Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Co-orientador: Hidekasu Matsumoto / Banca: Wyser Jose Yamakami / Banca: Luciana Montanari / Resumo: Eletroerosão é um processo não convencional de usinagem que se baseia na remoção de material por sucessivas descargas elétricas. Durante a descarga, as temperaturas podem atingir 12.000°C, seguidas de um rápido resfriamento, criando uma zona termicamente afetada na superfície da peça. Essa zona possui propriedades diferentes com relação ao material base como: dureza superior, composição microestrutural e ainda podem existir microtrincas que afetarão o desempenho da peça usinada. Este trabalho estudou a influência do tamanho de grão da peça usinada na integridade superficial resultante. Para os ensaios utilizou-se um aço baixo carbono comercialmente conhecido como COS AR 60 com tamanhos de grãos ferríticos distintos. Avaliou-se a integridade superficial a partir de um perfil de microdureza e imagens da microestrutura resultante. Também foi avaliada a formação de microtrincas, bem como suas espessuras. Verificou-se que a condição de desbaste resulta em camadas brancas de maiores espessuras e ainda que os materiais com grãos ultrafinos usinados sob mesma condição que aqueles com grãos convencionais apresentam camadas brancas menores. A microdureza é maior na camada branca quando comparada com as outras camadas. Os materiais com grãos ultrafinos apresentam uma transição de microdureza mais suave quando comparada a dos grãos convencionais, podendo... / Abstract: Electrical Discharge Machining (EDM) is a non-conventional machining process which is based on material removal by successive electrical discharges. During each discharge temperatures can reach 12,000 °C, followed by rapid cooling, creating a heat-affected zone on the workpiece surface. This zone has different properties with respect to the base material (bulk) such as higher hardness, microstructural composition and may still exist microcracks that will affect the performance of the machined part. This research determined the influence of workpiece grain size on the machined surface integrity. Low carbon steel named commercially as COS AR 60 with different ferritic grain sizes was applied to machining tests. Surface integrity of the machined subsurface (white layer, heat- affected zone and bulk) was evaluated by considering microhardness gradient, microstructure composition and microcracks formation. The results show that the roughing condition increases the white layer but it is smaller for ultrafine-grained material. The hardness is highest in white layer when compared to other layers. The materials with ultrafine grains present a softer microhardness transition as compared with the conventional grains, which may improve the performance of the part in service from the standpoint of crack propagation / Mestre

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:15:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_NelsonCoutinhoda_M.pdf: 3269726 bytes, checksum: cff763b01ba2bd71b0f177a7764ec81c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O torneamento de aços endurecidos como alternativa a retificação cilíndrica, tem se tornado cada vez mais comum no meio industrial. Devido a melhorias do desempenho mecânico das máquinas, aliada aos avanços nos materiais de ferramenta, particularmente do PCBN, os bons resultados obtidos em aplicações e estudos realizados, vem estimulando cada vez mais essa prática. As diversas geometrias de peças utilizadas em componentes mecânicos submetem as ferramentas destinadas ao torneamento de aços endurecidos a condições de corte variadas, seja essas obtidas a partir de superfícies contínuas ou interrompidas. No entanto, a maior parte dos estudos já realizados, relacionados ao torneamento de aços endurecidos está voltada ao corte contínuo, fazendo do corte interrompido uma aplicação ainda pouco explorada. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da frequência de interrupção no torneamento de aços endurecidos com ferramenta de PCBN, além de sua interação com o ângulo de posição (?r) e velocidade de corte (vc). Para isso foram realizados experimentos de torneamento em corpos de prova com três frequências de interrupções diferentes, sendo um com baixa frequência de interrupção contendo dois rasgos, outro com média frequência de interrupção contendo quatro rasgos e finalmente outro com alta frequência de interrupção contendo oito rasgos, sendo esses transversais e equidistantes. Para a construção dos mesmos foi utilizado o aço ABNT 4340 com dureza entre 52 e 56 HRC, usando uma classe comercial de ferramenta PCBN 7525 (ISO H25) com alto teor de CBN (90%), recomendada para corte interrompido. Os parâmetros de saída analisados foram temperatura (°C), rugosidade (Ra), desgaste (VBmáx) e volume removido (mm3). Dentre as diversas conclusões desse trabalho, a principal delas indica que entre os parâmetros variados a frequência de interrupção é o que exerce maior influência sobre a temperatura e o volume removido, sendo que nos corpos de prova com maior frequência maiores volumes removidos foram alcançados, enquanto que nos corpos de prova com frequências menores, a temperatura atingiu níveis mais elevados / Abstract: Turning of hardened steels is becoming an important alternative to cylindrical grinding at industrial level. The increasing interest on this technique results from the good mechanical performance of the machine parts, which is accompanied by enhancements of the cutting tool materials, particularly PCBN, and the good results of using this technique, as reported in prior studies. Machine elements are characterized by a diversity of geometric forms. These characteristics promote that the cutting tools used for turning hardened steel are subjected to varying cutting conditions in both continuous and interrupted surfaces. However, most of the studies in this area have been related to turning hardened steels in continuous cutting. As a consequence, cutting of interrupted surfaces remains under-exploited. This work aims at studying the behavior of the interruption frequency during turning of hardened steels by using PCBN tools, as well as the interaction with the cutting tool¿s position angle (?r) and cutting speed (vc). For this, turning tests were performed on samples with three different interruption frequencies: a) low interruption frequency containing two slots, b) average interruption frequency containing four slots, and c) high interruption frequency containing eight slots. AISI 4340 steels with hardness between 52 and 56 HRC were used for manufacturing the samples. A commercial grade PCBN tool 7525 (ISO H25) with high CBN content (90%) was used as a cutting tool. The output parameters were temperature (°C), roughness (Ra), wear (VBmáx), and volume removed (mm3). Results indicate that the interruption frequency is the parameter that most affects the temperature and the volume removed. The samples mechanized at higher frequencies presented higher volume removed. Meanwhile, the samples turned with lower frequencies reached higher temperatures / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Angelo Caporalli Filho / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Karia Regina Cadorso / Banca: Mirian de Lourdes Noronha Motta Melo / Resumo: A obtenção de granulometria ultrafina em aços com baixo teor de carbono pode contribuir para ampliação de suas aplicações na indústria, devido as propriedades mecânicas superiores que podem ser alcançadas com o refinamento de grãos, tais como: resistência mecânica, dureza, e tenacidade. O processo conhecido como Equal Channel Angular Pressing (ECAP) induz deformações plásticas severas suficientes para alterar as características microestruturais dos metais reduzindo seu tamanho de grão, e consequentemente melhorando algumas propriedades mecânicas, sem alterar a composição química dos materiais, ao utilizar temperaturas abaixo do ponto de recristalização dos metais. Neste trabalho o processo ECAP foi conduzido com corpos de prova na temperatura de 550°C utilizando como material de estudo aço SAE 1020. Os corpos de prova foram separados em três grupos. No primeiro grupo as amostras não foram submetidas a nenhum tratamento térmico entre os passes, no segundo grupo foi aplicado tratamento de alívio de tensões após os passes, e por fim, no terceiro grupo e foi aplicado um tratamento de recozimento intercrítico após o primeiro passe. Ensaios mecânicos de tração, dureza e charpy foram realizados com objetivo de verificar a influência do processo ECAP no comportamento mecânico do aço. Com intuito de verificar as alterações microestruturais causadas pelo processo ECAP foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O trabalho tem como objetivo principal in... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ultrafine grained microstructures obtaining in low carbon steels may contribute to enlarge the application of this material in industry, due to superior properties that can be achieved, such as: mechanical strength, hardness, and toughness. The process known as Equal Channel Angular Pressing (ECAP) induces severe plastic deformation sufficient to modify metals microstructures characteristics, reducing its grains size, and consequently improve its mechanical properties without materials chemistry composition changes, under temperatures below to recrystallization point. At this work ECAP process was carried out with specimens at 550° C using steel SAE 1020 as material. The specimens were divided into three groups. The specimens in the first group none heat treatment was applied between and after ECAP passes, in the second group the specimens were submitted under stress relief heat treatment after ECAP passes, and in the third group, specimens were submitted under intercritical annealing after first pass. Mechanical tensile strength, hardness and charpy impact tests were used with aim to verify the ECAP influence in steel mechanical behavior. In order to verify microstructures evolution caused by ECAP were applied optical and scanning electron microscopy. The aim of this work is grain refining by means of ECAP process with two parts tool elaborated in this study. The microstructure analysis and mechanical tests results shown that the heat treatments applied, combined with ECAP p... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Alessandro Roger Rodrigues / Co-orientador: Hidekasu Matsumoto / Banca: Juno Gallego / Banca: Eraldo Jannone da Silva / Resumo: Aços para moldes e matrizes são considerados materiais de difícil usinabilidade. Contudo, a fabricação de moldes requer a geração de formas complexas com bom acabamento e sem grandes danos à ferramenta. Por ser um processo versátil e produzir diferentes formas geométricas com precisão, o fresamento é mais comumente utilizado para fabricação de moldes. Porém, sua característica de corte interrompido gera ciclos de aquecimento e resfriamento na ferramenta que reduzem significativamente sua vida e tendem a empobrecer a integridade superficial da peça. Propondo estabilizar os ciclos térmicos na ferramenta e reduzir efeitos danosos do corte interrompido à integridade da peça, os fluidos criogênicos são aplicados ao fresamento. Nesta pesquisa determinou-se a influência da condição de refrigeração (criogênica, fluido abundante e a seco) sobre o desgaste da ferramenta (flanco principal e secundário), mecanismo de formação do cavaco (cor e forma) e integridade superficial da peça (deformação plástica, rugosidade e microdureza), ao fresar (de topo) o aço Villares VP100 (Equivalente ao aço AISI P20) utilizado na fabricação de moldes para injeção de plásticos. Os resultados indicaram menor rugosidade e maior vida da ferramenta no fresamento criogênico. O fresamento com fluido gerou menor vida da ferramenta, até mesmo em relação à condição a seco. Maiores danos à integridade superficial foram encontrados na condição a seco, que apesar deste fato, permitiu vida da ferramenta similar ao fresamento criogênico. O meio criogênico propiciou o ambiente mais favorável à usinagem do aço VP100. Apesar do bom rendimento da ferramenta no corte a seco, seu uso pode tornar-se inviável à fabricação de moldes ou matrizes em que intensos aquecimentos podem gerar pobre integridade superficial do produto usinado / Abstract: Steel for molds production are considered difficult-to-cut materials. However, molds require complex shapes with good surface finish and without serious tool damage during the machining. Milling is the most commonly process applied to molds manufacturing given its versatility when producing precisely different geometric shapes. Otherwise, the interrupted cutting cyclically heats and cools the tool which in turn significantly reduces its life and impairs the workpiece surface integrity. Cryogenics has been used in milling processes aiming at stabilizing the thermal cycles in the tool and reducing the harmful effects on the part surface integrity. This research determined the influence of the cooling condition (cryogenic, wet and dry) on tool wear (main and end flank), chip formation (color and shape) and workpiece surface integrity (grain deformation, roughness and microhardeness) when milling Villares VP100 steel (similar to AISI P20 steel) applied to tooling production for plastic injection. The results indicated smaller part roughness and greater tool life when milling cryogenically. Abundant fluid reduced tool life even when compared to dry condition. More significant damages over workpiece surface integrity were found in dry condition, although similar tool life to the cryogenic milling was also reached. Cryogenics favored the VP100 steel milling. Despite the good performance of the dry milling, its application may be infeasible since greater heating may harms the product surface integrity / Mestre

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:28:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maia_IvanGoncalves_M.pdf: 1727519 bytes, checksum: 4ae95467cd56b424526ca03c4f577c25 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Visando solucionar o problema da ocorrência de poros em um cordão de solda de um eixo automotivo, o presente trabalho apresenta um estudo da influência de diferentes fatores na ocorrência de porosidade em juntas de aço soldadas pelo processo MIG/MAG robotizado. Basicamente, foi estudada a influência de três fatores na ocorrência dos poros. São eles, a presença de uma camada rica em nitretos na extremidade de um dos tubos que compõe a junta, a limpeza das superfícies a serem soldadas e a vazão do gás de proteção. Após a soldagem dos corpos de prova foram retiradas de cada um deles, três amostras da seção transversal do cordão de solda. A porosidade foi quantificada pela técnica de análise metalográfica por microscopia ótica. Os resultados de porosidade foram apresentados de duas maneiras, uma sem qualquer tipo de restrição quanto aos poros encontrados, e outra em que houve distinção quanto à localização dos poros na seção transversal do cordão de solda. Quando a porosidade foi quantificada de maneira geral, sem qualquer tipo de distinção quanto à localização dos poros, dois fatores influenciaram a ocorrência de poros na junta soldada. São eles, a presença da camada rica em nitretos e a vazão do gás de proteção. No outro caso, levando em consideração a localização dos poros na seção transversal do cordão de solda, foi constatado que para o caso dos poros localizados na raiz da junta, a presença da camada rica em nitretos gerada pelo processo de corte a plasma na extremidade do tubo correspondente ao metal-base 1 afetou significativamente a porosidade resultante no cordão de solda. Além dos ensaios experimentais, ensaios práticos foram realizados no próprio chão de fabrica de produção dos eixos. A realização de ensaios práticos visou avaliar a solução proposta para eliminação da ocorrência de porosidade no cordão de solda dos eixos. Os resultados destes ensaios comprovaram que a substituição do gás utilizado para o corte a plasma na extremidade do tubo correspondente ao metal-base 1, de ar comprimido por oxigênio puro, inibiu a formação dos poros / Abstract: In order to solve the occurrence of pores in weld beads of an automotive axle, the present work studies the influence of three different factors on the occurrence of porosity in joints welded by robotized GMAW process. The factors analyzed were: the presence of a region enriched by nitrides on the surface of the tube related to the base metal 1, the surface cleanliness of the joint components, and the shielding gas flow. Three samples of the weld bead transversal section were retired in each specimen. The porosity was quantified by metalographic analysis technique using an optical microscope. The results were presented by two different ways. In one of this ways, pores were quantified without any kind of distinction. In the other way, pores were grouped in accordance of their location in the weld bead transversal section. The pores quantified without any kind of distinction were affected by the ¿presence of the coat¿ and by the shielding gas flow. The pores located near the joint root were affected only by the ¿presence of the coat¿. In addition to the experimental specimens, practical experiments were made in the axles line production. These practical experiments were developed to evaluate a proposed solution to prevent the occurrence of the pores on the weld bead of the axles. The results of these practical experiments proved that changing the compressed air used in the plasma cut of the extremities of the tube related to the base metal 1 by pure oxygen gas inhibited the pores formation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica