EE – PPG - Programas de Pós-Graduação

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Análise da fresagem do aço VC 131 com inserto redondo de PCBN
(2022) Camargo, André Guimarães; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do; Medeiros, Jorge Luís Braz
Processos que envolvem a usinagem com equipamentos com Comando Numérico Computadorizado (CNC) juntamente com auxílio de softwares de Manufatura Assistida por Computador (CAM) voltados para o desenvolvimento de tecnologia envolvendo aços de difícil usinabilidade e ainda utilizando ferramentas com insertos de Nitreto Cúbico de Boro Policristalino (PCBN) e Metal Duro (MD) de geometria redonda, necessitam e possibilitam a realização de novas pesquisas. Neste contexto o objetivo principal deste trabalho é elaborar uma metodologia de usinagem utilizando software Edgecam para fazer a fresagem do aço VC 131 nos estados recozido/normalizado e temperado/revenido com inserto de PCBN e fazer comparação desses resultados e comportamentos com inserto MD. Além disso procura-se estudar os processos que envolvem a tecnologia de fresamento 3 eixos em aços endurecidos, compreender e investigar o desgaste do inserto utilizando como ferramenta as análises de rugosidade e de temperatura. Pode-se observar com os resultados um melhor desempenho no acabamento superficial e na durabilidade da usinagem com inserto de PCBN em relação ao inserto de MD, tanto para o aço VC 131 no estado recozido como para o estado temperado. Com a usinagem utilizando o inserto de PCBN no corpo de prova endurecido foi identificado os desgastes de flanco e de cratera, já na usinagem do corpo de prova recozido um desgaste de flanco com deformação plástica e adesão de material na superfície da aresta. Com o inserto de MD houve quebra da ferramenta no início do processo de usinagem corpo de prova endurecido, mostrando-se não indicado com os parâmetros adotados e do corpo de prova recozido foi identificado um desgaste de flanco que possibilitou três usinagens. O nível de vibração durante a usinagem foi o fator adotado para determinar o fim de cada ciclo preservando o conjunto do equipamento utilizado.
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Análise da relação dos parâmetros de corte com a qualidade superficial e desgaste da ferramenta de metal duro com tripla camada de revestimento no torneamento a seco do aço SAE 4140
(2020) Borges, Gisele da Costa; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do; Biehl, Luciano Volcanoglo
O presente trabalho visa encontrar as melhores condições de torneamento cilíndrico externo a seco para um aço SAE 4140 recozido, utilizando-se pastilhas de metal duro sinuosas com revestimento triplo. Foram realizados ensaios de usinagem em um torno mecânico universal, aplicando-se velocidades de 160m/min e 250m/min, avanços de corte de 0,100mm/rev e 0,316mm/rev para cada velocidade e profundidade de 1mm. A definição dos parâmetros se baseou nos diferentes mecanismos de desgaste que operam principalmente após o desgaste de flanco superior a 0,3mm. O desgaste da ferramenta foi avaliado através de um microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a rugosidade dos corpos de prova medida com o auxílio de um rugosímetro. Foi possível constatar que os mecanismos de desgaste de adesão, abrasão e lascamento da superfície de flanco foram predominantes e que o desgaste que mais se destacou foi o da superfície de flanco secundária. Em relação a influência dos parâmetros de corte, a combinação da velocidade de corte a 160m/min e avanço, 0,100mm/rev gerou o menor desgaste de largura de flanco, 0,237 mm, enquanto o aumento da velocidade para 250m/min com mesmo avanço garantiu a menor rugosidade, 0,81 μm. O ensaio usando os parâmetros mais elevados levou a quebra da ferramenta em 1 minuto e 30 segundos.
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Avaliação do acabamento superficial de blocos de poliestireno expandido usinados por uma fresadora CNC destinada a confecção de pranchas de surfe
(2022) Mielke, Henrique Grinberg; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do
Durante muitos anos as pranchas de surfe eram confeccionadas manualmente tornando-se peças únicas, mas com inúmeros riscos físicos e ergonômicos para a saúde do operador (shaper). Atualmente, com os avanços tecnológicos, as pranchas de surfe têm sido confeccionadas utilizando-se fresadoras CNC, as quais permitem um maior rendimento e replicabilidade na produção, além de diminuir os riscos para a saúde do operador. No entanto, apesar de que grande parte das pranchas de surfe atuais serem confeccionadas industrialmente, ainda há pouca informação científica a respeito da qualidade do acabamento superficial de blocos de poliestireno expandido (EPS) usinados com fresadoras CNC. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o acabamento superficial de blocos EPS usinados por uma máquina fresadora CNC destinada a confecção de pranchas de surfe. Para tal, quatro blocos de EPS de marcas e densidades diferentes foram caracterizados, usinados e foi avaliada a qualidade do acabamento superficial. A cristalinidade e a perda de massa em diferentes temperaturas foram analisadas por difração de raio-x e análise termogravimétrica, respectivamente. A fresadora CNC utilizada neste estudo contém uma ferramenta do tipo disco diamantado, sendo empregadas duas taxas de avanço: (a) 10 m/min para a parte superior (deck) e (b) 5 m/min para a parte inferior (bottom). A morfologia das amostras usinadas foi avaliada através de um microscópio eletrônico de varredura. Um microscópio confocal de varredura a laser foi utilizado para avaliar a topografia e os parâmetros de rugosidade. As características estruturais dos blocos de EPS analisados demonstram que o material usinado é facilmente moldável, não ocasionando danos na ferramenta, que exijam a sua manutenção ou reposição periódica. O uso do microscópio confocal demonstrou ser eficiente para a avalição da qualidade do acabamento superficial de blocos de EPS usinados com fresadora CNC para a confecção de pranchas de surfe. Os blocos de maior densidade apresentaram um acabamento superficial melhor quando usinados com a taxa de avanço de 5 m/min, ao passo que o bloco de menor densidade apresentou um acabamento superficial melhor quando usinado com a taxa de avanço de 10 m/min.
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Caracterização de junta soldada de liga de alumínio AA5052 usando processo de soldagem por fricção e mistura (FSW)
(2025) Arpino, Vinícius Amaro da Silveira; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do; Orozco, Mario César Sánchez
O aumento significativo da utilização das chamadas ligas leves na indústria, nas últimas décadas, requer que sejam desenvolvidos processos de fabricação para alterar sua forma e uni-las. Ligas de alumínio, magnésio e titânio vem tomando espaço em diversas aplicações, com intuito de reduzir massa das estruturas e consumo de energia de máquinas e equipamentos. O processo de soldagem não convencional FSW (Friction Stir Welding) executa uniões em materiais por atrito e mistura mecânica do material amolecido quando em contato com uma ferramenta rotativa, sem transições líquido-sólido. Neste trabalho, foram estudados os parâmetros de soldagem a serem utilizados no FSW para união da liga leve AA5052-H32, utilizando uma ferramenta confeccionada em aço H13. As juntas soldadas, executadas com 5 conjuntos de parâmetros distintos foram caracterizadas mecanicamente por microscopia, microdureza e ensaio de tração a fim de se encontrar a rotação da ferramenta e velocidade de avanço ótimas, maximizando a eficiência da junta. A eficiência da junta é a divisão da tensão última da junta pela tensão última do metal base. Foi verificado um comportamento decrescente da eficiência da junta a partir de 800 RPM de rotação da ferramenta e de 40 mm/min de velocidade de avanço. Conseguiu-se 83,1% de eficiência de junta utilizando 800 RPM e 40 mm/min como parâmetros de soldagem, sendo estes considerados ótimos no intervalo experimentado. As juntas de menor resistência mecânica geradas alcançaram 71,8% de eficiência.
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Estudo da influência dos tratamentos térmicos na usinabilidade do aço AISI H13
(2023) Santos, Ricardo Gabriel da Silva; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do; Medeiros, Jorge Luiz Braz
Os processos de usinagem submetem as ferramentas de corte a efeitos mecânicos, térmicos, químicos e tribológicos, que afetam sua integridade gerando desgastes e avarias, o que pode reduzir a sua vida e influenciar no acabamento superficial das peças usinadas, podendo acarretar em elevação de custo operacional. Muitas vezes os aços ferramenta para trabalho a quente recebem tratamentos térmicos para melhoria de algumas características específicas como dureza ou tenacidade, o que também pode afetar o resultado final dos processos de usinagem realizados sobre esses materiais. Por esse motivo, esse trabalho estudou a influência dos tratamentos térmicos do aço H13 e dos parâmetros de corte na fresagem de faceamento avaliando a rugosidade superficial e o desgaste da ferramenta. Os resultados mostraram que o uso da maior velocidade de corte (300 mm/min) gerou uma rugosidade menor em ambos os casos sendo que a amostras que sofreu têmpera e duplo revenimento apresentou um valor de rugosidade de 0,1μm, enquanto as amostras sem tratamento térmico e com recozimento tiveram valores próximos de 0,2 μm. No que diz respeito ao desgaste da ferramenta, a velocidade de corte também foi preponderante, sendo que a amostra temperada foi a que mais afetou os incertos utilizados, levando os ensaios a serem encerrados na metade do tempo em relação aos outros dois estados térmicos.
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Influência da usinagem limpa e de processos alternativos de refrigeração no fresamento do aço inoxidável super duplex UNS 32750 (2507)
(2022) Oliveira, Marcel Farias; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do
Durante o processo de usinagem, as ferramentas de corte são submetidas a diversos processos mecânicos, térmicos, químicos e tribológicos que se tornam inevitáveis. Toda essa exposição acaba provocando o desgaste da ferramenta, o que influencia tanto no tempo de vida do inserto como no acabamento superficial da peça usinada e no aumento dos custos operacionais. Assim, a procura por meios de refrigeração eficientes de acordo com o material empregado é fundamental para obter índices de produtividade com qualidade. Dessa forma, foi estudada a influência do uso do tratamento criogênico (TC) na usinagem de um aço inoxidável super duplex analisando o desgaste da vida útil da ferramenta de corte e a qualidade superficial da peça usinada a uma velocidade de corte de 250m/min, com avanço de 0,16 mm/dente e profundidade de 2 mm contra a refrigeração por fluído emulsivo e a usinagem a seco. Os resultados mostraram que a usinagem a seco teve vida útil 33% superior ao dos outros métodos. Na qualidade superficial, a rugosidade na fresagem com fluído foi 15% menor que a usinagem a seco. O desgaste de flanco dos insertos submetidos à TC foi menor entre os três métodos, porém a ocorrência de desgaste por entalhe reduziu a vida útil da ferramenta.
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Uso do tratamento sustentável de criogênia para aumento da resistência ao desgaste em ferramentas de metal duro
(2024) Vianna, Jáder Marjam Borges; Amaral, Fábio Augusto Dornelles do
Hoje em dia, um dos maiores desafios nas operações de usinagem reside em realizar melhorias na resistência ao desgaste e na dureza em ferramentas de corte, principalmente as confeccionadas com carbonetos metálicos. Esse tema pode ser solucionado por diversas formas, desde a utilização de fluidos de corte, mudanças na geometria da ferramenta ou através de tratamentos criogênicos, que melhorem essas propriedades. Com a crescente importância da inserção do tema da sustentabilidade ambiental no setor industrial, a possibilidade da redução ou eliminação do uso de fluidos lubri-refrigerantes, durante processos de usinagem, é um tema cada vez em foco. Os tratamentos criogênicos envolvem a refrigeração dos materiais em temperaturas abaixo do 0 °C, mantendo-os por certo período de imersão e depois recuperando a sua temperatura ambiente. Com esse procedimento busca-se melhorar as propriedades mecânicas do inserto, prologando a sua vida e possibilitando, em alguns casos, a execução da usinagem à seco. Este estudo investiga o uso de tratamento criogênico para aumentar a resistência ao desgaste de ferramentas de metal duro empregadas no torneamento do aço SAE 8640. O tratamento foi realizado utilizando nitrogênio líquido em diferentes tempos de imersão (8,16, 24,32 e 40 horas) e posteriormente foi analisada a influência do tratamento na mudança microestrutural das ferramentas tratadas, avaliada a variação da dureza e realizados ensaios de torneamento com objetivo de comparar o desgaste dos insertos utilizados no experimento. Os resultados demonstraram que o tratamento criogênico promoveu uma significativa redistribuição microestrutural, resultando em um aumento da dureza e uma redução do desgaste de flanco em comparação com as ferramentas não tratadas. A análise revelou que o tratamento prolongado favoreceu a estabilidade dos carbonetos de tungstênio, resultando em um desempenho superior das ferramentas durante o torneamento, sendo o tempo de 32 horas de imersão no nitrogênio líquido o parâmetro que apresentou a maior dureza e melhor resistência ao desgaste, comprovando o potencial desse processo como uma abordagem sustentável para melhorar a durabilidade das ferramentas de corte, contribuindo para a eficiência dos processos de usinagem e redução de custos operacionais.