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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-5320-7924
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Microusinagem a verde de cerâmica avançada
Alternate title (s): Green micromachining of advanced ceramic
Author: Sousa, Denis Barbosa
First Advisor: Fiocchi, Arthur Alves
First member of the Committee: Da Silva, Márcio Bacci
Second member of the Committee: Fortulan, Carlos Alberto
Summary: A usinagem a verde de cerâmicas avançadas (green ceramic machining) vem se destacando na solução de alguns desafios da usinagem de cerâmicas sinterizadas (hard ceramic machining). As exigências por máquinas-ferramentas rígidas e ferramentas ultraduras visando o modo dúctil de remoção dificultam a usinagem, sendo o modo frágil o dominante, resultando na introdução de defeitos críticos dada a relativa elevada dureza e baixa tenacidade à fratura das cerâmicas sinterizadas. Uma alternativa é realizar a usinagem a verde, pois devido à menor resistência mecânica entre partículas da peça nesse estado é possível utilizar ferramentas de corte menos duras e aumentar consideravelmente a taxa de remoção na formação do perfil, com mecanismo aproximado ao do regime dúctil, com baixa probabilidade de introdução de defeitos críticos. O presente trabalho tem por finalidade investigar o processo de microfresamento a verde de peças de Alumina Calcinada A1000-SG fabricadas com diferentes condições de prensagem e quantidade de ligante PVB. Foram fabricados microcanais na superfície do bloco cerâmico com comprimentos de 5 mm sob diferentes condições de usinagem. Os resultados demonstraram que quando as velocidades de corte eram mais elevadas, a remoção de material ocorreu predominantemente por fraturas interaglomerada e o destacamento de borda foi menor, além disso o lado concordante de corte exibiu maiores destacamentos de borda ao se comparar com o lado discordante. Os cavacos obtidos por fraturas interaglomerada apresentaram bandas visíveis de cisalhamento e pequenas lamelas. Na análise dos perfis de rugosidade, foram observadas marcas típicas do fresamento. A redução numérica da rugosidade Ra no fundo dos microcanais após a sinterização foi de aproximadamente 8,99 %, para peças prensadas uniaxialmente a 100 MPa e 17,72 % para peças compactadas isostaticamente a 200 MPa. Em relação a contração volumétrica, os microcanais com profundidade de corte de 150 µm tiveram menores contrações do que os de 75 µm, em razão da maior remoção do gradiente de densidade. No que diz respeito a microferramenta, a microfresa foi capaz de usinar 240 mm, em diferentes condições com um desgaste máximo de 9,4 µm. Nesse contexto, os resultados obtidos validam o microfresamento a verde como um processo de microfabricação de produtos de cerâmicas avançadas.
Abstract: The green ceramic machining has been excellent in solving some of the challenges of the hard ceramic machining. The requirements for stiff machine tools, ultra-hard cutting tools for ductile mode of removal make machining difficult, being the fragile mode the dominant one resulting in the introduction of critical defects given the relative high hardness and low fracture toughness of the sintered ceramics. An alternative is to perform the green ceramic machining. Due to the lower mechanical resistance among particles of the part in the green state, it is possible to use less hard cutting tools and considerably increase the removal rate in the formation of the profile with a mechanism similar to that of the ductile regime, with low probability of introducing critical defects. The present work aims to investigate the green ceramic micromilling process of Alumina Calcined A1000-SG parts manufactured with different pressing conditions and amount of PVB binder. Microchannels were manufactured on the surface of the ceramic block with 5 mm in length, under different machining conditions. The results showed that when cutting speeds were higher, material removal occurred predominantly by interagglomerated fractures and the edge detachment was smaller; in addition the down milling exhibited larger edge detachments comparing with the up milling. The chips obtained by interagglomerated fractures presented shear bands and small lamellae. In the analysis of the roughness profiles, typical milling marks on botton of the channels were observed. The numerical reduction of Ra roughness after sintering was approximately 8.99 % for workpieces pressed uniaxially at 100 MPa and 17.72 % for isostatically compacted workpieces at 200 MPa. In relation to volumetric contraction, the microchannels with a depth of cut of 150 μm had smaller contractions than those of 75 μm, due to the greater removal of the density gradient. Regarding to the microtool, it was able to machine 240 mm under different conditions, with a maximum wear of 9.4 μm. In this context, the results obtained validate the green ceramic micromachining as a process of microfabrication of advanced ceramic products.
Keywords: Microusinagem
Usinagem a verde
Cerâmica avançada
Alumina
Fratura interaglomerada
Cavacos
Contrações volumétricas
Rugosidade
Micromachining
Green ceramic machining
Advanced ceramics
Interagglomerate fracture
Chips
Volumetric contractions
Roughness
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: SOUSA, Denis Barbosa. Microusinagem a verde de cerâmica avançada. 2019. 168 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2195
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2195
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26941
Date of defense: 1-Jul-2019
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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