Capes / Neste trabalho, o processo de eletroerosão a frio (wire electrical discharge machining ou wire EDM) foi utilizado como método de fabricação alternativo para a confecção de microranhuras axiais em tubos de calor. Com isso, material foi retirado ao invés de ser adicionado ao invólucro do tubo de calor para a concepção da estrutura capilar, contribuindo para a redução de massa no dispositivo passivo de transferência de calor por mudança de fase. Uma modelagem baseada no projeto térmico e nos limites operacionais (limites capilar, de arrasto, viscoso, sônico e de ebulição) foi proposta para os tubos de calor com microranhuras axiais de geometria semicircular como estrutura capilar considerando diferentes definições disponíveis na literatura. Estes modelos, implementados no software EEStm (Engineering Equation Solver)tm, foram utilizados como ferramenta para o projeto dos tubos de calor ranhurados propostos. Os tubos de calor foram produzidos a partir de um tubo reto de cobre com um diâmetro externo de 9,45 mm, um diâmetro interno de 6,20 mm e um cumprimento total de 200 mm. O fluido de trabalho utilizado foi água deionizada e os tubos e calor foram carregados com uma razão de preenchimento de 60% do volume evaporador. O condensador foi resfriado por convecção forçada de ar, a seção adiabática foi isolada por uma fita de fibra de vidro e o evaporador foi aquecido utilizando um resistor elétrico em fita de liga de níquel-cromo e isolado do ambiente externo por um isolamento térmico aeronáutico. Os tubos de calor foram testados experimentalmente para as inclinações de operações iguais a 0º, 45º, 90º, 225º e 270º com relação ao plano horizontal, sob cargas térmicas compreendidas entre 5 W e 50 W. Os resultados experimentais do desempenho térmico dos tubos de calor mostraram que as microranhuras axiais fabricadas pelo processo de eletroerosão a frio como estrutura capilar funcionaram com sucesso em todos os casos estudados. Além disso, na maioria dos casos estudados, o tubo de calor com micriranhuras apresentou melhor desempenho térmico quando comparado com um tubo de calor contendo tela metálica como estrutura capilar. / In this master's dissertation an alternative fabrication method (wire electrical discharge machining, or wire EDM) was used to manufacture axial microgrooves in heat pipes. With this, material has been removed rather than being added to the heat pipe shell for the design of the capillary structure, contributing to mass reduction in the passive heat transfer device by phase change. A model based on thermal design and operational limits (capillary, trailing, viscous, sonic and boiling limits) was proposed for the heat pipes with axial microstrips of semicircular geometry as capillary structure considering different definitions available in the literature. These models, implemented in the EEStm (Engineering Equation Solver) software, were used as a tool for the design of the proposed grooved heat pipes. The heat pipes were produced from a straight copper tube with an outside diameter of 9.45 mm, an inner diameter of 6.20 mm and a total compliance of 200 mm. The working fluid used was deionized water and the tubes and heat were charged with a fill ratio of 60% of the evaporator volume. The condenser was cooled by forced convection of air, the adiabatic section was insulated by a fiberglass tape and the evaporator was heated using an electric resistor in nickel-chromium alloy tape and isolated from the external environment by an aeronautical thermal insulation. The heat pipes were experimentally tested for slopes of operations equal to 0º, 45º, 90º, 225º and 270º with respect to the horizontal plane, under thermal loads between 5 W and 50 W. The experimental results showed that the axial grooves manufactured by the Wire-EDM process worked satisfactorily in all analyzed cases. In most of the cases, the heat pipe with grooves showed a better performance when compared with the heat pipe with metallic mesh.

Universidade Federal de Uberlândia / The Electrical Discharge Machining process is very useful while machining very hard materials, which are very difficult to be machined by traditional processes, while can make complex geometries and minimum dimensions. One of the materials that are used in this process is highspeed steels, which are very hard and has a high mechanical resistance. The main objective of this work is the study of performance of different dielectric fluids used in EDM in different cut conditions in terms or metal removal rate (MMR) and wear ratio (WR) roughness parameter (Ra). A discuss of the most important factors that can produce different performance when machining with this process is presented. Five tests with different types of dielectric fluids using a cooper tool were carried out. Was noticed different performance between the fluids, which all the other conditions of operation were unchanged. According to the fluid the workpiece presented less roughness and a higher MMR in some cases. In other cases, a higher MMR produced in the other hand a recast layer less uniform. The most important conclusion of this work is about kerosene, which costs 3 times less than the specific dielectric fluids for EDM, presented worst finishing surfaces and not too high MMR as expected, despite all the risks for the operator. / O processo de Usinagem por Descargas Elétricas é muito utilizado na usinagem de materiais de elevada dureza, que são difíceis de serem usinados por processos convencionais, além de permitir a confecção de geometrias bem complexas e de dimensões diminutas. Um dos materiais que são largamente usinados por EDM (Electrical Discharge Machining) é o aço-ferramenta ABNT M2, que apresenta grande versatilidade, combinando excelente tenacidade, dureza e resistência a abrasão, muito indicado para confecção de matrizes de estampagem profundas e outras ferramentas de deformação plástica à frio. O objetivo principal deste trabalho é o estudo do desempenho de diferentes tipos de fluidos dielétricos em três regimes pré-estabelecidos com relação à rugosidade média aritmética (Ra), taxa de remoção de material (TRM), relação de desgaste (RD) e rugosidade; além de discutir e analisar os mais importantes fatores que influenciam no processo de usinagem por descargas elétricas. Os diversos fluidos dielétricos utilizados possibilitam diferentes condições de usinagem e muito pouco se sabe sobre qual o fluido mais indicado para operações de acabamento ou desbaste. Foram feitos ensaios com 5 tipos diferentes de fluidos dielétricos e com uma ferramenta de cobre. Verificou-se que há diferenças importantes quando usina-se com fluidos diferentes, mantendo-se constantes todas as demais condições de operação. Notou-se que quando utilizando-se um determinado fluido a peça apresentou uma menor rugosidade e também uma maior TRM em alguns casos. Já em outros casos, uma maior TRM ocasionou em contrapartida uma Camada Refundida menos uniforme. Porém, a maior conclusão desse trabalho foi a de que o querosene, apesar de ser até 3 vezes mais barato que os demais fluidos, apresentou piores acabamentos superficiais e TRM não tão grandes quanto o esperado, além de maiores riscos ao operador. / Mestre em Engenharia Mecânica

Analisaram-se os parâmetros tecnológicos mais significativos que influem na Usinagem por Eletroerosão (UEE). Foram desenvolvidos e comentados ensaios de usinagem de aço-carbono com eletrodos de cobre. Apresenta-se também um método de dimensionamento da ferramenta e da avaliação do tempo de usinagem, baseado nos dados obtidos. Foram confrontados os principais processos não-convencionais de usinagem, constatando-se que a UEE é um eficiente processo de fabricação. / The most important EDM technological parameters have been analyzed. Experiments on carbon-steel workpiece machined with copper tool-electrode have been developed and discussed. Based on the obtained data, this work suggests a method for designing the tool-electrode and evaluating the total machining time. Others usual non-traditional machining processes have been compared and it has been observed that EDM is an efficient manufacturing process.

A fabricação de moldes e matrizes são ricas em detalhes e geometrias complexas, exigindo tecnologias mais inovadoras e precisas. Um dos processos que se destaca na fabricação de moldes e matrizes, é o de eletroerosão por penetração (Electrical Discharge Machining - EDM). A usinagem por descargas elétricas é classificada como um processo de fabricação de geometria não definida, onde a remoção de material é realizada por repetidas descargas elétricas entre dois eletrodos eletricamente condutores. O desgaste da ferramenta é um dos principais parâmetros de medida no desempenho da usinagem por EDM. O maior problema ocasionado pelo desgaste de canto do eletrodo é a mudança de geometria da ferramenta no decorrer da usinagem, alterando a tolerância geométrica e o dimensional da cavidade. O presente trabalho propõe avaliação dimensional do desgaste de canto do eletrodo, no decorrer da usinagem do processo de EDM, variando o ângulo de superfície frontal do eletrodo. Outro propósito é a criação de um índice, chamado de taxa de arredondamento, que leva em consideração as áreas de desgaste de canto do eletrodo em função da área removida de material da peça. Os resultados mostraram que os eletrodos de cobre, cobre tungstênio e grafite, tem um grande crescimento de raio de canto no inicio da usinagem, estabilizando esses valores com tempo maiores de processo. O ângulo de superfície frontal do eletrodo influência diretamente no desgaste de canto do eletrodo. Os eletrodos de grafite não apresentaram comportamento de arredondamento de desgaste de canto durante os ensaios. Para o índice de taxa de arredondamento os eletrodos de cobre tungstênio tiveram o menor valor apresentado na usinagem do AISI H13. / The manufacture of molds and dies are rich in detail and complex geometries, requiring more innovative and precise technologes. One of the processes that stands out in the manufacture of molds and dies, is to EDM by penetration (Electrical Discharge Machining - EDM). The cutting by electrical discharge is classified as a non-defined geometry manufacturing process where material removal is carried out by repeated electrical discharge between two electrodes electrically conductive. The tool wear is a major measurement parameters in machining performance by EDM. The biggest problem caused by the electrode corner wear is the tool geometry change during the machining by changing the geometric tolerance and dimensional cavity. This paper proposes dimensional evaluation of the electrode corner wear, during the machining of the EDM process, varying the front surface of the electrode angle. Another purpose is to create an index, called rounding rate, which takes into account the areas of electrode corner wear due to the removed area of the workpiece material. The results showed that the copper electrode, copper tungsten and graphite, has a large corner radius growth at the beginning of machining, stabilizing these values with higher process time. The front surface of the electrode angle influence directly on the electrode corner wear. Graphite electrodes showed no corner wear rounding behavior during the tests. For rounding rate index tungsten copper electrodes had the lowest value presented in the machining of AISI H13.

A fabricação de moldes e matrizes são ricas em detalhes e geometrias complexas, exigindo tecnologias mais inovadoras e precisas. Um dos processos que se destaca na fabricação de moldes e matrizes, é o de eletroerosão por penetração (Electrical Discharge Machining - EDM). A usinagem por descargas elétricas é classificada como um processo de fabricação de geometria não definida, onde a remoção de material é realizada por repetidas descargas elétricas entre dois eletrodos eletricamente condutores. O desgaste da ferramenta é um dos principais parâmetros de medida no desempenho da usinagem por EDM. O maior problema ocasionado pelo desgaste de canto do eletrodo é a mudança de geometria da ferramenta no decorrer da usinagem, alterando a tolerância geométrica e o dimensional da cavidade. O presente trabalho propõe avaliação dimensional do desgaste de canto do eletrodo, no decorrer da usinagem do processo de EDM, variando o ângulo de superfície frontal do eletrodo. Outro propósito é a criação de um índice, chamado de taxa de arredondamento, que leva em consideração as áreas de desgaste de canto do eletrodo em função da área removida de material da peça. Os resultados mostraram que os eletrodos de cobre, cobre tungstênio e grafite, tem um grande crescimento de raio de canto no inicio da usinagem, estabilizando esses valores com tempo maiores de processo. O ângulo de superfície frontal do eletrodo influência diretamente no desgaste de canto do eletrodo. Os eletrodos de grafite não apresentaram comportamento de arredondamento de desgaste de canto durante os ensaios. Para o índice de taxa de arredondamento os eletrodos de cobre tungstênio tiveram o menor valor apresentado na usinagem do AISI H13. / The manufacture of molds and dies are rich in detail and complex geometries, requiring more innovative and precise technologes. One of the processes that stands out in the manufacture of molds and dies, is to EDM by penetration (Electrical Discharge Machining - EDM). The cutting by electrical discharge is classified as a non-defined geometry manufacturing process where material removal is carried out by repeated electrical discharge between two electrodes electrically conductive. The tool wear is a major measurement parameters in machining performance by EDM. The biggest problem caused by the electrode corner wear is the tool geometry change during the machining by changing the geometric tolerance and dimensional cavity. This paper proposes dimensional evaluation of the electrode corner wear, during the machining of the EDM process, varying the front surface of the electrode angle. Another purpose is to create an index, called rounding rate, which takes into account the areas of electrode corner wear due to the removed area of the workpiece material. The results showed that the copper electrode, copper tungsten and graphite, has a large corner radius growth at the beginning of machining, stabilizing these values with higher process time. The front surface of the electrode angle influence directly on the electrode corner wear. Graphite electrodes showed no corner wear rounding behavior during the tests. For rounding rate index tungsten copper electrodes had the lowest value presented in the machining of AISI H13.

Analisaram-se os parâmetros tecnológicos mais significativos que influem na Usinagem por Eletroerosão (UEE). Foram desenvolvidos e comentados ensaios de usinagem de aço-carbono com eletrodos de cobre. Apresenta-se também um método de dimensionamento da ferramenta e da avaliação do tempo de usinagem, baseado nos dados obtidos. Foram confrontados os principais processos não-convencionais de usinagem, constatando-se que a UEE é um eficiente processo de fabricação. / The most important EDM technological parameters have been analyzed. Experiments on carbon-steel workpiece machined with copper tool-electrode have been developed and discussed. Based on the obtained data, this work suggests a method for designing the tool-electrode and evaluating the total machining time. Others usual non-traditional machining processes have been compared and it has been observed that EDM is an efficient manufacturing process.