045 para diferentes condições de corte. Na investigação, foram consideradas as forças geradas durante o processo, as rugosidades e o desvio dimensional das superfícies usinadas, e o desgaste da ferramenta. Observou-se que os esforços gerados com MQL foram similares ou inferiores aos gerados com ABD. A mesma tendência foi observada no perfil de rugosidade, predominando valores inferiores. O MQL possibilita um corte mais estável durante a vida da ferramenta, reduzindo a ocorrência de desgaste e prolongando sua vida útil, minimiza a oscilação axial e a flexão da ferramenta, reduz as rugosidades e minimiza os desvios dimensionais. Assim, pode-se afirmar que a aplicação da técnica por MQL é viável no torneamento radial do aço SAE 1045. / Radial turning is a machining process used in the metalworking industry for parting off, grooving or facing operations. This can be considered a critical operation due to the geometric shape of the tool and the cutting movements. This generates the need for application of cutting fluids, usually in abundance, in the cutting region. Considering as functions of these fluids the cooling, lubrication and expulsion of the chip, their application during this operation is of paramount importance. Several researches aim to restrict the use of such fluids, either by economic, environmental or sanitary criteria. In this context, the use of the minimum quantity of lubricant (MQL) technique has been gaining ground in the productive media. Although it has been applied for years in different machining processes, there are few reports on the application of MQL in radial turning operations; at the same time, the application of compressed air (ACO) meets the concept of environmentally friendly machining. Thus, this work presents a comparative analysis on the application of abundant lubricants (ABD) in MQL and the use of ACO in radial turning of SAE 1045 steel for different cutting conditions. In the investigation, the forces generated during the process, the roughness and the dimensional deviation of the machined surfaces and the tool wear were considered. It was observed that the machining forces generated with MQL were similar or inferior to those generated with ABD. The same tendency was observed in the profile of roughness, predominating lower values. MQL enables a more stable cut during tool life, reducing the occurrence of wear and extending tool life, minimizes axial oscillation and tool flexion, reduces roughness and minimizes dimensional deviations. Thus, it can be indicated that the application of the technique by MQL is feasible in the radial turning of SAE 1045 steel.

A determinação da rugosidade é parte fundamental para a classificação da qualidade de uma superfície. Assim, iniciou-se este trabalho realizando-se estudos a respeito de seus métodos de medição. Devido à grande adaptabilidade e à velocidade dos métodos a laser, os estudos foram direcionados para estes tipos de técnicas de medição. Verificou-se que esses dispositivos vinculavam-se a sistemas em que o laser refletido era analisado através de sistemas com detectores do tipo CCD, em que a imagem refletida era analisada num todo. Assim, a bibliografia trouxe inspiração para mensurar a rugosidade de uma superfície gerada por torneamento horizontal, a partir da intensidade laser refletida. Propôs-se, então, um método baseado exclusivamente, na intensidade do sinal que era refletido pela superfície em estudo, a contar de uma incidência normal, já que aos autores ressaltavam que quanto maior a rugosidade da superfície menor seria o sinal refletido por ela. O sistema foi montado e sua capacidade de diferenciar distintas rugosidades foi testada. Então foram produzidas amostras com diferentes rugosidades, a fim de se obter uma função que pudesse correlacionar o sinal laser com a respectiva rugosidade (medida esta feita em rugosímetro de agulha). A função de transferência encontrada foi testada em amostras dissemelhantes das que a geraram, com o intuito de comprovar sua eficácia. Amostras fabricadas com ferramentas distintas de corte também foram produzidas e submetidas ao mesmo procedimento. As funções de transferência geradas alcançaram sucesso na previsão da rugosidade em, no máximo, 16,6% dos pontos, considerando uma margem de erro de 20%. A seguir, procurando-se os motivos que pudessem ter causado este percentual, levantou-se a possibilidade de estarem ocorrendo efeitos ópticos capazes de causar interferências devido às irregularidades na superfície. Efeitos capazes de degenerarem o sinal refletido. A comprovação de que o sinal eventualmente poderia estar sendo perturbado aconteceu através de referência bibliográfica e de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura, em que se pôde observar a existência de estruturas na face das amostras que seriam isolada ou conjuntamente capazes de causar os efeitos citados. / The determination of the roughness is a key for a good classification of a surface. Thereby, the work was started with a study about the roughness measurements methods. Due to the great adaptability and speed of laser methods, the studies were directed to these kinds of measurement techniques. It was observed in the literature that these laser devices were linked to systems where the reflected laser was analyzed by systems with CCD detectors, where the reflected image was entirely analyzed. Hence, the bibliography brought inspiration to measure the surface roughness generated by axial turning from the intensity of the reflected laser. It was proposed then a measurement method exclusively based on the intensity of the signal that was reflected by the surface under study, because the authors noted that as the roughness of surface became bigger as the signal reflected is became smaller. The proposed system has been assembled and ability to distinguish different roughness was tested successfully. Then samples were produced with different roughness in order to obtain a function that would correlate the laser signal with its roughness (this measurement is made by tactile measurement instrument). The transfer function obtained was tested on different samples that generated in order to prove its efficacy. Samples produced with different cutting tools were also produced and subjected to the same procedure. The transfer functions reached a successful prediction of the roughness maximum for 16.6% of the points assuming a margin of error of 20%. So, looking up the reasons that could have caused this percentage we think the possibility as the occurrence of some optical effects that can cause interference due to irregularities on the surface. These optical effects can degenerate the reflected signal. The proof that the signal could possibly be corrupted was made by the bibliographic references and some images obtained by scanning electron microscopy in which they could observe the existence of structures on the sample surfaces that would can be a reason for these effects individually or together.

O estudo de usinabilidade de um material é muito importante para a determinação das características de fabricação por usinagem. Este estudo se aplica ao aço inoxidável martensítico AISI 420 C endurecido, usado na fabricação de peças de alta precisão, instrumentos cirúrgicos, eixos, turbinas e cutelaria. Deste modo, realizaram-se investigações utilizando corpos de prova endurecidos (têmpera e revenimento) com durezas de (48  1) e (53  2) HRC no torneamento a seco utilizando ferramentas de metal-duro classe ISO S com grãos extrafinos e revestimento PVD. Para estes corpos de prova variaram-se a velocidade de corte e o avanço e avaliaram-se as forças de usinagem e as tensões residuais geradas na peça. Para o material com 53 HRC, também foram analisadas a vida da ferramenta e a rugosidade. Na análise dos resultados obtidos para o material com 48 HRC, as tensões residuais tornaram-se menos compressivas (circunferencial) e mais trativas (axial) com o aumento do avanço. Além disso, os menores valores de tensão residual foram gerados utilizando menor avanço com maior velocidade de corte. Nos ensaios para o material a 53 HRC, o tempo de vida da ferramenta ficou entre 100 e 350 min para as condições ensaiadas. Os desgastes de flanco e entalhe foram evidenciados em todas as situações. O flanco da ferramenta também apresentou adesão de material da peça em todas as condições. Ao analisar os insertos em seu fim de vida, constatou-se que os mecanismos de desgastes predominantes foram a abrasão e o atrittion. Nas condições mais severas, a superfície da ferramenta exibiu trincas mecânicas e a camada subsuperficial da peça apresentou modificações microestruturais. Os perfis e os parâmetros de rugosidade registrados foram afetados pelo desgaste ao longo da vida da ferramenta. Com relação às tensões residuais circunferenciais geradas com a ferramenta nova, estas foram, em sua maioria, tensões de compressão. Com a progressão do desgaste de flanco, houve um aumento dos valores das tensões (de compressivas para menos compressivas ou até mesmo trativas). Já para as tensões axiais, os valores mostraram a tendência de se manterem compressivos. Observou-se para os perfis de tensões analisados que as tensões residuais foram compressivas e dependeram da profundidade da camada subsuperficial. Portanto, dentro das condições estudadas, conclui-se que peças de AISI 420 C endurecido podem ser fabricadas por torneamento de acabamento com ferramentas de metal-duro, permitindo obter vida longa para a ferramenta de corte, baixos valores de rugosidade, bem como valores de tensão residual compressiva, que são dados de usinabilidade importantes para esse material. / The study of the material’s machinability is very important for the determination of important machining properties. This logic applies to hardened martensitic stainless steel AISI 420 C used in the manufacture of high precision parts, surgical instruments, shafts, turbines and cutlery. In this way, investigations were carried out using hardened workpieces (quenching and tempering) with hardness of (48  1) and (53  2 HRC) in dry turning using ISO-S grade carbide tools with extra-fine grains and PVD coating. For these workpieces, the cutting speed and the feed rate were varied and the machining forces and the residual stresses generated in the part were evaluated. For the material with 53 HRC, the tool-life and the surface roughness were also analyzed. In the analysis of the results obtained for the material with 48 HRC, residual stresses become less compressive (circumferential direction) and more tensile (axial direction) with increasing feed-rate. Moreover, smaller values of residual stress were generated using lower feed-rate at higher cutting speed. In the tests for the material at 53 HRC, the tool-life was between 100 and 350 min for the conditions tested. Flank and notch wear were evidenced in all situations. The flank face of the tool also showed adhesion of the workpiece material under all cutting conditions. When analyzing the inserts at their end of life, it was verified that the main mechanisms of tool wear were abrasion and attrition. In addition, under the most severe cutting conditions, the flank face of the tool exhibited mechanical cracks and the subsurface layer of the workpieces presented microstructural modifications. The registered profiles and roughness parameters were affected by wear during the tool-life. With respect to the circumferential residual stresses generated with the fresh tool, these were mostly compressive stresses. With the progression of tool flank wear, there was an increase in the values of the residual stress (from compressive to less compressive or even tractive). For the axial residual stresses, the values showed a tendency to remain compressive. It was observed for the residual stress profiles analyzed that the residual stresses were compressive and depended on the depth of subsurface layer. Therefore, within the cutting conditions considered, it can be concluded that hardened martensitic stainless steel AISI 420 C parts can be manufactured by finishing turning with carbide tools, allowing long tool-life, low surface roughness values, as well as compressive residual stress values, which are important machinability information for this material.

Neste trabalho foram investigadas as influências de alguns dos principais fatores do torneamento sobre o acabamento da superfície, rugosidade, tensões residuais e microdureza em um conjunto de amostras. Foram analisadas barras de aço ABNT 1045 torneadas e utilizou-se a técnica de planejamento de experimentos (DoE) para formar trinta e duas diferentes combinações de fatores, analisar suas interações e sua influência no acabamento de cada amostra. Os fatores de usinagem investigados foram: (1) avanço, (2) velocidade de corte, (3) raio de quina, (4) ângulo de saída e (5) posição axial. Analises fatoriais foi avaliaram a influência dos cinco fatores na rugosidade média (Ra) e a eficácia de cada conjunto de fatores em obter o acabamento alvo (Ir). Utilizou-se a técnica de difração de raios-X para medir as tensões residuais em sete das dezesseis amostras. As tensões foram medidas na superfície e em profundidades de 5, 10, 20, 50 e 75 μm com auxílio de ataque eletrolítico. Por fim foi realizada análise metalográfica da superfície usinada e perfil de microdureza. Os resultados mostraram que o avanço e o raio de quina possuem elevado efeito padronizado em ambas as análises. Porém, para ambos, enquanto que a aplicação de um menor avanço (ou maior raio de quina) produziu superfícies com baixo Ra, por outro lado também prejudicou a eficácia do torneamento pois contribuiu para obtenção de rugosidade significativamente maior que a teórica. Já o fator velocidade de corte quando teve seu valor elevado foi benéfico ao processo em ambas as análises. Não foi encontrada relevância da região de medição da rugosidade sobre Ra. As tensões residuais sofreram elevada influência dos fatores avanço e velocidade de corte, enquanto o ângulo de saída e o raio de quina mostraram pequeno efeito. A qualidade do acabamento da superfície, regular ou irregular, apresentou relação direta com o mecanismo de geração das tensões residuais. O perfil de microdureza medido mostrou valores de dureza elevados nas amostras com superfície regular e em regiões com maior tensão residual. / This paper investigated the influence of some of the main turning parameters in surface finishing, roughness, residual stress and microhardness of turning samples. Design of experiments (DoE) approach controlled the machining factors of the 0.45%C (ABNT 1045) steel bars samples. DoE also were applied to organize a total of thirty-two parameters combination, analyze its interactions and influences in each sample’s surface finish. Machining parameters investigated were: (1) feed rate, (2) cutting speed, (3) nose radius, (4) rake angle and (5) region of roughness measurement. Factorial analysis evaluated the influence of those five parameters in the average roughness (Ra) and the accuracy of each parameters combination to achieve the expected surface finish (Ir). The X-ray diffraction technique was used to measure the residual stresses in seven out of sixteen samples. The tensions were measured at their surface and at depths of 5, 10, 20, 50 and 75 μm by means of electrochemical material removal. In addition metallographic analysis of the machined surface and microhardness profile were conducted. Results showed that parameters as feed rate and nose radius have strong standardized effect in both factorial analysis. Results shown that reduction of the feed rate (or increase in nose radius) were able to produce lower roughness average (Ra) but, on the other hand, it also contribute to generate a surface roughness significant higher than theoretical roughness. The increase in cutting speed was beneficial to both, achieving a lower roughness average and improving process accuracy. The region of roughness measurement was found not significant to influence Ra. The residual stresses were strongly influenced by the feed rate and cutting speed factors, while the rake angle and nose radius showed small effect. The quality of the surface finish, regular or irregular, was directly related to residual stresses generation mechanism. The microhardness profile shown higher microhardness in samples with regular surface finish and in depths with higher residual stress.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T05:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208616.pdf: 8194516 bytes, checksum: ca5290d7a1dc877e9df0768d06f30a63 (MD5) / A falha (avaria e/ou desgaste) da ferramenta de corte em usinagem está direta ou indiretamente ligada a diferentes grandezas físicas, relacionadas com: o material da peça, o tipo de ferramenta, as condições do processo etc. A análise e a caracterização destas grandezas em tempo real envolve a implementação de sistemas de monitoramento. O sucesso destes sistemas depende da qualidade das informações extraídas dos sinais coletados pelos sensores posicionados em locais estratégicos da máquina-ferramenta, e do algoritmo de inteligência computacional usado para analisá-las e tomar a decisão correta. No primeiro caso, a técnica de multisensores é atrativa, principalmente porque a perda de sensibilidade de um sensor pode ser compensada pela informação captada por outro. No segundo, as redes neurais artificiais destacam-se por suas habilidades em descrever características altamente não-lineares, típicas dos processos de usinagem. Dentro deste enfoque, objetiva-se apresentar o desenvolvimento e a aplicação de um sistema monitor inteligente em torneamento usando a fusão de sinais de força, vibração e emissão acústica com o intuito de reconhecer os padrões de falha da ferramenta de corte (estimação de desgastes e detecção de avarias) e com isso diagnosticar em tempo real o seu estado. A partir do diagnóstico, o sistema monitor realiza o prognóstico da vida da ferramenta (estimação do tempo de vida restante) com a ambição de definir o momento mais apropriado para sua troca.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-17Bitstream added on 2014-06-13T19:16:07Z : No. of bitstreams: 1 vicentin_gc_me_bauru.pdf: 1398083 bytes, checksum: b02b474f8b8ff324c644909a8dd89c24 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A crescente produtividade de aumento na produtividade em operações de usinagem toma cada vez mais importante o desenvolvimento de novas ferramentas de corte e novos métodos de manufatura, os quais devem ter a capacidade de preencher a demanda atual. Deste modo, muitos esforços têm sido direcionados para permitir a utilização de velocidade de corte cada vez maiores. Um grande desafio é controlar a temperatura durante o processo de usinagem, uma vez que a temperatura aumenta com o aumento da velocidade de corte, reduzindo a dureza a quente da ferramenta e alimentando os mecanismos de desgaste. Para minimizar estes efeitos, vários métodos de refrigeração têm sido propostos, cada um com suas vantagens e desvantagens. Os métodos convencionais de refrigeração, que utilizam fluidos de corte, embora possuam eficiência reconhecida, adicionam custos ao processo, além de serem causadores de problemas relacionados com o meio ambiente e com a saúde dos operadores. Neste contexto a usinagem a seco, associada com o emprego de ferramenta com alta dureza a quente, tem sido um bom método para evitar os problemas mencionados. Outra opção é a usinagem criogênica, que utiliza ferramentas de metal duro em temperaturas abaixo de -150ºC, utilizando, para isso, nitrogênio líquido como fluido refrigerante. Entretanto, este método traz alguns problemas, como a necessidade de equipamentos especiais com tamanho significante ao lado da máquina-ferramenta. Neste estudo é proposto o desenvolvimento e a construção de um sistema de refrigeraçã de ferramenta para o processo de tornemaneto, com baixo custo e manutenção simples, composto por um porta-ferramenta, com um fluido refrigerante passando internamente ao seu corpo em um circuito fechado, onde o fluido evapora em uma câmara abaixo do inserto de usinagem, removendo assim calor da ferramenta. O fluido refrigerante passa então através... / The growing need of increase in productivity in machining operations emphasizes the importance of the development of new cutting tools and new manufacturing methods, which have the capacity to fulfill the present demand. In this way, many efforts are directed to enable the utilization of higher cutting speeds. One great challenge is to control the temperature during the machining process, since the temperature rises with the increase of the cutting speed, reducing the hot hardness of the cutting tool and accelerating the tool wear mechanism. To minimize these effects, many cooling methods have been proposed, each one with advantages and disadvantages. The conventional cooling methods, which use cutting fluids, although have recognized efficiency, add costs to the process, besides to cause problems regarding to the environment and operators health. In this context, dry machining, associated with the employment of tools with high hot hardness, has been a good method to avoid these problems. Another option is the cryogenic machinig, which utilizes carbide tools in temperatures lower than - 150ºC, using, for this, liquid nitrogen as cooling fluid. However, this method brings some problems, like the need of special devices with significant size around the machine-tool. In this work, it is proposed the development and the construction of a cooling tool system for turning process, with low cost and simple maintenance, composed by a tool-holder, with a cooling fluid flowing within its body in a loop circuit, where the fluid evaporates just under the insert location, removing heat from it. The cooling fluid passes through a heat exchanger where it condensates and a new cyble is started. As result the development system provides a tool life equal or better than with the cutting fluid application, with clear economic and environmental advantages

Submitted by ANDERSON FIGUEIREDO DA COSTA null (and.kairos@hotmail.com) on 2016-11-06T23:21:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertação 20161104.pdf: 2526366 bytes, checksum: 11d77bc71653027d529eb9107a2d4a53 (MD5) / Rejected by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO null (luizaromanetto@hotmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão com o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-11-10T15:50:45Z (GMT) / Submitted by ANDERSON FIGUEIREDO DA COSTA null (and.kairos@hotmail.com) on 2016-11-22T17:09:03Z No. of bitstreams: 1 Dissertação 20161104 - Versão Final Corrigida.pdf: 5558976 bytes, checksum: 402eb9e3734833ebc7ccebf113844b8e (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-23T17:41:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 costa_af_me_guara.pdf: 5558976 bytes, checksum: 402eb9e3734833ebc7ccebf113844b8e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-23T17:41:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 costa_af_me_guara.pdf: 5558976 bytes, checksum: 402eb9e3734833ebc7ccebf113844b8e (MD5) Previous issue date: 16-09-08 / Com o atual avanço de propriedades dos materiais, novas alternativas estão sendo buscadas para manufaturas desses materiais. Entre os processos, a usinagem se caracteriza por ser um processo que emprega milhões de pessoas. Entretanto para alcançar tais objetivos melhorias nas propriedades das ferramentas se faz necessária. Neste seguimento, os revestimentos vêm apresentando avanços significativos, como pode-se destacar o revestimento por CVD (deposição química a vapor) que permite que a ferramenta seja empregada nas temperaturas em torno de 1200ºC. Nesta mesma linha vale destacar o revestimento por PVD (deposição física a vapor) normalmente em uma única camada, o qual permite que a aresta de corte seja positiva, possa trabalhar com menor esforço de corte, e em temperatura aproximadamente em 700ºC. Este trabalho tem como objetivo analisar comparativamente o desempenho de ferramentas de metal duro revestidas pelo processo CVD e PVD no torneamento do aço ABNT 8620 sem uso de fluido de corte. Foram utilizadas duas pastilhas de metal duro revestidas pelo processo de PVD e CVD, com mesma geometria para efeito comparativo. A pastilha revestida por PVD tem espessura do revestimento de 3µm, enquanto que a pastilha revestida por CVD tem espessura do revestimento de 16µm. As pastilhas revestidas foram caracterizadas quanto a composição química dos elementos de revestimentos utilizando um microscópio eletrônico de varredura pela técnica de linescan e mapping. Posteriormente as ferramentas foram aplicadas ao torneamento nas velocidades de corte (Vc) entre 350 a 500m/min, avanço (f) de 0,20mm/rot e profundidade de corte (ap) de 1,00mm, utilizando um torno da marca ROMI, modelo GL240M. As caracterizações foram realizadas com uso de um microscópio óptico, microscópio eletrônico de varredura e um rugosímetro. Os resultados demonstraram que a ferramenta revestida pelo processo CVD apresenta um melhor rendimento, quando comparado ao processo PVD, este fato ocorreu porque a ferramenta revestida pelo processo CVD apresenta um revestimento multicamadas, possuindo um aporte térmico mais elevado, suportando assim, temperaturas de corte mais elevadas durante a usinagem e promovendo um menor desgaste de flanco e de superfície de saída. Portanto, este trabalho demonstra que para uso em uma indústria que torneia o aço ABNT 8620, as ferramentas revestidas com CVD apresentam melhor desempenho, levando a um menor consumo de pastilhas e uma expressiva redução de custos. / With the current advancement of material properties, new alternatives are being sought for manufacturing these materials. Among the processes, machining is characterized as a process that employs millions of people. However to achieve such goals improvements in the tools properties is necessary. In this follow-up, the coatings have shown significant advances, as can highlight the coating by CVD (chemical vapor deposition) that allows the tool to be used at temperatures around 1200°C. In the same line it is worth highlighting the coating by PVD (physical vapor deposition) usually in a single layer, which allows the cutting edge is positive, can work with less shear stress, and temperature approximately 700°C. This study aims at comparing the performance of carbide tools coated by the CVD process and PVD in the steel turning ABNT 8620 without the use of cutting fluid. We used two carbide inserts coated by the PVD and CVD process, with the same geometry for comparison purposes. The tablet is coated by PVD coating thickness of 3μm, while the tablet is coated by CVD coating thickness of 16μm. The coated tablets were characterized as the chemical composition of coatings elements using a scanning electron microscope for linescan technique and mapping. Subsequently the tools were applied to turning the cutting speed (Vc) between 350 to 500 m/min, feed (f) 0.20 mm/rev and depth of cut (ap) of 1.00mm using a lathe ROMI mark, GL240M model. The characterizations were carried out using an optical microscope, scanning electron microscope and roughness. The results demonstrated that the tool coated by the CVD process has a better performance when compared to PVD this occurred because the tool coated by the CVD process has a multilayer coating having a higher heat input, supporting thus cutting temperatures over high during machining and promote a smaller flank wear and output surface. Therefore, this work shows that for use in an industry that sidesteps steel ABNT 8620, tools coated with CVD have better performance, leading to lower consumption of pellets and a significant cost reduction.

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