Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-20T22:32:00Z No. of bitstreams: 1 RobertoFrancaDeOliveira_DISSERT.pdf: 18176986 bytes, checksum: c2d3de80118dc6164a5cad9f26c67a2b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-23T22:57:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RobertoFrancaDeOliveira_DISSERT.pdf: 18176986 bytes, checksum: c2d3de80118dc6164a5cad9f26c67a2b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T22:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoFrancaDeOliveira_DISSERT.pdf: 18176986 bytes, checksum: c2d3de80118dc6164a5cad9f26c67a2b (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / Ag?ncia Nacional do Petr?leo - ANP / O presente trabalho apresenta um estudo do desempenho de ferramentas de a?o-r?pido no torneamento do a?o ABNT 1020, sob condi??es de resfriamento criog?nico com aspers?o de nitrog?nio l?quido (LN2) diretamente na regi?o de corte. O objetivo principal foi manter a temperatura da ferramenta de corte abaixo da temperatura de amolecimento do a?o-r?pido (normalmente acima de 650?C) e, consequentemente, melhorar o desempenho dessas ferramentas em velocidades de corte superiores ?quelas normalmente praticadas no corte ? seco ou com lubrifica??o convencional. Foram realizados ensaios de faceamento r?pido, em que a ferramenta de corte percorre a face da pe?a ao longo de seu raio a uma rota??o constante, o que acarreta um aumento progressivo em sua velocidade de corte. P?de-se verificar que devido ? aplica??o de LN2 a ferramenta de corte conseguiu usinar com velocidades de corte maiores que na condi??o a seco (SECO). Quando os jatos de LN2 foram direcionados a superf?cie de sa?da e de folga (SS/SF), tal condi??o apresentou um aumento de 35,00% (em m?dia) na velocidade usinada antes da falha da ferramenta; no entanto quando o LN2 foi aplicado na superf?cie de folga (SF), a melhoria foi de 24,12% e para a condi??o de LN2 na superf?cie sa?da (SS) o aumento foi de 20,94%. Com esses resultados foi poss?vel concluir que a aplica??o de LN2 tendeu a melhorar o desempenho das ferramentas de a?or?pido testadas, e que essa melhora foi mais pronunciada quando da aplica??o de LN2 nas superf?cies de folga e de sa?da simultaneamente. J? para vari?vel ponto de falha a an?lise do intervalo de confian?a, mostrou que, estatisticamente, a um n?vel de confian?a de 95%, n?o foi poss?vel afirmar que existe diferen?a entre as m?dias populacionais do ?ponto de falha? para as condi??es de corte (SECO-SF), (SECO-SS), (SS-SF) e (SF-SS/SF). Contudo para as condi??es (SECO-SS/SF) e (SS-SS/SF) houve diferen?as entre as condi??es quando comparadas duas a duas. Observou-se tamb?m que a rugosidade m?dia (Ra) tende a cair com a aplica??o de LN2. Houve uma diferen?a significativa quando se compara a condi??o SECO com as condi??es SF, SS e SS/SF. O mesmo n?o se pode dizer dessas outras situa??es (SSSF), (SS-SS/SF), (SF-SS/SF), pois, ao n?vel de signific?ncia, considerado, n?o podemos descartar a hip?tese de se tratarem de ensaios diferentes. Observa-se que, num n?vel de confian?a de 95%, n?o se pode afirmar que os desgastes de flancos (VB) n?o s?o iguais nas quatro condi??es de corte testadas. Este resultado j? era esperado, visto que, ap?s a falha da ferramenta, independente da condi??o de corte, a ferramenta perde material de sua ponta num valor que ? proporcional ? profundidade de corte usada, a partir deste ponto, praticamente nada de material ? removido da pe?a. Para finalizar esse estudo o ensaio de torneamento longitudinal foi realizado inicialmente em car?ter explorat?rio, devido ? quantidade de ferramentas e material da pe?a, contudo, conseguiu-se obter a condi??o mais favor?vel ao se usinar um corpo de prova a velocidades de 162m/min quando o LN2 foi aplicado na superf?cie de folga (SF), e na superf?cie de sa?da (SS) em cada uma dessas condi??es. Esse valor de velocidade para torneamento longitudinal ? bem elevado, quando s?o utilizadas ferramentas de a?o-r?pido. Quando se verifica o tempo de vida da ferramenta, foi poss?vel observar um aumento em mais de 100%, pois, ap?s cortar um trecho de 30mm, a aresta de corte ainda continuava preservada. / This work presents a study about the performance of HSS cutting tools when turning an ABNT 1020 steel under cryogenic condition using liquid nitrogen (LN2) applied onto the cutting region. In this case, the main purpose was to keep the cutting tool temperature below the softening temperature of the HSS (normally above 650oC) improving the performance of these cutting tools at cutting speeds upper than that normally used in dry or wet conventional machining. A series of rapid facing trials was carried out at dry (SECO) and applying LN2 at three different points on the cutting region [on the rake face (SS), on the flank face (SF) and on the rake and flank faces simultaneously (SS/SF)]. It could be verified that the use of LN2 the cutting was able to machine cutting speeds higher than at dry condition. When the LN2 was applied onto the rake and flank face simultaneously, the cutting speed showed an increase of 35% (on average) compared to the dry condition; when the LN2 was applied only onto the flank face, the improvement was of 24,12% and of 20,94% for the LN2 applied only onto the rake face. These results showed that the use of LN2 tended to improve the performance of the trialled HSS cutting tools and this improvement was more effective when the LN2 was applied onto the rake and flank faces simultaneously. For the variable called ?failure point? (point where the cutting tool collapsed) a statistical analysis showed no difference among the conditions (SECO-SF), (SECO-SS), (SS-SF) and (SF-SS/SF). However, it could be observed statistical differences between the conditions (SECO-SS/SF) and the conditions (SS-SS/SF) when they are compared two by two. Compared to the dry condition, the results of average roughness (Ra) showed a tendency to drop when LN2 was applied. Additional longitudinal turning trials were carried out to verify the performance of the HSS cutting tools assisted by LN2 at this condition. It was observed an improvement upper to 100%.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In machining processes the main functions of cutting fluids (FC) are cooling and lubrication of the tribological system comprised of the workpiece, the chip and the cutting tool. When adequately chosen and correctly applyed they may raise tool lives, reduce machining forces and improve the surface finishing of the workpiece. However, during their use, research has demonstrated that water based cutting fluids (emulsions and solutions) become suceptible to microbiological contamination (by bacterias) that uses nutrients encountered in their composition to grow and reproduce. According to the specialised literature, the metabolic activities of these microorganisms degrade the cutting fluids, altering their chemical and phisycal properties. However, the study of this theme is limited and there is no research work that quantitatively indicates the influence of these contaminants in the machinability parameters. Therefore, the present work has the main objetctive of quantifying three machinability parameters (cutting force, surface roughness and tool life) when turning V304UF stainless steel using two water based cutting fluids (emulsion of vegetable base and semi-syntetic of mineral base). These two cutting fluids were intentionaly contaminated in an induced manner by periodic inoculations up to a mean contamination of 105 UFC/mL. With this procedure it was possible to compare the eficiency of new and contminated cutting fluids during the turning process. The results showed that the contaminated cutting fluids with 105 UFC/mL changed the pH, destabilized the emulsions and caused small changes in the machinability parameters (maching force, surface roughness and tool life), mainly under low cutting speeds and feed rates. Thus, the contamination of the cutting fluids, particularly the vegetable base ones, can promote small influences in important machinability parameters. / Em processos de usinagem as principais funções dos fluidos de corte (FC) são refrigerar e lubrificar o sistema tribológico constituído pela peça, cavaco e ferramenta. Quando escolhidos e aplicados corretamente, eles podem aumentar a vida da ferramenta, diminuir as forças de usinagem e melhorar o acabamento da peça fabricada. No entanto ao longo de sua utilização, pesquisas apontam que os FC s à base de água (emulsões e soluções) tornam-se susceptíveis a contaminação microbiológica (bactérias) que usam nutrientes encontrados em sua composição para crescerem e se reproduzirem. Segundo a literatura especializada, as atividades metabólicas destes microrganismos degradam os FC s, alterando suas propriedades físicas e químicas. Entretanto, o estudo desse assunto é limitado, e não há trabalhos que indicam quantitativamente a influência desses fluidos contaminados nos parâmetros de usinagem. Deste modo, este trabalho teve como principal objetivo quantificar três índices de usinabilidade (forças de usinagem, acabamento superficial e vida da ferramenta) no processo de torneamento do Aço Inoxidável Austenítico V304UF, utilizando dois FC s aquosos (emulsionável de base vegetal e semissintético mineral). Esses FC s foram contaminados de forma induzida através de inoculações periódicas até alcançarem o nível de contaminação média igual a 105 UFC/mL. Deste modo, foi possível comparar a eficiência dos FC s novos com os contaminados no processo de torneamento. Os resultados mostraram que as contaminações dos FC s com 105 UFC/mL, alteraram o pH do meio, desestabilizaram as emulsões e causaram pequenas mudanças nos parâmetros de forças de usinagem, rugosidade e vida da ferramenta, principalmente nas condições com baixa velocidade de corte e taxas de avanço. Assim, para baixas velocidades de corte, os fluidos de corte contaminados, principalmente de base vegetal, podem causar pequenas influências em importantes parâmetros de usinabilidade do processo. / Mestre em Engenharia Mecânica