Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-23Bitstream added on 2014-06-13T20:35:21Z : No. of bitstreams: 1 barrios_ans_me_ilha.pdf: 1240045 bytes, checksum: a46aee2a6cd45b28e7f169c070d0d6bb (MD5) / A usinagem dos metais não é um processo completamente compreendido devido à sua natureza altamente não linear e ao complexo acoplamento entre deformação e o campo de temperatura. O processo de deformação é altamente concentrado em uma zona pequena e as temperaturas geradas nas zonas de deformação afetam ambas a ferramenta e a peça. Conhecendo o fluxo de calor gerado pelo processo de usinagem e, assim, o campo de temperatura, podem-se determinar as melhores condições de corte e também projetar novos produtos com melhor desempenho. Dada a grande importância do estudo térmico para a usinagem, muitas pesquisas continuam hoje sendo desenvolvidos. Este trabalho objetivou estudar a transferência de calor no processo de fresamento de topo do aço comercial VP100, empregado na fabricação de moldes e matrizes. Propôs-se, para isso, um modelo térmico tridimensional resolvido por um método numérico para estimar dois parâmetros: o fluxo líquido de calor e coeficiente de transferência de calor convectivo. Os parâmetros foram estimados através da implementação de um rotina computacional desenvolvida, que teve como dados de entrada as curvas de temperatura experimental do processo de usinagem para um fluido de corte sintético, semissintético e usinagem a seco, utilizando duas velocidades de corte: 200 e 450 m/min. Ademais, foram analisados o perfil de microdureza e a caracterização microestrutural dos corpos de prova, além do desgaste de flanco máximo das ferramentas após a usinagem. Constatou-se que o fluido de corte e a velocidade de corte influenciaram de forma significativa o resfriamento do corpo de prova. Além disso, a usinagem não afetou a microdureza abaixo da superfície fresada da peça, mas a microestrutura até 10 μm de profundidade deformou-se na direção do... / Machining of metals is a process not completely understood because of the highly nonlinear nature and the complex interaction between deformation and temperature field. The process of deformation is highly concentrated in a small zone and the temperatures generated in the deformation zones affect both tool and workpiece. Knowing the heat flux generated by the machining process and thus the temperature field, best conditions for cutting and also for design of new products with improved performance can be determined. Because of the great importance of the thermal effect for machining, several researches have been developed nowadays. This research aimed to study the heat transfer end milling process in commercial VP100 steel, used for producing molds and dies. Thus, a tridimensional thermal model solved by a numerical method was proposed to estimate two parameters: net heat flux and coefficient of convective heat transfer. The parameters were estimated by using computational programming where the input data were temperature curves of the end milling process when using synthetic and semi-synthetic cutting fluid, and dry machining at 200 and 450 m/min cutting speeds. In addition, microhardness and microstructure of workpiece as well as tool wear were analyzed after machining. Cutting fluid and cutting speed significantly influenced on workpiece cooling. Besides, milling process did not affect the part microhardness beneath machined surface, but microstructure up to 10 μm depth was deformed in feed direction of tool, which presented an initial maximum flank wear similar for all cutting conditions (VBBmax ≅ 0.1 mm). Synthetic and semi-synthetic cutting fluids did not presented different cooling capabilities, generating... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Paulo André de Camargo Beltrão / Resumo: A usinagem dos metais não é um processo completamente compreendido devido à sua natureza altamente não linear e ao complexo acoplamento entre deformação e o campo de temperatura. O processo de deformação é altamente concentrado em uma zona pequena e as temperaturas geradas nas zonas de deformação afetam ambas a ferramenta e a peça. Conhecendo o fluxo de calor gerado pelo processo de usinagem e, assim, o campo de temperatura, podem-se determinar as melhores condições de corte e também projetar novos produtos com melhor desempenho. Dada a grande importância do estudo térmico para a usinagem, muitas pesquisas continuam hoje sendo desenvolvidos. Este trabalho objetivou estudar a transferência de calor no processo de fresamento de topo do aço comercial VP100, empregado na fabricação de moldes e matrizes. Propôs-se, para isso, um modelo térmico tridimensional resolvido por um método numérico para estimar dois parâmetros: o fluxo líquido de calor e coeficiente de transferência de calor convectivo. Os parâmetros foram estimados através da implementação de um rotina computacional desenvolvida, que teve como dados de entrada as curvas de temperatura experimental do processo de usinagem para um fluido de corte sintético, semissintético e usinagem a seco, utilizando duas velocidades de corte: 200 e 450 m/min. Ademais, foram analisados o perfil de microdureza e a caracterização microestrutural dos corpos de prova, além do desgaste de flanco máximo das ferramentas após a usinagem. Constatou-se que o fluido de corte e a velocidade de corte influenciaram de forma significativa o resfriamento do corpo de prova. Além disso, a usinagem não afetou a microdureza abaixo da superfície fresada da peça, mas a microestrutura até 10 μm de profundidade deformou-se na direção do... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Machining of metals is a process not completely understood because of the highly nonlinear nature and the complex interaction between deformation and temperature field. The process of deformation is highly concentrated in a small zone and the temperatures generated in the deformation zones affect both tool and workpiece. Knowing the heat flux generated by the machining process and thus the temperature field, best conditions for cutting and also for design of new products with improved performance can be determined. Because of the great importance of the thermal effect for machining, several researches have been developed nowadays. This research aimed to study the heat transfer end milling process in commercial VP100 steel, used for producing molds and dies. Thus, a tridimensional thermal model solved by a numerical method was proposed to estimate two parameters: net heat flux and coefficient of convective heat transfer. The parameters were estimated by using computational programming where the input data were temperature curves of the end milling process when using synthetic and semi-synthetic cutting fluid, and dry machining at 200 and 450 m/min cutting speeds. In addition, microhardness and microstructure of workpiece as well as tool wear were analyzed after machining. Cutting fluid and cutting speed significantly influenced on workpiece cooling. Besides, milling process did not affect the part microhardness beneath machined surface, but microstructure up to 10 μm depth was deformed in feed direction of tool, which presented an initial maximum flank wear similar for all cutting conditions (VBBmax ≅ 0.1 mm). Synthetic and semi-synthetic cutting fluids did not presented different cooling capabilities, generating... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-22Bitstream added on 2014-06-13T19:35:04Z : No. of bitstreams: 1 moreira_srs_me_ilha.pdf: 3163695 bytes, checksum: 5cd6c43581515e81bdadb45006254379 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A microusinagem produz microcomponentes especialmente para as áreas microeletrônica, médica e aeroespacial, e encontra-se em contínua evolução com o surgimento de materiais com propriedades melhoradas, ferramentas de dimensões reduzidas e máquinas mais rígidas e precisas, porém o estudo da integridade superficial das peças, visando aprimorar o desempenho dos componentes miniaturizados, ainda é um campo de pesquisa incipiente. Este trabalho objetivou correlacionar os principais indicadores de integridade superficial à energia específica de corte no micro e macrofresamento de canais usinados no aço ABNT 1045. Foi determinada a influência do avanço por dente (f z) e da profundidade de usinagem (ap) na energia específica de corte, microdureza, microestrutura, temperatura de corte, formação de rebarbas e rugosidade da peça. Os ensaios foram conduzidos sem aplicação de fluido lubrirrefrigerante em um centro de usinagem CNC Hermle C800U, adotando simultaneamente corte concordante e discordante. Utilizou-se fresas de carbeto de tungstênio revestidas de TiNAl, 0,8 e 2,0 mm com duas arestas, aplicadas em micro e macrofresamento, respectivamente. Análise de Variância (ANOVA) foi empregada para a determinação de significâncias dos fatores de controle nas variáveis de resposta. Os resultados revelaram que a integridade superficial decorrente do microfresamento, mesmo com parâmetros de corte brandos, é mais afetada se comparada à do macrofresamento, pois, em média, a energia específica de corte foi superior 75%, a microdureza superficial 75%, a camada encruada 5x, a deformação microestrutural 60%, a temperatura de corte 3x e o tamanho da rebarda alcançou a largura do microcanal para avanços por dente inferiores a 1/3 do raio de aresta da ferramenta. Apenas a rugosidade diminuiu em média 16%, porém qualitativamente apresentou... / Micromachining produces microcomponents mainly for areas such as microelectronics, medical and aerospace, and it is continually evolving due to the release of new materials with improved properties, tools with reduced dimensions and machines more rigid and accurate, wherefore studies relating surface integrity of workpieces aiming at improving the performance of miniaturized components are still an incipient field of research. This research correlated the main surface integrity indicators to the specific cutting energy in the micro and macromilling of channels machined in ABNT 1045 steel. The effects of feed per tooth (f z) and depth of cut (ap) upon the specific cutting energy, microhardness, microstructure, cutting temperature, burr formation and workpiece roughness were determined. The experiments were carried out without coolant in a CNC machining center Hermle C800U by adopting simultaneously up and downmilling. 0.8 and 2.0 mm diameter endmills with two flutes, coated with TiNAl were used in tests for micro and macromilling, respectively. Analysis of Variance (ANOVA) allowed determining statistical significances of control factors on the response variables. The results revealed that surface integrity from micromilling, even with gentle cutting parameters, is more affected when comparing to that from macromilling, since specific cutting energy was superior on average 75%, surface microhardness 75%, work hardened layer 5 times, microstructure deformation 60%, cutting temperature 3 times and burr size reached the microchannel width for feeds per tooth lower than a third of tool edge radius. Only roughness reduced around 16%, but qualitatively caused microcracks, cavities and delamination. It is concluded that the choose appropriate of machining parameters concerning tool edge radius in micromachining is... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-18Bitstream added on 2014-06-13T19:55:31Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_fb_me_ilha_prot.pdf: 4446565 bytes, checksum: 34ba40059b027acce317d34da9fa772c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A miniaturização de componentes demanda a produção de peças com dimensões na escala micrométrica. A microusinagem mecânica, realizada através do corte, é uma boa alternativa quando se deseja criar estes componentes, mas com a diminuição da escala de usinagem, o corte pode ocorrer com um ângulo de saída altamente negativo e uma pequena variação na espessura de cavaco não deformado pode influenciar o processo de corte e a formação do cavaco, gerando o efeito de escala. Este trabalho determinou o efeito do avanço por dente (fz) e da profundidade de usinagem (ap) na microdureza e energia específica de corte, a fim de avaliar o efeito de escala sob o aspecto do material da peça e da geometria da ferramenta (raio de aresta re) no microfresamento de topo do aço ABNT 1045. Análises de rugosidade e formação de cavaco auxiliaram os resultados principais. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem CNC Hermle C800U, adotando simultaneamente corte concordante/discordante e sem aplicação de fluido lubrirrefrigerante. Utilizou-se fresas de carbeto de tungstênio revestidas de TiAlN, ∅ 0,8 e 2,0 mm duas arestas, aplicadas em micro e macrofresamento, respectivamente. Análise de Variância (ANOVA) foi empregada na análise estatística para a determinação de significâncias dos fatores de controle nas variáveis de resposta. Sob o enfoque do material da peça, os resultados apontaram que o fresamento em microescala gerou maior efeito de escala, pois alcançou maior dureza superficial e camada encruada quando comparada ao macrofresamento. Entretanto, não houve diferenças significativas entre as condições de usinagem ou parâmetros de corte para ambas as escalas. A energia específica de corte mostrou-se fortemente dependente dos parâmetros de corte e das condições de usinagem, sobretudo na usinagem... / The miniaturization of components requires the production of parts with dimensions in the micrometer scale. The mechanical micromachining, performed by cutting, is a good alternative when it is desired to create these components, but with the reduction of the scale of machining, cutting may occur with a highly negative rake angle and a small variation in undeformed chip thickness can influence the cutting process and the chip formation, creating the size effect. This research quantified the influence of feed per tooth (fz) and depth of cut (ap) on microhardness and specific cutting energy aiming at evaluating the size effect under aspect of the workpiece material and tool geometry (edge radius re) on micromilling of ABNT 1045 steel. Analyses of workpiece roughness and chip formation aided to understand the main results. The experiments were carried out in a CNC machining center Hermle C800U by adopting simultaneously up/downmilling and no coolant application. 0.8 and 2.0 mm diameter endmills (two flutes) coated with TiAlN were used in tests for micro and macromilling, respectively. Analysis of Variance (ANOVA) allowed determining statistical significances of control factors on response variables. Under the standpoint of workpiece material, the results indicated that the microscale milling caused more size effect than macromilling because reached higher surface microhardness and hardened layer beneath machined workpiece. However neither milling conditions nor cutting parameters presented significant differences for both the machining scales. The specific cutting energy depended on strongly cutting parameters and milling conditions mainly in microscale machining. The feed per tooth and depth of cut presented correlation inversely proportional to the specific cutting energy with statistical prevalence of the first over the second. The values... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado) - Universidade de São Paulo. Faculdade de Economia e Administração / Made available in DSpace on 2013-07-15T20:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Coorientador: Juno Gallego / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Amauri Hassui / Resumo: A miniaturização de componentes demanda a produção de peças com dimensões na escala micrométrica. A microusinagem mecânica, realizada através do corte, é uma boa alternativa quando se deseja criar estes componentes, mas com a diminuição da escala de usinagem, o corte pode ocorrer com um ângulo de saída altamente negativo e uma pequena variação na espessura de cavaco não deformado pode influenciar o processo de corte e a formação do cavaco, gerando o efeito de escala. Este trabalho determinou o efeito do avanço por dente (fz) e da profundidade de usinagem (ap) na microdureza e energia específica de corte, a fim de avaliar o efeito de escala sob o aspecto do material da peça e da geometria da ferramenta (raio de aresta re) no microfresamento de topo do aço ABNT 1045. Análises de rugosidade e formação de cavaco auxiliaram os resultados principais. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem CNC Hermle C800U, adotando simultaneamente corte concordante/discordante e sem aplicação de fluido lubrirrefrigerante. Utilizou-se fresas de carbeto de tungstênio revestidas de TiAlN, ∅ 0,8 e 2,0 mm duas arestas, aplicadas em micro e macrofresamento, respectivamente. Análise de Variância (ANOVA) foi empregada na análise estatística para a determinação de significâncias dos fatores de controle nas variáveis de resposta. Sob o enfoque do material da peça, os resultados apontaram que o fresamento em microescala gerou maior efeito de escala, pois alcançou maior dureza superficial e camada encruada quando comparada ao macrofresamento. Entretanto, não houve diferenças significativas entre as condições de usinagem ou parâmetros de corte para ambas as escalas. A energia específica de corte mostrou-se fortemente dependente dos parâmetros de corte e das condições de usinagem, sobretudo na usinagem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The miniaturization of components requires the production of parts with dimensions in the micrometer scale. The mechanical micromachining, performed by cutting, is a good alternative when it is desired to create these components, but with the reduction of the scale of machining, cutting may occur with a highly negative rake angle and a small variation in undeformed chip thickness can influence the cutting process and the chip formation, creating the size effect. This research quantified the influence of feed per tooth (fz) and depth of cut (ap) on microhardness and specific cutting energy aiming at evaluating the size effect under aspect of the workpiece material and tool geometry (edge radius re) on micromilling of ABNT 1045 steel. Analyses of workpiece roughness and chip formation aided to understand the main results. The experiments were carried out in a CNC machining center Hermle C800U by adopting simultaneously up/downmilling and no coolant application. 0.8 and 2.0 mm diameter endmills (two flutes) coated with TiAlN were used in tests for micro and macromilling, respectively. Analysis of Variance (ANOVA) allowed determining statistical significances of control factors on response variables. Under the standpoint of workpiece material, the results indicated that the microscale milling caused more size effect than macromilling because reached higher surface microhardness and hardened layer beneath machined workpiece. However neither milling conditions nor cutting parameters presented significant differences for both the machining scales. The specific cutting energy depended on strongly cutting parameters and milling conditions mainly in microscale machining. The feed per tooth and depth of cut presented correlation inversely proportional to the specific cutting energy with statistical prevalence of the first over the second. The values... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Coorientador: Juno Gallego / Banca: Hidekasu Matsumoto / Banca: Otávio Villar da Silva Neto / Resumo: A microusinagem produz microcomponentes especialmente para as áreas microeletrônica, médica e aeroespacial, e encontra-se em contínua evolução com o surgimento de materiais com propriedades melhoradas, ferramentas de dimensões reduzidas e máquinas mais rígidas e precisas, porém o estudo da integridade superficial das peças, visando aprimorar o desempenho dos componentes miniaturizados, ainda é um campo de pesquisa incipiente. Este trabalho objetivou correlacionar os principais indicadores de integridade superficial à energia específica de corte no micro e macrofresamento de canais usinados no aço ABNT 1045. Foi determinada a influência do avanço por dente (f z) e da profundidade de usinagem (ap) na energia específica de corte, microdureza, microestrutura, temperatura de corte, formação de rebarbas e rugosidade da peça. Os ensaios foram conduzidos sem aplicação de fluido lubrirrefrigerante em um centro de usinagem CNC Hermle C800U, adotando simultaneamente corte concordante e discordante. Utilizou-se fresas de carbeto de tungstênio revestidas de TiNAl, 0,8 e 2,0 mm com duas arestas, aplicadas em micro e macrofresamento, respectivamente. Análise de Variância (ANOVA) foi empregada para a determinação de significâncias dos fatores de controle nas variáveis de resposta. Os resultados revelaram que a integridade superficial decorrente do microfresamento, mesmo com parâmetros de corte brandos, é mais afetada se comparada à do macrofresamento, pois, em média, a energia específica de corte foi superior 75%, a microdureza superficial 75%, a camada encruada 5x, a deformação microestrutural 60%, a temperatura de corte 3x e o tamanho da rebarda alcançou a largura do microcanal para avanços por dente inferiores a 1/3 do raio de aresta da ferramenta. Apenas a rugosidade diminuiu em média 16%, porém qualitativamente apresentou... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Micromachining produces microcomponents mainly for areas such as microelectronics, medical and aerospace, and it is continually evolving due to the release of new materials with improved properties, tools with reduced dimensions and machines more rigid and accurate, wherefore studies relating surface integrity of workpieces aiming at improving the performance of miniaturized components are still an incipient field of research. This research correlated the main surface integrity indicators to the specific cutting energy in the micro and macromilling of channels machined in ABNT 1045 steel. The effects of feed per tooth (f z) and depth of cut (ap) upon the specific cutting energy, microhardness, microstructure, cutting temperature, burr formation and workpiece roughness were determined. The experiments were carried out without coolant in a CNC machining center Hermle C800U by adopting simultaneously up and downmilling. 0.8 and 2.0 mm diameter endmills with two flutes, coated with TiNAl were used in tests for micro and macromilling, respectively. Analysis of Variance (ANOVA) allowed determining statistical significances of control factors on the response variables. The results revealed that surface integrity from micromilling, even with gentle cutting parameters, is more affected when comparing to that from macromilling, since specific cutting energy was superior on average 75%, surface microhardness 75%, work hardened layer 5 times, microstructure deformation 60%, cutting temperature 3 times and burr size reached the microchannel width for feeds per tooth lower than a third of tool edge radius. Only roughness reduced around 16%, but qualitatively caused microcracks, cavities and delamination. It is concluded that the choose appropriate of machining parameters concerning tool edge radius in micromachining is... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-21Bitstream added on 2014-12-02T11:20:56Z : No. of bitstreams: 1 000792987.pdf: 4111727 bytes, checksum: 017f0ba351e83931e66d4d3b81d00708 (MD5) / A usinagem de moldes e matrizes possui grande potencial de expansão e expressiva importância econômica. O processo de fresamento é amplamente empregado na confecção de cavidades de moldes e pode ser um substituto ao processo de eletroerosão (EDM), gerando superfícies com melhor integridade superficial. Sabe-se que as tensões residuais podem ser geradas nos processos de usinagem e são apontadas como uma das possíveis causas de falhas em componentes, tendo como agravante o fato de na maioria das vezes permanecerem como incógnita, desde a fabricação até a falha. Este trabalho mediu experimentalmente o campo, a magnitude, a profundidade e a direção das tensões residuais pelo Método do Furo-Cego, após o fresamento de acabamento do aço para moldes e matrizes VP100 com durezas diferentes obtidas por meio de tratamento térmico de têmpera. Os resultados foram correlacionados com a microdureza superficial da peça, microestrutura subsuperficial, pressão específica de corte e temperatura na interface cavaco-ferramenta. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem vertical CNC, com fresa  25 mm e dois insertos revestidos de TiNAl. Os resultados mostraram que as tensões residuais dependem dos parâmetros de corte empregados no fresamento, e por meio de simulação mostrou-se que o dispositivo de fixação não interferiu na geração de tensões residuais. O aumento do avanço tende a gerar tensões trativas em peças beneficiadas, ao passo que o incremento da velocidade de corte resulta em tensões compressivas em peças temperadas. A microdureza superficial da peça e a pressão específica de corte apresentaram relação inversa e não linear com a tensão residual. Grãos próximos à superfície fresada podem ser deformados pela ação mecânica da aresta de corte da ferramenta desde que tenham orientação preferencial com a das tensões principais máximas. / Machining of moulds and dies has a promising potential of expansion and expressive economic importance. The milling process is widely used in the manufacture of mold cavities and can be a substitute to the process of EDM (EDM) and generate surfaces with better surface integrity. Residual stress may be produced in machining processes and they are the main causes of failure in structural components. This research experimentally measured the field, magnitude, depth and orientation of residual stress by using Hole Drilling Method after finishing milling of VP100 steel for moulds and dies with distinct hardness. The results where correlated with part surface microhardness, subsurface microstructure, specific cutting energy and chip-tool interface temperature. The milling tests were carried out in a CNC machining center by using 25 mm diameter endmill with two TiNAl coated carbides. The results showed residual stresses depend on cutting parameters. Tensile stress is yielded in annealed parts as the tool feed increases, whereas compressive one is generated in quenched workpieces as the cutting speed grows. Part surface hardness and cutting specific pressure presented inverse non-linear relationship with residual stress. Grains near milled surface may be deformed by mechanical action of cutting tool edge since they have preferential orientation regarding to maximum principal stresses.

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Co-orientador: Adriano Fagali de Souza / Banca: Wyser Jose Yamakami / Banca: Aldo Braghini Júnior / Resumo: A usinagem de moldes e matrizes possui grande potencial de expansão e expressiva importância econômica. O processo de fresamento é amplamente empregado na confecção de cavidades de moldes e pode ser um substituto ao processo de eletroerosão (EDM), gerando superfícies com melhor integridade superficial. Sabe-se que as tensões residuais podem ser geradas nos processos de usinagem e são apontadas como uma das possíveis causas de falhas em componentes, tendo como agravante o fato de na maioria das vezes permanecerem como incógnita, desde a fabricação até a falha. Este trabalho mediu experimentalmente o campo, a magnitude, a profundidade e a direção das tensões residuais pelo Método do Furo-Cego, após o fresamento de acabamento do aço para moldes e matrizes VP100 com durezas diferentes obtidas por meio de tratamento térmico de têmpera. Os resultados foram correlacionados com a microdureza superficial da peça, microestrutura subsuperficial, pressão específica de corte e temperatura na interface cavaco-ferramenta. Os ensaios foram conduzidos em um centro de usinagem vertical CNC, com fresa  25 mm e dois insertos revestidos de TiNAl. Os resultados mostraram que as tensões residuais dependem dos parâmetros de corte empregados no fresamento, e por meio de simulação mostrou-se que o dispositivo de fixação não interferiu na geração de tensões residuais. O aumento do avanço tende a gerar tensões trativas em peças beneficiadas, ao passo que o incremento da velocidade de corte resulta em tensões compressivas em peças temperadas. A microdureza superficial da peça e a pressão específica de corte apresentaram relação inversa e não linear com a tensão residual. Grãos próximos à superfície fresada podem ser deformados pela ação mecânica da aresta de corte da ferramenta desde que tenham orientação preferencial com a das tensões principais máximas. / Abstract: Machining of moulds and dies has a promising potential of expansion and expressive economic importance. The milling process is widely used in the manufacture of mold cavities and can be a substitute to the process of EDM (EDM) and generate surfaces with better surface integrity. Residual stress may be produced in machining processes and they are the main causes of failure in structural components. This research experimentally measured the field, magnitude, depth and orientation of residual stress by using Hole Drilling Method after finishing milling of VP100 steel for moulds and dies with distinct hardness. The results where correlated with part surface microhardness, subsurface microstructure, specific cutting energy and chip-tool interface temperature. The milling tests were carried out in a CNC machining center by using 25 mm diameter endmill with two TiNAl coated carbides. The results showed residual stresses depend on cutting parameters. Tensile stress is yielded in annealed parts as the tool feed increases, whereas compressive one is generated in quenched workpieces as the cutting speed grows. Part surface hardness and cutting specific pressure presented inverse non-linear relationship with residual stress. Grains near milled surface may be deformed by mechanical action of cutting tool edge since they have preferential orientation regarding to maximum principal stresses. / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:54:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 259183.pdf: 5684724 bytes, checksum: 3ffa734392a3cf5ba5561f75159ebfb9 (MD5) / As indústrias do setor metal-mecânico, principalmente as laminadoras, estão produzindo, atualmente, materiais por processamento termomecânico com grãos cada vez mais finos. Esta é uma forma de aumentar a resistência mecânica, a tenacidade e a soldabilidade. Devido a esta tendência e sabendo-se que o refino de grão de chapas metálicas está relacionado com aumento de resistência mecânica e com possível diminuição de estampabilidade das mesmas, os objetivos deste trabalho foram o desenvolvimento de novas rotas de processamentos termomecânicos (laminação a frio e tratamentos térmicos) e o estudo do efeito do tamanho de grãos nas propriedades mecânicas e na estampabilidade de aços microligados classificados, também, como aços ARBL (alta resistência baixa liga). O trabalho foi dividido em quatro etapas: i) caracterização dos materiais como fornecidos; ii) simulações de novas rotas de processamento em laboratório; iii) teste industrial com a rota simulada em laboratório que apresentou maior efeito no refino de grãos e iv) estudo da estampabilidade. A caracterização dos materiais envolveu ensaios metalográficos e levantamento das propriedades mecânicas de chapas de aços C-Mn e microligados (ao Nb e Nb-Ti) como produzidas industrialmente. Em seguida foram desenvolvidos novos caminhos para processamento em laboratório, visando, principalmente, o aumento de sítios de nucleação de novos grãos após deformação, com o intuito de refinar o grão ferrítico. As variáveis estudadas incluíram parâmetros de têmpera, revenido e recozimento. Após avaliação das simulações em laboratório, a rota com maior eficácia foi submetida à teste em escala industrial. Para este teste, apenas um aço foi processado, no caso o aço microligado ao Nb+Ti, por apresentar melhores resultados, quanto ao refino de grãos e aumento da resistência mecânica, e por ser o mais utilizado pela indústria fornecedora. Por fim, foi realizada a avaliação da estampabilidade com base nos resultados dos ensaios de tração, anisotropia, textura cristalográfica e curvas limite de conformação (CLC), de forma comparativa entre as tiras produzidas no teste industrial e as tiras do produto atualmente produzido pela indústria. Para o aço microligado ao Nb-Ti constatou-se um refino de grão de 15,3 µm de diâmetro inicial, em média, para 7,7 µm. Os resultados das propriedades mecânicas obtidas, do coeficiente de anisotropia normal e planar e a análise de textura pela função de distribuição de orientação cristalográfica, indicam uma estampabilidade inferior, uma menor possibilidade de formar "orelhas" no embutimento e uma menor anisotropia de propriedades das chapas obtidas pelo novo processamento. A mesma observação foi feita através do levantamento das CLC's para situações de embutimento, onde houve redução dos limites de deformação. Já em situações de estiramento, o limite de deformações apresentou pequeno aumento devido ao efeito da morfologia e homogeneidade de distribuição dos grãos. The industries of metal-mechanic sector are producing materials by thermomechanical processing, with grains smaller. This is a way to increase the mechanical strength, toughness and weldability. Based on these facts and knowing that the refining of grain is related to the mechanical strength and the formability, the objective of this research was the development of possible new routes involving thermomechanical processing (cold rolling and heat-treatment) and the study of the effect of grain size in the variation of mechanical properties and formability of HSLA (high strength low alloy) steels. The research was divided into four stages: i) characterization of materials, ii) simulations of new processing routes in the laboratory; iii) industrial test with the route simulated in the laboratory that showed greater effect on the grain refining and iv) study of formability. The characterization involved analysis of the microstructure and the mechanical properties of plates of C-Mn steels and microalloyed steels (Nb and Nb+Ti). After this stage, new ways for processing in the laboratory has been developed in order to generate areas of nucleation of new grains after deformation to refine the ferritic grain. Through evaluation of the simulations in the laboratory, the route with greater effectiveness was industrialy tested. In this case, only the best performing steel on the grain refinement and increased mechanical strength (Nb-Ti microalloyed steel) was processed. Finally the formability was evaluated by the results of tests of the strength, anisotropy, texture and forming limite diagrams (FLD), comparing the plates produced in the industrial test and the plates currently produced in industries. For Nb-Ti steel, was reduced the grain size by 15.3 µm to 7.7 µm. The results of the mechanical properties obtained, the coefficient of anisotropy and the texture analysis of the crystal orientation distribution function, indicate a lower formability, a smaller possibility to generate defects in inlay and a lower anisotropy of properties of the plates obtained by the new process. The same observation was obtained through FLD for inlaying situations, where there was reduction of the deformation limits. Already in stretching situations, the limit of deformations presented increase due to the effect of the morphology and homogeneity of distribution of the grains.