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Type: Tese
Title: Avaliação de desempenho de recobrimentos em ferramentas de metal duro no torneamento do aço ABNT 4340 temperado por meio de sinais de emissão acústica
Authors: Luís Henrique Andrade Maia
First Advisor: Alexandre Mendes Abrão
First Co-advisor: Wander Luiz Vasconcelos
First Referee: Antônio Augusto Torres Maia
Second Referee: Jánes Landre Júnior
Third Referee: Sandro Cardoso Santos
Abstract: O domínio dos processos de fabricação é de fundamental importância para a economia de países industrializados onde a competição dita os parâmetros de mercado. O uso de materiais mais baratos e resistentes e a diminuição de tempo de fabricação são alvos de constantes estudos na engenharia contemporânea. Dentro deste escopo, propõe-se o estudo dos sinais de emissão acústica (EA) como identificadores de mecanismos de desgastes em insertos de metal duro recobertos empregados na operação de torneamento do aço ABNT 4340 endurecido (46 ±1 HRc). Para tanto, foi feita a caracterização das ferramentas para avaliar a composição e fases do substrato e dos recobrimentos. Também foram feitos ensaios de tração para definir como o sinal de emissão acústica se comporta em relação à deformação elástica, plástica e à fratura. Em seguida, foram realizados testes de torneamento usando ferramentas de metal duro sem e com recobrimentos a base de AlCrN comum e nanoestruturado e então avaliados os sinais de EA e o desempenho das ferramentas durante a operação. Os testes de torneamento à seco foram feitos usando os seguintes parâmetros de corte: velocidades de corte (vc) de 150 m/min, 200 m/min e 250m/min; avanços (f) de 0,10 mm/rev, 0,15mm/rev e 0,20 mm/rev e profundidades de usinagem (ap) de 0,25mm e 0,75mm. Por fim foi realizada a caracterização das ferramentas e a análise dos sinais de EA por meio das técnicas de transformada de Fourier de tempo curto (STFT) e densidade da força espectral (PSD) e correlacionada com os mecanismos de desgaste e desempenho da ferramenta. Os resultados demonstraram que os sinais de emissão acústica são sensíveis ao desgaste de ferramenta, principalmente em baixas e médias condições de corte. As falhas de recobrimento também foram identificadas com o uso da técnica denotando a diminuição da vida das ferramentas e uma variação nas amplitudes dos sinais.
Abstract: The field of manufacturing processes is of utmost importance to the economy of industrialized countries where competition dictates market parameters. The use of cheaper and more resistant materials and the decrease in manufacturing time are targets of constant studies in contemporary engineering. Within this scenario, the principal aim of this work is to study the behavior an acoustic emission (AE) signals used to identify tool wear mechanisms in coated tungsten carbide employed in turning of hardened AISI 4340 steel (46 ±1 HRc). Therefore, it’s described the characteristics of the tools to assess the composition and phases of the substrate and coatings. Additionally, tensile tests were conducted to determine how the acoustic emission signal behaves in relation to the elastic and plastic deformation and fracture. Turning tests were conducted using cemented carbide tools with and without the common AlCrN coatings of nanostructured base and then evaluated AE signals and the performance of the tools during operation. The dried at turning tests were performed using the following cutting parameters: Cutting speeds (vc) of 150 m/min 200 m/min and 250m/min; feed rates (f) of 0.10 mm/rev, 0.15 mm/rev and 0.20 mm/rev and depths of cut (ap) of 0.25 mm and 0.75 mm. Finally the techniques knows as short time Fourier transform (STFT) and the spectral power density (PSD) were used to characterize the tools and the analysis of AE signals and correlated to the wear mechanisms and tool performance. The results showed that the acoustic emission signals are sensitive to tool wear, especially at low and moderate cutting conditions. Coating failures were also identified using the technique, showing a decrease in life of tools and a variation in the amplitudes of the signals.
Subject: Engenharia mecânica
Processos de fabricação
Materiais nanoestruturados
Emissão acústica
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/1843/42001
Issue Date: 29-Apr-2015
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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