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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32851
ORCID: | http://orcid.org/0000-0003-0887-3634 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Análise da força de corte e rugosidade no torneamento de ferro fundido cinzento utilizando sistemres |
Alternate title (s): | Analysis of cutting force and roughness in gray cast iron turning using internal tool cooling system |
Author: | Peixoto, Augusto César Santos |
First Advisor: | Silva, Marcio Bacci da |
First coorientator: | Martins, Paulo Sérgio |
First member of the Committee: | Abrão, Alexandre Mendes |
Second member of the Committee: | Machado, Alisson Rocha |
Summary: | O torneamento é uma operação de usinagem convencional que se baseia na retirada de cavaco através do cisalhamento provocado por uma aresta de corte. Durante a deformação plástica do material para a formação do cavaco mais de 95% da energia mecânica fornecida pela máquina é transformada em calor. Esta concentração de energia térmica em uma pequena região produz elevadas temperaturas no contato cavaco-ferramenta, que para o torneamento de ferro fundido cinzento variam numa faixa de 600 ºC a 900 ºC, dependendo dos parâmetros de usinagem. Essa elevada temperatura sobre a ferramenta de corte tem um efeito danoso visto que potencializa os mecanismos de desgaste, diminuindo assim sua vida útil. Para controlar esse problema diversas soluções são usadas industrialmente, onde se destacam o uso do fluido de corte, a técnica da mínima quantidade de lubrificante (MQL) e o desenvolvimento de novos materiais para ferramenta corte. Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da utilização de ferramentas com refrigeração interna (FRI) na força de corte e na rugosidade da peça. Por meio do processo da eletroerosão, canais de refrigeração foram fabricados nas ferramentas de metal duro para que água a 2 ºC circulasse internamente em um ciclo fechado. Foram realizados ensaios de usinagem em uma barra de ferro fundido cinzento FC-300, comparando a utilização de FRI com a ferramenta sem refrigeração interna (FSRI). Utilizou-se um planejamento experimental fatorial misto, com dois níveis para os fatores de profundidade de usinagem (1,0 e 1,5 mm) e uso de refrigeração (FRI ou FSRI), e três níveis para a velocidade de corte (150, 200 e 250 m/min), totalizando 12 condições diferentes. As variáveis de saída foram a força de corte e a rugosidade Ra e Rq. Entre os principais resultados estão: uma redução no Ra de 4,8% a 14,9% e no Rq de 5,5% a 20,0%, quando se compara FRI com FSRI; o uso das FRI resultou em uma queda de 0,8% a até 21,07 % na força de corte em comparação com a FSRI. |
Abstract: | Turning is a conventional machining operation that is based on chip removal through shear caused by a cutting edge. During plastic deformation of the material for chip formation, more than 95% of the mechanical energy supplied by the machine is transformed into heat. This concentration of thermal energy in a small region produces high temperatures in the chip-tool contact, which for turning gray cast iron vary in a range from 600 ºC to 900 ºC, depending on the machining parameters. This high temperature on the cutting tool has a harmful effect as it enhances the wear mechanisms, thus reducing its useful life. To control this problem, several solutions are used industrially, which include the use of cutting fluid, the minimum amount of lubricant technique (MQL) and the development of new materials for cutting tools. This work aims to evaluate the effect of using internal coolant tools (ICT) on the cutting force and roughness of the workpiece. Through the electrical discharge machining, cooling channels were manufactured in the carbide tools so that water at 2 ºC circulated internally in a closed cycle. Machining tests were carried out on a FC-300 gray cast iron bar, comparing the use of ICT with the no internal coolant tool (NICT). A mixed factorial experimental design was used, with two levels for cutting depth factor (1.0 and 1.5 mm) and use of coolant (ICT or NICT), and three levels for cutting speed (150, 200 and 250 m/min), totaling 12 different conditions. The output variables were cutting force and roughness Ra and Rq. Among the main results are: a reduction in Ra from 4.8% to 14.9% and in Rq from 5.5% to 20.0%, when comparing ICT with NICT; the use of ICT resulted in a drop of 0.8% to up to 21.07% in cutting force compared to NICT. |
Keywords: | ferro fundido cinzento ferramenta refrigerada internamente força de corte rugosidade gray cast iron internally cooled tool cutting force roughness |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO |
Subject: | Engenharia mecânica Usinagem por eletroerosão Ferro fundido Torneamento |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | PEIXOTO, Augusto César Santos. Análise da força de corte e rugosidade no torneamento de ferro fundido cinzento utilizando sistema de resfriamento interno da ferramenta. 2021. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5592 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5592 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32851 |
Date of defense: | 30-Aug-2021 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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