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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5283-3125
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Title: Análise de desempenho do processo de retificação do aço SAE 52100 em diferentes condições de lubri-refrigeração
Alternate title (s): Performance analysis of grinding process of SAE 52100 hardened steel under different cooling-lubrication conditions
Author: Paiva, Raphael Lima de
First Advisor: Silva, Rosemar Batista da
First member of the Committee: Bianchi, Eduardo Carlos
Second member of the Committee: Guimarães, Gilmar
Third member of the Committee: Silva Junior, Washington Martins da
Fourth member of the Committee: Coelho, Reginaldo Teixeira
Summary: A retificação destina-se à fabricação de componentes que exigem combinação entre tolerâncias dimensionais e geométricas estreitas. Dentre as suas peculiaridades, grande quantidade de calor é conduzida para a peça durante o processo com rebolos de abrasivos convencionais, de forma que a utilização de fluido de corte é fundamental. Contudo, dada a atual conjuntura mundial no que diz respeito aos processos de fabricação sustentáveis, é importante buscar alternativas para reduzir o consumo de fluidos de corte. Dentre algumas alternativas, a técnica de mínima quantidade de lubrificante (MQL) se destaca, embora ainda apresente algumas limitações, tais como a dificuldade em reduzir as temperaturas de corte e a tendência de empastamento do rebolo, principalmente quando utilizado óleos com alta viscosidade. Por esta razão, várias tentativas para aumentar a eficiência da técnica MQL têm sido realizadas, com destaque para a adição de partículas sólidas nos óleos. Os resultados têm se mostrado promissores por proporcionarem aumento da capacidade de refrigeração dos fluidos de corte e melhores condições tribológicas no processo de retificação. Neste sentido, este trabalho visou analisar o desempenho do processo de retificação plana tangencial do aço endurecido SAE 52100 com rebolo convencional de óxido de alumínio (Al2O3) sob diferentes condições de corte e de lubri-refrigeração, incluindo dois tipos de fluidos de corte (semissintético e sintético) e duas técnicas de aplicação, convencional e MQL, como também diferentes concentrações de grafeno disperso nos fluidos. As variáveis utilizadas para avaliar o desempenho do processo foram a rugosidade e imagens da superfície retificada, microdureza e microestrutura abaixo da superfície usinada, potência elétrica, energia específica e temperatura na região de corte. Os resultados mostraram que a técnica MQL proporcionou resultados semelhantes e em alguns casos até melhores que a técnica convencional em termos de acabamento e variações de microdureza abaixo da superfície retificada. O desempenho do grafeno se mostrou fortemente dependente da concentração e do tipo de fluido, e os melhores resultados em termos de acabamento foram constatados com a combinação entre a menor concentração de grafeno e o fluido semissintético. Além disso, a adição de grafeno no fluido de corte contribuiu positivamente para os resultados de microdureza, microestrutura e temperatura na região de corte.
Abstract: Grinding aims to provide combination of tight dimensional and geometric tolerances to a given component. Among its characteristics, great amount of heat is conducted to workpiece during the process, especially when using conventional abrasive grinding wheels, so the use of cutting fluid is indispensable. However, due to current worldwide policy regarding sustainable machining processes, it is important to search for alternatives to reduce the consume of coolants. Among some alternatives, the minimum quantity lubrication (MQL) technique stands out, although presents some limitations in grinding process such as its poor efficiency in reducing cutting temperatures and the tendency of grinding wheel clogging, especially when using high viscosity oils. For this reason, many attempts to improve the efficiency of the MQL technique have been carried out, highlighting the addition of solid particles in the oils. It has been reported that solid particles dispersed in coolants can improve cooling capacity of coolants and provide better tribological conditions during grinding, thereby improving grinding performance. In this context, this work aims to analyze the performance of surface grinding of SAE 52100 hardened steel with conventional alumina grinding wheel under different cutting and cooling-lubrication conditions, including two types of cutting fluids (semisynthetic and synthetic) delivered via conventional (flood) and MQL technique, as well as different graphene concentrations dispersed in the fluids. The output variables used to assess the grinding performance were the surface roughness and images of ground surface, microhardness and microstructure beneath machined surface, electric power, specific energy and cutting region temperature. The results showed that grinding with the MQL technique provided similar or even better results in comparison to the conventional technique, especially with respect to surface finishing and microhardness variation beneath machined surface. Also, the graphene performance showed to be strongly dependent on its concentration and fluid type, and the best results in terms of surface finishing were observed after grinding with combination of lowest graphene concentration and semisynthetic cutting fluid. Furthermore, the addition of graphene in the cutting fluid positively affected the microhardness, microstructure and cutting region temperature results.
Keywords: Retificação
Grinding
Aço SAE 52100
SAE 52100 steel
Fluidos de corte
Cutting fluids
Fluido semissintético
Semisynthetic fluid
MQL
MQL
Grafeno multicamadas
Graphene multilayers
Temperatura de corte
Cutting temperature
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: PAIVA, Raphael Lima de. Análise de desempenho do processo de retificação do aço SAE 52100 em diferentes condições de lubri-refrigeração. 2020. 209 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.110
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2020.110
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29323
Date of defense: 20-Feb-2020
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