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http://hdl.handle.net/1843/39224| Type: | Dissertação |
| Title: | Estudo sobre o torneamento de aços inoxidáveis |
| Authors: | Jorge Dayvison Celestino Duarte |
| First Advisor: | Alexandre Mendes Abrão |
| First Referee: | Márcio Bacci da Silva |
| Second Referee: | Marcelo Araújo Câmara |
| Abstract: | Os aços inoxidáveis são amplamente utilizados no cotidiano em itens domésticos e industriais e são considerados materiais de difícil usinabilidade devido a características tais como: elevada ductilidade, baixa condutividade térmica, formação de cavacos longos e tendência à formação de APC. Neste trabalho é apresentado o estado da arte sobre a influência da composição química e das propriedades físicas e mecânicas dos aços inoxidáveis sobre a sua usinabilidade, especificamente na operação de torneamento. Pretende-se identificar as condições de usinagem mais adequadas em termos de usinabilidade (considerando-se vida e desgaste da ferramenta de corte, acabamento, força de usinagem, temperatura de corte e alterações subsuperficiais). Também são avaliados resultados obtidos com a utilização de ferramentas com diferentes geometrias, substratos e revestimentos e a influência desses aspectos sobre a usinabilidade durante o torneamento dos aços inoxidáveis. Os resultados apontam para uma maior dificuldade no torneamento dos aços austeníticos devido à sua baixa condutividade térmica, tendência ao encruamento em condições severas e formação de cavacos longos. Os mecanismos de desgaste mais frequentes na usinagem dos aços inoxidáveis foram aderência e arrastamento, abrasão e difusão. No caso particular dos aços martensíticos, o mecanismo de desgaste por deformação sob tensão de compressão apresentou maior relevância devido à elevada dureza desta classe. Para os aços duplex e austeníticos, a presença de APC foi observada em uma extensa faixa de velocidades de corte. O torneamento dos aços martensíticos apresentou elevadas forças de usinagem, associada à alta dureza dessa classe. Os aços inoxidáveis duplex, que possuem maiores teores de Ni e Cr, além de elevados valores de tensão de ruptura, dureza, também apresentaram elevada força de usinagem. O emprego de fluido de corte auxiliou na redução da temperatura de usinagem e o método criogênico mostrou melhor eficiência que os demais em razão do modo de aplicação de N2 diretamente na zona de corte. Quanto à integridade superficial, o aumento do avanço resultou em uma maior rugosidade para todas as classes investigadas. As mudanças microestruturais observadas durante o torneamento dos aços inoxidáveis estão associadas às altas temperaturas e à elevada deformação. O aumento do avanço e da profundidade de usinagem provocou o encruamento e a elevação da microdureza dos aços austeníticos, enquanto o aumento da temperatura e da deformação do material contribuiu para o surgimento de tensões residuais trativas que, por suas vezes, afetam de forma negativa a resistência à fadiga mecânica. |
| Abstract: | Stainless steels are widely used in daily life in domestic and industrial items and are considered difficult to machine materials due to characteristics such as: high ductility, low thermal conductivity, formation of long chips and a tendency to form built-up edge. This work presents the state of the art on the influence of chemical composition and both physical and mechanical properties of stainless steels on their machinability, specifically in the turning operation. It is intended to identify the most suitable machining conditions in terms of machinability (considering tool life and wear, surface finish, process forces, cutting temperature and subsurface alterations). Results obtained with the use of tools with different geometries, substrates and coatings are also evaluated. The results point to a greater difficulty in turning austenitic stainless steels due to their low thermal conductivity, strong tendency to hardening and formation of long chips. The most frequently observed wear mechanisms were attrition, abrasion and diffusion. Due to the high hardness of martensitic stainless steels, deformation under compression was the most relevant wear mechanism. For duplex and austenitic steels, the presence of built-up edge was observed in a wide range of cutting speeds. Turning of martensitic stainless steels promoted high process forces, associated with the high hardness of this grade. Duplex stainless steels that have higher Ni and Cr amounts and elevated values of tensile strength and hardness also presented high process forces. The use of cutting fluid helped to reduce machining temperature and the cryogenic method showed best efficiency due to the direct application of N2 in the cutting zone. With regard to surface integrity, the increase in feed resulted in higher surface roughness for all grades. Microstructural changes in stainless steels are associated with high temperatures and high deformation during turning. The increase in feed and depth of cut in austenitic steels caused work hardening and the increase of microhardness, while the increase in temperature and material deformation contributed to the induction of tensile residual stresses, which negatively affect the fatigue life. |
| Subject: | Engenharia mecânica Aço inoxidável Torneamento Usinabilidade |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/39224 |
| Issue Date: | 9-Jul-2021 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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