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Type: Tese
Title: Torneamento do aço inoxidável supermartensítica sob lubri-refrigeração com baixa e alta pressões
Authors: Deibe Valgas dos Santos
First Advisor: Alexandre Mendes Abrão
First Referee: Alexandre Mendes Abrão
Second Referee: Juan Carlos Campos Rubio
Third Referee: Marcelo Araújo Câmara
metadata.dc.contributor.referee4: Paulo César de Matos Rodrigues
metadata.dc.contributor.referee5: Sandro Cardoso dos Santos
Abstract: As indústrias química e petroquímica investem incessantemente em novas tecnologias e materiais. Tubos utilizados na exploração de petróleo e gás natural na camada do Pré-Sal devem apresentar a capacidade de suportar ambientes extremamente agressivos, com elevadas concentrações de CO2 e H2S. Tais aplicações exigem a utilização de aços inoxidáveis supermartensíticos com elevada resistência à corrosão e tenacidade, porém, estas características do material implicam na dificuldade de usinagem desta liga. O presente trabalho tem por objetivo identificar os principais fatores que influenciam a usinabilidade do aço inoxidável Super Cromo 13 (classe CA6NM, conforme a norma ASTM A743) durante o torneamento a seco e com lubri-refrigeração (baixa pressão de 0,1 e média pressão de 8 MPa) utilizando diferentes velocidades de corte e insertos de metal duro com revestimento produzido por deposição física de vapor (PVD) e deposição química de vapor (CVD). Foram avaliados a microestrutura, composição química e propriedades mecânicas, rugosidade dos corpos de prova do aço inoxidável super Cromo 13, desgaste de flanco (VBc) e vida dos insertos, força de usinagem, tensão residual, morfologia dos cavacos gerados, deformação, taxa de deformação, tensão normal e tensão de cisalhamento. Os resultados indicaram uma microestrutura martensítica com a presença do elemento Ti. Os resultados da análise química permitiram quantificar as concentrações dos elementos presentes na liga e o material em estudo foi classificado como aço inoxidável supermartensítico média liga. Esta apresentou tensão de escoamento de 738,7 MPa e a resistência a tração de 794,7 MPa. O material do inserto, técnica de lubri-refrigeração e velocidades de corte não apresentaram influência significativa sobre a rugosidade da superfície usinada. Quanto ao desgaste de flanco e vida dos insertos, notou-se que o inserto revestido por CVD da classe ISO M10 apresentou melhor desempenho no processo. O corte a seco combinado com velocidade de corte mais elevada e o inserto revestido por CVD da classe M10 proporcionou menores forças de usinagem. Quando se utilizou a lubri-refrigeração sob média pressão, independentemente da velocidade de corte e do inserto, a principal forma do cavaco obtida foi em arco conectado. O corte a seco proporcionou menor valor de deformação e taxa de deformação. Por fim, a combinação entre o corte a seco e a velocidade de corte de 150 m/min promoveram os menores valores da tensão de cisalhamento.
Abstract: The chemical and petrochemical industries continually invest in new technologies and materials. Tubes used in the extraction of oil and natural gas in pre-salt layer must be able to withstand extremely aggressive environments, with high concentrations of CO2 and H2S. Such applications require the employment of supermartensitic stainless steels with high corrosion resistance and toughness. The aim of the present work is to identify the main factors influencing the machinability of Super Chrome 13 stainless steel (grade CA6NM, according to ASTM A743) when turning using different cutting speeds, cooling methods (low and high pressure of 0,1 and 80 bar, respectively) and PVD and CVD coated carbide inserts of different grades. Microstructure, chemical composition, mechanical properties, roughness of the workpiece, chips morphology, tool life and wear, turning force components, induced residual stress, strain, strain rate, normal and shear stress at the shear plane were evaluated. The results indicated a martensitic microstructure with the presence of Ti,which increases the abrasiveness of the work material. This presented a yield stress of 738.7 MPa and the tensile stress of 794.7 MPa. Cutting insert grade, cooling method and cutting speeds did not present a significant influence on the roughness. With regard to tool life and wear, it was noticed that insert grade MC 7015 presented better performance. Dry cut combined with the highest cutting speed plus the MC 7015 insert provided the lowest machining force values. When cooling under high pressure, connected arc chips were produced, irrespectively of cutting speeds and insert grade. Dry cutting associated promoted the lowest value for deformation and deformation rate and shear stress of the material. Finally, the lowest shear stress value was obtained when dry turning at the cutting speed of 150 m/min.
Subject: Engenharia de produção
Aspereza de superfície
Cisalhamento
Tensões residuais
Torneamento
Usinagem
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA PRODUÇÃO
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/30118
Issue Date: 7-Jun-2019
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