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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-5019-0055
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Fresamento frontal de ferros fundidos de alta resistência
Alternate title (s): Face milling of high strength cast irons
Author: Reis, Alcione dos
First Advisor: Machado, Álisson Rocha
First coorientator: Guesser, Wilson Luiz
First member of the Committee: Ventura, Carlos Eiji Hirata
Second member of the Committee: Ferreira, João Roberto
Third member of the Committee: Silva, Rosemar Batista da
Fourth member of the Committee: Silva Júnior, Washington Martins da
Summary: Nos últimos anos as indústrias automobilísticas têm buscado implantar na linha de produção a fabricação de motores com maiores pressões na câmara de combustão, portanto, mais eficientes e menos poluentes, a fim de se manterem competitivas no mercado. Para tanto elas procuram utilizar motores mais leves, em função das menores espessuras de parede, conquistado assim um espaço no cenário industrial, de forma a enfrentar à concorrência global. Devido às suas boas propriedades mecânicas e térmicas, o ferro fundido cinzento é utilizado na fabricação de bloco e cabeçote de motores de combustão, pois apresenta características como baixo custo de fabricação e boa usinabilidade devido, principalmente, à grande quantidade de grafita livre em sua microestrutura, boa absorção de vibrações e boa estabilidade dimensional, que passão a ser fundamentais na aplicação destes materiais em peças automotivas. Porém, esta classe de material apresenta um limite de resistência mecânica menor que alguns outros tipos de ferros fundidos, como o vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI). Uma maneira de melhorar o desempenho dos motores de ferro fundido cinzento é aumentar a resistência mecânica desta classe de material. O presente trabalho objetiva avaliar a usinabilidade do ferro fundido de alta resistência, classe FC 300 (FC 300 (Mo+RG)), com adição de molibdênio e refino de grafita, para aplicação em cabeçotes de motores, em comparação com materiais já utilizados para este fim: ferro fundido cinzento FC 250 (FC 250), ferro fundido cinzento FC 300 ligado ao molibdênio (FC 300 (Mo)) e o ferro fundido vermicular da classe FV 450 (CGI). A usinabilidade foi avaliada por ensaios de vida da ferramenta, potência de usinagem e temperatura de corte no processo de fresamento frontal, operação muito utilizada na fabricação de cabeçotes de motores, a seco, com duas geometrias de ferramentas de metal duro, quando também foi medida a rugosidade superficial. Foram variadas duas faixas de velocidades de corte (vc) = 230 e 350 (m/min) e de avanço por dente (fz) = 0,1 e 0,2 (mm/dente) e a profundidade de corte foi mantida constante em (ap) = 1 (mm). Entre os materiais investigados, o ferro fundido FC 300 (Mo+RG) apresentou piores índices de usinabilidade, resultado da sua maior resistência mecânica e dureza dentre os ferros fundidos cinzentos. Quanto ao acabamento superficial, no início dos testes de vida (sem considerar o desgaste da ferramenta), e empregando a maior velocidade de corte, ele apresentou os melhores resultados, mas na menor velocidade de corte os piores.
Abstract: In recent years, the automotive industry has sought to implement in the production line engines with higher combustion chamber pressures, therefore, more efficient and less polluting, in order to remain competitive in the market. For this purpose, they try to use lighter engines with smaller wall thicknesses, thus conquering a space in the industrial scenario, aiming the global competition. Due to its mechanical and thermal properties, gray cast iron is used in the manufacturing of blocks and heads of combustion engines, as they possess characteristics such as low manufacturing cost and good machinability mainly because of the large amount of free graphite in its microstructure, good damping and dimensional stability, which become fundamental in the application of these materials in automotive parts. However, this material has lower mechanical strength than some other types of cast irons, such as the Compacted Graphite Iron (CGI). One way to improve the performance of gray cast iron engines is to increase its mechanical strength. The present work aims to evaluate the machinability of high strength gray cast iron FC 300 grade (FC300(Mo+RG)), with graphite refinement and alloyed with molybdenum, for application in cylinder heads, in comparison with materials already used for this purpose: gray cast iron FC 250 (FC250), gray cast iron FC 300 alloyed with molybdenum (FC300(Mo)) and compacted graphite iron FV 450 (CGI). The machinability was evaluated by tool life trials in the dry face milling process, an operation frequently used in the manufacturing of cylinder heads, with two carbide tool geometries, and the surface roughness was also measured. Two levels of cutting speeds (vc) = 230 and 350 (m/min) and feed rates (fz) = 0,1 e 0,2 (mm/tooth) were used. The depth of cut was kept constant at (ap) = 1 (mm). Among the evaluated materials, the FC300(Mo+RG) cast iron presented the worse machinability indexes, as a result of its higher mechanical strength and hardness. As for the surface finishing, at the beginning of the tool life tests (without considering the wear of the tool), at the highest cutting speed, presented the best results, but at the lowest cutting speed the worst.
Keywords: Ferro fundido de alta resistência
High strength cast iron
Fresamento frontal
Face milling
Desgaste de flanco
Flank wear
Rugosidade superficial
Surface roughness
Forças e potência de usinagem
Machining force and power
Temperatura de corte
Cutting temperature
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Subject: Ferro fundido
Fresagem (Trabalhos em metal)
Usinagem
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: REIS, Alcione dos. Fresamento frontal de ferros fundidos de alta resistência. 2019. 172 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2543
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2543
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30252
Date of defense: 11-Dec-2019
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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