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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-7251-5957
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-02-13
Title: Retificação de aço endurecido com aplicação de fluido de corte pela técnica MQL contendo grafeno e nanotubos de carbono
Alternate title (s): Grinding of hardened steel with application of cutting fluid by the MQL technique containing graphene and carbon nanotubes
Author: Abrão, Bruno Souza
First Advisor: Silva, Rosemar Batista da
First member of the Committee: Bianchi, Eduardo Carlos
Second member of the Committee: Hassui, Amauri
Third member of the Committee: Vilarinho, Louriel Oliveira
Fourth member of the Committee: Fiocchi, Arthur Alves
Summary: O processo de usinagem por abrasão possui vasta aplicação em diversos setores industriais por conseguir a combinação de baixos valores de rugosidade (Ra < 1,6 µm) e tolerâncias dimensionais estreitas (IT6 a IT3), contudo ela é um processo que envolve elevada energia específica. O material abrasivo dos rebolos convencionais possui baixa condutividade térmica e os cavacos gerados com pequenas dimensões, de forma que a maior parte do calor é direcionado para a peça, tornando imprescincível a utilização de fluido de corte para a refrigeração da zona de corte. A técnica de aplicação de fluido de corte convencional (abundância) é a mais empregada, entretanto em razão da crescente preocupação com as questões de segurança do trabalho, ambientais e econômicas tornou-se necessário o estudo de novas formas de aplicação do fluido de corte, com destaque para a mínima quantidade de lubrificante (MQL). Mas por outro lado, a técnica MQL apresenta limitações no que diz respeito à redução de temperatura do processo, o que tem motivado desenvolvimento de nova linha de pesquisas, dentre elas aquela que adiciona partículas sólidas ao fluido visando melhorar a capacidade de refrigeração e de lubrificação. Neste sentido, o presente trabalho objetivou o estudo da dispersão de partículas de nanotubos de carbono e grafeno ao fluido de corte durante a retificação cilíndrica externa de mergulho do aço endurecido SAE 52100 empregando diferentes tipos de rebolo abrasivo (Al2O3 convencional e seeded gel). Os seguintes parâmetros de corte foram testados: a velocidade de avanço Vf (1,0 mm/min e 1,5 mm/min) e a velocidade da peça Vw (0,29 m/s e 0,57 m/s). Como resultados, houve o aumento da rugosidade e deterioração da textura superficial com o aumento da velocidade de avanço e a redução da velocidade da peça. O emprego do rebolo seeded gel e o fluido contendo as partículas sólidas resultou em melhor acabamento. O maior Vf e menor Vw gerou as maiores variações de microdureza e aumento dos desvios de cilindricidade. O emprego do rebolo seeded gel e das condições MQL+Grafeno e MQL+Nanotubos de carbono minimizaram a ocorrência de danos de origem térmica. A potência de retificação reduziu com o uso do rebolo seeded gel e os fluidos contendo partículas sólidas.
Abstract: The abrasion machining process has wide application in several industrial sectors for achieving the combination of low roughness values (Ra < 1.6 µm) and narrow dimensional tolerances (IT6 to IT3), however it is a process in which a high specific energy is generated. The abrasive material of conventional grinding wheels has low thermal conductivity and the chips generated are small, so that most of the heat is directed to the workpiece, so becoming essential to use cutting fluid to cool the cutting area. The cooling system most used for grinding is the conventional technique of supplying cutting fluid (flooding). However, due to the growing concern with work safety, environmental and economic issues, it became necessary to study new ways of applying the cutting fluid, with emphasis on the Minimum Quantity of Lubrication (MQL). On the other hand, the MQL technique has limitations regarding the process temperature reduction, which has motivated the development of a new line of research, among them the one that adds solid particles to the fluid to improve the cooling and lubrication functions. In this sense, the present work aimed to study the dispersion of carbon nanotubes and graphene particles in the cutting fluid during the external cylindrical plunge grinding of SAE 52100 hardened steel using different types of abrasive grinding wheel (conventional Al2O3 and seeded gel). The following cutting parameters tested were: the feed speed Vf (1.0 mm/min and 1.5 mm/min) and the workpiece speed Vw (0.29m/s and 0.57 m/s). As a result, there was an increase in the roughness and deterioration of the surface texture with the increase in the feed speed and the reduction in the workpiece speed. The use of the seeded gel grinding wheel and the fluid containing the solid particles resulted in a better finish. The highest Vf and lowest Vw generated the highest microhardness variations and increased cylindricity deviations. The use of the seeded gel grinding wheel and the conditions MQL+Graphene and MQL+Carbon nanotubes minimized the occurrence of thermal damage. The grinding power was reduced with the use of the seeded gel grinding wheel and the fluids containing solid particles.
Keywords: Retificação Cilíndrica
Cylindrical Grinding
Aço endurecido
Hardened steel
Fluido de corte
Cutting fluid
Técnica MQL
MQL technique
Nanotubos de carbono
Carbon nanotubes
Grafeno multicamadas
Multilayer graphene
Integridade superficial e sub-superficial
Surface and sub-surface integrity
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Subject: Engenharia mecânica
Fluidos em metaloplastia
Aço - Tratamento térmico
Aço-carbono
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: ABRÃO, Bruno Souza. Retificação de aço endurecido com aplicação de fluido de corte pela técnica MQL contendo grafeno e nanotubos de carbono. 2022. 164 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.392
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.392
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37319
Date of defense: 29-Jul-2022
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