Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-14Bitstream added on 2015-03-03T12:07:08Z : No. of bitstreams: 1 000807370.pdf: 2293849 bytes, checksum: d68b7cab07938392e6c6fbc74359add9 (MD5) / As exigências e a competitividade atual levam, cada vez mais, à busca por soluções mais baratas e eficazes, para qualquer segmento de mercado. Com isso, o ramo aeronáutico tem procurado por ferramentas que possibilitem o mais alto rendimento possível aliado à redução de custos. Este trabalho de furação em placas de titânio 6Al4V tem origem em função da comunalidade de uso deste material nas indústrias, por manter alta resistência mecânica e a altas temperaturas. As ferramentas escolhidas foram brocas de metal duro e brocas de aço rápido sinterizado objetivando um estudo comparativo entre estas, nas mais variadas condições de corte, desde a refrigeração em abundância com utilização de óleo solúvel, passando pela usinagem à seco e finalizando com o sistema da Mínima Quantidade de Lubrificação (MQL) com óleo de corte puro. Os parâmetros de corte adotados foram conforme literatura técnica, para brocas de metal duro, utilizou-se velocidade de corte de 28 m/min, avanço total de 72 m/min e rotação de 2123 RPM e para as brocas de aço rápido sinterizado, velocidade de corte de 11 m/min, avanço total de 29 mm/min e rotação de 876 RPM. Anterior ao inicio dos testes, foi aplicado a ferramenta de Análise do Modo e Efeito de Falha a fim de identificar e prevenir possíveis discrepâncias na execução do processo de furação. A usinagem ocorreu em passes de 8mm de profundidade com interrupção a cada 200mm a 250mm para recolhimento de amostra de cavaco e avaliação parcial dos diversos possíveis desgastes nas ferramentas. Os parâmetros iniciais de finalização de cada broca foram estabelecidos com desgaste de 0,1mm ou tolerância de furos finais acima de H12. Os testes foram repetidos para ambas as brocas sempre em condições idênticas a fim de permitir uma comparação de resultados entre as ferramentas, geração ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The current requirements and the competitiveness lead, increasingly, to the search for cheaper and more effective solutions, to any segment of the market.Thus the aeronautics the aviation industry has been searching for tools that allow the highest possible income combined with the cost reduction.. This work of drilling in 6Al4V titanium plates originates due to the commonality of use of this material in industries, for maintaining high mechanical strength and high temperatures. The tools chosen were carbide drills and drills of sintered high speed steel aiming at a comparative study between these, in the most varied cutting conditions, since refrigeration in abundance with use of oil soluble, through dry machining and finishing with the system of Minimal Quantity of Lubrication with neat cutting oil. The cutting parameters were adopted as technical literature, for carbide drills, used cutting speed of 28 m/min, total advance of 72 m/min and 2123 RPM rotation and sintered high speed steel drills, cutting speed of 11 m/min, total advance of 29 mm/min and 876 RPM rotation. Prior to the start of the tests, was applied to the analysis tool mode and effect of failure in order to identify and prevent possible discrepancies in the execution of the drilling process. The machining occurred in 8 mm deep steps with interruption every 200 mm to 250 mm for chip sample and partial evaluation of the various possible wear on tools. The initial parameters of completion of each drill were set with 0,1mm wear or tolerance of final holes above H12. The tests were repeated for both drills always in identical terms in order to allow a comparison of results between the tools, chip generation and final diameter. The diameters were measured with standard pins every 20 holes where, even after intense damage, there was no pre-established dimensional limits variation i.e. ... (Complete Abstract click electronic access below)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T01:24:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:17:01Z : No. of bitstreams: 1 138861.pdf: 14992398 bytes, checksum: 7a034db09f215088556f61bfed4509ec (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico / Made available in DSpace on 2012-10-17T12:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:40:41Z : No. of bitstreams: 1 178730.pdf: 29886153 bytes, checksum: f9edd5999ab5542a575e5f6041ef52f0 (MD5) / Desenvolvimento de um inserto, ângulos e quebra-cavacos, de aço rápido sinterizado da classe T15, para usinagem. As técnicas de metalurgia do pó que se destacam na obtenção desse material são a prensagem isostática a quente e a sinterização com fase líquida, sendo dado ênfase para a segunda técnica. Para a realização desta pesquisa foram produzidos insertos a partir da sinterização com fase líquida do pó de aço rápido AISI T15. Os mesmos foram temperados e revenidos em três diferentes combinações de temperaturas, quais sejam 1160/540ºC, 1210/540ºC e 1210/560ºC. Os resultados obtidos mostram que a sinterização com fase líquida proporciona excelentes propriedades mecânicas às ferramentas de usinagem. Com a otimização dos ângulos e do quebra-cavacos dos insertos foi possível empregá-los na velocidade de 50 m/min, durante 10 minutos, no torneamento com corte contínuo do aço ABNT 1045 trefilado, sendo a usinagem realizada sem a utilização de fluido de corte e com avanço e profundidade de corte, respectivamente, de 0,2 mm e 2,0 mm. Outra constatação importante foi que a combinação de temperaturas de têmpera e revenimento de 1210/540ºC proporciona maior dureza às ferramentas, mas piora consideravelmente a resistência ao desgaste das mesmas, isto para o processo de usinagem empregado nesta pesquisa

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287082.pdf: 20999120 bytes, checksum: aa6f6685ba2da0681d0728d5dd75921a (MD5) / Somente nos EUA são gastos anualmente 300 bilhões de dólares com o processo de usinagem (KOMANDARI; DESAI, 1983 apud NARUTAKI, 1997). Dessa forma, a busca pela redução do custo no referido processo há muito tempo encontrou ressonância na comunidade acadêmica e nas indústrias de manufatura. Recentemente, observou-se, na usinagem do ferro fundido cinzento com ferramenta à base de -Si3N4, que o aumento na velocidade de corte resulta numa redução do desgaste da ferramenta. Tal #comportamento atípico# assume uma grande importância nas indústrias altamente competitivas, como a automotiva, haja vista os ganhos com a redução no custo de produção e o aumento da produtividade. Assim, o presente trabalho se propõe em explicar esse #comportamento atípico#, isto é, a redução no desgaste da ferramenta com o aumento na velocidade de corte. Os corpos de prova para esta pesquisa foram produzidos em ferro fundido cinzento FC 250 e em condições de fabricação comercial. Os ensaios de usinagem foram desenvolvidos pelo processo de torneamento externo longitudinal com ferramenta à base de -Si3N4, classe CC6090, nas velocidades de corte de 300 a 700 m.min-1. O material da ferramenta de corte, o material da peça, a microestrutura e a composição da tribolayer formada na ferramenta à base de -Si3N4 durante a usinagem foram analisados em detalhe usando microscópios eletrônicos de varredura, microscópios eletrônicos de transmissão e microscópios eletrônicos de transmissão por varredura combinados com espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) e difração de elétrons de área selecionada (SAED). A microestrutura da ferramenta de corte, da tribolayer e da interface ferramenta-tribolayer foi analisada detalhadamente utilizando microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopia por perda de energia de elétrons (EELS), imagens filtradas em energia (EFTEM) e difração de nanofeixe de elétrons (NBD). As amostras de seção transversal da ferramenta para análise no TEM foram preparadas pela técnica de feixe de íons focalizados (FIB) nas regiões com alta concentração dos elementos S, Mn e Al. A redução do desgaste da ferramenta à base de - Si3N4 na usinagem do ferro fundido cinzento FC 250 com o aumento da velocidade de corte é resultado da redução das componentes da força de usinagem; formação de uma camada com alta concentração de alumínio fortemente aderida à superfície da ferramenta; e pela transferência seletiva das inclusões de MnS (no material da peça) para a superfície da ferramenta. Embora a redução das componentes da força de usinagem contribua para a redução do desgaste da ferramenta, o fator determinante é a formação de uma camada, fortemente aderida à superfície da ferramenta, composta principalmente por alumínio. Na usinagem a 300 m.min-1, as inclusões de MnS aderidas ao SiO2, quando submetidas às tensões de cisalhamento pela superfície inferior do cavaco, são facilmente removidas do gume devido à diferente densidade entre o SiO2 (resultante da oxidação do -Si3N4) e o -Si3N4. Na usinagem a 700 m.min-1, como resultado das condições desenvolvidas na interface cavaco-ferramenta, há a formação de uma camada na superfície da ferramenta, composta principalmente por alumínio e fortemente aderida ao -Si3N4. A inclusão de MnS aderida a essa camada é mantida sobre o gume, contribuindo eficientemente na redução do desgaste da ferramenta à elevada velocidade de corte. / In the U.S. alone, around 300 billion dollars are spent annually on the machining process (KOMANDARI; DESAI, 1983 apud NARUTAKI, 1997). Hence, the search for reduction of costs in this process has long resonated in the academic community and manufacturing industries. Recently, it was observed in the machining of gray cast iron with a -Si3N4 -based cutting tool, that increased cutting speed results in reduced tool wear. Such #atypical behavior# takes on tremendous importance in highly-competitive industries, such as the automotive industry, in light of the gains obtained from lower production costs and higher productivity. Thus, this paper aims to explain this #unusual behavior,# i.e. the reduction in tool wear with increased cutting speed. The work material for this study was produced in gray cast iron FC 250 and under commercial manufacturing conditions. The machining tests were developed by the process of longitudinal external turning with a -Si3N4-based tool, class CC6090, at cutting speeds of 300 to 700 m.min-1. The cutting tool material, the workpiece material, the microstructure and the composition of the tribolayer formed on the -Si3N4-based cutting tool during machining were analyzed in detail using scanning/transmission electron microscopy (TEM/STEM) combined with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and selected area electron diffraction (SAED). The microstructure of the cutting tool, of the tribolayer, and of the tool#tribolayer interface was analyzed in detail using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), electron energy-loss spectroscopy (EELS), energy-filtered transmission electron microscopy (EFTEM), and nano-beam electron diffraction (NBD). Cross-section samples of the tool for analysis in TEM were prepared by the focused ion beam (FIB) technique in regions with high concentration of the elements S, Mn and Al. The reduction in the wear of the -Si3N4-based cutting tool in the machining of gray cast iron FC 250 with an increased cutting speed is a result of a reduction of the components of machining force, by the formation of a layer with a high concentration of aluminum strongly adhered to the tool surface and the selective transfer of inclusions of MnS (in the workpiece material) to the tool surface. Although the reduction of the components of machining force contributes to the reduction of tool wear, the determining factor is the formation of a layer, strongly adhered to the tool surface, composed primarily of aluminum. In machining at 300 m.min-1, the MnS inclusions adhering to the SiO2, when subjected to shear stress by the chip undersurface, are easily removed from the cutting edge due to the different density between the SiO2 (resulting from -Si3N4 oxidation) and the - Si3N4. In machining at 700 m.min-1, as a result of the conditions developed on the chip#tool interface, there is the formation of a layer on the tool surface, composed primarily of aluminum that is strongly adhered to the -Si3N4. The MnS inclusion adhering to this layer is maintained on the cutting edge, effectively contributing to the reduction of tool wear at a high cutting speed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287361.pdf: 3040505 bytes, checksum: 052150010d3eb548d7d6334440669089 (MD5) / Um dos maiores motivadores de pesquisas mundiais, a redução do consumo de energia elétrica, é também motivo de inúmeras discussões relacionadas ao aquecimento global. No Brasil, no ano de 2008, 24% do consumo de energia elétrica foi demandado apenas no setor residencial, onde os equipamentos eletroeletrônicos são fortes responsáveis pelo consumo. Estima-se que, atualmente, somente a indústria de refrigeração seja responsável pelo consumo de 17% de toda a energia elétrica consumida nos Estados Unidos. Ultimamente um número elevado de pesquisas vêm sendo desenvolvidas, objetivando a redução do atrito e do desgaste. Estas pesquisas evoluíram desde sistemas lubrificados, passando pelo uso de aditivos e, finalmente, a utilização de revestimentos de lubrificantes sólidos. Muitas soluções encontradas esbarram em dificuldades de adequação de projetos e condições de aplicação severas. O uso de gases refrigerantes é um deles, uma vez que interfere diretamente na viscosidade de óleos lubrificantes e interfaces de contato de mancais. No presente estudo foi investigada a influencia de gases refrigerantes HFC134a e HC600a no comportamento tribológico de um revestimentos multifuncional de CrN-DLC. O objetivo deste estudo foi identificar tanto as perdas por atrito, quanto por desgaste deste revestimento em função das interações com os gases refrigerantes utilizados. Para entender tais propriedades foram propostos dois tipos de ensaios tribológicos: um para avaliar a durabilidade dos revestimentos em função de aplicação de cargas normais variáveis, e outro para determinação do coeficiente de atrito, bem como, da taxa de desgaste dos revestimentos nas duas atmosferas. Os corpos de prova e contracorpos foram caracterizados via espectroscopia Raman e EDS para identificar as modificações ocorridas nas interfaces de contato. Os resultados dos testes de durabilidade com gás refrigerante HFC134a apresentaram-se aproximadamente 40% superiores que os resultados dos testes com gás refrigerante HC600a. De modo similar, os valores de coeficiente de atrito também apresentaram valores maiores nos ensaios com gás refrigerante HFC134a. Entretanto, os resultados da taxa de desgaste do revestimento foram 50% menores nos testes com este gás refrigerante. Os contra corpos apresentaram uma taxa de desgaste muito mais elevada que nos corpos, atingindo valores acima de uma ordem de grandeza quando comparado aos valores da taxa de desgaste dos corpos. Através da caracterização química por espectroscopia Raman e EDS identificou-se a presença de compostos fluorados na tribocamada formada sobre a pista de desgaste do DLC, bem como, no contracorpo quando utilizado o gás refrigerante HFC134a. Entretanto, não foi detectada a transferência de DLC para as superfícies dos contracorpos. A presença de Flúor na tribocamada provavelmente está associada à degradação do gás refrigerante durante os ensaios tribológicos. Em contrapartida, nos ensaios com HC600a foi detectada a transferência de DLC para os contracorpos, conforme identificado nas análises via espectroscopia Raman. Todos os testes mostraram traços de oxigênio na tribocamada, os quais foram associados à presença de contaminantes adsorvidos nas amostras, bem como, à falta de hermeticidade da câmara de ensaio utilizada nos ensaios tribológicos. / One of the major drivers of global research, reducing energy consumption, is also a matter of considerable discussion related to global warming. In Brazil, in 2008, 24% of electricity consumption was consumed only in the residential sector, where electric-electronic devices are responsible for most part of this consumption. It is estimated that only the refrigeration industry is responsible for consuming 17% of all electricity consumed in the United States. Recently a great number of studies are being developed, aiming the friction and wear reducing. These studies evolving since lubricated systems, passing through the usage of additives in lubricant oils, and finally, arriving in the use of coatings of solid lubricants. Many solutions are hindered by difficulties of adaptation in projects and severe application conditions. The use of refrigerant gases is one of them, since it directly interferes with the viscosity of lubricant oils and contact interfaces of bearings. In the present study it was investigated the influence of the refrigerant gases HFC134a and HC600a on the tribological behavior of a multifunctional coatings of CrN-DLC. The aim of this study was to identify since the friction losses, as the wear of this coating due to interactions with the proposed refrigerant gases. To understand these properties have been proposed two types of tribological tests: one to evaluate the durability of the coating as a function of variable applied normal loads, and another to determine the coefficient of friction as well as the wear rate of coatings in both atmospheres. The specimens and counter bodies were characterized via Raman spectroscopy and EDS to identify the modifications on the contact interfaces. The durability tests results with refrigerant HFC134a showed durability of about 40% higher than tests with HC600a. Similarly, the coefficient of friction values were also higher in trials with HFC134a. However, the results of the wear rate of the coating were 50% lower in tests of this refrigerant. Counter body analysis showed a wear rate even higher, amounting to approximately one order of magnitude. The chemical characterization by Raman spectroscopy and EDS revealed the presence of fluorinated compounds in tribolayer formed on the wear track of DLC and counter body with refrigerant gas HFC134a. In these trials were not detected the DLC transference to the counter body surfaces. The presence of fluoride in tribolayer may be related to degradation of the refrigerant gas during the tribological tests. In contrast, in trials with HC600a were detected transferring of the DLC to the counter body, as presented in the analysis via Raman spectroscopy. All tests showed traces of oxygen in tribolayer, associated with contaminants adsorbed on the samples and the lack of hermeticity of the test chamber used in the tribological tests.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T04:39:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As ligas de ferro fundido branco de alto cromo (estipuladas pela norma ASTM A532) são amplamente fabricadas e utilizadas pelas indústrias catarinenses, o que tem motivado a sua pesquisa durante os últimos anos na UFSC. Os estudos tem como foco principal a otimização do tratamento térmico e da resistência ao desgaste, assim como a análise microestrutural das ligas empregadas na fabricação de rolos de moinhos de carvão. Os rolos dos moinhos tradicionalmente são fabricados da liga II D da norma ASTM A532 (20% Cr), porque este material apresenta uma boa resistência ao desgaste. Porém, existem evidências que apontam que ao diminuir o teor de cromo para 16% (classe II B da norma ASTM A532) e otimizar termicamente a liga a resistência ao desgaste pode aumentar, sendo este o ponto de partida desta tese. A resistência ao desgaste da liga II B no presente trabalho foi estudada em escala laboratorial (ensaio de desgaste segundo norma ASTM G65) e industrial (protótipos testados em moinho rolo sobre pista). Em laboratório a liga II B otimizada termicamente, obteve melhor dureza (HV 120), microdureza (0,05 HV) e resistência ao desgaste em comparação a liga II D. Este resultado alavancou a fabricação e os testes em escala industrial de três rolos (a massa de cada rolo foi de 1,5 ton). Um dos rolos foi fabricado na liga II D e os outros dois na liga II B. Os rolos foram instalados no moinho e testados por um período de 30 meses. Os resultados foram aparentemente contraditórios, já que os rolos II B tiveram uma resistência ao desgaste de 81% da resistência do rolo II D, sendo isto uma conseqüência dos rolos II B apresentarem durezas e microdurezas inferiores às obtidas pelo rolo II D, resultado inverso ao obtido em laboratório. Este resultado mostrou que tanto em escala laboratorial como industrial, a dureza e proporcional à resistência ao desgaste, e que o ensaio roda sobre borracha reproduz os micromecanismos de desgaste do moinho. Para realizar a passagem da escala laboratorial para a escala industrial durante a pesquisa, se analisou a influência da microestrutura (Microscópio ótico e eletrônico, EDX, programa Imago, espectofotômetro de emissão ótica), da tenacidade ao impacto (Charpy sem entalhe) e da corrosão (ensaio potenciodinâmico) na resistência ao desgaste das ligas II B e II D. / The alloys of high chromium white cast iron (stipulated by the standard ASTM A532) are widely manufactured and used by industries in Santa Catarina, which has spurred on research about them at UFSC during the last few years. The studies focus mainly on optimizing the thermal treatment and wear resistance, as well as the microstructural analysis of the alloys used for manufacturing coal mill rollers. The rollers of the mills are traditionally made of alloy II D from the standard ASTM A532 (20% Cr), because this material shows good wear resistance. However, there is evidence to suggest that by reducing the chromium content to 16% (class II B of the ASTM A532 standard) and thermally optimizing the alloy, wear resistance can increase, this being the starting point for this thesis. The wear resistance of alloy II B in this work was studied on a laboratory scale (wear tests according to the ASTM G65 standard) and industrial scale (prototypes tested on a mill roller on tracks). In the laboratory, the thermally optimized alloy II B had better hardness (HV 120), microhardness (HV 0.05) and wear resistance compared to alloy II D. This result leveraged the manufacturing and industrial-scale tests of three rollers (the mass of each roller was 1.5 tons). One of the rollers was manufactured with the alloy II D and the other two with the alloy II B. The rollers were installed in the mill and tested for a period of 30 months. The results were apparently contradictory, since the rollers II B had a wear resistance of 81% of the resistance of the roller II D, this being a consequence of the rollers II B having hardnesses and microhardnesses lower than those obtained by roller II D, the opposite result to that obtained in the laboratory. This result showed that both on the laboratory and industrial scale, hardness is proportional to wear resistance, and that the rubber wheel test reproduces the wear micromechanisms of the mill. In order to make the transition from laboratory scale to industrial scale during the research, we analyzed the influence of the microstructure (optical and electron microscopy, EDX, Imago program, optical emission spectrophotometer), impact strength (Charpy unnotched) and corrosion (potentiodynamic test) on the wear resistance of alloys II B and II D.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-22T13:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235626.pdf: 17716981 bytes, checksum: 249b368147cfc50a93eed49ff5053beb (MD5) / As hastes de turbinas termelétricas a carvão são componentes de válvulas com a finalidade de inserir e posicionar um obturador em uma sede de vedação, regulando e ou obstruindo o fluxo de vapor de acordo com a carga necessária para manter a tensão de rede. As condições operacionais em que estão expostas as hastes podem resultar em aumento ou redução do diâmetro externo causados pela oxidação ou desgaste. O objetivo deste trabalho é o estudo da aspersão térmica como revestimento das hastes das válvulas de turbinas termelétricas a carvão, utilizadas no controle e bloqueio de vapor (válvulas parcializadora, combinada, bloqueio) do Complexo Jorge Lacerda - Capivari de Baixo - Santa Catarina. Foram efetuadas as caracterizações da microestrutura, composição química e propriedades mecânicas de uma haste da válvula parcializadora da Unidade 6 - UTLB - com 20.000 horas de operação. Isso forneceu informações que permitiram o estudo da viabilidade para a confecção das hastes no Brasil, bem como da possibilidade de emprego do processo de aspersão térmica como revestimento contra o desgaste em substituição a nitretação utilizada atualmente. Na revisão bibliográfica realizaram-se pesquisas e consultas sobre aspersão térmica e suas variáveis, tais como: equipamentos, materiais, análises dos revestimentos aspergidos e mecanismos de desgaste, bem como a definição de processos, parâmetros e tipos de revestimentos que atendessem as necessidades operacionais a que estão submetidas às hastes. Foi definido como processo de aspersão o HVOF utilizando-se o Cr2C3-NiCr como material de aspersão, este revestimento carbídico (carbeto de cromo em matriz níquel cromo) possui propriedades que possibilita o seu emprego em situações que necessitem resistência ao desgaste e resistência à corrosão a quente. Ainda foi avaliada a influência da temperatura sobre o revestimento aspergido por meio de ciclagem térmica nos corpos de prova. Os corpos de prova foram aspergidos na REVESTEEL Revestimentos Ltda. - Pinhais - PR e RIJEZA Metalurgia Ltda. - São Leopoldo - RS. Os revestimentos aspergidos foram avaliados por meio de exames metalográficos (micrografia), ensaios mecânicos (aderência e microdureza) e ensaio de desgaste (pino sobre disco). A qualidade das hastes fabricadas com equipamentos e materiais disponíveis no mercado nacional sustenta a proposta de considerar a alternativa da aspersão térmica técnica e economicamente viável e interessante

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:49:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325491.pdf: 3102466 bytes, checksum: 128e78d69c42c34c37baf29237a7b463 (MD5) Previous issue date: 2013 / As propriedades estéticas e mecânicas diferenciadas do porcelanato possibilitaram sua ascensão no mercado de revestimentos cerâmicos. Contudo, a sua principal etapa produtiva e responsável pelo ganho de brilho, o brunimento plano rotativo, se baseia em conhecimentos empíricos, culminando em um elevado custo de processo que representa até 40% do total gasto na produção. A necessidade de informações técnicas e científicas que possam ser úteis para aumento na eficiência do processo motivou a realização deste trabalho. Buscou-se então descrever os fenômenos presentes no brunimento plano-rotativo de porcelanatos. O processo industrial foi reproduzido em escala laboratorial através de um tribômetro capaz de simular integralmente a sua cinemática, sendo monitoradas as mudanças na rugosidade que levam ao aumento de brilho da superfície. Tal monitoramento avaliou além da rugosidade média Ra, parâmetros que descrevem de maneira mais eficiente as características das asperidades, como o coeficiente de assimetria Rsk e a curtose Rk da distribuição de alturas dos picos e vales. Os parâmetros Rsk e Rk, quando relacionados em um gráfico, geraram o espaço morfológico do processo, descrevendo a morfologia das asperidades e permitindo identificar o predomínio de vales em relação ao número de picos no perfil, além de indicar a existência de uma mudança no mecanismo de desgaste em abrasivos com granulometria a partir de 600mesh. Esta transição de mecanismo explica a maior influência da granulometria abrasiva nos valores de brilho e rugosidade com o uso de abrasivos entre 600 e 1500 mesh. Ainda nesta faixa de granulometria, os resultados obtidos foram correlacionados com o modelo matemático de Hutchings que descreve o ganho de brilho em função do tempo de brunimento, permitindo o cálculo do número de contatos entre abrasivos e porcelanato necessários para que se atinjam valores próximos à saturação do brilho (235 contatos para 600mesh até 650 contatos para 1500mesh). A partir destes dados foi proposta uma otimização do processo que resultou em brilho final muito próximo ao obtido em um processo prolongado que atinge a saturação do brilho (66,7G e 69,4G, respectivamente). Testes excluindo granulometrias da sequência de brunimento demonstraram que abrasivos mais finos tem maior influência no brilho final e, consequentemente, no surgimento dos defeitos chamados de ?sombras de polimento?. Dada à importância da transição de desgaste dúctil-frágil nas propriedades morfológicas da superfície, também foi realizado um mapeamento dos mecanismos de desgaste por meio de testes de riscamento. Este estudo revelou que a carga normal onde ocorre a transição se manteve constanteaté velocidades de 35mm/s, acima deste valor, pressões cada vez menores são suficientes para que haja nucleação e propagação de trincas causadoras de lascamentos.<br> / Abstract : Distinct aesthetic and mechanical properties of porcelain stoneware granted its rise in the ceramic tiles market. However, the main production step and responsible for gloss development, which is honing, accounts for up to 40% of total manufacturing cost. That fact, in addition to paucity of technical acknowledgement and scientific information, are the motivation of this work, which aims to expand knowledge in this field, regarding phenomena present in plan-rotating porcelain honing. The industrial process has been reproduced in laboratory scale using a tribometer able to simulate the fully kinematics used in industry. Changes in roughness that led to increased surface glossiness were tracked. This monitoring evaluated the average roughness Ra and parameters that efficiently characterize the asperities, such as skewness Rsk and kurtosis Rk from the distribution curve of peaks and valleys heights. Plotting Rsk versus Rk in a chart, the morphological space of the process is generated, describing the asperities morphology, what allowed identifying the predominance of valleys over peaks on the surface profile, as well as indicated a wear mechanism transition for abrasives sizes smaller than 600mesh. This mechanisms switch-over was the reason for the increasing influence of abrasive granulometry on glossiness and roughness value using abrasives between 600 and 1500 mesh. Yet in this range of particle size, the results were correlated with the Hutchings mathematical model that describes the brightness gain versus honing time. It enabled to calculate the number of contacts between abrasives and tile required to reach glossiness near its saturation (235 contacts for 600mesh to 650 contacts for 1500 mesh). From these data, it was proposed a process optimization that obtained glossiness quite close to the one achieved in a longstanding process for gloss saturation (66,7G and 69,4G, respectively). Tests have shown that the finer abrasives has a greater influence on the final glossiness and, hence, on the appearance of the so called ?polishing shadows? defect. Given the importance of the ductile-brittle wear transition on the surface morphology, it has been performed a mapping of wear mechanisms by means of scratching tests. This experiment revealed that normal load for wear mechanism transition remains constant for scratch speeds up to 35mm/s, for higher velocities, declining pressures are enough to promote nucleation and propagation of cracks that cause chipping.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:39:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 194767.pdf: 1641740 bytes, checksum: d1182baa8fc4d677423d8f3075212661 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-18T11:33:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:37:02Z : No. of bitstreams: 1 186483.pdf: 9810492 bytes, checksum: 646d24ca510df68a42ab5030c909780c (MD5) / O surgimento de leis cada vez mais severas e as crescentes pressões dos órgãos ambientais para reduzir os danos da produção industrial sobre meio ambiente, como por exemplo o causado pelos fluidos de corte (descarte dos fluidos contaminados, perdas durante o processo, vaporização etc.), estimula o desenvolvimento de trabalhos no sentido de diminuir o impacto ambiental dos processos de fabricação e contribui para que se atinja uma produção mais limpa. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento do desgaste, das forças de usinagem e da qualidade superficial em insertos de metal-duro revestidos com TiN no processo de torneamento. Neste estudo são empregadas seis condições de fluidos de corte: usinagem com emulsão, usinagem a seco e usinagem com a mínima quantidade de fluido de corte (MQFC), variando-se os fluidos entre emulsão, óleo vegetal, óleo mineral e bissulfeto de molibdênio. Os experimentos são realizados para o torneamento cilíndrico longitudinal no aço SAE 1040. Visando obter informações tecnológicas para os sistemas produtivos, foram escolhidos insertos de metal-duro usualmente utilizados em chão-de-fábrica. Nestes ensaios são analisados a evolução do desgaste de flanco (VBmáx.), o comportamento das forças de usinagem (força de corte, força de avanço e força passiva) e a qualidade da superfície (Ra e Rt) gerada para cada combinação inserto/fluido. Nos resultados finais pode ser observada a influência da eliminação do fluido de corte neste processo, uma vez que o fluido de corte, observado sob o aspecto ecológico, mostra-se como um agente nocivo ao meio ambiente.