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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-7587-8761
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2027-07-16
Title: Investigação do rosqueamento interno da liga de alumínio AA6063-T6 com ferramentas de aço rápido revestidas com DLC
Alternate title (s): Investigation of internal threading of AA6063-T6 aluminum alloy with DLC coated high speed steel tools
Author: Lins, Raphael Silva
First Advisor: Silva, Marcio Bacci da
First coorientator: Martins, Paulo Sérgio
First member of the Committee: Machado, Álisson Rocha
Second member of the Committee: Silva, Rosemar Batista da
Third member of the Committee: Pereira, Igor Cezar Pereira
Fourth member of the Committee: Rossino, Luciana Sgarbi
Fifth member of the Committee: Gomes, Milla Caroline Gomes
Summary: A liga de alumínio AA 6063-T6, amplamente empregada nos setores automobilístico, naval e aeroespacial, apresenta baixa usinabilidade em operações de furação e rosqueamento interno, em razão de sua elevada ductilidade e da formação de cavacos longos, os quais podem provocar desgaste na ferramenta e deformações na superfície usinada. Este estudo teve como objetivo investigar a influência da aplicação de fluido de corte pressurizado e avaliar o impacto de variáveis de processo no desempenho de ferramentas de rosqueamento interno em aço-rápido, revestidas com Diamond-Like Carbon (DLC). Foram utilizados machos de corte M8 x 1,25 mm com canal central para lubrificação interna e testadas quatro variáveis independentes em dois níveis: velocidade de corte (40 e 60 m/min), pressão de aplicação do fluido de corte (15 e 35 kgf/cm²), ângulo de hélice (15º e 45º) e dois modelos de cabeçotes de compensação axial, de fabricantes distintos. Durante os ensaios, foram monitorados o torque e a força axial, e as ferramentas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da realização de ensaios de tração e microdureza Vickers nos corpos de prova rosqueados. O ângulo de hélice de 15º foi identificado como o fator de maior influência, segundo o diagrama de Pareto, resultando em uma força axial de avanço aproximadamente 6,5 vezes superior em relação ao ângulo de 45º nos ensaios iniciais, e 11,5 vezes superior após 600 ciclos de rosqueamento. Os resultados mostraram aumento significativo de adesão na superfície de folga e na largura do dorso das ferramentas após 300 rosqueamentos, especialmente com ângulo de hélice de 15º. Foi observada perda do revestimento DLC, confirmada por espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS), atribuída ao desgaste por attrition. Após 600 rosqueamentos, ocorreram micro lascamentos da aresta de corte, notadamente nas condições com velocidade de 40 m/min, pressão de 15 kgf/cm² e ângulo de hélice de 15º, no filete 3 da terceira carreira. A pressão do fluido de corte demonstrou influência significativa na remoção do cavaco cisalhado. A condição de 35 kgf/cm², associada ao revestimento DLC, contribuiu para a redução do desgaste, menor força axial e menor pico de torque durante a reversão da ferramenta, promovendo aumento da vida útil do macho de corte.
Abstract: The AA 6063-T6 aluminium alloy, widely employed in the automotive, naval, and aerospace sectors, exhibits poor machinability in drilling and internal threading operations due to its high ductility and the formation of long chips, which can lead to tool wear and surface deformation of the machined component. This study aimed to investigate the influence of pressurised cutting fluid application and to evaluate the impact of process variables on the performance of high-speed steel internal threading tools coated with Diamond-Like Carbon (DLC). M8 × 1.25 mm taps with a central channel for internal lubrication were used, and four independent variables were tested at two levels: cutting speed (40 and 60 m/min), cutting fluid pressure (15 and 35 kgf/cm²), helix angle (15° and 45°), and two models of axial compensation holders from different manufacturers. During the tests, torque and axial force were monitored, and the tools were analysed by scanning electron microscopy (SEM), in addition to tensile testing and Vickers microhardness measurements on the threaded specimens. The 15° helix angle was identified as the most influential factor, according to the Pareto chart, resulting in an axial feed force approximately 6.5 times higher than that of the 45° angle in the initial trials, and 11.5 times higher after 600 threading cycles. The results indicated a significant increase in adhesion on the clearance face and on the width of the tool’s flank after 300 threadings, particularly when using the 15° helix angle. Loss of the DLC coating was observed and confirmed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), attributed to attrition wear. After 600 threading operations, micro-chipping of the cutting edge was detected, especially under the condition of 40 m/min cutting speed, 15 kgf/cm² fluid pressure, and 15° helix angle, specifically on the third thread of the third pass. Cutting fluid pressure demonstrated a significant influence on the removal of sheared chips. The condition of 35 kgf/cm², combined with the DLC coating, contributed to reduced tool wear, lower axial force, and decreased torque peaks during tool reversal, thereby enhancing the service life of the cutting tap.
Notes: Auxílio das empresas: Gühring Brasil LTDA, Oerlikon Balzers Revestimentos Metálicos Ltda, Emuge Franken Ferramentas de Precisão LTDA e Anton Paar Brasil Ltda, VCI fluidos de corte.
Keywords: Rosqueamento interno
Internal threading
Liga de alumínio AA6063-T6
AA6063-T6 aluminum alloy
DLC
Diamond Like-Carbon
Desgaste de ferramenta
Tool wear
Fluido de corte pressurizado
Pressurized cutting fluid
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::MATERIAIS CONJUGADOS NAO METALICOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: LINS, Raphael Silva. Investigação do Rosqueamento interno da liga de alumínio AA6063-T6 com ferramentas de aço rápido revestidas com DLC. 2025. 172f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5051.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5051
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46834
Date of defense: 16-Jul-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:TESE - Engenharia Mecânica

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