Dissertações e Teses (Mestrado e Doutorado)

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Esta coleção reúne as teses de doutorado e dissertações de mestrado desenvolvidas por nossos alunos de pós-graduação. Estes documentos são resultado de pesquisas rigorosas e inovadoras, muitas vezes trazendo contribuições significativas para a ciência e a tecnologia.

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Análise de desempenho de ferramentas de corte nos processos de desbaste e acabamento por fresamento de aço liga MnSi
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2015-11-13) Silva, Sandro da Costa; Santos, Sandro Cardoso; http://lattes.cnpq.br/6898188197618037; http://lattes.cnpq.br/3979628431592189; Santos, Sandro Cardoso; Silva, Ernane Rodrigues da; Shigaki, Yukio; Abrão, Alexandre Mendes
A tecnologia aplicada a processos de usinagem permite o aumento de produtividade em processos de fabricação. A fabricação de componentes de máquinas para montagem e desmontagem de trilhos ferroviários é estudada neste trabalho, com ênfase nas avarias, desgaste e vida útil de ferramentas de corte no fresamento. A análise global das etapas de fabricação da máquina permite determinar os pontos críticos, que são os processos de desbaste e acabamento dos mancais do braço de articulação da máquina para movimentação de trilhos. A usinagem é realizada por fresamento periférico concordante de uma peça com revestimento de liga MnSi em substrato de aço ABNT 1020, obtido por meio de metais de adição do arame maciço ASME SFA-5.18, de diâmetro 1,0mm, depositado a partir do processo de soldagem MIG. O processo de fresamento foi investigado por meio do monitoramento do desgaste de flanco (VBmax), análise de avarias das ferramentas de corte, medições de dureza e rugosidade superficial nas operações de desbaste e acabamento. Os resultados obtidos na análise conjunta dos processos de desbaste e acabamento foram organizados em dois grupos: para o 1º grupo foi aplicado um jogo de insertos de desbaste de metal duro classe P30, revestidos com TiAlN PVD de dureza média de 3000HV, VBmax de 0,3mm em 294min de corte, e constatados lascamentos na superfície de folga. Em sequência ao corte por desbaste foi aplicado um conjunto de insertos de acabamento de metal duro classe P30, revestidos com TiN PVD de dureza média de 2500HV, VBmax de 0,15mm em 54min de corte, sem avarias aparentes. Para o 2º grupo foi aplicado um jogo de insertos de desbaste de metal duro classe P20, revestidos com TiAlN PVD, VBmax de 0,2mm em 210min de corte, e constatados lascamentos e trincas na superfície de saída. Em sequência ao corte por desbaste foram aplicados insertos de acabamento idênticos ao 1º grupo, VBmax de 0,2mm em 54min de corte, sem avarias aparentes. Com base nos resultados obtidos, os insertos do 1º grupo apresentaram condições mais favoráveis na análise conjunta dos processos, caracterizando que a classe P30 para desbaste com =5°,apresentou desgaste de flanco maior antes de iniciar avarias por lascamento, com um tempo maior de corte em relação aos insertos do 2º grupo.
Caracterização da superfície usinada do aço ABNT 4340 endurecido por meio dos processos de torneamento e retificação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-02-06) Couto, Diovani Antônio; Silva, Leonardo Roberto da; http://lattes.cnpq.br/1005256816612049; http://lattes.cnpq.br/2472611973327802; Silva, Leonardo Roberto da; Silva, Ernane Rodrigues da; Abrão, Alexandre Mendes; Maia, Luis Henrique Andrade
O desenvolvimento de materiais para ferramentas de corte tem favorecido o torneamento de aços endurecidos, que vem substituindo em alguns casos a retificação. Durante a usinagem de materiais endurecidos, altas temperaturas são geradas devido à remoção de material e também tensões residuais são induzidas próximo à superfície usinada afetando o comportamento mecânico do material. A caracterização da topografia de superfícies de engenharia é muito importante em aplicações envolvendo atrito, lubrificação, desgaste e fadiga. Apesar da grande maioria das superfícies ser especificada por parâmetros de superfície bidimensionais (2D), muitas vezes eles não são suficientes para caracterizar uma superfície. Este trabalho visa analisar a caracterização da superfície usinada do aço ABNT 4340 endurecido, por meio do processo de torneamento utilizando ferramentas de cerâmica mista e de nitreto cúbico de boro policristalino (PcBN), na operação de acabamento sob condição de corte a seco e com fluido de corte, e também pelo processo de retificação utilizando rebolo de óxido de alumínio (Al2O3). A caracterização da superfície foi avaliada por meio dos parâmetros de superfície bidimensionais (2D) de amplitude: Ra, Rz Rt, dos parâmetros estatísticos: Rku e Rsk e dos parâmetros funcionais: Rk, Rpk, Rvk, Kp, por meio dos parâmetros de superfície tridimensionais (3D) de amplitude: Sa, Sq, Sz, Sp, Sv, St, dos parâmetros estatísticos: Ssk e Sku, dos índices funcionais: Sbi, Sci, Svi, dos parâmetros funcionais: Sk, Spk, Svk, Smr1, Smr2, Sa1, Sa2 e dos parâmetros funcionais de volume: Vmp, Vmc, Vvc, Vvv e também pela análise da tensão residual. Em relação aos parâmetros de superfície bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D), de um modo geral o torneamento obteve melhor desempenho nos parâmetros avaliados. As tensões residuais apresentadas na retificação foram todas compressivas, já no torneamento obteve-se tensão residual de tração quando utilizou ferramentas de corte de cerâmica e tensões residuais compressivas quando utilizou ferramenta de corte de PcBN. As tensões residuais compressivas são benéficas para o componente usinado, atuando como inibidora à nucleação e propagação de trincas. Mediante resultados, conclui-se a possibilidade do torneamento em materiais endurecidos como alternativa a retificação.
Estudo de usinabilidade do aço ABNT 4340 endurecido no torneamento om alta velocidade de corte sob diferentes condições de lubrificação
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2012-12-14) Paula, Antonio Romero de; Silva, Leonardo Roberto da; http://lattes.cnpq.br/1005256816612049; http://lattes.cnpq.br/9074866889505108; Santos, Sandro Cardoso; Abrão, Alexandre Mendes
O desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte tem favorecido o processo de torneamento de aços endurecidos, que vem substituindo em alguns casos o processo de retificação, por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação, além de poluir menos o ambiente de chão de fábrica. Adicionado a isso é possível obter peças com elevado acabamento superficial com velocidade de corte acima das convencionais, obtendo ótima produtividade. Os fluidos de corte convencionais utilizados nos processos de usinagem são um risco ambiental. Recentemente, os aspectos ambientais têm-se tornado cada vez mais importantes dentro dos processos produtivos. Desta forma, este trabalho pretende estudar a usinabilidade do aço ABNT 4340 endurecido no torneamento com alta velocidade de corte sob diferentes condições de lubrir-refrigeração (a seco, com jorro e com mínima quantidade de lubrificante -MQL), utilizando ferramentas de metal duro, cerâmica e Nitreto Cúbico de Boro Policristalino (PcBN) na operação de acabamento. Ressalta-se que neste trabalho pretende-se também explorar o conceito da mínima quantidade de lubrificante (MQL) no torneamento com alta velocidade de corte em materiais endurecidos. A avaliação do desempenho das diversas condições de lubrir-refrigeração, das ferramentas e dos parâmetros de corte consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, mecanismos de desgaste e integridade superficial (rugosidade, microestrutura e microdureza). Os resultados possibilitaram avaliar o comportamento dos diferentes métodos de lubrir refrigeração no desempenho dos parâmetros citados, contribuindo assim para uma manufatura ecologicamente correta. Em geral, os resultados mostraram que o material da ferramenta e o tipo de lubri-refrigeração influenciam o comportamento dos mecanismos de desgaste, a vida da ferramenta e a integridade superficial. O desgaste dominante foi o de flanco e os mecanismos foram abrasão, attrition (aderência com arrastamento) e provável difusão nas ferramentas de PcBN. As ferramentas de PcBN e cerâmica revestida mostraram-se bastante promissoras na condição de alta velocidade de corte, resultando na melhoria da eficiência do processo.
Influência da direção de usinagem na evolução do desgaste na ferramenta de corte no fresamento frontal do aço SAE 1045 a seco e com aplicação de mínima quantidade de lubrificante
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2019-02-19) Angelis, Daniel Brandão de; Santos, Sandro Cardoso; Maia, Luis Henrique Andrade; http://lattes.cnpq.br/0165982422523441; http://lattes.cnpq.br/6898188197618037; http://lattes.cnpq.br/5025089496430144; Santos, Sandro Cardoso; Maia, Luis Henrique Andrade; Silva, Ernane Rodrigues da; Abrão, Alexandre Mendes
O fresamento é caracterizado pela alta taxa de remoção de material e pelo corte interrompido. Essa intermitência faz com que a ferramenta de corte seja submetida a variações cíclicas de temperatura e tensão, o que desfavorece a aplicação de fluido de corte pelo método tradicional no processo. Diante disso, neste trabalho foi avaliada a influência da direção de usinagem na evolução do desgaste da ferramenta de corte no fresamento frontal do aço SAE 1045 a seco e com aplicação de fluido de corte por meio da técnica de mínima quantidade de lubrificante. As direções de usinagem adotadas foram a longitudinal, ao longo do comprimento do corpo de prova, e a transversal, ao longo da largura do mesmo. Foram utilizadas barras de seção quadrada do aço SAE 1045 laminado com dimensões de 100mm x 400mm, além de ferramentas de corte de metal duro. Os ensaios foram conduzidos a seco e com aplicação do MQL com dois fluidos diferentes. Em cada condição de teste os corpos de prova foram usinados na direção longitudinal e transversal, o que resultou em um total de seis condições de ensaio. Simultaneamente aos ensaios de fresamento, foram coletados os sinais de vibrações mecânicas do sistema A evolução do desgaste nas ferramentas de corte foi analisada com o microscópio óptico. A cada parada para análise das ferramentas foi avaliado o acabamento superficial nos corpos de prova. Ao fim dos ensaios em cada condição as ferramentas foram analisadas pela microscopia eletrônica de varredura antes e após serem submetidas a uma decapagem química, o que possibilitou a identificação das formas e dos mecanismos de desgaste atuantes. As principais formas de desgaste encontradas foram desgaste de flanco e de cratera, enquanto que os principais mecanismos foram desgaste por abrasão e por difusão. De um modo geral, observou-se que a aplicação do MQL foi benéfica para a vida das ferramentas chegando a proporcionar até 16% de vida útil a mais. Já o acabamento superficial da peça nem sempre foi melhor com a aplicação do MQL. Os sinais de vibrações mecânicas coletados mostraram relação com a evolução do desgaste nas ferramentas.

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