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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Influência das propriedades mecânicas das ligas de alumínio na usinabilidade foco no grau de recalque, na dimensão da zona de fluxo e na microdureza dos cavacos
Other Titles: Influence of the Mechanical Properties of the Aluminum Alloys on the Machinability Focuses on the Chip Thickness Ratio Flow Zone Dimensions and Microhardness of the Chips
metadata.dc.creator: Sousa, Marcelo do Nascimento
metadata.dc.contributor.advisor1: Machado, álisson Rocha
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Rosemar Batista da
metadata.dc.contributor.referee2: Costa, Éder Silva
metadata.dc.contributor.referee3: Araújo, Anna Carla Monteiro de
metadata.dc.contributor.referee4: Aguiar, Paulo Roberto de
metadata.dc.description.resumo: A usinabilidade dos materiais depende fortemente de suas propriedades e pode ser medida por vários parâmetros, incluindo vida da ferramenta, força de usinagem, temperatura de corte, acabamento da superfície da peça, entre outros. Em um trabalho anterior1 elaborado no LEPU2, a usinabilidade de várias ligas de alumínio foi estudada considerando a temperatura de corte, a força de usinagem, a potência de corte, a vibração do sistema e a rugosidade da peça, relacionando-as com as propriedades mecânicas (dureza, resistência e alongamento) e com as condições de corte (velocidade de corte, avanço e profundidade de corte). Outras variáveis relacionadas com os cavacos são também importantes no processo de corte. O grau de recalque (ou o ângulo de cisalhamento), a microdureza dos cavacos e a zona de fluxo são três dessas variáveis. O objetivo deste trabalho foi determinar experimentalmente as correlações existentes entre as propriedades mecânicas (dureza, limite de resistência, alongamento e estricção) de várias ligas de alumínio e as condições de corte definidas anteriormente com essas características dos cavacos coletados em ensaios de torneamento cilíndrico. As formas dos cavacos gerados também foram estudadas. As seguintes ligas foram consideradas: 3030 O, 6262 T4, 6351 T4, 7075 T73 e 7075 T6, o que permitiu gerar modelos para as variáveis de saída (grau de recalque, espessura da zona de fluxo e microdureza dos cavacos) em relação às variáveis de entrada (propriedades das ligas e condições de corte), através de análise de regressão múltiplas. O grau de recalque e a espessura da zona de fluxo foram otimizadas utilizando superfície de resposta e técnicas clássicas de otimização (função utilidade global e otimização por evolução diferencial). A microdureza foi também medida em amostras das raízes de cavacos obtidas em ensaios de quick-stop (ou parada rápida), para um dado conjunto de combinações de condições de corte. A liga 2011 T4 foi utilizada para validação dos modelos de regressão linear. Os modelos de regressão apresentaram baixos índices de erros na validação, indicando grande coerência e adequação para as características de usinabilidade consideradas. Isto realça a importância do emprego de ferramentas estatísticas no estudo experimental de usinagem. As condições de corte e as propriedades mecânicas das ligas apresentaram influencias significativas nas respostas, como esperado. Ao utilizar a Função Utilidade Global os melhores valores encontrados para o grau de recalque Rc = 1,84 e a dimensão (espessura) da zona de fluxo Dz = 19,1 μm, foram para vc = 284 m/min, ap = 2,18 mm, f = 0,23 mm/rot, D = 140 HV, σR = 420 MPa e Z = 27%. Em altas velocidades melhores valores encontrados para Rc = 1,7 e Dz = 16,3 μm, foram para: vc = 401 m/min, ap = 2,81 mm, f = 0,20 mm/rot, D = 132 HV, σR = 500 MPa e Z = 25%.
Abstract: The machinability of materials are strongly dependent on their properties and can be measured by several parameters, including tool life, machining forces, cutting temperature, surface roughness among others. In a previous work1 developed at LEPU2 the machinability of several aluminum alloys was studied considering the cutting temperature, machining force, power consumption, and surface roughness, correlating them with the mechanical properties (hardness, tensile strength and elongation) and the cutting conditions (cutting speed, feed rate and depth of cut). Others variables related to the chips are also important to the machining process. The chip thickness ratio (or the shear angle), the microhardness of the chips and the flow zone are three of these important variables. The main objective of the present work is to experimentally determine the correlation among the mechanical properties (hardness, tensile strength, elongation and necking) of several aluminum alloys and the cutting conditions (cutting speed, feed rate and depth of cut) with the characteristics of the chips collected during cylindrical turning. The chip forms were also studied. The following alloys were considered: 3030 O, 6262 T4, 6351 T4, 7075T73 e 7075 T6, what allowed models that correlates the output (chip thickness ratio, flow zone dimensions and microhardness of the chips) with the input parameters (properties of the aluminum alloys and the cutting conditions) to be generated, through multiple regression analysis. The chip thickness ratio and the flow zone dimensions were optimized using surface response method SRM and classical optimization techniques (global utility function and differential evolution). The microhardness was also measured in chip roots samples obtained in quick stop tests for a set of cutting conditions. The 2011 T4 alloy was used to validate the models linear regression. The generated models showed small errors indicating great coherence and adequacy for the machinability characteristics considered. This stresses the importance of the use of statistical tools in the experimental studies of machinability. The cutting conditions and the mechanical properties of the alloys showed significant influences on the responses (output parameters) as expected. When using Global Utility Function the best values found for the degree of repression Rc = 1.84 and the size (thickness) of the flow zone Dz = 19.1 μm, were to vc = 284 m /min, ap = 2.18 mm, f = 0.23 mm /rot, D = 140 HV, σR = 420 MPa and Z = 27%. At high speeds best values for Rc =1.7 and Dz = 16.3 μm were for: vc = 401 m/min, ap = 2.81 mm, f = 0.20 mm/rev, D = 132 HV, σR = 500 MPa and Z = 25%.
Keywords: Ligas de alumínio
Propriedades mecânicas
Condições de corte
Grau de recalque
Zona de fluxo
Processo de torneamento
Aluminum alloys
Mechanical properties
Cutting conditions
Chip thickness ratio
Flow zone
Turning process
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: SOUSA, Marcelo do Nascimento. Influence of the Mechanical Properties of the Aluminum Alloys on the Machinability Focuses on the Chip Thickness Ratio Flow Zone Dimensions and Microhardness of the Chips. 2013. 139 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14741
Issue Date: 25-Nov-2013
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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