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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-8192-4605
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Torneamento de aço endurecido ABNT - D6 com ferramenta de PCBN refrigerada através de galerias internas
Alternate title (s): Turning of ABNT D6 hardened steel with cooled PCBN tool through internal galleries
Author: Barbosa, Lucas Melo Queiroz
First Advisor: Machado, Álisson Rocha
First coorientator: Martins, Paulo Sérgio
First member of the Committee: Silva, Marcio Bacci da
Second member of the Committee: Torres, Ricardo Diego
Summary: A usinagem é um dos processos de fabricação mais utilizados no mundo, e se baseia na retirada de material da peça. De toda energia mecânica gerada pelo motor da máquina-ferramenta, mais de 95% são convertidas em calor no momento do corte. Devido a essas condições, a temperatura na ferramenta de corte pode alcançar valores de 1200 ºC, como na usinagem de aços endurecidos, o que resulta em menor vida útil da ferramenta de corte. Os fluidos de corte são o meio mais utilizado com fins de refrigeração nas indústrias, sendo em muitas situações não sustentáveis, devido ao custo, difícil descarte e riscos aos operadores, além de não serem recomendáveis em algumas ocasiões. Este trabalho tem como objetivo projetar e testar um sistema de refrigeração interna em ferramentas de Nitreto Cubico de Boro Policristalino (PCBN), o qual circula uma mistura de água com etileno glicol em circuito fechado, o qual será utilizado no torneamento de aço endurecido ABNT D6 e comparado com a usinagem a seco. Foi realizado um planejamento fatorial com dois níveis e três variáveis: método de refrigeração (usinagem a seco e com ferramentas refrigeradas internamente - FRI), avanço e velocidade de corte, com a profundidade de corte constante em todos os testes. As variáveis de saída consideradas foram a vida da ferramenta, a temperatura de corte, a força de corte e a rugosidade da peça. O sistema FRI proporcionou uma redução significativa na temperatura da superfície de saída da ferramenta, mensurada por meio de uma câmera termográfica, apesar de ser a variável menos significativa na temperatura máxima. Nos ensaios de vida, o sistema FRI aumentou a vida da ferramenta em todas as situações analisadas em relação a usinagem a seco, apesar da velocidade de corte apresentar maior significância. As variáveis mais influentes na análise de força foram o avanço, devido a área, e a refrigeração, no qual o sistema FRI apresentou maiores valores, devido a diminuição da temperatura. A rugosidade teve como único fator significativo a condição da geometria de aresta, na qual a ferramenta gasta proporcionou melhor acabamento superficial. Os tipos de desgastes ocorridos foram os de flanco e cratera, sendo que esta apresentou maior profundidade na usinagem a seco, devido a maior temperatura. Os principais mecanismos de desgaste encontrados foram a abrasão e a difusão.
Abstract: Machining is one of the most used manufacturing processes in the world and is based on the removal of material from the part. Of all the mechanical energy generated by the engine of the machine tool, more than 95% is converted into heat during the cut. Due to these conditions, the temperature in the cutting tool can reach values of 1200 °C, as when machining of hardened steels, which results in a shorter tool life. Cutting fluids are the most used means for cooling the machining region in industries, but they are not sustainable due to their cost, difficult disposal, and risks to operators, in addition to not being recommended on some occasions. This work aims to design and test an internal cooling system in Polycrystalline Cubic Boron Nitride (PCBN) tools, which circulates a closed-circuit mixture of water and ethylene glycol, which is used in the turning operation of hardened steel ABNT D6 and comparison with dry machining. A factorial design was used with two levels and three variables: cooling method (dry machining and internally cooled tool - ICT), feed rate and cutting speed, with depth of cut constant in all the tests. Tool life, cutting temperature, cutting force and workpiece surface roughness was the output variables considered. The ICT system provided a significant reduction in the temperature of the tool rake surface, measured using a thermographic camera, despite being the least significant variable in the maximum temperature. In the tool life tests, the FRI system increased the tool life in all situations analyzed compared to dry machining, despite the cutting speed being more significant. The most influential variables in the cutting force were feed rate, due to increased area of cutting; and cooling, in which the FRI system showed higher values, due to a decrease in temperature. The only significant factor for roughness was the condition of the edge geometry, in which the worn tool provided a better surface finish. Both flank and crater wears were observed, with the latter higher for dry machining because of higher cutting temperatures. Abrasion and diffusion were the prevailing wear mechanisms.
Keywords: Usinagem
Machining
Torneamento
Turning
Aço endurecido
Hardened steel
Refrigeração interna da ferramenta
Internally cooled tool
Torneamento duro
Hard turning
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Subject: Engenharia mecânica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: BARBOSA, Lucas Melo Queiroz. Torneamento de aço endurecido ABNT - D6 com ferramenta de PCBN refrigerada através de galerias internas. 2021. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.201.77.http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.282
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.282
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32430
Date of defense: 29-Jun-2021
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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