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http://hdl.handle.net/1843/61392| Type: | Tese |
| Title: | Usinabilidade do aço fundido alto carbono e alto silício na operação de torneamento |
| Authors: | Natália Fernanda Santos Pereira |
| First Advisor: | Juan Carlos Campos Rúbio |
| First Co-advisor: | Denilson José do Carmo |
| First Referee: | Marcelo Araújo Câmara |
| Second Referee: | Geraldo Lúcio de Faria |
| Third Referee: | Paulo Eustáquio de Faria |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Ricardo Augusto Gonçalves |
| Abstract: | Durante as últimas décadas, estudos que envolvem a estrutura bainítica têm atraído a atenção de pesquisadores, devido à combinação de elevada resistência e alta ductilidade. No entanto, o material com essas propriedades tende a prejudicar a usinabilidade nos processos de manufatura, visto que se trata de um material de difícil usinagem. O presente trabalho consistiu no estudo da influência das condições de torneamento ao usinar um aço contendo alto carbono e alto silício (HC-HSi) fabricado pelo processo de fundição, cuja composição química foi projetada para a obtenção final da microestrutra bainítica após tratamento térmico de austêmpera. No entanto, o estudo do aço HC-HSi foi realizado antes de obter a microestrutura bainítica. Após a fabricação do aço HC-HSi pelo processo de fundição, o tratamento térmico de homogeneização foi realizado para minimizar segregação. Dessa forma, avaliou-se a influência das condições de torneamento para o aço HC-HSi utilizando ferramentas de metal duro e cermet, sobre os esforços de corte, rugosidade superficial, temperatura do cavaco e avaliação de desgaste das ferramentas de corte. Para a caracterização do aço HC-HSi, foram avaliados a composição química, análise microestrutural, propriedades mecânicas e análise fractográfica dos corpos de prova após ensaio mecânico. Uma microestrutura totalmente perlítica foi obtida para o aço HC-HSi fabricado pelo proceso de fundição. Com relação às propriedades mecânicas, os valores de dureza apresentaram valores próximos ao analisar a microdureza na seção transversal do corpo de prova fabricado para a operação de torneamento. Foi observado pouca deformação plástica após ensaio de tração e fraturas do tipo frágil para o aço HC-HSi. Sobre os resultados de usinabilidade do aço HC-HSi, observou-se que ao aumentar a velocidade de corte, a força de corte reduziu, o que foi atribuído às condições de corte à seco e ao efeito da temperatura nas zonas de cisalhamento primário e secundário. As ferramentas de metal duro e cermet não influenciaram os valores médios de força de avanço para o parâmetro velocidade de corte. Para o avanço de 0,35 mm.rev-1, a ferramenta de metal duro propiciou menores valores de força de avanço. Para a força passiva, a utilização de ferramentas de metal duro e cermet não influenciaram significamente nos valores de avanço avaliados. Com relação à rugosidade, o avanço foi o parâmetro mais significativo sobre Ra, Rz e Rt e não dependeu do tipo de ferramenta utilizado. Os parâmetros velocidade de corte e ferramenta de corte foram significativos sobre a temperatura do cavaco. A ferramenta de metal duro apresentou menores temperaturas do cavaco para as velocidade de corte avaliadas. Quanto ao desgaste, a ferramenta de metal duro mostrou-se a mais indicada para a usinagem do aço HC-Si. A contribuição dessa tese foi caracterizar o aço HC-Si e indicar os parâmetros e ferramentas de corte mais adequados a usinagem do aço HC-Si que minimizaram os esforços de corte, rugosidade superficial, temperatura do cavaco e o desgaste das ferramentas de corte utilizados neste estudo. |
| Abstract: | During the last decades, studies involving the bainitic structure have attracted the attention of researchers, due to the combination of high strength and high ductility. However, the material with these properties tends to impair machinability in manufacturing processes, as it is a material that is difficult to machine. The present work consisted of studying the influence of turning conditions when machining a steel containing high carbon and high silicon (HC-HSi) manufactured by the casting process, whose chemical composition was designed to obtain the final bainitic microstructure after austempering heat treatment. However, the study of HC-HSi steel was carried out before obtaining the bainitic microstructure. After manufacturing HC-HSi steel through the casting process, homogenization heat treatment was carried out to minimize segregation. In this way, the influence of turning conditions for HC-HSi steel using carbide and cermet tools was evaluated on cutting efforts, surface roughness, chip temperature and wear assessment of cutting tools. To characterize the HC-HSi steel, the chemical composition, microstructural analysis, mechanical properties and fractographic analysis of the specimens were evaluated after mechanical testing. A fully pearlitic microstructure was obtained for the HC-HSi steel manufactured by the casting process. Regarding mechanical properties, the hardness values presented close values when analyzing the microhardness in the cross section of the test specimen manufactured for the turning operation. Little plastic deformation was observed after tensile testing and brittle fractures were observed for HC-HSi steel. Regarding the machinability results of HC-HSi steel, it was observed that when the cutting speed increased, the cutting force reduced, which was attributed to the dry cutting conditions and the effect of temperature in the primary and secondary shear zones. . Carbide and cermet tools did not influence the average feed force values for the cutting speed parameter. For a feed of 0.35 mm.rev-1, the carbide tool provided lower feed force values. For passive force, the use of carbide and cermet tools did not significantly influence the evaluated feed values. Regarding roughness, feed was the most significant parameter regarding Ra, Rz and Rt and did not depend on the type of tool used. The cutting speed and cutting tool parameters were significant on chip temperature. The carbide tool presented lower chip temperatures for the evaluated cutting speeds. Regarding wear, the carbide tool proved to be the most suitable for machining HC-Si steel. The contribution of this thesis was to characterize HC-Si steel and indicate the parameters and cutting tools most suitable for machining HC-Si steel, which minimized cutting efforts, surface roughness, chip temperature and wear on the cutting tools used in this process study. |
| Subject: | Engenharia de produção Aço fundido Torneamento Usinagem Aspereza de superfície Metais - Corte |
| 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/1843/61392 |
| Issue Date: | 2-Oct-2023 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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