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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45127
ORCID: | ![]() |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Embargado |
Embargo Date: | 2027-02-27 |
Title: | Análise da retificabilidade do aço Hadfield em relação ao aço Rápido |
Alternate title (s): | Analysis of the grindability of Hadfield steel in relation to High Speed steel. |
Author: | Messias, Ana Caroline Teixeira |
First Advisor: | Silva, Rosemar Batista da |
First member of the Committee: | Silva Junior, Washington Martins da |
Second member of the Committee: | Xavier, Fábio Antonio |
Summary: | O aço Hadfield é amplamente utilizado em aplicações que exigem alta resistência ao impacto e à abrasão, como na indústria de mineração, trilhos ferroviários, britadores ou moinhos. Apesar de suas excelentes propriedades mecânicas, o aço Hadfield apresenta desafios na usinagem, especialmente na retificação. Durante o processo de retificação são geradas temperaturas elevadas na região de interface rebolo-peça devida à intensa geração de calor, especialmente quando são utilizados rebolos abrasivos convencionais que possuem baixa condutividade térmica. Aliado a isso, os cavacos possuem pequenas dimensões em função das baixas penetrações de trabalho, fazendo com que o calor gerado seja em grande parte transferido para a peça. Isso aumenta a suscetibilidade da peça a danos térmicos, como queima da superfície, elevada variação de dureza, alterações microestruturais e trincas, dentre outros, comprometendo sua funcionalidade e durabilidade. Para mitigar esses danos, é necessário o encontrar os parâmetros de corte adequados para o processo, com destaque para o rebolo e sua correta dressagem visando a manutenção da integridade da superfície da peça. Neste sentido, este trabalho analisa a retificabilidade do aço Hadfield sob diferentes condições de corte (3 valores de penetração de trabalho (ae) (10, 30 e 50 µm) e 2 velocidades da peça (Vw) (2,7 e 7,5 m/min), como também condições diferentes de dressagem (2 graus de recobrimento do rebolo (Ud) (2 e 8)). Ensaios foram realizados também no aço rápido para fins de comparação. As variáveis de saída utilizadas para determinar a retificabilidade foram os parâmetros de rugosidade (Ra e Rz), microestrutura das peças, textura e qualidade das superfícies retificadas, como também a potência do rebolo. No geral, a rugosidade aumentou com a penetração de trabalho e ao empregar menor grau de recobrimento. Em especial ao variar o ae de 10 µm para 50 µm combinada com Vw = 2,7 m/min e Ud = 2 observou-se um aumento de 10 % no valor do Ra, enquanto a combinação entre Vw = 2,7 e Ud = 8, o aumento foi de 41 %. A usinagem com maior valor de penetração de trabalho resultou em superfícies com maior incidência de queima visível. As amostras de aço Hadfield mais afetadas por danos térmicos foram aquelas retificadas sob condições com grau de recobrimento Ud = 8. Em termos de produtividade e aspecto visual da superfície, as condições de corte adequadas para retificação do aço Hadfield são: ae = 10 µm, Vw = 7,5 m/min e Ud = 2. Em termos de menor valor de rugosidade e aspecto visual favorável, as condições de corte recomendadas são: ae = 10 µm, Vw = 7,5 m/min e Ud = 8. O aço Hadfield apresentou melhor retificabilidade que o Aço Rápido. |
Abstract: | Hadfield steel is widely used in applications that require high impact and abrasion resistance, such as in the mining, rail, crushing and mills industries. Despite its excellent mechanical properties, Hadfield steel presents challenges in machining, especially in grinding. During the grinding process, elevated temperatures are generated in the grinding wheel-workpiece interface region due to intense heat generation, especially when conventional abrasive grinding wheels are used, which have low thermal conductivity. In additions to that, chips have small dimensions a result of low radial depth of cut, which favors most part of this heat is transferred to the workpiece. This increases it susceptibility to occurrence of thermal damage in the workpiece, such as burning, high variation in hardness, microstructural changes and cracks, among others, compromising its functionality and durability. To mitigate this damage, it is necessary to select the appropriated cutting conditions, with focus on the grinding wheel and its proper dressing operation. In this sense, this work analyzes the grindability of Hadfield steel under different cutting conditions (3 values of radial depth of cut (ae) (10, 30 and 50 µm) and 2 work speed values (Vw) (2.7 and 7.5 m/min)), as well as dressing conditions (2 grinding wheel overlap ratios (Ud) (2 and 8)) aiming maintenance of the surface integrity of the component. Tests were also performed on high-speed steel (HSS) for comparison purposes. Surface roughness (Ra and Rz), microstructure, texture and quality of the ground surfaces and power consumed in the process were the output variables to access the grindability. In general, the roughness increased with radial depth of cut and when using the lowest overlap ratio. Especially when varying the ae from 10 μm to 50 μm with combination with condition Vw = 2.7 m/min and Ud = 2 about 10 % increase in the Ra value was recorded, while in the combination with Vw = 2.7 and Ud = 8, about 41 % increase was achieved. Machining with higher radial depth of cut resulted in surfaces with a higher incidence of visible burning. The Hadfield steel samples most affected by thermal damage were those grinding under conditions overlap ratio Ud = 8. In terms of productivity and visual appearance of the surface, the most suitable conditions for grinding the Hadfield steel are combination of ae = 10 µm, Vw = 7.5 m/min and Ud = 2. In terms of lower roughness and favorable visual appearance, recommended grinding conditions are ae = 10 µm, Vw = 7.5 m/min and Ud = 8. The Hadfield steel presented better grindability than the High-Speed Steel. |
Keywords: | Retificação Grinding Aço Hadfield Hadfield steel Rebolo de óxido de alumínio White aluminum oxide grinding wheel Grau de recobrimento Overlap ratio Integridade superficial Surface integrity Potência de retificação Grinding power |
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: | MESSIAS, Ana Caroline Teixeira. Análise da retificabilidade do aço Hadfield em relação ao aço Rápido. 2025. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5048. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.5048 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45127 |
Date of defense: | 27-Feb-2025 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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