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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-8231-4438
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Uso de calorimetria para estimativa da distribuição do calor gerado no processo de furação de ferro fundido
Alternate title (s): Use of calorimetry to estimative the distribution of heat generated in drilling process of cast iron
Author: Costa, Ivanilson Sousa da
First Advisor: Silva, Marcio Bacci da
First member of the Committee: Diniz, Anselmo Eduardo
Second member of the Committee: Rubio, Juan Carlos Campos
Third member of the Committee: Silva, Rosemar Batista da
Fourth member of the Committee: Guimarães, Gilmar
Summary: O calor gerado e a distribuição de temperaturas em usinagem exercem grande influência no desgaste da ferramenta de corte, na integridade superficial e na precisão dimensional das peças usinadas, de modo que os fenômenos de geração de calor e temperatura têm sido investigados por metodologias experimentais, analíticas e numéricas. Este trabalho teve como objetivo determinar a quantidade de calor gerada na furação do ferro fundido cinzento por meio do método calorimétrico. O calorímetro empregado consistiu de dois recipientes cilíndricos coaxiais fabricados em Poliamida 6.6 e Policloreto de Vinila. Termopares tipo-T foram utilizados para contínua medição das temperaturas do fluido no interior do calorímetro. O equacionamento do calorímetro foi definido para a metodologia utilizada. O calorímetro também foi utilizado para medição da partição de calor transferida para a ferramenta de corte, da partição de calor transferida para os cavacos e das temperaturas da ferramenta de corte e dos cavacos. A distribuição de temperaturas durante o corte foi medida experimentalmente por medição infravermelha e simulada pelo método dos elementos finitos com o programa AdvantEdgeTM. Foi demonstrado que entre 82,63 % e 83,46 % da energia mecânica utilizada para o corte foi transformada em calor durante a usinagem. O método calorimétrico apresentou resultados coerentes com a literatura confirmando a aplicabilidade da metodologia empregada para avaliação da energia mecânica transformada em energia térmica em usinagem. O método dos elementos finitos se mostrou uma ferramenta eficaz para simulação do processo de furação. Por outro lado, a termografia infravermelha apresentou limitações quando associada ao método calorimétrico.
Abstract: The heat generated and the temperature distribution in machining greatly influence cutting tool wear, surface integrity and dimensional accuracy of machined parts, so that heat and temperature generation phenomena have been investigated by experimental, analytical and numeric methodologies. This thesis aimed to determine the amount of heat generated in the gray cast iron drilling through the calorimetric method. The calorimeter employed consisted of two coaxial cylindrical boxes made of Polyamide 6.6 and Polyvinyl Chloride. T-type thermocouples were used to continuously measure the temperatures of the calorimetric fluid. Calorimeter equation was defined for the methodology applied. Calorimeter was also used to measure the heat transfer to the drill bit, the heat transfer to the chips and the temperature of drill bit and chips. The temperature distribution during the cutting were measured experimentally by infrared measurement and simulated by the finite element method with the AdvantEdgeTM software. It has been shown that between 82.63 % and 83.46 % of the mechanical energy spent for the cutting was converted into heat during machining. Calorimetric method presented results consistent with the literature, thereby, confirming the applicability of the methodology employed to evaluate the mechanical energy transformed into thermal energy in machining. Finite element method has proved to be an effective tool in simulation tests of the drilling process. On the other hand, infrared thermography presented limitations when associated with the calorimetric method.
Keywords: geração de calor
heat generation
calorimetria
calorimetry
distribuição de temperaturas
temperature distribution
método dos elementos finitos
finite element method
ferro fundido cinzento
gray cast iron
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Subject: Engenharia mecânica
Calorimetria
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: COSTA, Ivanilson Sousa da. Uso de calorimetria para estimativa da distribuição do calor gerado no processo de furação de ferro fundido. 2019. 140 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2272
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2272
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32748
Date of defense: 4-Sep-2019
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