Publicação: Efeito escala e integridade superficial no microfresamento da liga de níquel inconel 718
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA, CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
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Resumo
Microusinagem é um processo definido por suas pequenas dimensões, no entanto, não pode
ser tratado como uma simples redução do processo macro, uma vez que o raio de aresta da
ferramenta chega a ser maior do que a espessura mínima de corte para ocorrer formação de
cavaco, gerando o chamado efeito escala. Este efeito faz com que as energias específicas
sejam elevadas e exista grande influência da microestrutura do material. Em relação ao
material, o Inconel 718 é uma superliga refratária conhecida por suas boas propriedades
termomecânicas, porém baixa usinabilidade. Isso se agrava na microusinagem devido às
elevadas taxas de desgaste da microfresa e à dificuldade em gerar cavacos. Assim, este
trabalho teve como objetivo geral estudar a microusinagem da liga Inconel 718, através de
ensaios experimentais de microfresamento variando: velocidade de corte, avanço por dente,
profundidade de corte e aplicação de fluido de corte. Como variáveis de saída foram
selecionadas: qualidade da superfície usinada, rugosidade Ra, altura das rebarbas, desgaste
da microfresa, sinais de acústica e vibrações, forças de corte e cavacos. Complementarmente
foram realizadas análises estatísticas e simulação computacional. Dentre os principais
resultados destacam-se: o aumento de 1 000% no comprimento usinado até o fim de vida,
utilizando fluido de corte em comparação com ensaios a seco, para vc=25,1 m/min e
vc=75,4 m/min. A obtenção de canais sem presença de rebarbas de fundo e sem material
aderido, na presença de fluido de corte. A determinação da espessura mínima do cavaco igual
a 5,0 µm, condição mínima recomendada para o corte, abaixo desse valor a qualidade do
canal se deteriora e são geradas forças no sentido oposto do corte, devido ao elevado plowing.
Para usinagem com avanços por dente elevados a rebarba diminui com o aumento do avanço
por dente, efeito contrario foi obtido para a rugosidade Ra. Por fim o microfresamento de
Inconel 718 gera três formas de cavacos: helicoidal, formado na aresta principal de corte,
cavaco em fita, formado na aresta secundária de corte e cavaco esferoidal do tipo dendritico,
que são pequenos cavacos com elevada energia que oxidam formando esferas.
Abstract
Micromachining is a process defined by its small dimensions, however it can not be considered
a simple reduction of the macro process, since the tool cutting edge radius is even greater
than the minimum chip thickness, generating the so-called size effect. This effect causes the
process specific energies to be high and therefore there is a great influence of the material
microstructure. Regarding the material, Inconel 718 is a refractory superalloy known for its
good thermomechanical properties, but low machinability, which is worsened in micromachining, mainly due to the high wear rates of the micromill and the difficulty in generating
chips. The objective of this work was to study the machinability of Inconel 718, through
micromilling tests varying the cutting speed, the feed per tooth, the depth of cut and the
application of cutting fluid. The following outputs were selected for evaluation: surface quality,
Ra roughness, burr height, micromill wear, acoustic and vibration signals, cutting forces and
chips. In addition, statistical analyzes and computer simulations were performed. The main
results include: the 1000% increase in the machined length for tool-life when applying cutting
fluid for vc = 25.1 m/min and 75.4 m/min and 500% for vc = 50.3 m/min. It was verified that in
the presence of fluid there is no formation of bottom burrs and practically no material adhered
in the machined slot. It was concluded that the minimum chip thickness is 5.0 µm, below this
value the slot quality deteriorates and forces are generated in the opposite direction of the cut
due to the high plowing. For machining with high feeds per tooth values, it was observed that
the burr decreases when increasing the feed per tooth, the opposite effect was obtained for
roughness Ra. Inconel 718 micromilling generates three main types of chips: helical, formed
on the main cutting edge, tape-like, formed on the secondary cutting edge, and dendritic type
spheroidal chip which are small, high-energy chips that oxidize to form spheres.
Palavras-chave
Microusinagem, Micromachining, Microfresamento, Micromilling, Efeito escala, Size effect, Integridade superficial, Surface integrity, Inconel 718, Inconel 718
Citação
OLIVEIRA, Déborah de. Escala e integridade superficial no microfresamento da liga de níquel inconel 718. 2019. 154 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2313
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