Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The main goal of this work is the development of techniques for application of acoustic emission signal in tool wear monitoring in face milling operation. In this work a Sensis (DM 42) equipment for acquisition of the acoustic emission signal was used during the milling of a high strength low alloy steel (Din 38MnS6). A milling cutter with 125 mm diameter for eight inserts with specification R245 125Q40-12M was used. The ISO specification of the inserts were SEMN 12 04 AZ TiN coated. The tests were divided into two parts. In the first part, wear and some other machining phenomena were monitored through the construction of a luminous intensity map. For these tests it was used one, two, four or eight inserts simultaneously. In this stage the acoustic emission signal was evaluated using the RMS values. In the second part of this work the acoustic emission raw signal was used. Amongst the statistical parameters that correlate to tool wear extracted from the raw signal, the best fit ones were selected to train and validate a Probabilistic Neural Network. The results of the PNN indicate that the acoustic emission signal can be used to recognition of tool wear levels in the milling process. / O principal objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de técnicas para a aplicação da emissão acústica no monitoramento de desgaste de insertos de metal duro no fresamento frontal. Neste trabalho foi utilizado um equipamento da Sensis (DM 42) para aquisição do sinal de emissão acústica durante o fresamento frontal de um aço microligado perlítico de forja (Din 38MnS6). Foi utilizada uma fresa com especificação R245 125Q40-12M, de 125 mm de diâmetro e com possibilidade de montagem de até oito insertos. Os insertos utilizados são de metal duro R245-12 T3 M-PM 4030 revestidos com TiN. A fresa e os insertos foram fabricados pela Sandvik Coromant. Os testes foram divididos em duas partes. A primeira consistiu no monitoramento do desgaste e também de alguns fenômenos que ocorrem na usinagem através da construção de um mapa de intensidade luminosa. Nestes testes foram utilizados um, dois, quatro e oito insertos simultaneamente. Nesta etapa foi empregado o sinal RMS da emissão acústica. Na segunda etapa dos ensaios utilizou-se o sinal bruto de emissão acústica. Foram estimados parâmetros estatísticos destes sinais e destes foram escolhidos os que melhor se relacionavam com o fenômeno estudado. Este procedimento foi realizado através da ferramenta estatística boxplot. Finalmente, os parâmetros escolhidos foram usados para treinar e validar uma Rede Neural Probabilística, que teve a função de reconhecer e classificar os estágios de desgaste da ferramenta. Os índices de acerto nas classificações da rede indicam que a emissão acústica apresenta bons resultados no reconhecimento de níveis de desgaste das ferramentas na operação de fresamento. / Doutor em Engenharia Mecânica

Este trabalho estudou o efeito de tratamentos de gume e a interação com a aplicação de mínima quantidade de lubrirrefrigerante (MQL) sobre a integridade superficial da peça e desgaste no fresamento. A necessidade de alta produtividade das industrias aliada a alta eficiência que estas necessitam impulsionam avanços tecnológicos na área da usinagem. Processos de tratamento de gume vem para atender estas necessidades, aumentando a durabilidade e confiabilidade das ferramentas. Por outro lado, a necessidade de economia em fluidos de usinagem, sem perder em desempenho impulsiona a utilização de alternativas como o MQL. Tanto o tratamento de gume quanto a utilização de MQL na usinagem acabam impactando no processo. Estes apresentam ligação com mudanças na qualidade superficial e desgaste, como também em aspectos econômicos do processo. Com estes pontos em vista foram realizados ensaios experimentais utilizando fresas tratadas pelo método de acabamento por arraste e polimento com cerdas abrasivas. Os experimentos também avaliaram a aplicação de MQL com e sem aditivos de extrema pressão. Os ensaios consistiram em gerar superfícies, retratando diferentes estágios de vida da ferramenta. Foram realizadas, nas ferramentas, análises da rugosidade, textura e características dimensionais das ferramentas após os tratamentos. A textura e a rugosidade na seça foram analisadas em diferentes estágios da vida da ferramenta. Por fim, deformações plásticas e dureza por micro endentação no corpo de prova foram medidas para um estágio intermediário da vida da ferramenta. Os resultados apontam que os tratamentos resultam em características distintas na ferramenta. Tanto os tratamentos como a aplicação de MQL apresentaram influência significativa sobre a textura, rugosidade e camada afetada, assim como sobre o desgaste. As ferramentas que passaram pelo polimento apresentaram boa estabilidade quanto utilizadas com MQL, alcançando um comprimento usinado até 20% superior em comparação com as ferramentas originais usinando a seco. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-12-20T12:29:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Charles Antonio Ost.pdf: 5298297 bytes, checksum: 152d7447d3ca8992ccc6b52a890c12bc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T12:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Charles Antonio Ost.pdf: 5298297 bytes, checksum: 152d7447d3ca8992ccc6b52a890c12bc (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / Bolsa Empresa, BE. / This work studied the effect of edge preparation and its interaction with minimum quantity of lubricant (MQL) application over the surface integrity of the workpiece and wear in milling. The necessity of high productivity of the industry allied with high efficiency that they need drives technological advances in the machining area. Edge preparation processes come to attend those needs, increasing the durability and reliability of the tools. Moreover, the necessity for economy in metalworking fluids, without losing in performance impels the use of alternatives such as MQL. Both the edge preparation and the use of MQL in machining end up impacting the process. These have connection with changes in surface quality and wear, as well as on economic aspects of the process. In regarding of this, experimental tests were conducted by using tools treated with drag finishing and polishing with abrasive brushes. The experiments also evaluated the use of MQL with and without extreme pressure additives. The tests consisted in generating surfaces, picturing different stages of the tools life. Roughness analysis, texture and dimensional measurements of the tools were performed after treatment. Texture and roughness on the workpiece were analyzed at different stages of the tool life. Finally, microhardness and plastic deformation were measured on the workpiece for an intermediate stage of tool life. The results show that the treatments result in different characteristics on the tool. Both treatments as the application of MQL have significant effect on the texture, roughness and affected layer as well as on the wear. The tools that went trough polishing presented good stability when used with MQL, reaching a machining length up to 20% higher in comparison with the original tools in dry milling.

Este trabalho estudou o efeito de tratamentos de gume e a interação com a aplicação de mínima quantidade de lubrirrefrigerante (MQL) sobre a integridade superficial da peça e desgaste no fresamento. A necessidade de alta produtividade das industrias aliada a alta eficiência que estas necessitam impulsionam avanços tecnológicos na área da usinagem. Processos de tratamento de gume vem para atender estas necessidades, aumentando a durabilidade e confiabilidade das ferramentas. Por outro lado, a necessidade de economia em fluidos de usinagem, sem perder em desempenho impulsiona a utilização de alternativas como o MQL. Tanto o tratamento de gume quanto a utilização de MQL na usinagem acabam impactando no processo. Estes apresentam ligação com mudanças na qualidade superficial e desgaste, como também em aspectos econômicos do processo. Com estes pontos em vista foram realizados ensaios experimentais utilizando fresas tratadas pelo método de acabamento por arraste e polimento com cerdas abrasivas. Os experimentos também avaliaram a aplicação de MQL com e sem aditivos de extrema pressão. Os ensaios consistiram em gerar superfícies, retratando diferentes estágios de vida da ferramenta. Foram realizadas, nas ferramentas, análises da rugosidade, textura e características dimensionais das ferramentas após os tratamentos. A textura e a rugosidade na seça foram analisadas em diferentes estágios da vida da ferramenta. Por fim, deformações plásticas e dureza por micro endentação no corpo de prova foram medidas para um estágio intermediário da vida da ferramenta. Os resultados apontam que os tratamentos resultam em características distintas na ferramenta. Tanto os tratamentos como a aplicação de MQL apresentaram influência significativa sobre a textura, rugosidade e camada afetada, assim como sobre o desgaste. As ferramentas que passaram pelo polimento apresentaram boa estabilidade quanto utilizadas com MQL, alcançando um comprimento usinado até 20% superior em comparação com as ferramentas originais usinando a seco. / Bolsa Empresa, BE. / This work studied the effect of edge preparation and its interaction with minimum quantity of lubricant (MQL) application over the surface integrity of the workpiece and wear in milling. The necessity of high productivity of the industry allied with high efficiency that they need drives technological advances in the machining area. Edge preparation processes come to attend those needs, increasing the durability and reliability of the tools. Moreover, the necessity for economy in metalworking fluids, without losing in performance impels the use of alternatives such as MQL. Both the edge preparation and the use of MQL in machining end up impacting the process. These have connection with changes in surface quality and wear, as well as on economic aspects of the process. In regarding of this, experimental tests were conducted by using tools treated with drag finishing and polishing with abrasive brushes. The experiments also evaluated the use of MQL with and without extreme pressure additives. The tests consisted in generating surfaces, picturing different stages of the tools life. Roughness analysis, texture and dimensional measurements of the tools were performed after treatment. Texture and roughness on the workpiece were analyzed at different stages of the tool life. Finally, microhardness and plastic deformation were measured on the workpiece for an intermediate stage of tool life. The results show that the treatments result in different characteristics on the tool. Both treatments as the application of MQL have significant effect on the texture, roughness and affected layer as well as on the wear. The tools that went trough polishing presented good stability when used with MQL, reaching a machining length up to 20% higher in comparison with the original tools in dry milling.

Orientador: Sergio Tonini Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caldin_Renato_M.pdf: 3510420 bytes, checksum: 7632c444a9b61c552c640c1faec863a9 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Em virtude do número crescente de veículos automotores e uma legislação ambiental cada vez mais rigorosa, as indústrias automobilísticas e os centros de pesquisas avançados buscam desenvolver novos materiais e processos de fabricação que visam à produção de peças com maior resistência mecânica, melhor conformabilidade do material e a redução das espessuras dos materiais empregados na fabricação, sem comprometer a rigidez e estabilidade estrutural das carroçarias. Esse conceito tem por objetivo minimizar os custos de produção, aumentar a segurança e reduzir o peso total do conjunto montado, diminuindo os índices de emissões de poluentes lançados no meio ambiente, em decorrência da melhor relação peso x potência do veículo e proporcionando melhores condições de conforto e dirigibilidade aos usuários. Baseado nessas características, o objetivo deste estudo foi viabilizar a utilização simultânea de dois processos de fabricação não convencionais: Hidroconformação de "Tailored Welded Blank:' (TWB). Para tanto, comparou-se a conformabilidade do TWB submetido à estampagem convencional e a hidroconformação, empregando-se o Diagrama Limite de Conformação, obtido a partir do ensaio Nakazima modificado, para determinar o limite de conformação da matéria­prima, e a Frente Máxima de Deformação (FMD) para determinar a deformação máxima ocorrida nos produtos. Para isso, foi desenvolvido um ferramental híbrido que possibilita a fabricação de peças pelos métodos da estampagem convencional e da hidroconformação, a partir de chapas de aço ST -06 e ST -07 com espessuras 1,5 e 0,9mm respectivamente, soldadas a laser para compor o TWB. Com a análise comparativa entre a CLC da matéria-prima e a FMD dos produtos estampados convencionalmente e hidroconformados, foi possível identificar que a hidroconformação de chapas supera a estampagem convencional em relação a conformabilidade dos "Tailored Welded Blanks", pois permitiu obter produtos com domos mais elevados e regulares, com uma menor redução de espessura e sem o aparecimento de falhas / Abstract: The increasing number of vehic1es and a more rigorous environmental legislation, are forcing automobile industries and research centers to develop new materials and manufacturing processes to the production of parts with higher mechanical properties, better formability and sheet thickness reduction, without comprirnising the rigidity and structural stability of the auto bodies. The main objective is to minimize the production costs, to increase the safety and to reduce vehic1e weight, reducing pollutants emissions, resulting in a best relation weight x power and providing better conditions of comfort and driveability. Based in these characteristics, the objective of this work was to study the simultaneous use of two not conventional manufacturing processes: hydroforming of Tailored Welded Blank (TWB). Therefore it was compared the formability of TWB in conventional stamping and hydroforrning, from the Forming Limit Diagram (FLD), plotted from the modified Nakazima test, to determine the forming limit of the raw material, and the Maximum Front of Deformation (MFD) to determine the maximum deformation in the products. A hybrid tool was designed and assembled to manufacture parts by conventional stamping and hydroforming steel plates ST -06 and ST-07 com thickness 1,5 and 0,9mm respectively, welded by laser to form the TWBs. With the comparative analysis between FLD of the raw material and MFD of the products conventionally stamped and hydroformed, it was possible to identify that hydroforming overcomes the conventional stamping in respect to the formability of Tailored Welded Blanks, and therefore it was possible to form products with higher and regular domes, with lower reduction of thickness, and without any failures / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-03Bitstream added on 2014-06-13T18:31:04Z : No. of bitstreams: 1 yamasaki_mi_me_ilha.pdf: 16778400 bytes, checksum: 6afbdce5c51d7a7040bbcdba50a7949f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / É apresentado um estudo experimental da laminação de tiras fundidas a partir do material semi-sólido obtido na calha de resfriamento que alimenta continuamente um laminador duo. Os cilindros do laminador estão posicionados horizontalmente e podem ser operados na velocidade de 0,25 m/s, 0,47 m/s, 0,73 m/s e 1,07 m/s. A velocidade de 0,25 m/s produziu uma tira de melhor qualidade. Ligas hipoeutéticas Pb/Sn (Pb–30%Sn, Pb-40%Sn, Pb-50%Sn) e próxima ao ponto eutético (Pb-63%Sn), respectivamente, com intervalo de solidificação de 75 °C, 56 °C, 31 °C e 6 °C de acordo com o diagrama de fases, foram utilizadas nos ensaios experimentais para obter tiras semi-sólidas fundidas e tixoconformadas para comparação. As diversas simulações usando as ligas de Pb/Sn têm revelado a importância do intervalo de solidificação e temperatura de vazamento da liga, da velocidade dos cilindros, da temperatura do bocal junto ao cilindro inferior, da superfície de acabamento dos cilindros e da geometria da panela intermediária (tundish), sobre a qualidade do produto final. A liga Pb-30%Sn com alto intervalo de solidificação em comparação com outras ligas testadas, apresentou maior dificuldade para ser tixolaminada. Isso ocorreu, porque as ligas de alto intervalo de solidificação tendem a formar trincas à quente no final da solidificação. Como resultado, uma pasta metálica plástica é difícil de formar. O caminho provável para obter uma tira semi-sólida fundida de boa qualidade neste caso, é aplicar uma inoculação que produz grãos finos antes do vazamento. O controle para a tixolaminação empregando a liga Sn-37%Pb com intervalo de solidificação menor, e elevada fluidez, é mais rigoroso para obter uma tira contínua. Conseqüentemente, foram utilizadas diferentes temperaturas de vazamento (260, 240 e 220 ºC) para controlar a fluidez e obter o tempo de contato... / This is an experimental study of cast strip rolling from semi-solid material employing a cooling slope which continuously feeds a rolling mill. The cylinders of the rolling mill are positioned horizontally and can be operated at speeds of 0.25 m/s, 0.47 m/s, 0.73 m/s and 1.07 m/s. The lower speed of 0,25 m/s produces a strip of better quality. Hypoeutectic Pb/Sn alloys (Pb-30%Sn, Pb-40%Sn, Pb-50%Sn) and near eutectic point alloys (Pb-63%Sn), with solidification intervals of 75°C, 56°C, 31°C and 6°C respectively, according to the phase diagram, were used in experimental tests to obtain cast semi-solid and thixorolled strips for comparison. Simulations highlighted the necessary control parameters required to obtain good quality of the strip. These were: control alloy solidification interval, pouring temperature, roll speeds, ceramic nozzle temperature at the lower roll, quality of the roll surface finishing and tundish geometry. The Pb-30%Sn alloy, which has a much higher solidification interval in comparison with the other alloys tested, was difficult to thixoroll. This is because alloys with a high solidification interval tend to form hot tears at the end of solidification, and prevent a plastic metallic mush from forming. The probable solution to obtaining a semi-solid fused strip of good quality with this material, is to apply an inoculation that produces fine grains just before the pouring. In contrast, the parameter control for thixorolling of the Sn-37%Pb alloy, with lesser solidification interval and elevated fluidity, needed to be rigorous to obtain a continuous strip. Consequently, several pouring temperatures (260, 240 and 220ºC) were used to vary the fluidity and obtain sufficient alloy-inferior cylinder contact time for complete solidification. The strips obtained by the twin and single roll processing, and conventional rolling were characterized... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Antônio de Pádua Lima Filho / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Alcides Padilha / Resumo: É apresentado um estudo experimental da laminação de tiras fundidas a partir do material semi-sólido obtido na calha de resfriamento que alimenta continuamente um laminador duo. Os cilindros do laminador estão posicionados horizontalmente e podem ser operados na velocidade de 0,25 m/s, 0,47 m/s, 0,73 m/s e 1,07 m/s. A velocidade de 0,25 m/s produziu uma tira de melhor qualidade. Ligas hipoeutéticas Pb/Sn (Pb-30%Sn, Pb-40%Sn, Pb-50%Sn) e próxima ao ponto eutético (Pb-63%Sn), respectivamente, com intervalo de solidificação de 75 °C, 56 °C, 31 °C e 6 °C de acordo com o diagrama de fases, foram utilizadas nos ensaios experimentais para obter tiras semi-sólidas fundidas e tixoconformadas para comparação. As diversas simulações usando as ligas de Pb/Sn têm revelado a importância do intervalo de solidificação e temperatura de vazamento da liga, da velocidade dos cilindros, da temperatura do bocal junto ao cilindro inferior, da superfície de acabamento dos cilindros e da geometria da panela intermediária (tundish), sobre a qualidade do produto final. A liga Pb-30%Sn com alto intervalo de solidificação em comparação com outras ligas testadas, apresentou maior dificuldade para ser tixolaminada. Isso ocorreu, porque as ligas de alto intervalo de solidificação tendem a formar trincas à quente no final da solidificação. Como resultado, uma pasta metálica plástica é difícil de formar. O caminho provável para obter uma tira semi-sólida fundida de boa qualidade neste caso, é aplicar uma inoculação que produz grãos finos antes do vazamento. O controle para a tixolaminação empregando a liga Sn-37%Pb com intervalo de solidificação menor, e elevada fluidez, é mais rigoroso para obter uma tira contínua. Conseqüentemente, foram utilizadas diferentes temperaturas de vazamento (260, 240 e 220 ºC) para controlar a fluidez e obter o tempo de contato... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This is an experimental study of cast strip rolling from semi-solid material employing a cooling slope which continuously feeds a rolling mill. The cylinders of the rolling mill are positioned horizontally and can be operated at speeds of 0.25 m/s, 0.47 m/s, 0.73 m/s and 1.07 m/s. The lower speed of 0,25 m/s produces a strip of better quality. Hypoeutectic Pb/Sn alloys (Pb-30%Sn, Pb-40%Sn, Pb-50%Sn) and near eutectic point alloys (Pb-63%Sn), with solidification intervals of 75°C, 56°C, 31°C and 6°C respectively, according to the phase diagram, were used in experimental tests to obtain cast semi-solid and thixorolled strips for comparison. Simulations highlighted the necessary control parameters required to obtain good quality of the strip. These were: control alloy solidification interval, pouring temperature, roll speeds, ceramic nozzle temperature at the lower roll, quality of the roll surface finishing and tundish geometry. The Pb-30%Sn alloy, which has a much higher solidification interval in comparison with the other alloys tested, was difficult to thixoroll. This is because alloys with a high solidification interval tend to form hot tears at the end of solidification, and prevent a plastic metallic mush from forming. The probable solution to obtaining a semi-solid fused strip of good quality with this material, is to apply an inoculation that produces fine grains just before the pouring. In contrast, the parameter control for thixorolling of the Sn-37%Pb alloy, with lesser solidification interval and elevated fluidity, needed to be rigorous to obtain a continuous strip. Consequently, several pouring temperatures (260, 240 and 220ºC) were used to vary the fluidity and obtain sufficient alloy-inferior cylinder contact time for complete solidification. The strips obtained by the twin and single roll processing, and conventional rolling were characterized... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Um dos processos de usinagem com maior emprego na indústria é o fresamento. O estudo da área térmica no fresamento é um desafio, por ser um processo em que o corte ocorre numa região bem específica de difícil acesso para sua correta mensuração. Uma das soluções para análise da temperatura no processo de usinagem é a utilização de modelos térmicos resolvidos por métodos matemáticos que trazem boas estimativas. Atualmente, além dos softwares desenvolvidos no ambiente acadêmico, existem também ferramentas computacionais disponíveis no mercado. Entretanto, os softwares comerciais apresentam código de programação fechado o que dificulta estudos mais específicos para casos particulares. Por meio de busca em vários autores, tanto em trabalhos no contexto de torneamento quanto para fresamento, notou-se que a utilização do método de resolução inversa por Gauss-Newton para estimativas de fluxo de calor ainda é muito restrita. Nos trabalhos de Braghini Junior (2002) e do próprio autor em Barrios (2013) este método foi implementado, porém a metodologia foi para estimativas apenas do fluxo de calor médio, desprezando a variação do fluxo de calor em função do deslocamento da ferramenta pelo tempo. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma nova metodologia para realizar estimativas de fluxo de calor na peça em operações de usinagem por fresamento considerando os efeitos do deslocamento da ferramenta em função do tempo utilizando o método de Gauss-Newton. Para isso foi necessário desenvolver um Simulador Térmico de Usinagem por Fresamento (STUF), analisar os efeitos das variáveis adotadas no simulador e por fim realizar estimativas de fluxo de calor por meio dos dados de temperatura experimental de usinagem. Foram criadas duas interfaces para o STUF, sendo uma interface para as estimativas de fluxo de calor e uma interface para as estimativas de temperatura na peça. Para este fim, o Matlab® foi utilizado como ambiente computacional e como linguagem de programação para as simulações. Os efeitos das variáveis no simulador como o coeficiente convectivo (h), refino de malha, passo do tempo (Δt), geometria da peça, temperatura experimental e análise de erro foram analisados. Foi possível realizar estimativas de fluxo de calor e temperatura na peça por meio do estudo de caso 1, utilizando os dados experimentais de Braghini (2002), estudo de caso 2, por meio dos dados experimentais de Barrios (2013), e estudo de caso 3, por meio dos dados experimentais proposto por este trabalho. Essa nova metodologia empregada por meio do STUF permitiu a identificação do fluxo de calor máximo na peça, possibilitou a geração de resultados de temperaturas estimadas com bons ajustes com as temperaturas experimentais com R² médio de 0,85 para estudo de caso 1 e R² de 0,95 para estudo de caso 2. O estudo de caso 3 apresentou muitos ruídos, porém foram possíveis as estimativas. / One of the most widely used machining processes in the industry is milling. The study of the thermal area in the milling is a challenge, because it is a process in which the cutting occurs in a very specific region of difficult access for its correct measurement. One of the solutions for the analysis of the temperature in the machining process is the use of thermal models solved by mathematical methods that bring good estimates. Currently, besides the software developed in the academic environment, there are also computational tools available in the market. However, commercial software presents closed programming code which makes it difficult to study more specifically for particular cases. Through the search of several authors, both in work in the context of turning and in milling, it was noticed that the use of the inverse resolution method by Gauss-Newton for estimates of heat flow is still very restricted. In the works by Braghini Junior (2002) and by the author himself in Barrios (2013) this method was implemented, but the methodology was only for estimates of the average heat flux, neglecting the variation of the heat flow as a function of the time displacement of the tool . The objective of this work is to develop a new methodology for estimating the heat flux in the part in milling operations considering the effects of tool displacement as a function of time using the GaussNewton method. For this, it was necessary to develop a Thermal Simulator for Machining by Milling (STUF), to analyze the effects of the variables adopted in the simulator and finally to make estimates of heat flux through the experimental temperature data of machining. Two interfaces were created for the STUF, being an interface for the estimations of heat flow and an interface for the temperature estimates in the part. For this purpose, Matlab® was used as a computational environment and as a programming language for simulations. The effects of the variables in the simulator, such as the convective coefficient (h), mesh refining, time step (Δt), part geometry, experimental temperature and error analysis were analyzed. It was possible to estimate heat flux and temperature in the piece by means of the case study 1, using the Braghini (2002) experimental data, case study 2, through the experimental data of Barrios (2013), and case study 3, through the experimental data proposed by this work. This new methodology used by the STUF allowed the identification of the maximum heat flux in the part, allowed the generation of estimated temperature results with good adjustments with the experimental temperatures with mean R² of 0.85 for case study 1 and R² of 0,95 for case study 2. Case study 3 presented many noises, but estimates were possible.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to get a better part quality in sheet metal forming, the rate of the material flow into the die cavity must be efficiently controlled. This control is made by a restraining force supplied either by the blankholder, the drawbeads or both. When the restraining force required is too high, the use of drawbeads is necessary, although excessive deformations may be produced. Some others disadvantages, such as difficulties of adjustment during die try-outs in order to determine the actual Drawbead Restraining Force (DBRF), may also be emphasized. To solve these problems and to reduce the number of die try-outs, which are very time consuming, accurate enough drawbeads concepts are necessary. Aiming to understand the influence of the most important parameters on the DBRF and to establish a pre-estimate DBRF theory, in this study a methodology has been developed using similitude. The data bases were achieved by Finite Element (FE) simulations done with an explicit code. Two different materials were used: A-K Steel and 2036-T4 Aluminum. The results have been compared with experimental databases of Nine(1978, 1982) and with the analytical model of Stoughton(1988). The average of absolute error with respect to experimental data bases was about 6 % and, for those cases studied, the maximum discrepancy was found to be less than 11%. For analytical ones, the average of absolute error was about 5 % and, for the cases studied, the maximum error was about 7%. Predictions made with this approach have a very good precision when compared with analytical and experimental results. For this reason, it was used as a contribution for STAMPACK®, an explicit finit element code used to simulate forming process. / Para se obter peças com a melhor qualidade possível em um processo de estampagem de chapas metálicas, a taxa de fluxo de material para dentro da matriz deve ser eficientemente controlada. Este controle é feito por uma força de retenção (FR) originada no prensachapas, nos freios de estampagem ou em ambos. Quando a FR requerida é muito alta, o uso dos freios se torna ainda mais necessário, embora excessivas deformações possam ocorrer na peça estampada por causa do contato com os freios. Outros tipos de efeitos indesejáveis decorrentes do uso deste tipo de dispositivos ainda podem ocorrer, tais como dificuldades para se determinar o valor adequado da FR, o que pode consumir muito tempo. Para se resolver estes problemas e reduzir o número das tentativas de ajustes, são necessários conceitos mais precisos sobre os freios de estampagem. Com a finalidade de se avaliar a influência dos parâmetros mais importantes na FR e de se estabelecer uma teoria para se fazer a predição da FR, desenvolveu-se neste estudo uma metodologia híbrida, empregando-se a teoria da similitude com bases de dados gerados através de simulações numéricas pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). Os resultados foram comparados com os experimentos de Nine (1978, 1982) e com o modelo analítico de Stoughton (1988). A média dos desvios absolutos com respeito aos dados experimentais foi de 6% e, para os casos estudados, a discrepância máxima foi sempre menor ou igual a 11%. Em relação ao modelo analítico, a média dos desvios absolutos foi de 5% e, para os casos estudados, o desvio máximo nunca foi superior a 7%. Predições feitas com esta abordagem tiveram, portanto, uma boa precisão, quando comparadas com o modelo analítico e com os dados experimentais. Por este motivo, esta teoria foi aceita como contribuição para o programa STAMPACK®, um código de solução explícita utilizado na simulação de processos de estampagem de chapas metálicas. / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Aneirson Francisco da Silva / Resumo: A Estampagem a Frio é um processo de conformação plástica de chapas metálicas, que possibilita, por meio de ferramentas específicas, obter componentes com boas propriedades mecânicas, geometrias e espessuras variadas, diferentes especificações de materiais e com boa vantagem econômica. A multiplicidade destas variáveis gera a necessidade de utilização de técnicas estatísticas e de simulação numérica, que suportem a sua análise e adequada tomada de decisão na elaboração do projeto das ferramentas de conformação. Este trabalho foi desenvolvido em uma empresa brasileira multinacional de grande porte que atua no setor de autopeças, em seu departamento de engenharia de projetos de ferramentas, com o propósito de reduzir o estiramento e a ocorrência de trincas em uma travessa de 6,8 [mm] de aço LNE 380. A metodologia proposta obtém os valores dos fatores de entrada e sua influência na variável resposta com o uso de técnicas de Delineamento de Experimentos (DOE) e simulação pelo método de Elementos Finitos (FE). Uma Função Empírica é desenvolvida a partir desses dados, com o uso da técnica de regressão, obtendo-se a variável resposta y (espessura na região crítica), em função dos fatores influentes xi do processo. Com a Otimização via Simulação Monte Carlo (OvSMC) insere-se a incerteza nos coeficientes desta Função Empírica, sendo esta a principal contribuição deste trabalho, pois é o que ocorre, por via de regra, na prática com problemas experimentais. Simulando-se por FE as ferram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

A inspeção de defeitos de soldagem em imagens radiográficas de tubulações é bastante subjetiva e está sujeita a erros de interpretação por parte do inspetor laudista. Dentro desse contexto, nos últimos anos tem-se visto um grande esforço no desenvolvimento de métodos automáticos e semiautomáticos de detecção de defeitos em juntas soldadas. Este trabalho apresenta um método automatizado para detecção e classificação de defeitos em imagens radiográficas de juntas soldadas de tubulações obtidas pela técnica de exposição radiográfica parede dupla vista dupla (PDVD), obtidas em reais situações de campo e que, geralmente, têm uma qualidade mais baixa do que as imagens usadas em outros estudos. O método proposto identifica na imagem a região do cordão de solda, detecta as descontinuidades e classifica as mesmas em defeitos e não defeitos, destacando na imagem o resultado. São avaliados classificadores a partir de métodos de classificação por redes neurais Multilayer Perceptron (MLP), redes neurais Extreme Learning Machines (ELM) e classificador estatístico Support Vector Machines (SVM). O método proposto para identificação da região de interesse atingiu 100% de precisão na segmentação do cordão de solda. O classificador SVM apresentou um desempenho melhor que os classificadores MLP e ELM em todos os cenários testados. Com a utilização de ensembles de ELMs obteve-se um F-score de 85,7% para o banco de padrões de teste, resultados satisfatórios quando comprados com trabalhos semelhantes. O uso de ensembles de ELMs representa um ganho de apenas 0,5% no F-score em comparação com o melhor resultado de rede treinada individualmente, entretanto, com o uso de faixas de limiares de decisão do ensemble, o uso do método permite mostrar as descontinuidades sobre as quais o ensemble não tem certeza, destacando na imagem estas descontinuidades. A imagem resultate da aplicação do método serve como auxílio ao especialista na elaboração de laudos. / The inspection of radiographic images of welded joints is very subjective and is subject to errors of interpretation by the inspector. In this context, a great effort has been made in the last years to develop automatic and semiautomatic methods for detecting defects in welded joints. This research work presents an automated method for the detection and classification of defects in radiographic images of welded joints of pipes obtained by the double wall double image (DWDI) exposure technique obtained in real field situations and which generally have a lower quality than the images used in other studies. The proposed methos identifies the region of the weld bead, detects the discontinuities and classifies them as defects and non-defects, highlighting in the image the result. Classifiers are evalueted using methods of classification by multilayer perceptron (MLP) neural networks, extreme learning machines (ELM) neural networks, and Support Vector Machines (SVM). The proposed method for identifying the region of interest reached 100% precision in the segmentation od the weld bead. The SVM classifier performed better than the MLP and ELM classifiers in all scenarios tested. Using ELM ensembles, an F_score of 85,7% was obtained for a test patterns database, satisfactoryresults when compared to similar works. The use of ensembles of ELMs represents a gain of only 0,5% in the F-score compared to the best result of the individually trained network, however, with the use of ensemble decision threshold ranges, the presented method allows to show the discontinuities about which the ensemble is not sure, highlighting in the image these discontinuities as a region of uncertainty, leaving to the specialist the final evaluation of these discontinuities. The image resulting from the application of the method serves as an aid to the expert in the elaboration of reports.