O desdobramento de blocos de granitos, em teares multilâminas, é uma das mais complexas operações da indústria da pedra. A qualidade das superfícies das chapas obtidas no processo de serragem (rugosidade) determina o tempo e os insumos gastos nas operações posteriores de polimento, implicando diretamente no custo final. Embora o Brasil seja um dos maiores produtores mundiais de granitos ornamentais (quatro milhões de 'M POT.2'/mês de placas), surpreendentemente, não se têm na literatura científica trabalhos que dão o devido destaque às propriedades intrínsecas dos granitos no processo de serragem. A presente pesquisa tem como objetivo principal correlacionar parâmetros petrográficos com as características físicas e mecânicas de granitos, dando ênfase ao estudo da influência da mineralogia e da anisotropia textural/estrutural, com vistas à melhor orientação desta etapa industrial. Foram escolhidos tipos de granito consagrados comercialmente e acompanhados os desdobramentos de blocos para medidas diretas da rugosidade das superfícies serradas com o auxílio de um equipamento especialmente construído para esta finalidade. Os resultados mostraram que os aspectos texturais (granulação, arranjo, imbricação, grau de microfissuramento) e de alteração dos minerais são os responsáveis pelas diferenças na rugosidade das chapas e na velocidade de processamento / The sawing of granites blocks using multiblade gangsaws is one of the most complex operations in the stone processing industry. The slab surface quality (roughness) obtained after the sawing process determines the time and the inputs required in subsequent polishing operations and thus has a direct implication on the final product cost. Although Brazil is one of the largest world producers of ornamental granites (four million 'M POT.2'/month of slabs), it is surprising to note that there are very little or no scientific literature works available that address major aspects of the intrinsic properties of granites and their role during the sawing process. The present research has the major objective of correlating petrographic parameters with physical and mechanical characteristics of granites with a major emphasis on the role played by mineralogy and textural/structural anisotropy focusing mainly on how to obtain the best orientation during this industrial stage. The samples used are the most widely used granite of high commercial value in Brazil. The sawing process was monitored and subsequent direct measures of the roughness of the sawed surfaces carried out using an equipment specially built for this purpose. The results obtained show that textural (granulation, arrangement, imbrication, degree of microcracking) and alteration aspects of the minerals are responsible for the observed differences in slab roughness and processing speed

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_Valmir_M.pdf: 7181215 bytes, checksum: 11cf9a0b0b615a822328f0eecf19522e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A busca pela competitividade industrial tem sido a tônica dos últimos tempos. Uma das formas de se atingir alto nível nesse quesito é a diminuição dos custos de fabricação. A usinagem é um dos processos de fabricação mais importantes quando se necessita de tolerâncias mais precisas. Dentro da usinagem, um dos processos que apresentam maior custo é a retificação. As retificadoras são máquinas mais caras e menos flexíveis, com baixas taxas de remoção de cavaco. Além disso, esse processo demanda abundância de fluido de corte, que atualmente, apresenta alto custo, principalmente de descarte. Nos últimos tempos os processos de torneamento, principalmente suas ferramentas de corte, desenvolveram-se muito, possibilitando a obtenção de valores muito baixos de rugosidade e tolerâncias tanto dimensionais quanto geométricas. Assim, a retificação tem sido substituída, sempre que possível, pelo torneamento. Neste trabalho foi feita uma tentativa de substituição do processo de retificação de alguns diâmetros do eixo comando, pelo processo de torneamento. Para isso, foram feitas diversas melhorias no processo de torneamento utilizado atualmente. Dentre essas melhorias, pode-se mencionar o sistema de fixação da peça, a utilização de uma luneta, o sistema de fixação da ferramenta. Após essas melhorias, diferentes condições de corte e materiais de ferramentas foram testados visando atingir-se as especificações de produto. Os resultados obtidos permitiram a eliminação da retificação de dois diâmetros dentre os cinco estudados. Para os demais, é possível eliminar-se a retificação desde que a engenharia de produto altere a especificação de rugosidade. Porém, a substituição dos dois diâmetros já implicou numa redução substancial de custos / Abstract: The search for industrial competitiveness has been the tonic lately. One mean of achieving high level in this item is a manufacturing cost reduces. Machining is one of the most important manufacturing processes when more precise tolerances are a must. Among the machining processes, grinding is one that presents higher costs. The grinding machines are more expensive and less flexible than others, besides they present low chip removal rate. Moreover, this process demands high amounts of cutting fluid, representing high costs nowadays, mainly to discard the fluid. Lately the turning processes, especially its cutting tools, has presented a deeply development, turning it possible the achieving of very low values for surface roughness and tight dimensional and geometrical tolerances. Therefore, the grinding process has been replaced, whenever it is possible, by turning processes. In this work, it was done an attempt of replacing the grinding of some diameters of the camshaft, by the turning process. To do this, some improvements in the used turning process were done. Among these improvements it can be mentioned the workpiece device fixturing, the introduction of a steady rest and the cutting tool holder. After these improvements, different cutting conditions and cutting tool materials was tested aiming to achieve the product specifications. The attained results allowed the grinding process elimination for two diameters among five studied. To the other ones, it is possible to eliminate the grinding operations since the product engineering change the surface roughness specification. The replacement to the two diameters has already implicated in a substantial cost reduction / Mestrado / Manufatura / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:58:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magri_MarioLopes_M.pdf: 19076478 bytes, checksum: 62f43033b77432b5019d5a220f449830 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Vários produtos da indústria metalúrgica mundial são produzidos em regime de produção seriada, que utilizam matrizes em suas operações. Essas matrizes, por sua vez, contêm o perfil negativo do produto e, obviamente, é de interesse econômico que sua vida útil seja a maior possível. Porém, esta vida depende do ambiente ao qual o processo está inserido. No caso do forjamento a quente, que normalmente proporciona um ambiente excessivamente agressivo, as matrizes estão expostas a vários mecanismos de desgaste, como a abrasão, a adesão e a deformação plástica. Uma das variáveis do processo que torna o ambiente agressivo é a faixa de temperatura empregada no aquecimento dos tarugos, entre 900 a 1250°C. Deste modo, durante o tempo de contato, a superfície da matriz pode atingir temperaturas próximas ou mesmo superiores à utilizada para o revenimento do aço-ferramenta empregado na construção das matrizes. Na sequência do processo, após o contato da matriz com o tarugo aquecido ocorre o resfriamento da matriz, gerando um ciclo térmico prejudicial que reduz a dureza das matrizes e, conseqüentemente, a sua vida. Portanto, é de grande interesse conhecer profundamente o processo, bem como as variáveis fundamentais que podem influenciar sua vida. Uma destas variáveis é a topografia da superfície, ou seja, seu perfil de rugosidade. O estudo desta variável é o principal tema deste trabalho. Geralmente se associa a região da matriz ao mecanismo de desgaste característico, e o desgaste abrasivo é o mais agressivo dentre todos. Esse tipo de desgaste ocorre principalmente na região do patamar de rebarbas e, quando atinge certos níveis, compromete a geometria do produto, determinando o fim de vida das matrizes. Por este motivo, essa região foi a escolhida para o estudo dos efeitos da topografia na vida da matriz. Foram desenvolvidas quatro topografias diferentes nesta região, produzidas por fresamento de topo esférico, conforme a metodologia conhecida como "High Speed Machining (HSM)". Manteve-se a velocidade de corte igual para todas as topografias, pois estas foram obtidas apenas pela variação dos parâmetros fz e ae. Destas quatro topografias, duas são formadas por micro cavidades e duas são formadas por sulcos direcionais no sentido do avanço. O melhor desempenho tribológico foi alcançado pela topografia com geometria de micro-cavidades, formadas pela utilização dos maiores valores dos parâmetros fz e ae. Além do melhor desempenho tribológico verificado por esta topografia, esta superfície apresentou o menor tempo consumido na sua produção / Abstract: Several products from the worldwide metallurgical industry are produced in mass production system, which use forming dies in their operation. These dies, in turn, contains the negative profile of the product and, obviously, it is of economic interest keep their service life as long as possible. However, the life depends on the process environment in which dies are operating. In hot forging, which usually provides an overly aggressive environment, the dies are exposed to several wear mechanisms as abrasion, adhesion and plastic deformation. A process variable that contributes to the aggressive environment is the temperature range used in the heating of the billets, between 900 to 1250°C. Thus, during the contact time the die surface can reach temperatures close or even higher to the usual tempering temperature of the tool steel applied in the die construction. Following the process, after the contact between die and hot billet, the die cooling occurs what generates a harmful thermal cycle that reduces the die hardness and, consequently, the service life. Therefore, the entire knowledge of the process is desirable, as well as their key variables that can influence the die life. One of these variables is the surface topography, i.e., its roughness profile. The study of this variable is the main subject of this work. Usually, abrasive wear is the most aggressive among all mechanisms of wear. This kind of wear occurs mainly in the flash land, and when this wear reaches a level that compromises the product geometry, determines the die rejection. For this reason, this region was chosen for the study of the effects of surface topography in die service life. Four different topographies were developed on this region, produced by ball end milling in according to a methodology known as High Speed Machining (HSM). All topographies were made under the same cutting speed and they were obtained only by varying the fz and ae parameters. In these four topographies, two were formed by micro-cavities and two by grooves along the tool feed direction. The best tribological performance was achieved by micro-cavities topography, formed by the highest values for fz and ae parameters. In addition to the better tribological performance observed in this topography, its roughness profile presented the shortest time consumed in its production / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguiar_MarceloMendesde_M.pdf: 3795090 bytes, checksum: a76ee2a93e8e7595881459d7a6d71b50 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Normalmente, a utilização de aços ferramenta endurecidos, juntamente com as formas complexas típicas das peças utilizadas na área de moldes e matrizes, oferecem dificuldade na usinagem por fresamento, principalmente nas operações de acabamento que exijam o uso de ferramentas longas. A técnica de fresamento HSM (High Speed Machining - usinagem em altas velocidades, ou ainda High Speed Milling - fresamento em altas velocidades) tem se tornado uma alternativa para realizar este tipo de usinagem, reduzindo, ou às vezes até eliminando operações de eletro-erosão e polimento. Tipicamente, as fresas de pastilhas de metal duro intercambiáveis tem sido usadas em operações de desbaste e semi-acabamento, enquanto nas operações de acabamento ou em usinagem de geometrias que exijam ferramentas com pequenos diâmetros ainda predomina o uso de fresas inteiriças. O objetivo principal deste estudo é avaliar a influência de cinco variáveis de processo de fresamento com alta velocidade de corte, sobre o acabamento da superfície usinada. A influência do desgaste das ferramentas sobre o acabamento superficial, ao longo de 400 minutos de usinagem, também foi avaliado, além de uma comparação entre ferramentas inteiriças de metal duro e ferramentas de pastilha intercambiável montada em corpo de metal duro, a fim de avaliar a viabilidade técnica do uso deste segundo tipo de ferramenta, em substituição às tradicionais fresas inteiriças utilizadas em operações de acabamento. Na maioria dos experimentos realizados, pequenos valores de rugosidade foram mantidos, demonstrando que operações de acabamento em aço ABNT H13 IM com dureza de 50 HRC é possível com vida longa de ferramenta, mesmo utilizando-se valor de 500 m/min para velocidade de corte. Além disto, a análise da influência das variáveis de processo utilizadas neste trabalho mostrou que é possível, sob algumas condições, utilizar tanto ferramentas inteiriças, quanto de pastilha intercambiável montada em corpo de metal duro em operações de acabamento / Abstract: Typically, the use of hardened tool steels, along with complex shapes typical of the parts used in the field of molds and dies, offer difficulty in machining by milling, mainly in finishing operations that demand the use of long tool. The HSM (High Speed Machining or High Speed Milling) has become a possible alternative for making this type of machining, reducing, or sometimes eliminating electric discharge machining and polishing operations. Usually, indexable carbide insert mills has been used for roughing and semi-finishing, while in finishing operations or when the machining geometries that require tools with small diameters the integral tools are used yet. The main objective of this study is to evaluate the influence of five process variables, with high cutting speed, on the finish of the machined surface. The influence of tool wear on surface finish through 400 minutes of milling was also evaluated, as well as a comparison between integral carbide mills and indexable insert mounted at cemented carbide toolholder endmills, in order to evaluate the technical feasibility of using this second type of tool, replacing the traditional integral carbide endmills used in finishing operations. In most experiments, small roughness values were maintained, showing that finishing operations on AISI H13 IM with a hardness of 50 HRC is possible with long tool life, even using the cutting speed of 500 m/min. Furthermore, the analysis of the influence of process variables used in this study showed that is possible, under some conditions, the use either integral carbide tools, or indexable insert mounted at cemented carbide toolholder endmills on finishing operations / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

The effect of surface modification and high intensity electric field (uniform and non – uniform) acting separately or in combination on pool boiling of R-123 is presented in this thesis. The effect of surface modification was investigated on saturated pool boiling of R-123 for five horizontal copper surfaces modified by different treatments, namely: an emery polished surface, a fine sandblasted surface, a rough sandblasted surface, an electron beam (EB) enhanced surface and a sintered surface. Each 40 mm diameter heating surface formed the upper face of an oxygen-free copper block, electrically heated by embedded cartridge heaters. The experiments were performed from the convective heat transfer regime to the critical heat flux, with both increasing and decreasing heat flux, at 1.01 bar, and additionally at 2 bar and 4 bar for the emery polished surface. Significant enhancement of heat transfer with increasing surface modification was demonstrated, particularly for the EB enhanced and sintered surfaces. The emery polished and sandblasted surface results are compared with nucleate boiling correlations and other published data. The effect of uniform and non-uniform electric fields on saturated pool boiling of R-123 at 1.01 bar pressure was also examined. This method of heat transfer enhancement is known as electrohydrodynamic abbreviated as EHD-enhancement. A high voltage potential was applied at the electrode located above the heating surface, which was earthed. The voltage was varied from 0 to 30 kV. The uniform electric field was provided through a 40 mm diameter circular electrode of stainless steel 304 wire mesh having an aperture of 5.1 mm, while the non-uniform electric field was obtained by using a 40 mm diameter circular rod electrode with rods 5 and 8 mm apart. The effect of uniform electric field was investigated using all five modified surfaces, i.e. emery polished, fine sandblasted, rough sandblasted, EB enhanced and sintered surfaces, while non – uniform electric field was tested using the emery polished, fine sandblasted, EB enhanced and sintered surfaces. The effect of pressure on EHD enhancement was also examined using emery polished surface at saturation pressure of 2 and 4 bars while the electric field was fix at 20 kV corresponding to 2 MV/m. Further, the bubble dynamics is presented for the emery polished surface obtained using a high-speed high – resolution camera.

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La question de l'eau constitue à l'heure actuelle un enjeu majeur pour nos sociétés. Bien qu'il s'agisse d'une ressource renouvelable, son cycle naturel est soumis à de fortes pressions issues tant de l'activité humaine que des modifications climatiques.Le débit des fleuves constitue une des variables clefs du cycle de l'eau. Sa quantification implique des mesures in situ lourdes. De ce fait, son suivi à l'échelle globale reste problématique, et les techniques de télédétection peuvent représenter un atout majeur. Les techniques satellitaires optiques et radar ne peuvent actuellement que mesurer les variables de surface et n'accèdent pas aux paramètres de fond des cours d'eau. Ce travail propose une méthode d'estimation de ces paramètres hydrauliques de fond à partir des seules mesures des variables de surface, en vue de l'estimation du débit. Cette méthode a été validée sur des données simulées exactes et une étude de sensibilité au bruit de mesure a été menée sur des données simulées bruitées et sur des données réelles.Le second volet de ce travail porte sur le potentiel de l'interférométrie radar temporelle à mesurer la variable de vitesse de surface des fleuves. Une campagne de mesure aéroportée a été réalisée sur le Rhône (ONERA-Cemagref) et a montré des résultats concordants avec les mesures de vitesses réalisées in situ par ADCP. En revanche, le modèle de rétrodiffusion M4S, testé dans le cadre de cette thèse, est apparu peu adapté aux scènes fluviales : il s'avère extrêmement sensible aux conditions de vent, ce qui peut s'expliquer par une faiblesse dans la modélisation des caractéristiques des surfaces de fleuves. Dans le cadre du programme SWOT (NASA-CNES), nous avons développé une méthode de mesure in situ de la rugosité des surfaces fluviales. Validée lors de mesures en laboratoire, cette méthode a été mise en œuvre sur le Rhône, et a ainsi permis de caractériser la surface et l'influence de l'intensité du vent sur les paramètres de rugosité. / The water issue is currently a major challenge for our societies. Even if water is a renewable resource, its natural cycle supports great stresses, both human activity and climate change.River discharge is a key variable of the water cycle, whose quantification requires heavy field measurements. Therefore the global monitoring of river discharge remains problematic and satellite remote sensing techniques could be a major asset. Earth Observation radar techniques are currently limited to the measurement of surface variables and cannot measure river bottom hydraulic parameters. The current study proposes a method to estimate these parameters from surface variables, in order to estimate the river discharge. This method has been validated on exact simulated data and its robustness to measurement noise has been studied on noisy simulated data and on real data.The second part of this work explores the abilities of radar along-track interferometry to measure river surface velocity. Velocity measurements carried out on the Rhône river during an airborne campaign (ONERA-Cemagref) show a strong consistency with ADCP field measurements. M4S backscattering model, tested in the framework of this study, is poorly adapted to river scenes : it appears to be extremely sensitive to wind intensity which could be explained by a poor modeling of surface roughness. As part of the SWOT mission program (NASA-CNES) a method allowing in situ characterization of river surface roughness has been developed. It was validated under laboratory controlled conditions. It was implemented on the Rhône river to characterize water surface and quantify the influence of wind intensity on the water surface roughness parameters.

A necessidade de se usinar materiais de alta dureza e garantir bom acabamento superficial é um desafio para as atuais indústrias metal/mecânica. Além disso, coloca-se também a necessidade de fazê-lo de forma técnica e economicamente viável. Diante desse desafio o torneamento duro surge como uma opção. Com o uso dos parâmetros (velocidade de corte, avanço e profundidade de corte) e ferramentas adequadas o torneamento duro possibilita uma adequada rugosidade superficial e pode substituir a necessidade de retificação, simplificando e reduzindo custos no processo de fabricação. Para que seja possível alcançar tais resultados, é necessária a pesquisa e validação de parâmetros que permitam a execução do torneamento de materiais de alta dureza. Por meio de ensaios, de desbaste interno, realizados com peças de metal duro H11N e com ferramentas de diamante, foram feitos testes preliminares com o uso da ferramenta de projeto de experimentos (DOE), para selecionar os melhores conjuntos de parâmetros (velocidade de corte e avanço). Foi realizado um segundo grupo de testes, finais, para garantir estatisticamente os melhores resultados, as informações obtidas foram rugosidade, desgaste e número de passes. Com a análise dos resultados preliminares obtidos utilizando a ferramenta estatística de projeto de experimentos (DOE), foi identificado alta quebra de ferramentas (54%). Com a realização de micrografias, a possibilidade do problema estar relacionado com a estrutura do material e ou com o tamanho do grão foi descartada. Foram detectadas ainda, marcas na superfície usinada dos corpos de prova que são indicadores da existência de vibrações durante o processo, o que justifica o número elevado de quebras das arestas de corte de forma prematura. Os testes finais não apresentaram quebra prematura de ferramentas, e sim uma vida maior que o esperado. Foi estabelecido parâmetros viáveis para o processo, velocidade de corte de 22,1 m/min e avanço de 0,09 mm/rev. Através da análise do desgaste foi possível estabelecer um critério para troca de ferramenta, que foi o desgaste de flanco (Vb) de 0,2mm. / The necessity of machining materials with high hardness to ensure a good surface finish is a challenge for metal mechanic industries these days. Furthermore, it has the necessity to achieve this goal in a technical way and be economically viable. An option to tackle this challenge is hard turning. Through the use of parameters (speed cutting, feed rate and cut depth) and adequate tools, the hard turning enables a good surface roughness and can replace the need for grinding, making the fabrication process simpler and reducing the cost. In order for these results to be achieved, research is required and validation of parameters, which allow the realization of turning materials with high hardness. Through trials of internal thinning, with pieces made of H11N material and diamonds tools, Design of experiments (DOE) preliminary tests were carried out to select the best parameters group (cutting speed and feed rate). Secondary tests were done to ensure statically the best results in this case, the data obtained was of roughness, wear and tool life. When analyzing the preliminary results obtained using the statistic tool, design of experiments (DOE), it was identified that a high breakage of tools was occurring (54%). Through micrograph tests, the possibility of the problem being with the material structure and grain size was discarded. Traces were detected in the machining surface on the machined piece, these are indicators of the chance of vibration during the process, which can justify the high premature tool breakage. The final tests didnt show premature tool breakage, they showed the life span of the tool was longer than what was expected. Viable parameters were established for this process, cutting speed of 22.1 m/min and feed rate of 0.09 mm/rev. Through the wear analysis it was possible to establish a criterion of tool change, it was flank wear (Vb) of 0.02mm.

Este trabalho apresenta estudos de usinabilidade de chapas MDF (Medium Density Fiberboard), tendo por objetivo principal efetuar uma análise do desempenho de corte em relação à qualidade da superfície usinada e à força específica de corte paralela necessária, a fim de se verificar a influência dos parâmetros estudados para operações de usinagem de acabamento e desbaste, respectivamente. No estudo para operação de acabamento verificou-se a influência da espessura de corte,velocidade de avanço e sentido de corte, em operação de fresamento cilíndrico periférico, sobre a rugosidade superficial da borda das chapas MDF. Uma fresadora vertical foi utilizada para gerar as superfícies, cuja rugosidade superficial foi medida por um perfilômetro de apalpamento. No estudo para operação de desbaste, a força específica de corte paralela foi avaliada em função da variação do ângulo de saída, da espessura de corte e da profundidade de corte, em operação de corte ortogonal. Para tanto, foram empregadas uma plaina limadora e uma célula de carga de extensômetros resistivos, conectada a um programa de aquisição e análise de dados. A partir da análise dos resultados obtidos, foi possível identificar a influência de cada parâmetro de corte empregado. / This work presents a MDF (Medium Density Fiberboard) machinability study aiming to carry out a cutting performance analysis regarding to surface quality and parallel specific cutting force, in order to verify the cutting parameters effect on the finishing and roughing machining operations, respectively. In the finishing study, it was verified the effect of the cutting thickness, cutting speed and direction of cutterhead rotation with relation to feed direction, in peripheral milling, on the MDF edges surface roughness. The surfaces were developed by a moulder, which roughness were measured by a stylus perfilometer. In the roughing study, the parallel specific cutting force was assessed in relation to the variation of the rake angle, cutting thickness and depth of cut, for the orthogonal cut. For this, it was used a planing machine and a resistance dynamometer, coupled in a data acquisition and analysis system. From the analysis of the obtained results, it was possible to identify the influence of each cutting parameter considered.