Submitted by Renan Luis Fragelli null (renan.fragelli@gmail.com) on 2017-03-28T15:54:09Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado - Renan Fragelli.pdf: 5490064 bytes, checksum: 80c3b38563331cc9ef7e88ff192c5c8b (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-29T20:46:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fragelli_rl_me_bauru.pdf: 5490064 bytes, checksum: 80c3b38563331cc9ef7e88ff192c5c8b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T20:46:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fragelli_rl_me_bauru.pdf: 5490064 bytes, checksum: 80c3b38563331cc9ef7e88ff192c5c8b (MD5) Previous issue date: 2017-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho surgiu a partir da necessidade de produzir avanços em projeto que trata do desenvolvimento de um porta-ferramentas refrigerado internamente através de um fluido em mudança de fase e, na tentativa de minimizar a alta temperatura na ferramenta de corte através desse sistema de circulação. A utilização de nanofluidos surgiu como uma alternativa para a otimização da transferência térmica entre fluido e ferramenta de corte. A pesquisa consiste em avaliar a influência da adição de nanopartículas de prata numa solução de etilenoglicol e água deionizada, e também, da adição de nanopartículas de hematita (Fe2O3) no fluido refrigerante R141b. Em ambos os casos, as nanopartículas possuíam formato esférico, diâmetro médio de 30nm e foram avaliadas em concentrações. Além disso, as duas soluções foram submetidas a um campo elétrico na região de transferência térmica para analisar a influência do efeito eletrohidrodinâmico e, por fim, considerando as propriedades magnéticas da hematita, este nanofluido foi testado sob influência de um campo magnético. Os testes mostraram que as nanopartículas realmente influenciaram as propriedades dos fluidos e, por consequência, a quantidade de calor transferido. O nanofluido Ag/ETG+H2O(l) (0,023 vol%) resultou num incremento de 11% no valor do coeficiente de transferência térmica convectivo (h) quando sujeito ao campo elétrico. Para o caso do nanofluido Fe2O3/R141b, o valor de h aumentou em 30,3%, porém, quando sob efeito do campo magnético ou elétrico, o coeficiente foi prejudicado, resultando num valor menor que o do controle. Ao final, tem-se a proposta de um possível modelo desse porta-ferramentas. / This work arose from the need to produce advances in design development of an internally cooled toolholder through a phase change fluid. In order to minimize the high temperature in the cutting tool by this circulation system, using nanofluids emerged as an alternative to optimize heat transfer between the fluid and the cutting tool. The research consists in evaluate the influence of addition of silver nanoparticles in an ethylene glycol and deionized water solution, and also the addition of hematite nanoparticles (Fe2O3) in the refrigerant R141b. In both cases, nanoparticles had spherical shape, diameter of 30nm, and they were evaluated in different concentrations. Moreover, both nanofluids were subjected to an electric field in the heat transfer region to evaluate the influence of electrohydrodynamic effect and, finally, considering the magnetic properties of hematite, this nanofluid was tested under the influence of a magnetic field. The tests have shown that the nanoparticles really influence the properties of the fluids and, therefore, the amount of heat transferred. The nanofluid Ag/ETG+H2O(l) also presented a positive influence of the electric field, further enhancing the value of the convective heat transfer coefficient (h) in 11% (0,039 vol%). In the case of Fe2O3/R141b nanofluid, the h value increased 30.3%. However, when the nanofluid was under magnetic or electric effect, the value of h was deteriorated, resulting in a lesser value than the control. As conclusion, a new toolholder prototype is presented.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this work is the experimental investigation of the effect that the material of the toolholder has on the temperature at tool-chip interface and on the surface temperatures of the cutting tool and toolholder. The study was conducted in dry turning of gray iron with uncoated cemented carbide inserts, using the same cutting parameters. Five toolholders had been confectioned in materials having different thermal conductivity, these being: copper, brass, aluminum, stainless steel and titanium alloy. The toolholders are identical and have the constructive aspects obtained from a commercial toolholder for turning that material. The temperature at the tool-chip interface was measured using the toolworkpiece thermocouple method and the surface temperatures in the tools and the toolholders, by conventional type T thermocouples. The system was modified in order to develop an experimental procedure for the physical compensating of the secondary and parasites thermoelectric signals (emf). Also, modifications was carried out in a conventional tailstock for use in driving the emf signal between the workpiece and a stationary conductor, but without significantly altering the stiffness of the system. The tailstock was electric insulated and a mercury bearing was mounted inside it and their internal connections were turned in reference junctions at room temperature because on otherwise it could act as secondary junctions. The calibration of the tool-workpiece thermocouple was developed in the same experimental apparatus using the modifications implemented in this system. Besides the results obtained with the investigation of the effects of the toolholder material on the surface temperatures of the tool and the tool holder and on the tool-chip interface temperature, this research also presents contributions to the use and performance of the tool-workpiece thermocouple method. / O objetivo principal deste trabalho é a investigação experimental do efeito que o material do porta-ferramenta exerce sobre a temperatura na interface ferramenta/cavaco e sobre as temperaturas superficiais da ferramenta de corte e do próprio porta-ferramenta. O estudo foi desenvolvido com a operação de torneamento cilíndrico externo de ferro fundido cinzento, a seco, com insertos de metal duro, em parâmetros de corte fixos. Cinco portas-ferramentas foram confeccionados em materiais com condutividades térmicas diferentes, sendo esses: cobre, latão, alumínio, aço inoxidável e liga de titânio. Os portas-ferramentas são geometricamente idênticos e têm as características construtivas de um porta-ferramenta comercial próprio ao torneamento daquele material. Mediu-se a temperatura na interface ferramenta/cavaco usando o método do termopar ferramenta-peça e as temperaturas superficiais na ferramenta e nos suportes, por meio de termopares convencionais do tipo T. O sistema termopar ferramenta-peça foi modificado no sentido de se desenvolver um procedimento experimental para a compensação física de forças eletromotrizes secundárias e parasitas. Destaca-se a execução de modificações em uma contra ponta rotativa convencional para o seu uso na condução do sinal da força eletromotriz entre a peça e um condutor estacionário sem, contudo, alterar significativamente a sua rigidez na fixação da peça. Nessas modificações, aplicou-se uma isolação elétrica permanente, implantou-se um mancal de mercúrio no seu interior e promoveu-se mudanças nas suas conexões internas, que poderiam agir como junções secundárias, transformando-as em junções de referência à temperatura ambiente. A calibração do sistema termopar ferramenta-peça foi desenvolvida sobre o próprio aparato experimental usando as modificações implantadas nesse sistema. Os resultados obtidos no trabalho mostram que os materiais usados nos suportes influenciam nas temperaturas superficiais da ferramenta e do porta-ferramenta, porém, que tais materiais não tem efeito significativo sobre as temperaturas da interface ferramenta/cavaco. Além disso, o trabalho apresenta, também, contribuições ao uso e calibração do método do termopar ferramenta-peça. / Doutor em Engenharia Mecânica