Aplicação do método Taguchi para otimização de parâmetros na furação do aço ABNT 4340 com brocas de aço rápido revestidas e não revestidas

Otavio dos Santos Pereira

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Type:	Dissertação de Mestrado
Title:	Aplicação do método Taguchi para otimização de parâmetros na furação do aço ABNT 4340 com brocas de aço rápido revestidas e não revestidas
Authors:	Otavio dos Santos Pereira
First Advisor:	Marcelo Araujo Camara
First Referee:	Alexandre Mendes Abrao
Second Referee:	Haroldo Beria Campos
Abstract:	Neste trabalho aplicou-se a metodologia Taguchi para a identificação dos níveis dos parâmetros de entrada (revestimento, velocidade de corte e avanço) que geram o melhor resultado nos parâmetros de saída: força de avanço (F) e acabamento superficial (Ra), durante a furação do aço ABNT 4340. Para isso, foram realizados furos a seco em amostras preparadas deste aço, seguindo o arranjo ortogonal L16 sugerido pela metodologia Taguchi em um centro de usinagem vertical. As ferramentas utilizadas foram brocas helicoidais de aço rápido ABNT M2, diâmetro de 6 mm, padrão DIN 338, revestidas pela técnica PVD e não revestidas. As ferramentas (revestidas e não revestidas), a velocidade de corte (c) e avanço () foram selecionadas como parâmetros de controle. Os valores médios de rugosidade na superfície dos furos acabados foram medidos utilizando um rugosímetro. Os valores médios de força de avanço foram obtidos durante os ensaios de furação por meio de um dinamômetro piezelétrico montado no centro de usinagem. Estes dados foram analisados no software Minitab 17 configurado para a função menor é melhor de Taguchi. A análise de variância (ANOVA) foi empregada para determinar os fatores de controle que mais afetam o acabamento superficial (Ra) e a força de avanço (F). As brocas revestidas a base de TiN, TiNAl e TiNAl-M (multicamadas) foram analisadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV) e as espessuras médias das camadas observadas foram 2,752, 3,545 e 3,340 µm respectivamente. Para o acabamento superficial (Ra), os revestimentos foram os fatores mais impactantes (71,9%) para a redução deste parâmetro. Apesar do revestimento TiNAl-M (comercialmente Balinit Pertura) ter sido apontado pela metodologia Taguchi como o de melhor desempenho, os revestimentos no geral obtiveram resultados próximos. A velocidade de corte (c) e o avanço (), não apresentaram contribuição significativa nas condições ensaiadas (13,8% e 0,5% respectivamente). Para a força de avanço (F), a presença do revestimento foi tão impactante quanto o avanço (38,9% e 35,0% respectivamente) e a velocidade de corte (12,8%) não apresentou contribuição significativa. O revestimento à base de TiN foi apontado pela metodologia Taguchi como o de melhor desempenho, acompanhado da menor taxa de avanço e menor velocidade de corte para a redução da força de avanço (F). A confirmação dos resultados foi necessária apenas para a rugosidade superficial (Ra) que juntamente com os resultados obtidos para F, comprovaram a eficiência da metodologia Taguchi.
Abstract:	In this work, the Taguchi methodology was applied to identify the input parameter levels (coating, cutting speed and feed rate) that generate the best results in the output parameters: feed force (F) and surface finish (Ra), during drilling of steel ABNT 4340. For this, 16 + 16 dry holes were made in samples prepared from ABNT 4340 steel, following the L16 orthogonal array suggested by the Taguchi methodology in a CNC vertical machining center. Tools used were ABNT M2 HSS drills, with 6 mm diameter, DIN 338 standard, coated by PVD technique and uncoated. Tools (coated and uncoated), the cutting speed (c) and feed rate () were selected as control parameters. The mean roughness values of the finished holes surfaces were measured using a surface roughness tester. The mean values of feed force were obtained during the drilling tests by piezoelectric dynamometer assembled in the machining center. The data were analyzed in Minitab 17 software configured for Taguchi's "smaller is better" function. Analysis of variance ANOVA was used to determine the control factors that most affect the surface finish (Ra) and the thrust force (F). TiN, TiNAI and TiNAI-M (multilayer) coated drills were analyzed by MEV and the mean layer thicknesses observed were 2.752, 3.545 and 3.340 m respectively. For the surface finishing (Ra) the coatings were the most impacting factors (71.9%) for the reduction of this parameter. Although the TiNAI-M coating was indicated by the Taguchi methodology as the best performance, the coatings obtained close results. The cutting speed (c) and the feed rate () did not present a significant contribution in the tested conditions (13.8% and 0.5%, respectively). For the thrust force (F), the coating presence was as impacting as the feed rate (38.9% and 35.0% respectively) and the cutting speed (12.8%) did not show a significant contribution. The TiN-based coating was indicated by the Taguchi methodology as the one with the best performance, with the lowest feed rate () and the lowest cutting speed (c) for the reduction of the feed force (F). Confirmation of the results was necessary only for the surface roughness (Ra), which together obtained results for F, proved the efficiency of the Taguchi methodology .
Subject:	Nitreto de titânio Revestimentos Taguchi, Metodo de (Controle de qualidade) Engenharia mecânica
language:	Português
Publisher:	Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials:	UFMG
Rights:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BCGHBC
Issue Date:	14-Mar-2019
Appears in Collections:	Dissertações de Mestrado

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