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RESUMO Apesar do grande desenvolvimento de ferramentas com insertos de metal duro, material cerâmico e outros nas últimas três décadas, algumas das ferramentas de corte ainda necessitam ser reafiadas após a perda do corte por meio do processo de afiação com rebolos abrasivos. A afiação tem como objetivo gerar as arestas de corte de ferramentas novas ou restabelecer as arestas de corte de ferramentas desgastadas e, para que este processo seja eficiente, ela dependerá da seleção correta dos parâmetros de corte, da máquina ferramenta e habilidade do operador. Se neste processo um parâmetro de corte não for corretamente selecionado a geometria poderá ser comprometida e, no pior dos casos, a peça poderá sofrer queima. A queima leva, na maioria dos casos, à perda da dureza da ferramenta, propriedade essencial para que a ferramenta consiga resistir aos esforços durante a usinagem como, por exemplo, quando uma ferramenta monocortante de aço rápido é empregada no processo de torneamento cilíndrico de aços ao carbono. A fim de estudar o processo de afiação deste tipo de ferramenta, esta pesquisa aborda o procedimento de afiação com quatro diferentes valores de profundidade de corte, considerado um dos principais parâmetros que afeta a qualidade da geometria gerada. Utilizou-se um rebolo do tipo copo reto de óxido de alumínio branco, típico para esta operação. O material da peça foi o aço rápido (HSS) com dureza de 62 ± 2 HRC. As variáveis de saída foram os ângulos de saída, de posição principal e de posição secundário, que foram medidos com o auxílio de um projetor de perfil e um transferidor universal (apenas para o ângulo de saída). Além disso, a incerteza de medição foi calculada para caracterizar a dispersão dos valores atribuídos a cada ângulo medido. Os resultados mostraram que houve variação nas medidas dos ângulos em função da penetração de trabalho, como esperado, e que a maior exatidão dos ângulos gerados foi obtida após a profundidade de corte igual a 0,06 mm. Não houve formação de rebarba e nem a presença de queima das superfícies usinadas. ABSTRACT Despite of technological advances in developments of cutting tools such as carbide inserts, ceramic materials and others in the last three decades, some of cutting tools still needs to have their cutting geometry restored due to wear through the sharpening operation with abrasive wheels. Sharpening aims to provide shape either to new cutting tools and worn ones. The efficiency of this operation depends on the correct selection of cutting parameters, machine tool and operator's ability. In this process, if an improper cutting parameter is selected, the workpiece geometry can be compromised and, at the worst-case scenario, surface burning can occur, thereby leading to reduction of tool hardness. Tool hardness and strength are essential to withstand cutting forces during machining, for example, when a lathe tool bit is employed for cylindrical turning of a mild steel. In this context, this work presents an experimental study on the sharpening operation of HSS lathe tool bit using four different values of depth of cut. The grinding wheel employed was a straight cup white aluminium oxide, which is highly recommended for such operation. The workpiece material was the high speed steel (HSS) with hardness of 62 ± 2 HRC. The output parameters evaluated were the values of the rake angle, side cutting edge angle and end cutting edge angle, that were all measured with aid of a profile projector and a universal protractor (only for the rake angle). All the experimental trials were replicated once and the angles were measured five times. Statistical analyse of the results were performed to evaluate the statistical significance of comparisons and the measurement uncertainty was calculated. The results showed that all angles were affected by the depth of cut, as expected, and the highest angles accuracy was obtained after machining with a depth of cut of 0.06 mm. No burrs and burning of machined surfaces were observed.

This study investigated the machinability of Ti-6Al-4V alloy with newly developed cutting tools such as uncoated (T1 and T3) and coated (T2 and T4) cemented carbides, Polycrystalline Diamond (PCD) T5 and T6 inserts, Cubic Boron Nitride (CBN) T7,T8,T9 inserts, SiC Whiskers Reinforced Ceramic (T10) insert, and Al2O3 base (T11) and Si3N4 base nano-grain size ceramic (T12) inserts using various cooling environments such as high pressure coolant supplies at pressures of 7 MPa, 11 MPa and 20.3 MPa, argon enriched environment and conventional coolant flow at high speed machining conditions typical of finish turning operation. Tool life and failure modes, wear mechanisms, component forces generated, surface integrity, surface finish and chip form data were used to assess the performance of the different cutting tools and cooling environments investigated. PCD and carbide inserts gave the best performance, in terms of tool life, when machining Ti-6Al-4V alloy. In general coarser (T1 and T4) grain size carbides and PCD (T5) inserts gave the best overall performance in terms of lower wear rate hence longer tool life compared to finer grain (T2,T3 and T6) grades. Encouraging tool life can be achieved when machining with high pressure coolant supply relative to conventional coolant flow and in the presence of argon. Tool lives generally increased with increasing coolant pressure due to the ability of the high coolant pressure to reduce the tool-chip contact length/area and to lift the chip, thereby providing adequate lubrication at the tool-chip interface with consequent reduction in friction. Machining with T1, T4 and T10 inserts in presence of argon was only able to prevent chip ignition with no improvement in tool life, due probably to the suppression of the cooling and/or lubrication characteristics of argon gas when machining at cutting conditions investigated. Up to 8 fold improvement in tool life were achieved when machining with PCD inserts relative to carbide inserts under conventional coolant flow. All the grades of CBN inserts gave poor performance during machining due to accelerated nose wear and, in some cases, severe chipping of the cutting edge associated with a relatively high diffusion wear rate that tends to weaken the bond strength of the tool substrate. An increase in the CBN content tends to accelerate notch wear rate, consequently diminishing tool life under the cutting conditions investigated. Micron and nano-grain size ceramics did not demonstrate satisfactory performance in terms of tool wear rate and tool life, due to severe abrasive wear and chipping of the cutting edge, hence the poor machined surfaces generated. Nose wear was the dominating tool failure mode when machining with carbide, PCD and CBN (T7) inserts due to a reduction in tool-chip and tool-workpiece contact lengths and the consequent increase in both normal and shear stresses and temperature at the tool tip, while severe notching and chipping occurred when machining with CBN (T8 and T9) and micron grain size ceramics. Severe notching also occurred when machining with nano-grain ceramic inserts, often leading to catastrophic tool failure at speeds in excess of 110 m min-1. Machining with PCD tools gave lower cutting forces than carbides inserts. Surface roughness values generated with carbides, PCD and CBN inserts were generally within the 1.6 μm rejection criterion for finish machining and above 2 μm when machining with all grades of ceramics employed. Micrographs of the machined surfaces show that micro-pits are the main damage to the machined surfaces. Microhardness of the machined surfaces when machining with carbides varied randomly around the hardness values of the workpiece material prior to machining. Machining with PCD tools generally led to softening of machined surfaces. Increase in cutting speed generally led to increased hardness when machining with the larger grain size PCD (T5) tool using conventional coolant flow and with coolant pressures up to 11 MPa. No evidence of plastic deformation was observed on the machined surfaces and the surface integrity of the finish machined surfaces is generally in agreement with Rolls Royce CME 5043 specification. Este estudo visa avaliar a usinabilidade da liga de titânio Ti-6Al-4V utilizando várias classes de diferentes materiais de ferramentas de corte tais como metal duro sem revestimento (insertos T1 e T3) e com revestimento (insertos T2 e T4), PCD insertos: T5 e T6, CBN insertos: T7,T8 e T9, cerâmicas Whiskers (inserto T10), e nano-cerâmicas à base de alumina (inserto T11) e à base de nitreto de silício (inserto T12) em diferentes atmosferas de usinagem (fluido de corte aplicado a altas pressões (HPC) de 7 MPa; 11 MPa and 20,3 MPa, argônio e aplicação de fluido de corte convencional) e em elevadas condições de corte típicas de acabamento (velocidade de corte de 100 m min-1 a 500 m min-1, com avanço de 0,15 mm volta-1 e profundidade de corte de 0,5 mm constantes). Foram monitorados a vida das ferramentas bem como os mecanismos e tipos de desgaste, as forças de usinagem, a integridade superficial, a rugosidade das superfícies usinadas, a circularidade e os tipos e classes de cavacos produzidos. Os resultados foram utilizados para avaliar a eficiência das diferentes ferramentas de corte e atmosferas de usinagem empregadas na usinagem da liga Ti-6Al-4V. Os resultados mostraram que as ferramentas de PCD e metal duro tiveram o melhor desempenho, em termos de vida de ferramenta, que as demais ferramentas testadas. Em geral, as ferramentas com tamanho de grãos maior, metal duro (T1 e T4) e PCD (T5), apresentaram o melhor desempenho, em termos baixa taxa de desgaste e, consequentemente, vida mais longa, comparada com as ferramentas com tamanho de grãos menores (classes T2,T3 e T6). A utilização da técnica HPC mostrou ser eficiente na usinagem da liga Ti-6Al-4V, em termos de aumento de vida da ferramenta e, consequentemente, de aumento de produtividade, em relação à técnica de aplicação de fluido de corte convencional e com utilização de argônio nas condições investigadas. Em geral, a vida das ferramentas aumentaram com o aumento da pressão de aplicação de fluido de corte devido à sua capacidade de reduzir a área de contato cavaco-ferramenta e de quebrar o cavaco mais eficientemente e, portanto, propiciando uma melhor condição de lubrificação na interface cavaco-ferramenta com conseqüente redução de atrito. A utilização do argônio na usinagem com as ferramentas T1, T4 e T10 nas condições investigadas apenas evitou com que o centelhamento e ignição do titânio ocorresse, além de não propiciar aumento de vida da ferramenta, provavelmente devido à supressão das características de refrigeração e lubrificação que o argônio tem. As ferramentas de PCD apresentaram uma vida cerca de 8 vezes maior que as ferramentas de metal duro quando empregadas com aplicação de fluido de corte convencional. Todas as classes de ferramentas de CBN, em geral, apresentaram baixo desempenho em termos de vida de ferramenta devido ao acelerado desgaste na ponta da ferramenta e, em certos casos, lascamentos da aresta de corte que estão associados com a relativa alta taxa de difusão que ocorre durante a usinagem com titânio, que tende a diminuir a forças de ligações entre os átomos do substrato. Todas as ferramentas de cerâmicas testadas não demonstraram desempenho satisfatório em termos de desgaste e de vida ferramenta durante a usinagem da liga Ti-6Al-4V por causa da ocorrência de desgaste abrasivo e de lascamento da aresta de corte, como também da produção de superfícies usinadas com pobre acabamento superficial. O desgaste de ponta foi o tipo de desgaste predominante durante a usinagem com as ferramentas de metal duro, PCD e CBN (T7) devido à redução da área de contato cavaco-ferramenta e, consequentemente, ao aumento das tensões atuantes e aumento da temperatura na ponta da ferramenta. Já o desgaste de entalhe e lascamento ocorreram durante a usinagem com as ferramentas de CBN (T8 and T9) e com cerâmicas convencionais. O desgaste de entalhe também ocorreu de forma mais acentuada nas ferramentas de nano-cerâmicas, o que levou à falha catastrófica de tais ferramentas quando empregadas em velocidades de corte superiores a 110 m min-1. A usinagem com ferramentas de PCD geraram baixas forças de corte em relação às ferramentas de metal duro. Os valores de rugosidade superficial produzidos com as ferramentas de metal duro, PCD e CBN em geral ficaram abaixo do valor estipulado para critério de rejeição para torneamento de acabamento de 1.6 μm, enquanto que todas as ferramentas de cerâmicas produziram valores de rugosidade acima de 2 μm. A análise metalográfica das superfícies usinadas permitiu identificar pequenas marcas que não comprometeram as superfícies produzidas. A usinagem com ferramentas de metal duro produziu valores de dureza que variam aleatoriamente dentro dos limites inferior e superior de dureza da peça medidos antes da usinagem. Nenhuma evidência de deformação plástica nas superficies de titânio usinadas com todas as ferramentas e condições testadas. Em geral, a integridade superficial das superficies usinadas atendem à norma Rolls Royce CME 5043. Doutor em Engenharia Mecânica

Ligas de titânio possuem uma combinação única de propriedades que as fazem ser empregadas, principalmente, na indústria aeronáutica. Alguns componentes do motor aeronáutico, como as pás, dentre outros, são submetidos ao processo de retificação ao final da sua cadeia produtiva, por exigirem uma elevada qualidade superficial. Contudo, as ligas de titânio são materiais de difícil usinabilidade e assim, a correta seleção dos parâmetros operacionais é fundamental. Tendo em vista que a dressagem é uma operação indispensável à retificação, a qual define a sua finalidade e a integridade superficial das peças retificadas, a correta seleção dos parâmetros de dressagem é igualmente importante. Todavia, são poucos os trabalhos disponíveis na literatura que buscam avaliar os efeitos da dressagem sobre a retificabilidade de ligas de titânio. Nesse sentido, o presente trabalho tem por finalidade avaliar os efeitos que diferentes condições de dressagem de um rebolo de carbeto de silício (SiC) podem exercer sobre a retificabilidade da liga Ti-6Al-4V, em comparação com os efeitos proporcionados por diferentes condições de penetração de trabalho. Para isso como parâmetros de entrada foram empregados dois tipos de dressadores (fliesen e ponta única de diamante), dois graus de recobrimento (Ud = 3 e Ud = 12), duas profundidade de dressagem (ad = 20 µm e ad = 40 µm), os quais foram utilizados na dressagem de um rebolo de SiC (#46), e três penetrações de trabalho (ae = 10 µm, ae = 20 µm e ae = 30 µm) utilizadas ao longo dos ensaios de retificação plana tangencial em amostras de Ti-6Al-4V. Os resultados mostraram que a mudança no condicionamento do rebolo de uma condição grosseira (dressador fliesen, Ud = 3 e ad = 40 µm) para uma condição suave (dressador ponta única, Ud = 12 e ad = 20 µm) proporcionou reduções de 54,62 %, 41,34 % e 49,25 % nas rugosidades Ra, Rt e Rz, respectivamente; melhorou a textura das superfícies retificadas; assegurou uma pequena variação na microdureza (4,75 %) em relação a referência, diminuindo inclusive a extensão dessa variação para 120 µm abaixo da interface de retificação; eliminou evidências de danos microestruturais; permitiu uma redução no consumo de energia em até 24,33 %; gerou uma queda de 96,85 % nos macroefeitos, bem como a redução nos microefeitos gerados na superfície de corte do rebolo e, em termos de relação G, a mudança no grau de recobrimento de Ud = 3 para Ud = 12 ocasionou um aumento de até 65,33 %. Ainda de acordo com a análise de variância, a penetração de trabalho, quando analisada isoladamente, não exerceu v influência sobre os resultados diferentemente de quando analisada em conjunto com o grau de recobrimento do rebolo que, assim como os demais parâmetros de dressagem, exerceu influência expressiva sobre os resultados. Constatou-se que a combinado entre a condição de dressagem do rebolo com dressador de ponta única com Ud = 12 e ad = 20 µm foi capaz de melhorar a retificabilidade da liga Ti-6Al-4V, independentemente da penetração de trabalho. Titanium alloys have a unique combination of properties that make them used mainly in the aeronautical industry. Some aeronautical engine components, such as blades, among others, are subjected to the grinding process at the end of their production chain, due to the need for high surface quality. However, titanium alloys are materials of difficult machinability and thus, the correct selection of operational parameters is essential. By considering that dressing is an essential operation for grinding, which defines its purpose and the surface integrity of the ground parts, the correct selection of dressing parameters is equally important. Nevertheless, there are few studies available in the literature that seek to evaluate the effects of dressing on titanium alloys grinding. In this sense, the present work aims to evaluate the effects that different dressing conditions of silicon carbide (SiC) grinding wheel play on the Ti-6Al-4V alloy grindability, in comparison with the effects provided by different radial depths of cut. Therefore, as input parameters two types of dressers were used (fliesen and single diamond tip), two overlap ratio (Ud = 3 and Ud = 12), two dressing infeed (ad = 20 µm and ad = 40 µm ), which were used in the dressing of a SiC grinding wheel (#46), and three radial depth of cut (ae = 10 µm, ae = 20 µm, and ae = 30 µm) used throughout the peripheral surface grinding tests on of Ti-6Al-4V alloy samples. As a results, the change in grinding wheel conditioning from a coarse condition (fliesen dresser, Ud = 3 and ad = 40 µm) to a smooth condition (single point dresser, Ud = 12 and ad = 20 µm) provided a reduction of 54.62%, 41.34% and 49.25% in roughness Ra, Rt, and Rz, respectively as well as improved the texture of ground surfaces and ensured a short deviation in microhardness (4.75%) concerning the reference, even reducing the extent of this variation to 120 µm below the grinding interface; this change also eliminated evidence of microstructural damage, allowed a reduction in energy consumption by up to 24.33%; generated a 96.85% drop in macro effects, as well as a reduction in micro effects generated on the grinding wheel's cutting surface and, in terms of the G ratio, the change in the degree of coating from Ud = 3 to Ud = 12, caused an increase up to 65.33%. Also according to the analysis of variance, when radial depth of cut is examined in isolation from other independent variables it did not influence the results, unlike when it was analyzed in combination with the degree of overlap ratio that, similar to the other dressing parameters, it has a significant influence about the results. Therefore, the dressing condition of the SiC vii grinding wheel capable of improving of Ti-6Al-4V alloy grindability is the use of a single-point dresser, combined with Ud = 12 and ad = 20 µm, regardless of radial depth of cut. Tese (Doutorado) 2024-06-24

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais A manufatura aditiva de metais (MAM) é uma tecnologia em plena ascensão, considerada promissora por sua capacidade de produzir geometrias complexas, com menos restrições geométricas. No entanto, os defeitos inerentes a MAM influenciam diretamente a microestrutura e as propriedades mecânicas da peça impressa, além da necessidade de técnicas de pós-processamento subtrativas, quando requeridas tolerâncias dimensionais, geométricas e de acabamento superficial. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo investigar a usinabilidade do aço inoxidável ABNT 316L obtido pelo processo de fusão seletiva a laser (SLM) através da comparação do desempenho de microfresas sem revestimento e com os revestimentos: AlCrN, DLC, TiN eTiAlN. Para tanto, foram realizados ensaios que consistiram na usinagem de microcanais, em dois tipos diferentes de amostras impressas utilizando duas técnicas diferentes de varredura do laser. A partir dos dados experimentais, foram analisados a evolução do desgaste, as formas e mecanismos de desgaste da ferramenta, as rugosidades (Ra, Rq, Rz, Rt, Rsk, Rku), a superfície microusinada, aspectos quantitativos e qualitativos da formação de rebarbas e cavacos. Os resultados mostram que os maiores desgastes foram obtidos com as ferramentas sem revestimento e com revestimento DLC. A aplicação de fluido de corte não promoveu melhoria significativa na redução dos desgastes. O arredondamento do raio de ponta e o desgaste de flanco são as formas de desgaste predominantes nas microferramentas, provocados principalmente pelo mecanismo de “adesão e arrastamento”. As menores rugosidade foram obtidas com a utilização de ferramentas sem revestimento e em geral favorecidas pela estrutura da amostra denominada Bloco S e a utilização de MQL. As superfícies usinadas resultantes foram classificadas em cinco diferentes tipos, além da observação de poros e cavidades internas localizadas nas extremidades dos canais. O volume de rebarbas obtido é menor que o observado na usinagem de metais convencionais e predominantemente maior do lado discordante, sendo agravado quando usinado a seco. Foram identificados cavacos do tipo contínuo, com formas de fita ou helicoidal e alto grau de recalque do cavaco. Por fim, os melhores desempenhos foram obtidos pelas ferramentas com revestimento TiAlN e AlCrN, quando usinado o bloco S e pelas ferramentas sem revestimento, quando usinado o bloco C.O melhor desempenho geral foi obtido pela microferramenta com revestimento TiAlN na usinagem do bloco S, sem a utilização de fluido de corte. Additive metal manufacturing (MAM) is a technology on the rise, considered promising for its ability to produce complex geometries, with fewer geometric restrictions. However, defects inherent to MAM directly influence the microstructure and mechanical properties of the printed part, in addition to the need for subtractive post-processing techniques, when dimensional, geometric and surface finish tolerances are required. In this context, this work aims to investigate the machinability of stainless steel ABNT 316L obtained by the selective laser melting (SLM) process by comparing the performance of micromills without coating and with coatings: AlCrN, DLC, TiN and TiAlN. To this end, tests were performed that consisted of machining microchannels, in two different types of printed samples using two different laser scanning techniques. From the experimental data, the evolution of wear, the shapes and mechanisms of tool wear, the roughness (Ra, Rq, Rz, Rt, Rsk, Rku), the micromachined surface, quantitative and qualitative aspects of burr formation were analyzed. and chips. The results show that the highest wear was obtained with the uncoated and DLC coated tools. The application of cutting fluid did not promote significant improvement in the reduction of wear. Rounding of the nose radius and flank wear are the predominant forms of wear in microtools, caused mainly by the adhesion and drag mechanism. The lowest roughness was obtained with the use of uncoated tools and in general favored by the structure of the sample called Block S and the use of MQL. The resulting machined surfaces were classified into five different types, in addition to the observation of pores and internal cavities located at the ends of the channels. The volume of burrs obtained is smaller than that observed in the machining of conventional metals and predominantly greater on the up-milling side, being aggravated when machined dry. Continuous type chips were identified, with ribbon or helical shapes and a high degree of chip settlement. Finally, the best performances were obtained by tools with TiAlN and AlCrN coatings, when the S-block was machined, and by the uncoated tools, when the C-block was machined. The best overall performance was obtained by the microtool with TiAlN coating when machining the S-block, without using cutting fluid. Tese (Doutorado)

Dentre as peculiaridades dos processos de retificação com rebolos de abrasivos convencionais, o destaque é para a elevada energia específica na zona de corte o que faz com que a maior parte do calor gerado seja direcionado à peça, potencializando, portanto, a ocorrência de danos térmicos e distorções na mesma. Por essa razão, o monitoramento da integridade superficial é crucial para garantir a qualidade do produto acabado, sobretudo por meio de métodos não destrutivos. Dentre estes métodos, a técnica da impedância eletromecânica (IEM) tem mostrado resultados promissores e confiáveis para monitorar a integridade de peças retificadas. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo investigar a aplicabilidade da técnica de IEM como ferramenta de monitoramento dos aspectos da integridade superficial e do desvio dimensional de amostras do aço SAE 52100 submetidas ao processo de retificação cilíndrica de mergulho com rebolo de óxido de alumínio branco. Os parâmetros de corte testados foram: tempo de centelhamento (0 e 5 s), velocidades de avanço (0,75 mm/min e 1,50 mm/min) e da peça (15 m/min e 30 m/min). Como variáveis de saída, foram mensurados os parâmetros de amplitude de rugosidade (Ra, Rq, Rvk, Rk e Rpk) e campo morfológico (Rsk, Rku), microdureza abaixo da superfície, desvios dimensionais do diâmetro, e as grandezas elétricas do processo. Os resultados mostraram que a baixa velocidade de avanço e centelhamento reduziram a rugosidade e desvios dimensionais. Por outro lado, o aumento de microdureza na peça a 30 μm abaixo da superfície foi influenciado pela alta velocidade da peça. Quanto à análise dos índices de danos a partir dos sinais de IEM das amostras, observou-se correlação forte do índice CCDM com a rugosidade Ra (90 a 95 kHz) e a microdureza (55 a 60 kHz), enquanto o desvio dimensional correlacionou-se tanto com o índice CCDM (25 a 30 kHz) quanto com RMSD5 na faixa de 60 a 65 kHz. Among the peculiarities of grinding process with conventional abrasive grinding wheels high specific cutting energy highlights because it is responsible for most of heat generated to be transferred to workpiece, thereby potentializing the occurrence of thermal damages and distortions to the workpiece. For this reason, monitoring of workpiece surface integrity is crucial to ensure the quality of the finished product, especially using non-destructive methods. Among these methods, the electromechanical impedance (EMI), for example, poses as promising and reliable technique to monitor the integrity ground components. In this context, this work aims to investigate the applicability of the EMI technique as a tool for monitoring the surface integrity and dimensional deviation of SAE 52100 steel samples submitted to the plunge cylindrical grinding process with aluminum oxide grinding wheel. The cutting parameters were: sparkout time (0 and 5 s), feed rate (0.75 mm/min and 1.50 mm/min) and workspeed (15 m/min and 30 m/min). As output variables, amplitude roughness parameters (Ra, Rq, Rvk, Rk and Rpk) and morphological space (Rsk, Rku), microhardness below the machined surface, dimensional deviation, and the electrical measurements of the process. The results showed that at lower feed rate and sparkout time strongly affected on the reduction of surface roughness and dimensional deviation. On the other hand, the increase in the workpiece microhardness at about 30 μm below the machined surface was influenced primarily by the high workspeed. With respect to the analysis of the damage indexes from the EMI signals a strong correlation between the CCDM index and the roughness Ra (90 to 95 kHz) and microhardness (55 to 60 kHz) was noticed. For the dimensional deviation the correlation was observed either with the CCDM index (25 to 30 kHz) and by RMSD5 in the range of 60 to 65 kHz. Dissertação (Mestrado) 2023-09-30

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O calor gerado e a distribuição de temperaturas em usinagem exercem grande influência no desgaste da ferramenta de corte, na integridade superficial e na precisão dimensional das peças usinadas, de modo que os fenômenos de geração de calor e temperatura têm sido investigados por metodologias experimentais, analíticas e numéricas. Este trabalho teve como objetivo determinar a quantidade de calor gerada na furação do ferro fundido cinzento por meio do método calorimétrico. O calorímetro empregado consistiu de dois recipientes cilíndricos coaxiais fabricados em Poliamida 6.6 e Policloreto de Vinila. Termopares tipo-T foram utilizados para contínua medição das temperaturas do fluido no interior do calorímetro. O equacionamento do calorímetro foi definido para a metodologia utilizada. O calorímetro também foi utilizado para medição da partição de calor transferida para a ferramenta de corte, da partição de calor transferida para os cavacos e das temperaturas da ferramenta de corte e dos cavacos. A distribuição de temperaturas durante o corte foi medida experimentalmente por medição infravermelha e simulada pelo método dos elementos finitos com o programa AdvantEdgeTM. Foi demonstrado que entre 82,63 % e 83,46 % da energia mecânica utilizada para o corte foi transformada em calor durante a usinagem. O método calorimétrico apresentou resultados coerentes com a literatura confirmando a aplicabilidade da metodologia empregada para avaliação da energia mecânica transformada em energia térmica em usinagem. O método dos elementos finitos se mostrou uma ferramenta eficaz para simulação do processo de furação. Por outro lado, a termografia infravermelha apresentou limitações quando associada ao método calorimétrico. The heat generated and the temperature distribution in machining greatly influence cutting tool wear, surface integrity and dimensional accuracy of machined parts, so that heat and temperature generation phenomena have been investigated by experimental, analytical and numeric methodologies. This thesis aimed to determine the amount of heat generated in the gray cast iron drilling through the calorimetric method. The calorimeter employed consisted of two coaxial cylindrical boxes made of Polyamide 6.6 and Polyvinyl Chloride. T-type thermocouples were used to continuously measure the temperatures of the calorimetric fluid. Calorimeter equation was defined for the methodology applied. Calorimeter was also used to measure the heat transfer to the drill bit, the heat transfer to the chips and the temperature of drill bit and chips. The temperature distribution during the cutting were measured experimentally by infrared measurement and simulated by the finite element method with the AdvantEdgeTM software. It has been shown that between 82.63 % and 83.46 % of the mechanical energy spent for the cutting was converted into heat during machining. Calorimetric method presented results consistent with the literature, thereby, confirming the applicability of the methodology employed to evaluate the mechanical energy transformed into thermal energy in machining. Finite element method has proved to be an effective tool in simulation tests of the drilling process. On the other hand, infrared thermography presented limitations when associated with the calorimetric method. Tese (Doutorado)

A retificação constitui um processo de especial importância na usinagem de peças mecânicas que requerem exigentes tolerâncias para aplicações de precisão. Durante a retificação a maior parte da energia consumida é convertida em calor, razão pela qual é necessário analisar o processo, para atingir as tolerâncias geométricas e dimensionais das peças sem comprometer as propriedades mecânicas da superfície usinada. Para aumentar a eficiência e produtividade das indústrias foram desenvolvidos novos abrasivos para rebolos como a alumina microcristalina, a qual por exemplo permite diminuir o consumo de energia e a taxa de desgaste do rebolo. Neste contexto esta pesquisa compara o desempenho de rebolos de alumina microcristalina e alumina monocristalina na retificação cilíndrica de mergulho do aço 18CrNi8, estudando os parâmetros de corte para garantir uma adequada integridade superficial e uma manufatura produtiva. A análise baseia-se no estudo da potência e energia específica de corte, danos térmicos (queima, retêmpera, tensões residuais, microdureza), rugosidade e dimensões finais. Através deste estudo se busca identificar a influência dos parâmetros de corte sobre os danos térmicos já citados, e paralelamente se obter uma adequada rugosidade da superfície e precisão dimensional. Através dos resultados observou-se que o uso de rebolos de alumina microcristalina diminuiu o consumo de potência e a energia específica de corte em aproximadamente 25% em relação com o uso de alumina monocristalina. Adicionalmente observou-se que com o uso da alumina microcristalina as peças apresentaram menores espessuras das camadas com queima e retêmpera. E em termos das tensões residuais o uso de alumina microcristalina resultou no aumento das tensões residuais compressivas em aproximadamente 25%. Grinding is a process of special importance in machining of mechanical workpieces with demanding tolerances for precision applications. During grinding most part of the energy consumption is converted into heat, for this reason it is necessary to analyse the process in order to achieve the required geometrical conditions of the workpieces without compromising the mechanical properties of the machined surface. In order to increase the industrial efficiency and productivity new abrasives materials for grinding wheels have been developed as the microcrystalline alumina, for example, which allows decrease the energy consumption and the wheel wear rate. In this context, this research compares the performance alumina microcrystalline grinding wheel with the monocrystalline alumina one in the external cylindrical plunge grinding of 18CrNi8 steel, studying the cutting parameters to ensure an adequate surface integrity with optimal conditions of productivity and efficiency for a highly developed and competitive industry. The analysis is based on the study of the power and specific energy of cutting, thermal damages (burning, rehardening layer, tensile residual stresses, microhardness), surface roughness and final dimensions. This study aims to identify the influence of cutting parameters on mechanical properties, avoiding the thermal damages previously mentioned and achieving at the same time, an adequate surface roughness and dimensional precision. The results showed that with the use of microcrystalline alumina grinding wheels, the power consumption and specific cutting energy decreased by about 25%. There was also a decrease in the microhardness of the workpieces machined with microcrystalline abrasives by approximately 3%. Additionally, it was observed that with the use of microcrystalline alumina, the workpieces presented lower thermal affected layer thicknesses with burning and rehardening. Respect to the residual stresses, the use of microcrystalline alumina resulted in an increase of the compressive residual stresses by approximately 25%.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais As ligas de níquel possuem boa resistência à oxidação, ótima resistência mecânica em elevadas temperaturas, alta resistência à fluência e alta resistência à fadiga. Por isto, elas são utilizadas na fabricação de componentes estruturais na indústria aeroespacial. Entretanto, a composição química destas ligas gera baixa usinabilidade. Análise de integridade superficial e estudos das tensões residuais são temas amplamente estudados para se evitar falhas estruturais em aeronaves. As tensões residuais estão presentes em todos os componentes mecânicos submetidos a processos de fabricação (térmicos e mecânicos). Este trabalho contribui para o avanço das pesquisas relacionadas a influência da evolução do desgaste de ferramentas de metal duro na integridade superficial da liga Inconel 718 em duas versões (envelhecida e solubilizada) no processo de fresamento de topo. Foram realizados ensaios em condições de usinagem de acabamento, moderadas e desbaste. Foram utilizadas ferramentas com diferentes estágios de desgaste de flanco. Durante os ensaios foram realizadas medições de força, potência de usinagem e temperatura de corte via câmera térmica e termopar soldado nas proximidades da zona de corte da peça. Nas peças usinadas foram realizadas medições de rugosidade, dureza, microdureza Vickers e Knoop, além de análises de tensões residuais obtidos por difração de raios-X. Nas ferramentas foram realizadas análises de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e análise de energia dispersiva. Foram criados dois modelos matemáticos para descrever quantitativamente a integridade superficial da liga Inconel 718, os modelos relacionam as condições de desgaste das ferramentas à Integridade superficial das peças usinadas. A análise dos resultados mostrou que o desgaste da ferramenta influencia negativamente na integridade da superfície usinada, sendo que as tensões residuais variaram entre tensões de compressão e tensões de tração, onde esta última prevalece. Houve uma relação direta entre desgaste da ferramenta e o aumento das forças e da temperatura na zona de corte. Conclui-se que o efeito térmico está ligado ao nível de desgaste da ferramenta de corte e este efeito gera modificações em todos os aspectos ligados à integridade superficial da liga. Nickel alloys have good oxidation resistance, excellent mechanical resistance at high temperatures, high creep resistance and high fatigue resistance. For this reason, they are used in the manufacture of structural components in the aerospace industry. These characteristics are responsible for their low machinability. Surface integrity analyzes and residual stresses are topics widely studied to avoid structural failures of the aircraft. Residual stresses are present in all mechanical components subjected to manufacturing processes (thermal and mechanical). This work contributes to the advancement of research related to the influence of the evolution of the wear of carbide tools on the surface integrity of the Inconel 718 alloy in the end milling process. Tests were carried out under finishing, moderate and roughing machining conditions. Tools with different stages of flank wear were used. During the tests, the machining force, power consumption and cutting temperature were measured, the latter using a thermal camera and thermocouples welded in the vicinity of the cutting zone. In the machined parts were measured the surface roughness, hardness, microhardness, and residual stress analyzes obtained through X-Ray diffraction. Two mathematical models were developed to quantitatively describe the surface integrity of the Inconel 718 alloy. Optical microscopy, scanning electron microscopy and dispersive energy analyses were performed on the tools. The analysis of the results showed that the tool wear negatively influences the surface integrity, with the residual stresses varying between compressive and tensile stresses. The results of this work showed a direct relationship between tool wear and increased strength and temperature in the cutting zone. In conclusion, the thermal effect is related to the wear level of the tools that modifies the surface integrity of the material. Tese (Doutorado)

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A Manufatura Aditiva (MA) vem ganhando cada vez mais espaço no cenário produtivo por sua alta versatilidade principalmente na construção de geometrias complexas e personalizadas e na redução do desperdício de material, crescendo em paralelo a necessidade de se investigar e determinar a interação de materiais e parâmetros do processo. Em se tratando de metais uma das principais preocupações relacionadas a estas necessidades são as consequências do acúmulo de calor nas pré-formas durante a deposição, o presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a produtividade e qualidade mecânica de paredes de alumínio AWS ER5356 produzidas por MA por deposição a arco (MADA), no caso com o processo CMT, quando submetidas a uma tecnologia de gerenciamento térmico recentemente desenvolvida denominada Resfriamento Ativo por Quase-Imersão (Near Immersionn Active Cooling - NIAC). São avaliadas as influências da velocidade de deposição (Vd), velocidade de alimentação (Va) de material e da distância do nível de resfriamento em relação ao nível de deposição (h) nos resultados térmicos e mecânicos. A fim de comparação, foram produzidas pré-formas submetidas ao NIAC, a um resfriamento natural (com longas paradas de deposição/energia entre as camadas) e sem contar com nenhum tipo de resfriamento durante a deposição (sem paradas de deposição/energia entre as camadas). Diante das dificuldades de se levantar as propriedades em ensaio de tração, tanto na direção de comprimento quanto da altura das pré-formas, foram utilizados corpos de prova em miniatura e empregada medição de deformação por imagem. Os resultados mostraram que termicamente a técnica NIAC e o resfriamento natural se destacam positivamente na dissipação do calor imposto, sendo as variáveis Va e h as mais influentes em primeiro grau nos resultados da medida de temperatura de interpasse. No que tange aos resultados de qualidade mecânica, uma análise micrográfica mostra refino de grão na zona da linha de fusão entre as camadas, porém todas as amostras avaliadas apresentam também regiões com grãos maiores, o que pode estar relacionado com os resultados muito similares de deformação total e limite de resistência à tração e microdureza ao se comparar as pré-formas obtidas com as três abordagens de resfriamento, que em geral também não apresentaram fortes influências de alguma das variáveis de interesse. Foi observado, porém, que a técnica de gerenciamento térmico NIAC apresenta um limite de aplicação, visto que um baixo nível de h pode prejudicar tanto a deformação total quanto o limite de resistência a tração obtidos. Assim, é possível afirmar que a técnica NIAC é eficiente na redução do acúmulo de calor durante a deposição sem comprometer a qualidade mecânica dos componentes produzidos e pode ser até 3,5 vezes mais produtiva em termos do tempo de produção na etapa de MA. Additive Manufacturing (AM) has been gaining ground in the production scenario due to its high versatility, mainly in the construction of complex and personalized geometries and in the reduction of material waste, growing in parallel the need to investigate and determine the interaction of materials and process parameters. Considering that one of the main related concerns is the consequences of heat accumulation in the preforms stage during material deposition, the present work has the general objective of evaluating the productivity and mechanical quality of AWS ER5356 aluminum walls produced by wire arc additive manufacturing (WAAM), in this case with the Cold Metal Transfer (CMT) process, when subjected to a recently developed thermal management technology called Near-Immersion Active Cooling (NIAC). The influences of the deposition speed (Vd), material feeding speed (Va) and the layer edge to water distance (h) on the thermal and mechanical results are evaluated. For comparison, preforms were produced submitted to NIAC, to a natural cooling (with long stops of deposition/energy between the layers) and without any type of cooling during the deposition (without stops). In view of the challenges related to detecting mechanical properties in tensile tests, both in the length and height directions the preforms, miniature specimens were used and deformation measurement by image was applied. The results showed that thermally the NIAC technique and natural cooling stand out positively in the dissipation of the imposed heat, with variables Va and h being the most influential in the results of the measure of interpass temperature. Regarding the results of mechanical quality, a micrographic analysis shows grain refinement in the melting zone line between the layers, but all samples evaluated also had regions with larger grains. It may be related to the very similar deformation, tensile strength and microhardness results when comparing the preforms obtained by the three cooling approaches, which in general also did not show strong influences of any of the variables of interest. However, it was observed that the NIAC technique for thermal management has an application limit, since a high level of h can degrade both the total deformation and the tensile strength obtained. Thus, it is possible to affirm that the NIAC technique is efficient in reducing the heat accumulation without jeopardizing the mechanical quality of the components produced and can be up to 3.5 times more productive in terms of production time at the AM stage. Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In many applications of metalworking industry it is required mass production of parts containing holes with finish and tolerances typically from precision assembling, with working quality, ISO IT grade, ranging from IT7- IT5. But to produce these holes with tighter tolerances and with low geometrical errors, conventional twist drills may be not enough, so further processes are required, like reaming for example. Before any reaming process comes the drilling process, resulting in two different tools, two parts on necessary machining time, which in turn affects productivity and competitiveness. Therefore , any investment in the production of tools and techniques to reduce the machining time of close tolerance holes without affecting the integrity of the surface and preferably at a lower cost , will receive special attention from the machining community. In this context, this paper presents a technical and economic study of the use of special designed drill in replacement by a reamer the production of cylindrical holes of 10 mm diameter pieces of compacted graphite cast iron in terms of finish, roundness and dimensional deviation. It was also investigated the influence of the allowance in the final quality of the machined hole reamer. The surface of the holes and the microhardness of the machined holes were also analyzed and the tool wear was monitored. Finally, the economic analysis of the tools employed was performed. The results showed that special drill resulted in finish and dimensional deviation as good as those produced by the reamer. IT6 was the working quality obtained after reaming with reaming allowance of 0.5mm, while IT8 quality was obtained by using the special designed drill. Wear on special drill was lower than that observed in the reamer, and for the latter chipping occurred. Up to 29% of reduction in machining time was achieved by using the special drill, which resulted in a reduction of 33% cost as well. In contrast the values of cylindricity deviations were higher than those obtained with the reamers under the conditions investigated. The hardness was not affected by the processes employed. Em muitas aplicações da indústria metal-mecânica exige-se a fabricação de peças com furos que apresentem acabamento e exatidão geométrica necessária para a montagem de precisão, normalmente com qualidade de trabalho variando entre ISO IT5-IT7. Mas para a produção destes furos de tolerâncias mais estreitas e com menores erros geométricos, as brocas helicoidais convencionais não são suficientes, de forma que são necessários processos subsequentes, como o alargamento, por exemplo. Antes de qualquer operação de alargamento vem à operação de furação, chamada de pré-furação, e assim para um furo alargado são necessárias no mínimo duas ferramentas diferentes, duas parcelas no tempo de usinagem, que por sua vez afeta a produtividade e competitividade. Portanto, qualquer investimento na produção de ferramentas e técnicas que permitam reduzir o tempo de usinagem de furos de tolerância estreita, sem afetar a integridade da superfície e de preferência com menor custo, receberá especial atenção da comunidade de usinagem. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo técnico e econômico do emprego de broca especial em substituição ao alargador, na produção de furos cilíndricos, de 10 mm de diâmetro, em peças de ferro fundido vermicular, em termos de acabamento, cilindricidade e desvio dimensional. Investigou-se também a influência do sobremetal na qualidade final do furo usinado pelo alargador. As paredes dos furos e a microdureza dos furos usinados foram também analisados e o desgaste das ferramentas foi monitorado. Por último, foi realizada a análise econômica das ferramentas empregadas. Os resultados mostraram que a broca especial resultou em acabamento e desvio dimensionais tão bons quanto aqueles produzidos pelo alargador. IT6 foi á qualidade obtida pelo alargador após furação com sobremetal de 0,5 mm, enquanto que a broca especial produziu qualidade IT8. O desgaste da broca especial foi menor que aquele dos alargadores, sendo que para estes últimos ocorreu lascamento. Cerca de 29% de redução no tempo de usinagem foram obtidos com á broca especial, o que resultou em um custo de produção 33% menor. Em contrapartida os valores dos desvios de cilindricidade foram superiores aqueles obtidos com os alargadores nas condições investigadas. A microdureza não foi afetada pelos processos empregados. Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Martín Antonio Aulestia Viera (martin.aulestia@unesp.br) on 2021-07-27T20:08:22Z No. of bitstreams: 1 TeseDoutorado Martin Antonio Aulestia Viera.pdf: 2671552 bytes, checksum: 3ab81564e56875679de556f00cf66cbb (MD5) Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2021-07-28T19:27:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_maa_dr_bauru.pdf: 2671552 bytes, checksum: 3ab81564e56875679de556f00cf66cbb (MD5) Made available in DSpace on 2021-07-28T19:27:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_maa_dr_bauru.pdf: 2671552 bytes, checksum: 3ab81564e56875679de556f00cf66cbb (MD5) Previous issue date: 2021-07-02 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) O processo de retificação é amplamente utilizado no acabamento superficial de cerâmicas e corresponde a uma das últimas etapas no processo de fabricação. Deste modo, é imprescindível um monitoramento confiável deste processo. Assim, um sistema de monitoramento em tempo real é necessário para auxiliar o operador na tomada de decisão de modo a otimizar e reduzir os custos do processo. O objetivo do presente trabalho é propor uma nova técnica para estimar a rugosidade média aritmética de peças de cerâmica alumina no processo de retificação plana usando diafragma piezelétrico e técnicas avançadas de processamento digital de sinais. No decorrer dos ensaios foram coletados os sinais do diafragma piezelétrico, sensor de emissão acústica e potência. Em outros estudos, o sensor de emissão acústica de baixo custo (diafragma piezelétrico) foi utilizado em sistemas de monitoramento da integridade estrutural e no monitoramento da integridade da ferramenta de corte durante o processo de retificação de metais com resultados satisfatórios. Assim, o presente trabalho apresenta uma nova aplicação do diafragma piezelétrico no monitoramento do processo de retificação de componentes cerâmicos por meio do processamento digital de sinais no domínio do tempo e da frequência, visando-se a obtenção de um sistema de monitoramento de baixo custo. Um sensor comercial de emissão acústica, já consolidado em sistemas de monitoramento de processos de usinagem, foi utilizado para efeitos de comparação. O sensor de corrente, responsável pela medida indireta da potência de retificação, foi usado para dar suporte aos fenômenos do processo. A combinação das informações dos sensores também foi realizada, visando-se extrair características para a estimação da rugosidade média aritmética. Como resultado foi possível obter uma técnica não destrutiva para a estimação da rugosidade de peças cerâmicas retificadas por meio de diafragma piezelétrico de baixo custo e fusão dos referidos sensores, e com características que proporcionem confiabilidade e robustez e, consequentemente, contribuindo para o monitoramento, automação, controle e otimização do processo. The grinding process is widely used in the surface finishing of ceramics and corresponds to one of the last steps in the manufacturing process. Thus, reliable monitoring of this process is essential. Therefore, a real-time monitoring system is necessary to assist the operator in decision making in order to optimize and reduce the costs of the process. This work aims to propose a new technique to estimate the roughness of ceramic alumina workpieces in the surface grinding process using piezoelectric diaphragms and advanced digital signal processing techniques. During the tests, the signals from the piezoelectric diaphragm, acoustic emission sensor, and power were collected. The comparison of the results of the piezoelectric diaphragm with those of the acoustic emission sensor was performed, which is already consolidated in systems for monitoring machining processes. The combination of information from the sensors was also performed, aiming to extract characteristics for the roughness estimation. As a result, it was possible to obtain a non-destructive technique for estimating the roughness of ground ceramic workpieces by means of a low-cost piezoelectric diaphragm and fusion of the referred sensors, and with characteristics that provide reliability and robustness and, consequently, contributing to the monitoring, automation, control, and optimization of the process. FAPESP: 2018/07292-0

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Taps are cutting tools usually made of high speed steel follows several stages. One of their manufacturing stage is the grinding of threads surfaces. Into this context, a manufacturer detected some problems such as grinding burning and burr formation on the machined surface. The burning phenomenon is considered a thermal origin damage on the surface and subsurface, that causes reduction in tap s life. Also, burr formation can adverselly affect the integrity of the tap cutting edges. In this context, this work presents a study of the phenomena of burning and burr formation during grinding of HSS taps. Initially, the problems were identified in a real conditions during their fabrication in the industry. Secondly, laboratory trials were carried out in a specially designed HSS workpiece sample that can reproduce the geometry of the cutting taps threads. The input variables were grinding wheel speed, work speed, radial depth of cut, cutting direction and thread edge geometry. The output parameters investigated were: thickness of affected layer, microhardness and analysis of the sample edges. After this stage, machining trials were performed again in the industry using the same methodology employed during laboratory trials. The results showed similarity between laboratory and industry trials. In general, the thickness of affected layer of workpiece increased with work penetration but decreased with increase in work speed. The grinding wheel speed and cutting direction parameters did not show significant influence on the thickness of such layer. The order of importance of input machining parameters on the burr formation is as follows: thread edge geometry, cutting direction, work speed, wheel speed and radial depth of cut. The increase in work speed, in general, reduced the burr size, whereas the burr size increase with grinding speed. Also, no significant influence of work speed on burrs size was observed during grinding trials perfomed in the industry. Machos de corte são ferramentas de usinagem geralmente feitas em aços-rápidos por meio de várias etapas. Uma das etapas de fabricação é a retificação da superfície dos filetes. E neste contexto, uma empresa fabricante de machos detectou o problema de queima e formação de rebarbas durante a retificação dos filetes. O fenômeno de queima é um dano na integridade superficial e subsuperficial de origem térmica, levando geralmente queda da vida útil da ferramenta. A formação de rebarba também pode afetar a integridade das arestas dos machos de corte. Neste sentido, este trabalho apresenta o estudo dos fenômenos da queima e da formação de rebarba durante a retificação de machos de corte. Primeiramente, os problemas foram identificados nas condições reais de fabricação. Em seguida foram realizados ensaios em laboratório utilizando uma amostra especialmente projetada cuja geometria reproduz a geometria dos filetes dos machos de corte. As principais variáveis de entrada investigadas foram velocidade de corte, velocidade da peça, penetração de trabalho, direção de corte e a geometria do canal do filete. As variáveis de saída foram: a espessura da camada afetada, microdureza e análise das imagens arestas. Após esta etapa, foram realizados ensaios de usinagem na empresa utilizando a mesma metodologia dos ensaios em laboratório. Os resultados mostraram similaridade entre os ensaios em laboratório e os ensaios na empresa. A espessura da camada afetada aumentou com a penetração de trabalho, mas diminui com o aumento da velocidade da peça. Já os parâmetros velocidade de corte e direção de corte não apresentaram influência significativa na espessura desta camada. A influência dos parâmetros de usinagem na formação de rebarbas segue a seguinte ordem de importância: geometria da aresta, direção de corte, velocidade da peça, velocidade de corte e velocidade de mergulho. Em todas as condições, o aumento da velocidade da peça implicou na diminuição da rebarba, enquanto que o aumento da velocidade de corte provocou o aumento das rebarbas. Já nos ensaios de retificação na empresa, a velocidade de corte não exerceu influência significativa no tamanho das rebarbas observadas. Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Em virtude do aumento da concorrência, as montadoras de veículos têm exercido pressões sobre os fornecedores participantes da longa cadeia produtiva no sentido de reduzir custos e aumentar a agilidade no desenvolvimento de novos produtos, sem negligenciar a qualidade e a confiabilidade das peças. Na fabricação de autopeças, por exemplo, quando se pensa em tolerâncias pequenas e em acabamento de peças endurecidas, há discussões sobre o uso da retificação convencional ou do torneamento duro. Estudos mostram que a retificação traz maiores custos, tempos de preparação maiores e impactos ambientais negativos e apresentam, como alternativa mais eficiente, o torneamento e faceamento contínuo ou interrompido de peças endurecidas com perfis retos, como os rolamentos com discos axiais. Ao invés de rolamentos axiais, neste trabalho, foi proposto o processo de torneamento duro para fabricar as pistas de rolagem em rolamentos de esferas de contato angular utilizados em sistemas de embreagem. Neste caso, diferentemente dos rolamentos axiais com perfil reto, o tornamento foi do tipo contínuo com perfil côncavo em que, à medida que a ferramenta avança, o contato da aresta de corte com a peça e, consequentemente, a seção do cavaco gerado variam. Duas velocidades de corte foram utilizadas, sendo mantidos constantes o avanço e a profundidade de corte. Características como parâmetros de rugosidade, circularidade, raio e forma da pista, coeficientes de simetria, achatamento e razão de material, dentre outros, foram controlados e comparados com amostras com pistas retificadas. A vida em fadiga de rolamentos é determinada por uma boa lubrificação e pelo bom acabamento das pistas. Quando um dos dois falha, ocorre desprendimento de material das pistas, seguido pelo começo de fraturas abaixo da superfície de contato. Por isso, após a fabricação, o controle e a montagem das amostras, foram realizados também ensaios comparativos de durabilidade. Os resultados encontrados permitiram concluir que as pistas fabricadas por torneamento duro, com as ferramentas e parâmetros utilizados apresentaram vida útil menor que aquelas produzidas por retificação Abstract: The automotive markets have become more competitive and the car makers push the suppliers in the productive chain to focuse on cost reduction and fast development of new products, without neglecting quality and reliability. Regarding autoparts manufacture process, with small tolerances and finishing of hard parts, there are discussions about the use of conventional grinding or hard turning. Studies show that grinding increases costs, preparation times and negative environmental impacts and point out, as more effective process, the continuous or interrupted hard turning or hard facing in hard components with straight profile, such as thrust bearings with discs. Instead of thrust bearings, the aim of this work is to propose the hard turning of raceways in contact ball bearings used in clutch systems. In this case, the turning was continuous with concave profile: while the tool moves, the cut edge contact with the component and consequently the generated chip section change. Two cut speeds were used and feed rate and cut depth have been remained constant. Characteristics like rougheness parameters, roundness, raceway radius and its profile, skewness, kurtosis and bearing ratio were measured and compared with those in specimens with ground raceways. The fatigue life in ball bearings is determined by good lubrication and raceways with good finishing. When one of them fails, it occurs material deterioration (spalling) followed by cracks under the contact surface. For that reason, after manufacturing, measurements and assembly of the specimens, comparative durability tests were performed. The results could assess that the raceways manufactured by hard turning with toolings and defined parameters showed reduced fatigue life in comparison to specimens made by grinding Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo do presente trabalho é analisar a influência dos parâmetros de usinagem na integridade superficial da liga de CoCr ASTM F75 após o torneamento. Entende-se por integridade superficial a descrição da qualidade de uma superfície. Os parâmetros analisados neste trabalho para avaliação da integridade superficial são a rugosidade, microdureza, deformações plásticas e fadiga. Os corpos de prova foram usinados com duas velocidades de corte (20 e 40 m/min) e dois valores de avanços distintos (0,05 e 0,15 mm/rot). A microdureza sofreu um aumento de quase duas vezes após a usinagem, o que indica o encruamento da superfície devido às altas temperaturas na área de corte, somadas ao resfriamento causado pelo fluido de corte. Como era de se esperar, o avanço foi o parâmetro que exerceu maior influência na rugosidade. Já a vida em fadiga do material teve relação direta com as deformações plásticas causadas na superfície pela ferramenta de corte. Observou-se que em velocidades de corte maiores, as deformações foram menos pronunciadas, o que pode ser atribuído à temperatura na área de corte mais elevada, o que facilita a usinagem do material (que é considerado de baixa usinabilidade). Em relação à vida em fadiga do material, ela também teve relação com a velocidade de corte, mas pouca relação com o avanço, que seria o esperado Abstract: The aim of the present work is to analyze the influence of machining parameters on the surface integrity of the CoCr ASTM F75 alloy after turning. Surface integrity is the description of the quality of a surface. The parameters analyzed in this work to evaluate the surface integrity are roughness, microhardness, plastic deformations and fatigue. The specimens were machined with two cutting speed (20 and 40 m/min) and two different feed rates (0.05 and 0.15 mm/rev). The microhardness has increased almost twice after machining, which indicates work hardening due to high temperatures in the cutting area, added to the cooling caused by the cutting fluid. As expected, the feed rate was the parameter that exerted the greatest influence on the roughness. The fatigue life of the material was directly related to the plastic deformations caused by the cutting tool on the surface. It was observed that at higher cutting speeds, deformations were less pronounced, which can be attributed to the temperature in the higher cutting area, which facilitates the machining of the material (which is considered to be of low machinability). In relation to fatigue life of the material, it also had relation with the speed of cut, but less relation with the feed rate, that would be the expected one Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica CAPES 33003017

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Os processos de soldagem a arco e por resistência a ponto são amplamente utilizados na indústria metalmecânica. Nestes processos são empregados altos de níveis de corrente que variam de dezenas a milhares de amperes e que geram campos eletromagnéticos, cujos efeitos à saúde humana são investigados pela comunidade científica. Nesse sentido, órgãos ligados a saúde ocupacional formularam diretrizes que limitam a exposição do trabalhador a tais campos. Estudos mostram que em função dos diferentes parâmetros operacionais comumente utilizados nos processos de soldagem, estes limites podem ser ultrapassados em alguns casos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste na realização de soldagens utilizando processos a arco elétrico (processos Eletrodo Revestido, TIG e MIG/MAG) e processo RSW (soldagem a ponto por resistência) de forma a avaliar a influência das variáveis operatórias comuns a esses processos na intensidade de campo eletromagnético, tanto por via experimental, quanto por meio de simulação computacional, utilizandose o Método de Elementos Finitos. Os resultados obtidos são posteriormente comparados com os limites estabelecidos pela diretiva apropriada da International Commissionon NonIonizing Radiation Protection (ICNIRP). Ambas as metodologias mostraram que o campo eletromagnético é maior quanto maior for a corrente de soldagem e menor a altura do arco. O revestimento do eletrodo e o emprego de diferentes metais de base podem influenciar na geração de campo eletromagnético por modificarem a permeabilidade magnética relativa do meio. Os gases de proteção possuem permeabilidades magnéticas relativas próximas a do ar, mas são capazes de interferir na intensidade de campo eletromagnético por modificarem a geometria do arco em função das diferenças de condutividade térmica. Por fim, em soldagens manuais, a mão do soldador é o ponto onde se registra os maiores valores de campo magnético. Nas demais regiões do corpo, a distribuição de campo magnético é heterogênea e depende da posição do soldador que varia a depender do processo de soldagem. Dentro do envelope operacional estabelecido nesse estudo, os limites de referência da ICNIRP são ultrapassados na soldagem por resistência a ponto na versão corrente alternada. Arc and resistance spot welding processes are widely used in the metalworking industry in a wide range of applications. In these processes, high levels of current varying from tens to thousands of amps are used and generate electromagnetic fields, whose harmful effects on human health are still under investigation by the scientific community. Thus, bureaus linked to occupational health have formulated guidelines that limit the exposure of workers to such fields. Moreover, studies show that, due to the different operational parameters commonly used in welding processes, these reference limits may be exceeded in some cases. therefore, the objective of this work is to carry out weldments by using arcelectric processes (Covered/Stick Electrode, TIG and MIG / MAG processes) and RSW process (Resistance Spot Welding) in order to evaluate the influence of the operational variables common to these processes on the intensity of electromagnetic field, both experimentally and through computer simulation, by using the Finite Element Method. The results obtained are then compared with the limits established by the appropriate ICNIRP directive. Both methodologies showed that the electromagnetic field is larger the greater the welding current and the lower the arc height. The electrode coating and the use of different base metals can influence the generation of the electromagnetic field by modifying the relative magnetic permeability of the medium. The shielding gases have relative magnetic permeability close to that of air, but are capable of interfering in the intensity of the electromagnetic field by modifying the arc geometry due to differences in thermal conductivity. Finally, in manual welding, the welder's hand is the point where the highest magnetic field values are recorded. In other regions of the body, the distribution of the magnetic field is heterogeneous and depends on the position of the welder, which varies depending on the welding process. Within the operational envelope established in this study, the ICNIRP reference limits are exceeded in spot resistance welding in the alternate current version. Tese (Doutorado) 2022-03-10

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Em um cenário de crescente competitividade do setor industrial global aliado a um mercado consumidor cada vez mais exigente, há um aumento da demanda por novos materiais, que, por sua vez, impulsiona novas pesquisas e avanços tecnológicos no desenvolvimento de novos métodos de fabricação ou no aprimoramento daqueles já existentes. No caso dos ferros fundidos, novas classes também foram desenvolvidas de forma que suas propriedades mecânicas foram aprimoradas, tornando-os ainda mais competitivos em relação aos aços, ampliando as aplicações e, portanto, representando grande ganho econômico para os setores de metalurgia e de fabricação. Com isso, aumenta-se o interesse e criam-se novas oportunidades para estudar estes materiais e identificar como eles respondem em termos de integridade da superfície, desgaste de ferramenta, forças de corte, dentre outros, ao serem processados pelos processos de retificação, por exemplo. Neste contexto, devido à escassez de trabalhos na literatura apresentando resultados de processos de retificação e sobre a retificabilidade entre classes de ferros fundidos, este trabalho visou gerar contribuição científica e tecnológica para o setor metal mecânico por meio de resultados de rugosidade (Ra e Rz) e avaliação da integridade subsuperficial de três classes de ferros fundidos (cinzento, vermicular e nodular) que foram retificados com rebolo de carbeto de silício em diferentes condições de corte. Foram variadas a penetração de trabalho (15 μm e 30 μm), velocidade da mesa (vw) (5 e 10 m/min) e o tamanho do grão abrasivo médio do rebolo. Os resultados mostraram que rugosidade aumentou com a penetração de trabalho para todos os materiais testados; e os menores valores foram obtidos para ferro fundido cinzento. A rugosidade também se mostrou sensível a variação da velocidade longitudinal da mesa e os menores valores foram obtidos para vw = 5 m/min. Com relação ao tamanho do grão do rebolo, à medida que este diminuiu a rugosidade aumentou para os ferros fundidos cinzento e nodular. Além disso, a queima de retificação foi observada nas superfícies dos ferros fundidos nodular e vermicular após a retificação com o rebolo com grãos menores, contrariando o que normalmente é relatado na literatura. No entanto, pelos resultados de microdureza e imagens obtidas via MEV constatou-se que não houve evidência de danos severos abaixo das superfícies retificadas. In a scenario of increasing competitiveness of the global industrial sector and with a consumer market increasingly demanding, there is an increased demand for new materials and, consequently, possibilities to explore new research and technological advances towards the development of new manufacturing methods or the improvement of existing technologies. In the case of cast irons, new grades of them have been developed so that their mechanical properties have been improved, making them more competitive with steel, expanding the applications and thus represents great economic gain for metallurgy and manufacturing sectors. This increases the interest and creates new opportunities to study these materials and identify how they respond in terms of the surface integrity, tool wear, cutting forces, among others, when machined by grinding operation. In this context, due to the lack of results from grinding of cast irons and studies comparing grindability among several grades of cast irons found in the literature, this work aims to generate scientific and technological contribution to the metallurgical and metal working sector through roughness results (Ra and Rz parameters) and evaluation and analysis of the subsurface integrity of three cast iron grades (gray, compacted graphite and nodular). The machining trials were performed on a surface grinding machine with silicon carbide grinding wheel at different cutting conditions. The input variables were the radial depth of cut (15 and 30 μm), worktable speed, vw (5 and 10 m/min) and the abrasive grain size of the grinding wheel. The results showed that surface roughness increased with the radial depth of cut for all materials tested; and the lowest values were obtained for gray cast iron. Also, roughness was sensitive to variation of worktable speed and the lowest values were obtained after machining with vw = 5 m/min. With respect to the abrasive grain size, as it decreased the roughness values increased to gray and nodular cast iron grades. Furthermore, grinding burns marks were observed on the surfaces of nodular cast iron and compacted graphite iron grades after grinding the smallest grain size, contrary to what is usually reported in literature. However, no evidence of severe thermal damages below the machined surfaces of all cast iron grades was observed after analyzing the results of hardness and the SEM micrograph images. Dissertação (Mestrado)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Na evolução da humanidade foi necessário o desenvolvimento de novos materiais utilizados em diversas atividades. Materiais de alta resistência mecânica como o Titânio e o Inconel tem sido objeto de estudos recentemente por serem também utilizados em implantes na área da biomedicina, além de sua utilização nas indústrias aeroespacial e automobilística. Devido suas propriedades térmicas e mecânicas, estes materiais são considerados de difícil usinabilidade, promovendo um desgaste acelerado nas ferramentas de corte, ocasionado principalmente pelas elevadas temperaturas de usinagem. Com o desenvolvimento de novos materiais surgiu a necessidade da evolução dos processos de fabricação. Um dos processos inovadores da atualidade é a micro-fabricação. Por ser um processo com ferramenta de geometria de corte definida, sendo o cisalhamento um mecanismo de formação do cavaco, a formação de rebarbas é um fenômeno constante e indesejável. Sendo prejudicial aos processos de fabricação, gastos excessivos em pós operações de rebarbação são constantemente empregados com elevação do custo agregado ao material fabricado. A montagem de componentes também é prejudicada caso não haja um controle da formação de rebarbas, havendo consequências inclusive do descarte de componentes devido este fenômeno. Este trabalho apresenta o estudo de micro-fresamento de Inconel 718, investigando parâmetros influentes na formação de rebarbas com o objetivo de minimizar a ocorrência deste fenômeno. Diferentes valores de avanço por dente e velocidade de corte são avaliados, além de diferentes fluidos de corte com diversos métodos de aplicação do fluido. A adição de grafeno aos fluidos de corte foi considerado como uma variável a ser investigada, sendo este considerado um excelente lubrificante sólido, além de aumentar a condutibilidade térmica da solução refrigerante (AZIMI; MOZAFFARI, 2015). A temperatura de usinagem foi avaliada neste trabalho, com a observação de um novo fenômeno, que faz com que a temperatura da superfície usinada diminua abaixo datemperatura ambiente quando utilizado a solução água+óleo. Tal fenômeno é explicado posteriormente. Com o objetivo de desvendar este fenômeno, um novo teste foi proposto e, a partir deste teste, pode-se concluir comparativamente, qual fluido de corte possui melhor propriedade refrigerante. A utilização de fluido de corte com propriedades térmicas diferentes mostrou uma influência significativa no processo de formação de rebarbas e na redução da temperatura de corte. As time passed, humanity needed the development of new materials used in various activities. High strength materials such as titanium and Inconel for example, had been studied because they are widely used for implants in biomedicine, as well as their use in aerospace and automotive industries. Because of its thermal and mechanical properties, these materials are considered difficult to machine, promoting a rapid wear of cutting tools, primarily caused by the high temperatures in machining. With the development of new materials has emerged the need of developing new manufacturing processes. One of today’s innovative processes is the micro-manufacturing. Being a process with a defined cutting tool geometry, burr formation is a constant and undesirable phenomenon formed during the machininig process. Being detrimental to the manufacturing process, overspending deburring operations are constantly employed leading to increase the aggregate cost to the manufactured material. Assembly components are also impaired if there is no control of the burr, with consequences including the disposal of components due to the occurence of this phenomenon. This paper presents the study of micro-milling Inconel 718, investigating influential parameters in the formation of burrs in order to minimize the occurrence of this phenome non. Different feed rates per tooth and cutting speed are evaluated, and different cutting fluids with different methods of applying the fluid. Adding graphene to cutting fluids was considered as a variable to be investigated, which is considered an excellent solid lubricant, in addition to increasing the thermal conductivity of the cooling solution (AZIMI; MOZAF FARI, 2015). The micro-milling temperature was evaluated in the present work. It was observed a new phenomenon that causes the machined surface temperature decreases below room temperature when using the solution water + oil. This phenomenon is explained in further chapters. In order to unravel this phenomenon, a new test was proposed and, from this test, it can be concluded, comparatively, which cutting fluid has a better cooling property.Using cutting fluid with different thermal properties has shown influence when analy zing burr formation and reducing machining temperature. Tese (Doutorado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Devido às pequenas dimensões dos cavacos e à baixa condutividade térmica dos rebolos convencionais, a maior parte do calor gerado no processo de retificação é transferida para a peça. Dependendo da quantidade de calor, a peça poderá apresentar pobre acabamento, alterações dimensionais e microestruturais que podem comprometer a sua funcionalidade. Este problema é agravado ao usinar superligas, como o Inconel 718, por exemplo, que também possui baixa condutividade térmica, o que dificulta a dissipação do calor durante a usinagem. Por este motivo, a retificação desta liga com rebolos convencionais é geralmente realizada com fluido de corte aplicado com elevadas vazões visando à refrigeração da peça. Mas nos últimos anos, emprego de fluidos em grandes vazões tem sido cada vez mais questionado pelos riscos e problemas de saúde e ambientais envolvidos. Logo, torna-se necessário buscar alternativas que aliem boa refrigeração com menos riscos à saúde humana e ao ambiente. Dentre as várias possibilidades, esta pesquisa investigou a influência de partículas de multicamadas de grafeno adicionadas em fluido de corte de base vegetal na rugosidade e na integridade da sub-superfície do Inconel 718, após a retificação com rebolo de SiC, como também na potência instantânea do processo. Duas diferentes concentrações em peso de grafeno (0,05% e 0,10%) foram testadas e aplicadas via a técnica MQL. Ensaios com fluido de corte sem grafeno via técnica MQL, fluido emulsionável em abundância e na condição a seco também foram realizados para permitir comparações. Os resultados mostraram que a usinagem com a técnica MQL com a menor concentração de grafeno (MQL MG 0,05%) proporcionou os menores valores de rugosidade, a menor variação na microdureza e exigiu menos esforços de usinagem. Esta condição também promoveu menor número de trincas nas superfícies e a geração de tensão residual de compressão em condições mais brandas de usinagem. A microdureza sofreu influência da técnica de lubri-refrigeração e da penetração de trabalho. A técnica MQL MG 0,05% mostrou-se como alternativa tecnicamente viável em relação ao fluido de corte aplicado pela técnica convencional na retificação do Inconel 718 com rebolo abrasivo convencional. Due to the small size of the chips and the low thermal conductivity of the conventional grinding wheels, most of the heat generated in the grinding process goes to the workpiece. Depending on the amount of heat, it can adversely affect surface finish and cause microstructural changes in the workpiece material that may compromise its functionality. This problem becomes worse when machining superalloys, such as Inconel 718, which also has low thermal conductivity and consequently leads to low rate of heat dissipation during machining. For this reason, the grinding of this alloy with conventional grinding wheels is generally carried out at high coolant flow rates in order to cool the workpiece. However, in the last years, various research has been focused on restriction of the use of high volume of coolants because of health and environmental risks related to their use. Therefore, it is necessary to seek alternatives for cutting fluids that combine good refrigeration with lower risks to human health and the environment. Among the several possibilities, this research investigated the influence of multilayer graphene platelets added to a vegetable-based cutting fluid on the surface roughness, surface and subsurface changes of the Inconel 718 after grinding with SiC grinding wheel, as well as on the grinding power. Two different concentrations (%wt) (0.05% and 0.10%) of multilayer graphene were tested and applied via the MQL technique. Tests with graphene-free coolant also applied via MQL technique, flood and dry condition were also performed to allow comparisons. The results showed that grinding with the lowest graphene concentration applied via the MQL technique (MQL MG 0.05%) provided the lowest roughness values and microhardness variation, as well as required less grinding efforts. It was also able to reduce the generation of cracks in the surfaces and resulted in compressive residual stress after grinding under less severe conditions. The microhardness was influenced by the coolinglubrication technique and the radial depth of cut. The MQL MG 0.05% condition proved to be technically viable as an alternative to the use of flood technique in the grinding of Inconel 718 with conventional abrasive wheel. Dissertação (Mestrado) 2024-04-04

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O desenvolvimento do metal duro é considerado um dos maiores impulsos na área de ferramentas de corte, juntamente com a criação do aço rápido e a utilização de revestimentos para ferramentas de corte. Historicamente, o tamanho dos grãos de carboneto de tungstênio contidos nos metais duros tem variado entre 1 e 10 μm, mas fabricantes estão diminuindo estas partículas para valores abaixo de 1 μm. Esta redução do tamanho do grão torna o metal duro mais denso, melhorando a tenacidade à fratura e apresentando assim uma maior resistência da aresta de corte, melhorando o desempenho no corte de materiais com baixa usinabilidade. Devido às suas excelentes propriedades mecânicas à alta temperatura, o Inconel® 718 é largamente empregado em componentes aeronáuticos, componentes da indústria de equipamentos submarinos, entre outras. Esse material também é muito conhecido pela sua baixa usinabilidade, por apresentar baixa perda de propriedades mecânicas com o aumento da temperatura, possuir baixa condutividade térmica e ainda apresenta encruamento quando submetido a esforços de usinagem. Neste contexto este trabalho comparou o desempenho de duas fresas de metal duro microgrãos, TMG30 e CTS18D, da Ceratizit/OSG no fresamento de Inconel® 718 envelhecido, com dureza média de 450 HV. Esta comparação foi realizada através de um planejamento fatorial 24 para testes de vida, medição do acabamento superficial da peça e medição de potência de usinagem, e através de um planejamento fatorial 2³ para as medições de temperatura de usinagem. Para ambos os planejamentos a classe de metal duro microgrão (TMG30 e CTS18D), a velocidade de corte (15 m/min e 75 m/min) e o avanço (0,016 mm/rev.dente e 0,031 mm/rev.dente) foram variados, já para a medição de temperatura apenas a direção de corte discordante foi utilizada. Concluiu-se que para condições de corte empregando o maior valor de avanço de corte (0,031 mm/rev.dente) e alto valor de velocidade de corte (75 m/min) nenhuma das classes de ferramentas testadas mostraram resultados satisfatórios de vida. Já para condições de corte com baixo valor de avanço de corte (0,016 mm/rev.dente) e baixo valor de velocidade de corte (15 m/min), ambas ferramentas apresentaram bons resultados de vida, não havendo diferenças estatísticas entre as mesmas, possivelmente pela pequena diferença de dureza apresentada entre as ferramentas. Os resultados de temperatura, de potência e de acabamento superficial apresentaram correlação direta com as condições de corte. Além de não haver diferenças significativas entre as classes TMG30 e CTS18D. The development of the cemented carbides is considered to be one of the greatest impulses in the area of cutting tools, along with the creation of high speed steel and the use of coatings. Historically the size of the tungsten carbide grains contained in the hard metals has ranged from 1 to 10 μm, but manufacturers are decreasing these particles to values below 1 μm. This reduction in grain size makes the carbide denser, improving fracture toughness and thus presenting higher cutting edge strength, improving the cutting performance of materials with low machinability. Due to its excellent mechanical properties at high temperatures, Inconel® 718 is widely used in aeronautical, submarine components, as well as other applications where the material to be used needs a combination of refractoriness and resistance to corrosion and wear. This material is also well known for its low machinability, as it presents low loss of mechanical properties with increasing temperature, low thermal conductivity and is work-hardened when subjected to machining efforts. This works compared the performance of two Ceratizit / OSG micrograin milling cutters, TMG30 and CTS18D, in the milling of aged Inconel® 718 with an average hardness of 450 HV. This comparison was performed through work-life tests, surface finish, machining power and machining temperature measurements. It was concluded that for cutting conditions with higher feed rates (0.031 mm/rev.tooth) and high cutting speeds (75 m/min), none of the tested tool classes showed satisfactory life results. However, for the cutting conditions with lower feed rates (0.016 mm/rev.tooth) and lower cutting speed (15 m/min), both tools presented good work-life results, there being no statistical differences between them, possibly due to the small difference in hardness between the tools. The results of temperature and power showed direct correlation with the cutting conditions. Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais A retificação destina-se à fabricação de componentes que exigem combinação entre tolerâncias dimensionais e geométricas estreitas. Dentre as suas peculiaridades, grande quantidade de calor é conduzida para a peça durante o processo com rebolos de abrasivos convencionais, de forma que a utilização de fluido de corte é fundamental. Contudo, dada a atual conjuntura mundial no que diz respeito aos processos de fabricação sustentáveis, é importante buscar alternativas para reduzir o consumo de fluidos de corte. Dentre algumas alternativas, a técnica de mínima quantidade de lubrificante (MQL) se destaca, embora ainda apresente algumas limitações, tais como a dificuldade em reduzir as temperaturas de corte e a tendência de empastamento do rebolo, principalmente quando utilizado óleos com alta viscosidade. Por esta razão, várias tentativas para aumentar a eficiência da técnica MQL têm sido realizadas, com destaque para a adição de partículas sólidas nos óleos. Os resultados têm se mostrado promissores por proporcionarem aumento da capacidade de refrigeração dos fluidos de corte e melhores condições tribológicas no processo de retificação. Neste sentido, este trabalho visou analisar o desempenho do processo de retificação plana tangencial do aço endurecido SAE 52100 com rebolo convencional de óxido de alumínio (Al2O3) sob diferentes condições de corte e de lubri-refrigeração, incluindo dois tipos de fluidos de corte (semissintético e sintético) e duas técnicas de aplicação, convencional e MQL, como também diferentes concentrações de grafeno disperso nos fluidos. As variáveis utilizadas para avaliar o desempenho do processo foram a rugosidade e imagens da superfície retificada, microdureza e microestrutura abaixo da superfície usinada, potência elétrica, energia específica e temperatura na região de corte. Os resultados mostraram que a técnica MQL proporcionou resultados semelhantes e em alguns casos até melhores que a técnica convencional em termos de acabamento e variações de microdureza abaixo da superfície retificada. O desempenho do grafeno se mostrou fortemente dependente da concentração e do tipo de fluido, e os melhores resultados em termos de acabamento foram constatados com a combinação entre a menor concentração de grafeno e o fluido semissintético. Além disso, a adição de grafeno no fluido de corte contribuiu positivamente para os resultados de microdureza, microestrutura e temperatura na região de corte. Grinding aims to provide combination of tight dimensional and geometric tolerances to a given component. Among its characteristics, great amount of heat is conducted to workpiece during the process, especially when using conventional abrasive grinding wheels, so the use of cutting fluid is indispensable. However, due to current worldwide policy regarding sustainable machining processes, it is important to search for alternatives to reduce the consume of coolants. Among some alternatives, the minimum quantity lubrication (MQL) technique stands out, although presents some limitations in grinding process such as its poor efficiency in reducing cutting temperatures and the tendency of grinding wheel clogging, especially when using high viscosity oils. For this reason, many attempts to improve the efficiency of the MQL technique have been carried out, highlighting the addition of solid particles in the oils. It has been reported that solid particles dispersed in coolants can improve cooling capacity of coolants and provide better tribological conditions during grinding, thereby improving grinding performance. In this context, this work aims to analyze the performance of surface grinding of SAE 52100 hardened steel with conventional alumina grinding wheel under different cutting and cooling-lubrication conditions, including two types of cutting fluids (semisynthetic and synthetic) delivered via conventional (flood) and MQL technique, as well as different graphene concentrations dispersed in the fluids. The output variables used to assess the grinding performance were the surface roughness and images of ground surface, microhardness and microstructure beneath machined surface, electric power, specific energy and cutting region temperature. The results showed that grinding with the MQL technique provided similar or even better results in comparison to the conventional technique, especially with respect to surface finishing and microhardness variation beneath machined surface. Also, the graphene performance showed to be strongly dependent on its concentration and fluid type, and the best results in terms of surface finishing were observed after grinding with combination of lowest graphene concentration and semisynthetic cutting fluid. Furthermore, the addition of graphene in the cutting fluid positively affected the microhardness, microstructure and cutting region temperature results. Tese (Doutorado) 2024-02-20

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Nos últimos anos as indústrias automobilísticas têm buscado implantar na linha de produção a fabricação de motores com maiores pressões na câmara de combustão, portanto, mais eficientes e menos poluentes, a fim de se manterem competitivas no mercado. Para tanto elas procuram utilizar motores mais leves, em função das menores espessuras de parede, conquistado assim um espaço no cenário industrial, de forma a enfrentar à concorrência global. Devido às suas boas propriedades mecânicas e térmicas, o ferro fundido cinzento é utilizado na fabricação de bloco e cabeçote de motores de combustão, pois apresenta características como baixo custo de fabricação e boa usinabilidade devido, principalmente, à grande quantidade de grafita livre em sua microestrutura, boa absorção de vibrações e boa estabilidade dimensional, que passão a ser fundamentais na aplicação destes materiais em peças automotivas. Porém, esta classe de material apresenta um limite de resistência mecânica menor que alguns outros tipos de ferros fundidos, como o vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI). Uma maneira de melhorar o desempenho dos motores de ferro fundido cinzento é aumentar a resistência mecânica desta classe de material. O presente trabalho objetiva avaliar a usinabilidade do ferro fundido de alta resistência, classe FC 300 (FC 300 (Mo+RG)), com adição de molibdênio e refino de grafita, para aplicação em cabeçotes de motores, em comparação com materiais já utilizados para este fim: ferro fundido cinzento FC 250 (FC 250), ferro fundido cinzento FC 300 ligado ao molibdênio (FC 300 (Mo)) e o ferro fundido vermicular da classe FV 450 (CGI). A usinabilidade foi avaliada por ensaios de vida da ferramenta, potência de usinagem e temperatura de corte no processo de fresamento frontal, operação muito utilizada na fabricação de cabeçotes de motores, a seco, com duas geometrias de ferramentas de metal duro, quando também foi medida a rugosidade superficial. Foram variadas duas faixas de velocidades de corte (vc) = 230 e 350 (m/min) e de avanço por dente (fz) = 0,1 e 0,2 (mm/dente) e a profundidade de corte foi mantida constante em (ap) = 1 (mm). Entre os materiais investigados, o ferro fundido FC 300 (Mo+RG) apresentou piores índices de usinabilidade, resultado da sua maior resistência mecânica e dureza dentre os ferros fundidos cinzentos. Quanto ao acabamento superficial, no início dos testes de vida (sem considerar o desgaste da ferramenta), e empregando a maior velocidade de corte, ele apresentou os melhores resultados, mas na menor velocidade de corte os piores. In recent years, the automotive industry has sought to implement in the production line engines with higher combustion chamber pressures, therefore, more efficient and less polluting, in order to remain competitive in the market. For this purpose, they try to use lighter engines with smaller wall thicknesses, thus conquering a space in the industrial scenario, aiming the global competition. Due to its mechanical and thermal properties, gray cast iron is used in the manufacturing of blocks and heads of combustion engines, as they possess characteristics such as low manufacturing cost and good machinability mainly because of the large amount of free graphite in its microstructure, good damping and dimensional stability, which become fundamental in the application of these materials in automotive parts. However, this material has lower mechanical strength than some other types of cast irons, such as the Compacted Graphite Iron (CGI). One way to improve the performance of gray cast iron engines is to increase its mechanical strength. The present work aims to evaluate the machinability of high strength gray cast iron FC 300 grade (FC300(Mo+RG)), with graphite refinement and alloyed with molybdenum, for application in cylinder heads, in comparison with materials already used for this purpose: gray cast iron FC 250 (FC250), gray cast iron FC 300 alloyed with molybdenum (FC300(Mo)) and compacted graphite iron FV 450 (CGI). The machinability was evaluated by tool life trials in the dry face milling process, an operation frequently used in the manufacturing of cylinder heads, with two carbide tool geometries, and the surface roughness was also measured. Two levels of cutting speeds (vc) = 230 and 350 (m/min) and feed rates (fz) = 0,1 e 0,2 (mm/tooth) were used. The depth of cut was kept constant at (ap) = 1 (mm). Among the evaluated materials, the FC300(Mo+RG) cast iron presented the worse machinability indexes, as a result of its higher mechanical strength and hardness. As for the surface finishing, at the beginning of the tool life tests (without considering the wear of the tool), at the highest cutting speed, presented the best results, but at the lowest cutting speed the worst. Tese (Doutorado)

Submitted by Saimon Vendrame (saimon.vend@gmail.com) on 2019-11-26T21:28:29Z No. of bitstreams: 1 tese_vfinal.pdf: 3829661 bytes, checksum: 9e5a41d2a85d788c4b6fee666b750bc7 (MD5) Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2019-11-27T13:17:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_vfinal.pdf: 3829661 bytes, checksum: 9e5a41d2a85d788c4b6fee666b750bc7 (MD5) Made available in DSpace on 2019-11-27T13:17:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_vfinal.pdf: 3829661 bytes, checksum: 9e5a41d2a85d788c4b6fee666b750bc7 (MD5) Previous issue date: 2019-10-25 Aços-rápidos são materiais que exibem elevada resistência ao desgaste abrasivo, aliada a uma tenacidade relativamente alta, propriedades estas que os tornam adequados para se fabricar ferramentas de corte. Grande parte de suas propriedades se deve a presença de carbonetos na microestrutura. Ao mesmo tempo que estas propriedades mecânicas são favoráveis para a utilização como ferramentas, tornam-se desafios na sua fabricação. O processo de retificação é empregado nas últimas etapas de fabricação de ferramentas de corte como machos e brocas e a presença dos carbonetos afetam a eficiência dos rebolos. Neste contexto, este trabalho visa investigar o quanto a diferença de microestrutura de aços-rápidos classe AISI M3:2, obtidos de diferentes fornecedores, influencia na retificação, levando em consideração a integridade superficial. Os materiais, aqui nomeados como M-A, M-B e M-C, foram avaliados sob três aspectos: características da microestrutura, resistência à abrasão e integridade da superfície após a retificação. Da microestrutura os carbonetos tipo MC e M6C, foram descritos quanto à forma e a distribuição, utilizando para isso MEV e EDS. A resistência à abrasão dos materiais foi medida recorrendo ao método de ensaio tribológico pino-lixa. Após esta caracterização, foram realizados ensaios de retificação tangencial plana com rebolo de Carboneto de Silício (SiC) em várias penetrações de trabalho (entre 10 µm e 30 µm). As superfícies das amostras foram avaliadas mensurando a rugosidade, avaliadas com MEV, e descrito o perfil de microdureza próximo a superfície. Como resultados, na microestrutura os materiais apresentaram diferentes morfologias e distribuição de carbonetos, sendo que para o material M-A apresentou os maiores carbonetos de vanádio tipo MC. O coeficiente de desgaste abrasivo (k) para os três materiais avaliados apresentaram valores próximos (entre 9,18 e 13,45 mm³.N-1.m-1), mas o material M-A, apresentou instabilidade no desgaste abrasivo (até 28% de variação entre os resultados). Após a retificação a superfície do material M-C apresentou riscos irregulares com características de remoção de material de forma frágil. Foram medidas microdureza acima da média (40% maiores) em uma camada de até 100 µm a partir da superfície nos três materiais. Atribui-se a esses resultados o efeito da fragilização da matriz e dos carbonetos tipo M6C, que por se fraturarem resultam em remoção de material de modo frágil. High-Speed Steels are materials that exhibit high abrasive wear resistance coupled with relatively high toughness, properties that make them suitable for making cutting tools. Much of its properties are due to the presence of carbides in the microstructure. While these mechanical properties are favorable for use as tools, they impose challenges in their manufacture. The grinding process is employed in the final stages of the cutting tools manufacturing, such as taps and drills and the presence of carbides affects the efficiency of the grinding wheels. In this context, this work aims to investigate how the microstructure difference of class AISI M3: 2 steel, obtained from different suppliers, influences the grinding, taking into consideration the surface integrity. The materials, here named M-A, M-B, and M-C, were evaluated under three aspects: microstructure characteristics, abrasion resistance, and surface integrity after grinding. From the microstructure, carbides type MC and M6C were described regarding the shape and distribution, using for this purpose SEM and EDS. The abrasive wear resistance of the materials was measured using the pin-abrasive tribological test. After this characterization, flat tangential grinding tests were performed, using silicon carbide grinding wheel (SiC), in various work depths (between 10 μm and 30 μm). The ground samples surfaces were evaluated by measuring the roughness parameters, evaluated by SEM, and the microhardness profile near the surface was described. As a result, in the microstructure, the materials presented different morphologies and carbide distribution, and for the material, M-A presented the largest MC type vanadium carbides. The abrasive wear coefficient (k) for the three evaluated materials showed similar values (between 9.18 and 13.45 mm³.N-1.m-1), but the MA material presented abrasive wear instability (up to 28% variation between results). After grinding the surface of material M-C showed irregular scratches with material removal characteristics of fragile form. Was measured above-average microhardness (40% higher) in a layer up to 100 μm from the surface in the three materials sample in almost all conditions. These results are attributed to the effect of matrix brittleness and M6C carbides, which by fracturing result in fragile material removal.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico As ligas à base de níquel são consideradas como materiais difíceis de usinar, dificuldade que é ainda mais agravada quando elas são submetidas ao processo de retificação, exigindo assim mais atenção para determinar parâmetros de usinagem corretos. Dentre as ligas a base de níquel, a mais emprega é o Inconel 718, contudo, o Inconel 625 também tem se destacado pelas suas propriedades peculiares como a elevada resistência a corrosões aquosas e quentes, alta resistência mecânica e resistência à fluência. Neste sentido, este trabalho buscou avaliar o comportamento desta liga durante o processo de retificação e avaliar a sua retificabilidade em relação ao Inconel 718. Para isso foram testados vários parâmetros operacionais. Os ensaios foram realizados em duas etapas. Na primeira etapa foi avaliado o efeito dos principais parâmetros de entrada (penetração de trabalho – ae, velocidade da peça – vw, velocidade de corte – vs, granulometria do rebolo e sentido de retificação) no processo de retificação do Inconel 625 com base na rugosidade (Ra e Rz), forças de corte e energia específica a fim de determinar os parâmetros estatisticamente significativos e então realizar o ensaios para a avaliação da retificabilidade do Inconel 625 (segunda etapa). Nesta etapa foram variados o ae, vw, vs e a granulometria do rebolo na retificação do Inconel 625 e do Inconel 718. Os parâmetros de saída avaliados foram a rugosidade (Ra e Rz), imagens da superfície retificada obtidas via microscopia eletrônica de varredura (MEV), microdureza na superfície e abaixo dela, forças de retificação, energia específica e temperatura na zona de retificação. Em geral, os resultados indicaram que o Inconel 625 apresenta maiores dificuldades para ser retificado que o Inconel 718. As rugosidades (Ra e Rz) obtidas para as peças de Inconel 625 foram maiores que as obtidas para o Inconel 718, em todas as condições analisadas. Sob velocidade de corte mais elevada, houve uma maior presença de deformações plásticas nas superfícies do Inconel 625, que levou ao encruamento da mesma, elevando a microdureza. As forças de corte, assim como a energia específica foram ligeiramente maiores para o Inconel 718, enquanto a temperatura na zona de retificação foi maior para o Inconel 625 quando comparado ao Inconel 718. Nickel-based superalloys are classified as difficult-to-cut materials. This difficulty becomes worse when these materials are processed by grinding, thus requiring more attention in the selection of proper grinding parameters. Among the nickel-based superalloys, the Inconel 718 is the most used alloy, however, the Inconel 625 alloy is also important because of its peculiar properties such as resistance to aqueous and hot corrosions, high strength and resistance to creep. In this sense and motivated by the lack of information about grinding of Inconel 625 alloy, this work evaluates the grindability of this superalloy and compares to the Inconel 718, in several operational conditions. The tests were divided in two stages. In the first stage, the effect of the main input parameters (depth of cut – ae, workspeed – vw, cutting speed – vs, grinding wheel mesh and grinding direction) was evaluated for the Inconel 625 based on surface roughness (Ra and Rz), grinding forces and specific energy in order to determine the statistically significant parameters and then use them for the tests for the evaluation of the grindability of the Inconel 625 and Inconel 718 (second stage). In this stage the ae, vw, vs and grinding wheel mesh were varied. The output parameters used to assess the grindability were the surface roughness (Ra and Rz), images of the ground surfaces obtained by scanning electron microscopy (SEM), microhardness on the surface and below it, grinding forces, specific energy and temperature in the grinding zone. In general, the results showed that the Inconel 625 is harder to grind than the Inconel 718. The surface roughness (Ra and Rz) obtained for Inconel 625 workpieces were higher than those obtained for Inconel 718 for all analyzed conditions. With the higher cutting speed, SEM images indicated a greater presence of plastic deformations on the Inconel 625 surfaces, which led to its work hardening, increasing the microhardness. Grinding forces and specific energy were slightly higher for Inconel 718, while the temperature in the grinding zone was higher for Inconel 625 when compared to Inconel 718. Tese (Doutorado) 2021-08-22

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Em um panorama industrial onde há uma crescente demanda por materiais que atendam às exigências de projeto, aliado a um alto desempenho, baixos custos de manufatura e sustentabilidade, a classe dos aços inoxidáveis ganha destaque, em virtude de suas propriedades específicas e de sua empregabilidade. Definidos como ligas metálicas a base de ferro-cromo, com um percentual mínimo de 10,5 % de cromo e outros elementos de liga como Ni e Mo, os aços inoxidáveis apresentam-se em diferentes tipos, sendo que um dos mais versáteis é o aço inoxidável martensítico VP420 temperado e revenido, comumente empregado na indústria de cutelaria, na fabricação de instrumentos cirúrgicos e de alta precisão, bem como na fabricação de moldes e matrizes para injeção plástica. Logo, a fim de atender às demandas de fabricação impostas, é necessário o emprego de um processo de fabricação capaz de conferir tolerâncias dimensionais estreitas aliadas à uma elevada qualidade superficial, como é o caso do processo de retificação. Nesse sentido, o presente trabalho tem por finalidade investigar a influência do tipo de abrasivo do rebolo e do fluido de corte na integridade superficial e subsuperficial em amostras do aço inoxidável martensítico VP420 submetidas ao processo de retificação plana tangencial. As variáveis de entrada empregadas foram: dois tipos de rebolos abrasivos (alumina monocristalina e alumina branca convencional), dois fluidos de corte (sintético e semissintético) e duas penetrações de trabalho ae (10 µm e 25 µm). As variáveis de saída analisadas foram os parâmetros de rugosidade Ra, Rt e Rz, imagens das superfícies retificadas (MEV), microdureza Vickers abaixo da superfície e potência de retificação. A partir dos resultados alcançados observou-se que a combinação entre o rebolo monocristalina o uso do fluido sintético, à penetração de trabalho ae mais baixa proporcionou os menores valores de rugosidade, microdureza e potência de retificação. Mas, quando o mesmo rebolo foi empregado na presença do fluido semissintético a uma penetração ae = 25 µm, as amostras de aço VP420 apresentaram a pior qualidade da superfície, que refletiu nos maiores valores de rugosidade, maior variação na microdureza, além de ter exigido a maior potência para o corte. In an industrial landscape where there is a growing demand for materials which meet project requirements combined with high performance, low manufacturing costs, and sustainability, stainless steel class is highlighted due specific properties and application. Defined as ironchromium alloys with a minimum percentage of 10,5 % chromium and other alloy elements such as Ni and Mo, stainless steels have different types and one of the most versatile one is martensitic stainless steel VP420, commonly used in cutlery industry, in the manufacture of surgical and high precision instruments, as well as in the manufacture of molds and dies for plastic injection. Therefore, in order to meet the manufacturing demand, it is necessary to employ a machining process capable to ensure tight tolerances combined to high surface quality, such as grinding process. In this sense, the purpose of the research is to investigate the influence of the type of abrasive grinding wheel and coolant on surface and subsurface integrity of the VP420 martensitic stainless steel submitted to peripheral surface grinding process. The input variables employed were: two types of abrasive wheels (monocrystalline aluminum oxide and conventional white aluminum oxide), two types of cutting fluids (synthetic and semi-synthetic) and two depth of cut values, ae (10 µm and 25 µm). The output parameters were to the surface roughness parameters Ra, Rt and Rz surface images (SEM) and Vickers microhardness of the machined surfaces, as well as grinding power. Results showed that grinding with combination between monocrystalline aluminum oxide grinding wheel and synthetic coolant, at ae = 10 µm, provided the lowest values of roughness, microhardness and grinding power. However, when the same grinding wheel was employed with the semi synthetic fluid and ae = 25 µm, the worse surface texture, that adversely affected the surface roughness, the highest variation in microhardness and lower grinding power. Dissertação (Mestrado)

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Devido às questões ambientais, sociais e econômicas, pesquisas têm sido desenvolvidas para encontrar técnicas alternativas à convencional (em que o fluido de corte é utilizado em elevadas vazões), principalmente visando a redução do volume de fluido de corte, sem prejudicar o processo de retificação e sem comprometer a qualidade da peça. Dentre estas alternativas, a adição de partículas sólidas ao fluido de corte combinadas com a técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL), principalmente como o grafeno multicamadas, por exemplo, tem se mostrado promissora em processos de retificação. A presença destas partículas tem contribuído para a melhoria das propriedades do fluido, por exemplo, a condutividade térmica foi elevada, potencializando seu efeito refrigerante e sendo uma opção para aumentar a eficiência da técnica MQL. Neste sentido, o presente trabalho visa avaliar a viabilidade da utilização de partículas de grafeno multicamadas adicionadas ao fluido de corte no processo de retificação plana tangencial do aço SAE 52100 endurecido com rebolo de óxido de alumínio sob diferentes condições de corte e observar o desempenho na redução dos danos térmicos. Foram testadas também as condições de lubri-refrigeração convencional e MQL tradicional (sem grafeno) para permitir comparações. Os parâmetros de corte testados foram: granulometria do rebolo (granas mesh 46 e 60), penetração de trabalho (10 µm e 30 µm) e velocidade da peça (3 m/min e 7 m/min). Como variáveis de saída, foram investigados os parâmetros de rugosidade (Ra e Rz) e microdureza das peças, potência do processo, além da textura e qualidade das superfícies retificadas. No geral, os resultados mostraram que a presença do grafeno foi responsável pelos menores valores de rugosidade, menor variação de microdureza e potência, além de gerar as superfícies com melhor textura. Quanto aos parâmetros de corte, as variáveis rugosidade e potência do processo aumentaram com a penetração de trabalho e velocidade da peça, enquanto que a menor velocidade da peça de 3 m/min e penetração de trabalho de 30 μm resultaram nas maiores quedas de microdureza abaixo da superfície. Due to environmental, social and economic issues, research has been developed to find alternatives to conventional technique (where the cutting fluid is used at high flow rates), mainly to reduce the volume of cutting fluid without harming the grinding process and compromising the quality of the workpiece. Among these alternatives, the addition of solid particles to the cutting fluid combined with the minimum quantity of lubricant (MQL), especially as graphene platelets, for example, has been shown to be promising in grinding processes. The presence of these particles has contributed to the improvement of fluid properties, for example, the thermal conductivity was raised, potentiating its cooling effect and being an option to increase the efficiency of the MQL technique. In this context, the current work aims to verify the efficiency of the multilayer graphene platelets dispersed in cutting fluid in peripheral surface grinding of SAE 52100 steel with aluminum oxide grinding wheel under different cutting conditions. In addition to the different cooling-lubrication conditions tested (conventional, MQL (without graphene) and MQL + Graphene), grit size of grinding wheel (mesh 46 and 60), radial depth of cut (10 μm and 30 μm) and workpiece speed (3 m/min and 7 m/min) were varied. The output parameters monitored were: surface roughness parameters (Ra and Rz) and microhardness of the workpiece, as well as power grinding and texture/quality of the ground surfaces. The results showed that the presence of graphene generated the lowest values of roughness, the least variation in microhardness as well as the lowest power consumed in the process. This condition was also responsible for the best quality of the machined surfaces. Also, roughness and grinding power increased with the radial depth of cut and workpiece speed, whereas the highest drop in microhardness below the machined surface was observed after machining with the lowest workpiece speed of 3 m/min and radial depth of cut of 30 μm. Dissertação (Mestrado)

A matéria-prima principal para a fabricação de fluidos de corte é óleo de base mineral, porém, há alguns anos os fluidos de base vegetal tem sido cada vez mais utilizados, devido ao apelo ambiental, e, principalmente, à quantidade mais farta de matéria-prima renovável. Apesar de muitas vantagens, não existem muitos trabalhos que comparem o desempenho de fluidos de corte vegetal com fluidos de base mineral. Este trabalho comparou fluidos de corte de base vegetal com um fluido de base mineral, aplicados na forma de jorro, durante o torneamento de um aço ABNT 1050 com ferramentas de metal duro revestidas, levando-se em consideração os seguintes parâmetros de saída: vida da ferramenta, forças de usinagem, temperatura de usinagem e rugosidades superficiais da peça. Foi feita uma comparação de dois fluidos de base vegetal, sendo um emulsionável e outro sintético, com um fluido de corte semissintético de base mineral e com a usinagem a seco, em várias combinações de velocidades de corte e avanço, além de ensaios estáticos para caracterizar as capacidades lubrificante e refrigerante dos fluidos testados, além de caracterizar também o envelhecimento por contaminação microbiana dos mesmos. Os fluidos de base vegetal apresentaram melhor desempenho nos quesitos vida da ferramenta, rugosidades superficiais, crescimento microbiológico, coeficiente de troca de calor (capacidade refrigerante) e molhabilidade (capacidade lubrificante). Nos outros parâmetros de saída testados, houve resultados melhores quando a usinagem foi feita com o fluido de base mineral (nos ensaios de força e de temperatura de usinagem). The main raw material for the manufacture of these cutting fluids is mineral-based oil, however, in the last few years vegetable-based cutting fluids have been increasingly used, due to the environmental appeal, and mainly to the more abundant amount of renewable raw material. In addition, vegetable-based oils have polar molecules which, when they come in contact with the metal, they align to the surface and form a lubricant film much more effective and capable to withstand large surface tensions. Despite these advantages, there are not so many works that compare the performance of vegetable-based cutting fluids with mineral-based fluids. The present work compares vegetable-based cutting fluids with an mineral-based cutting fluid applied by flooding, during the turning of ABNT 1050 steel with coated carbide tools, considering the following output parameters: tool life, machining forces, machining temperature and surface roughness. The performances of two vegetable-based metalworking fluids, an emulsion and a synthetic, were compared with a semi-synthetic mineral-based fluid and dry machining, in various combinations of cutting speed and feed rates. Additionally, some static tests were carried out in order to characterize the lubricant and cooling abilities, as well as the microbial contamination of the tested fluids. The vegetable-based fluids presented better performances in the tool life, surface roughness, microbiological growth, coefficient of heat exchange (cooling capacity) and wettability (lubricating capacity) tests. In the machining forces and temperature tests better results were obtained when machining with the mineral-based fluid. Tese (Doutorado)