Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14740
metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Usinagem do aço inoxidável austenítico ABNT 316 UF com aplicação de fluido de corte a alta pressão
Other Titles: Machining of Austenitic Stainless Steel SAE 316 with high pressure coolant supply
metadata.dc.creator: Naves, Vitor Tomaz Guimarães
metadata.dc.contributor.advisor1: Silva, Márcio Bacci da
metadata.dc.contributor.referee1: Machado, álisson Rocha
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Rosemar Batista da
metadata.dc.contributor.referee3: Sales, Wisley Falco
metadata.dc.contributor.referee4: Ribeiro, Marcos Valério
metadata.dc.description.resumo: Em processos de usinagem o uso de fluido de corte é uma atmosfera que, quando escolhida e aplicada de forma adequada, favorece a redução do calor gerado durante a formação do cavaco e também na redução do atrito entre o cavaco e a ferramenta, consequentemente poderá aumentar a vida da ferramenta, beneficiar o acabamento superficial de peças usinadas, auxiliarem na remoção e controle do cavaco, proteger a máquina contra corrosão atmosférica, etc. Os fluidos de corte podem também favorecer a redução dos esforços de usinagem e contribuir para uma menor potência elétrica consumida pela máquina ferramenta durante os processos de fabricação. Para melhorar suas funções lubri-refrigerante é importante que o fluido de corte penetre em regiões mais próximas possíveis da ponta da ferramenta durante a formação do cavaco e facilite o escoamento do mesmo pela superfície de saída da ferramenta. Ainda que as máquinas ferramentas disponham de um eficiente sistema de refrigeração durante a usinagem, muitas vezes o fluido de corte não consegue penetrar de forma eficaz nas principais regiões geradoras de calor ou, então, forma-se uma película de fluido sobre as partes quentes dificultando a condução do calor de forma eficiente. O uso de fluido de corte aplicado a alta pressão em processos de usinagem torna-se um eficiente método para o acesso a essas regiões. Nesta pesquisa foi investigada a ação do fluido de corte a alta pressão durante o processo de torneamento cilíndrico externo de um aço inoxidável austenítico ABNT 316 UF. O fluido de corte utilizado foi uma emulsão de base vegetal com concentrações de 5% e 10% e foram utilizadas pressões de 10 MPa, 15 MPa e 20 MPa. As respectivas vazões a estas condições de pressões foram de 13,2 l/min, 16,8 l/min e 18,6 l/min. Os resultados foram comparados com a usinagem a seco e com aplicação de fluido na forma de jorro. Na condição a jorro a vazão foi de 4,2 l/min. Os testes foram realizados em um torno com comando numérico de 11 kW de potência no motor principal e faixa de velocidade de 3 a 3000 rpm. As ferramentas utilizadas foram pastilhas de metal duro da classe ISO K05, com tripla cobertura de Ti (C,N) + Al2O3 + TiN. A velocidade de corte foi de 300 m/min, o avanço de 0,2 mm/rev e a profundidade de corte de 1 mm, mantidos constantes. Foram investigados a potência elétrica consumida pela máquina, as componentes das forças de usinagem, a rugosidade, formação do cavaco, a micro dureza do cavaco, forma e mecanismo de desgaste das ferramentas de corte. Os resultados mostraram que o uso do fluido de corte a alta pressão aumentou o tempo de vida das ferramentas, gerando um menor desgaste na aresta de corte. A rugosidade, força e potência de usinagem pouco foram influenciadas pela ação do fluido de corte aplicado a alta pressão. Análises feitas por microscopia eletrônica de varredura e por elétrons retroespalhados mostraram que a área e o comprimento de contato cavaco- ferramenta foi significativamente reduzida quando o fluido de corte foi aplicado em alta pressão. Está técnica ainda demonstrou ser um eficiente quebra-cavaco, favorecendo o controle de cavacos contínuos e emaranhados formados durante a usinagem a seco e com jorro.
Abstract: The use of cutting fluid during the cutting process, when chosen and applied properly, reduce the heat generated during the chip formation as well as reducing the friction between the chip and the tool thus may increase the tool life, improve the finish surface and decrease tool wear rate. Cutting fluids may also help in reducing cutting forces and contribute to a lower power consumption by the machine tool during the manufacturing processes. Cutting fluids work as a lubricant to reduce the contact area between chip and tool, and their efficiency depends on the ability to penetrate the chip-tool interface and to create a thin layer in the shortest available time. High-pressure jet-assisted machining has become a powerful technique to help the cutting fluid to attain regions very close to the cutting edge and increase production efficiency. The main advantages of this technique are improved chip control, increased tool life, lower cutting temperature and better surface integrity. The objective of this work is to investigate the action of the cutting fluid at high pressure during the machining process of austenitic stainless steel ABNT 316 UF. The experiments were carried out in a turning operation and the cutting fluid was applied at different pressures (10, 15 and 20 MPa) between the chip and tool at the rake face The respective flow rates of these conditions are pressures of 13.2 l / min and 16.8 l / min and 18.6 l / min. The results were compared to dry cutting and wet cutting. Cemented carbide tools of class ISO K coated with TiN, Al2O3 and Ti (C,N), using the chemical vapor deposition at medium temperature technique (MTCVD), were employed. The cutting fluid used was a vegetable oil with concentration of 5% and 10%. The trials were performed in a numerically controlled lathe with 11 kW main engine power and speed range 3-3000 rpm. The cutting parameters were: cutting speed 300 m/min, feed 0.2 mm/rev and depth of cut of 1 mm. The signals monitored were: electrical power consumed by the machine, the components of the cutting forces, measuring of surface roughness, chip formation, chip micro hardness , wear mode and wear mechanism of cutting tools. The results showed that the use of cutting fluid at high pressure increased the tool life. Roughness surface, cutting forces and power machining shown reduced when the cutting fluid were applied under high pressure. Analysis by scanning electron microscopy and electron backscattering showed that the area and the length of chiptool contact was significantly reduced when the cutting fluid was applied at high pressure. The main wear mechanism observed on the rake face and the flank face was adhesion. The highpressure coolant technique was more efficient than both overhead fluid applications and dry cutting with regard to the reduction of cutting tool wear. The lowest wear was obtained when the fluid was applied with a concentration of 10% and at a pressure of 10 MPa. The high pressure jet coolant shown to be an efficient chip breaker, producing chip fragmented.
Keywords: Usinagem
Fluido de corte a alta pressão
Aço inoxidável austenítico
Machining
Cutting fluid
High pressure cooling supply
Austenitic stainless steel
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: NAVES, Vitor Tomaz Guimarães. Machining of Austenitic Stainless Steel SAE 316 with high pressure coolant supply. 2013. 200 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14740
Issue Date: 19-Jun-2013
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
UsinagemAcoInoxidavel_parte 1.pdf9.56 MBAdobe PDFView/Open
UsinagemAcoInoxidavel_parte 2.pdf4.32 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.