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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46619| ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-8192-4605 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| Título: | Fresamento de Inconel® 718 com diferentes estratégias de lubri-refrigeração |
| Título (s) alternativo (s): | Milling of Inconel® 718 with different lubri-cooling strategies |
| Autor: | Barbosa, Lucas Melo Queiroz |
| Primer orientador: | Machado, Álisson Rocha |
| Primer coorientador: | Martins, Paulo Sérgio |
| Primer miembro de la banca: | Rodrigues, Alessandro Roger |
| Segundo miembro de la banca: | Oliveira, Déborah de |
| Tercer miembro de la banca: | Silva, Leonardo Rosa Ribeiro da |
| Cuarto miembro de la banca: | Silva, Rosemar Batista da |
| Resumen: | Superligas de níquel, como o Inconel® 718, são empregadas em setores onde o valor do produto é elevado (aeroespacial, nuclear e petroquímico) devido à alta resistência mecânica, corrosão, fadiga, fluência e estabilidade estrutural em condições extremas. Contudo, as propriedades dificultam a usinagem, devido à alta resistência ao cisalhamento dinâmico, mantida a elevadas temperaturas, baixa condutividade térmica, encruamento, possibilidade de formação de aresta postiça e presença de carbonetos duros, comprometendo a integridade superficial e reduzindo a vida da ferramenta. Diante desse cenário, a correta aplicação de técnicas de lubri-refrigeração é essencial para mitigar esses efeitos. O estudo investigou cinco métodos de lubri-refrigeração no fresamento do Inconel® 718 com ferramentas de metal duro: sem refrigeração (SR), ar comprimido (AC), mínima quantidade de fluido lubrificante (MQL), tubo de vórtice (TV) e jorro. Foram testadas quatro condições de corte, variando a velocidade (30 m/min e 60 m/min) e o avanço por dente (0,1 mm/dente e 0,2 mm/dente). A pesquisa incluiu ensaios de temperatura, utilizando o método do termopar ferramenta-peça para medição na interface, além da análise de forças de corte, potência e energia específica de corte, rugosidade superficial (Ra, RSm e Rq), grau de recalque, morfologia do cavaco, vida da ferramenta e os mecanismos de desgaste. Os dados foram tratados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey. O uso do jorro foi o método mais eficaz na redução das temperaturas, força de corte, potência de corte e aumentou a vida devido à boa capacidade lubri-refrigerante e a não presença de trincas de origem térmica. Já o SR apresentou as temperaturas mais elevadas, acarretando o maior desgaste da ferramenta, menor vida e em maiores forças de corte e potência específica de corte. Os métodos de resfriamento a ar (AC, MQL e TV) não apresentaram diferenças estatisticamente significativas na redução da temperatura, embora o TV tenha apresentado menor grau de recalque do cavaco. Os mecanismos de desgaste observados incluíram a adesão e abrasão na superfície de folga, e adesão na superfície de saída. Não foram observadas trinca de origem térmica em nenhum método de lubri-refrigeração, mas houve a presença de lascamentos e trincas de origem mecânica. |
| Abstract: | Nickel-based superalloys, such as Inconel® 718, are widely employed in critical sectors, including aerospace, nuclear, and petrochemical industries, due to their high mechanical strength, corrosion resistance, fatigue resistance, creep resistance, and structural stability under extreme conditions. However, these properties also make machining particularly challenging due to high dynamic shear strength, that is maintained at elevated temperatures, low thermal conductivity, work hardening, possibility of built-up edge (BUE) formation, and the presence of hard carbides, which compromise surface integrity and reduce tool life. Given this scenario, the proper application of lubrication and cooling techniques is essential to mitigate these effects. Thus, this study investigates five lubrication and cooling methods in the milling of Inconel® 718 with cemented carbide tools: dry cutting (DC), compressed air (CA), minimum quantity lubrication (MQL), vortex tube (VT), and flood cooling (FC). Four cutting conditions were tested, varying cutting speed and feed per tooth. The study included temperature measurements using the tool-workpiece thermocouple method to assess the interface temperature, as well as analyses of cutting forces, power consumption, and specific cutting energy. Additionally, surface roughness, chip compression degree, and chip morphology were examined. Tool life and wear mechanisms were also evaluated. The collected data were statistically analyzed using analysis of variance (ANOVA) and Tukey’s test. Flood cooling proved to be the most effective method in reducing cutting temperatures, cutting forces, and power consumption, while also increasing tool life because of its good lubri-cooling effect and the absence of thermally induced cracks. In contrast, dry cutting resulted in the highest interface temperatures, leading to greater tool wear, reduced tool life, and increased cutting forces and specific cutting energy. The air-based cooling methods (CA, MQL, and VT) did not exhibit statistically significant differences in temperature reduction, although the VT method demonstrated a lower degree of chip compression. The observed wear mechanisms included adhesion and abrasion on the flank surface and adhesion wear on the rake face. No thermally induced cracks were observed under any lubrication and cooling condition; however, chipping and mechanically induced cracks were present. |
| Palabras clave: | Inconel® 718 fresamento de topo sistemas lubri-refrigerantes gerador de vórtice MQL usinagem |
| Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA |
| Tema: | Engenharia mecânica |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Cita: | BARBOSA, Lucas Melo Queiroz. Fresamento de Inconel® 718 com diferentes estratégias de lubri-refrigeração. 2025. 163 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.447. |
| Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.447 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46619 |
| Fecha de defensa: | 23-ago-2025 |
| Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): | ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis. ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
| Aparece en las colecciones: | TESE - Engenharia Mecânica |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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| FresamentoInconel718.pdf | Tese | 5.74 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
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