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http://hdl.handle.net/1843/34978| Type: | Tese |
| Title: | Modelagem analítica da temperatura de corte no torneamento do ferro fundido vermicular utilizando insertos de metal duro revestidos experimentalmente pelo processo sol-gel |
| Authors: | Bruna Aparecida Rezende |
| First Advisor: | Juan Carlos Campos Rubio |
| First Co-advisor: | Frederico de Castro Magalhães |
| First Referee: | Manuel Houmard |
| Second Referee: | Alessandro Roger Rodrigues |
| Third Referee: | Rosemar Batista da Silva |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Denilson José do Carmo |
| Abstract: | Para a obtenção de um melhor desempenho das ferramentas de corte, os revestimentos surgem como alternativa no processo de usinagem. O objetivo do revestimento é melhorar as condições tribológicas nas interfaces ferramenta-peça e ferramenta-cavaco. Neste trabalho, estudou-se o comportamento de insertos de metal duro sem revestimento e com revestimentos de Al2O3 e multicamadas (TiO2 e Al2O3) sintetizados pelo processo sol-gel no torneamento do ferro fundido vermicular. De forma geral, os revestimentos depositados apresentaram boa adesão ao substrato. Com relação ao ensaio de riscamento, os resultados indicaram que o revestimento multicamadas apresentou melhor adesão ao substrato. Por meio dos testes pino sobre disco, menores coeficientes de atrito foram encontrados para as ferramentas revestidas até a distância de deslizamento de 100 m. Para a verificação da influência dos parâmetros de corte (vc e f), bem como do revestimento, realizou-se um planejamento fatorial completo (matriz 3²4¹). A análise de variância (ANOVA) foi utilizada para avaliar a influência dos parâmetros de corte e do revestimento sobre a força de corte, rugosidade e temperatura do cavaco, e os resultados indicaram que a força de corte foi menor para a ferramenta revestida com multicamadas. Para a rugosidade, o aumento da velocidade de corte contribuiu para minimizar os parâmetros avaliados, ao contrário do avanço, que proporcionou o aumento destes. Já para a temperatura do cavaco, os menores valores foram obtidos quando se utilizou o inserto multicamadas, sendo que o aumento da velocidade de corte e do avanço colaborou para a elevação da temperatura. Por fim, realizou-se a modelagem numérica por meio de elementos finitos, validando-se o modelo numérico por meio dos resultados experimentais da temperatura do cavaco. Pela técnica de linearização, obteve-se um modelo analítico para a temperatura do cavaco e para a interface, e, além disso, o modelo de Gottwein foi modificado, acrescentando-se a ele os parâmetros avanço e condutividade térmica equivalente. O modelo obtido apresentou boa concordância com os resultados obtidos por meio da técnica numérica. |
| Abstract: | In order to obtain better cutting tools performance, the coatings can be an alternative to the machining process. The goal of the coating is to improve tribological conditions in the chiptool and tool-workpiece interfaces. Due to this, in this work, the behavior of uncoated, Al2O3 and multilayer (TiO2 and Al2O3) coated tungsten carbide (WC) inserts by the sol-gel process used in the turning process of compacted graphite iron was studied. Overall, the deposited coatings showed good adhesion to the substrate. The scratch test indicated that the multilayer coating showed better adhesion on the substrate. The pin-on-disc tests indicated that lower friction coefficients were found for the coated tools up to 100 m of the sliding distance. To verify the influence of the cutting parameters (vc and f) and the coating, a full factorial design (matrix 3²4¹) was made. The analysis of variance (ANOVA) was used to evaluate the influence of the cutting parameters and tool coating on the cutting force, roughness and chip temperature. The results demonstrated that the lower cutting forces were obtained using the multilayer coated tool. The increase of the cutting speed contributed to minimize the roughness parameters, different from the feed. For the chip temperature, lower values were obtained when the multilayer insert was used. The increase of cutting speed and feed contributed to a higher chip temperature. Finally, a numerical modeling was performed using the finite elements method (FEM). The numerical model was validated through the experimental results of the chip temperature. An analytical model for both chip and interface (chip/tool) temperature was obtained by the linearization technique. Thus, an improved Gottwein model was created using not only cutting speed, but also the parameters feed and equivalent thermal conductivity. Both improved Gottwein model and FEM showed similar results when compared to the experimental values obtained. |
| Subject: | Engenharia de produção Aspereza de superfície Processo sol-gel Temperatura |
| 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/1843/34978 |
| Issue Date: | 28-Aug-2020 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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