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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-7884-122X
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Furação da liga de alumínio Al-Mg-Si 6351 T6 utilizando brocas helicoidais de aço-rápido revestidas com Diamond-Like Carbon
Título(s) alternativo(s): Drilling of the Al-Mg-Si 6351 T6 aluminum alloy using high-speed steel twist drills coated with Diamond-Like Carbon
Autor(es): Ba, Elhadji Cheikh Talibouya
Primeiro orientador: Silva, Márcio Bacci da
Primeiro coorientador: Martins, Paulo Sérgio
Primeiro membro da banca: Rossino, Luciana Sgarbi
Segundo membro da banca: Hassui, Amauri
Terceiro membro da banca: Silva Junior, Washigton Martins da
Quarto membro da banca: Machado, Álisson Rocha
Resumo: A usinagem a seco de ligas de alumínio tem sido uma técnica abordada, em especial, naqueles estudos voltados para a contextualização da furação no conceito “Manufatura Verde”. Um dos desafios enfretados nessa técnica é o mecanismo de adesão, que se intensifica com a usinagem de ligas de alumínio e com as complexidades da furação. Adicionando-se o uso do aço-rápido, material de grande representatividade na produção total de ferramentas de corte, torna-se importante investigar meios que possibilitem melhorar o seu desempenho durante a usinagem. Nesse contexto, a família dos filmes de carbono amorfo semelhante ao diamante (DLC) apresenta características que podem ser vantajosas para a usinagem a seco, apesar de algumas inconsistências de aplicação ainda serem observadas e, então, incentivam o desenvolvimento de novas pesquisas. A partir disso, se propôs a investigação dos efeitos do avanço, da velocidade de corte, da geometria de cunha cortante e dos filmes finos de DLC durante a furação a seco da liga Al-Mg-Si 6351 T6, utilizando brocas helicoidais de aço-rápido AISI M35, avaliando-se a formação do cavaco, os mecanismos de desgaste predomimante, os esforços de usinagem, os desvios de forma e de dimensão e a textura superficial. A metodologia foi composta por etapas de aquisição, preparação e caracterização dos materiais, de elaboração do planejamento experimental e de descrição das variáveis de resposta. Ao todo foram realizados 108 ensaios unitários. Resultados permitiram confirmar características químicas, estruturais e mecânicas da liga usinada e do material de fabricação das ferramentas de corte. Camadas similares de carbono amorfo hidrogenado foram identificadas em ambos os filmes, sendo classificados como lubrificantes sólidos predominantes em hibridizações sp2 e com qualidades aceitáveis de adesão ao substrato. Nos ensaios de usinagem, verificou-se que a minimização do avanço e maximização da velocidade de corte proporcionam melhores resultados. Observou-se melhorias à usinagem a seco mediante utilização dos filmes finos, destacando-se aquele composto por uma camada de nitreto de cromo. Com o uso dos quebra-cavacos, notou-se uma ligeira melhoria da textura superficial dos furos que, no entanto, foi sobreposta pela alteração expressiva e não esperada da morfologia dos cavacos. Estudos futuros são necessários para aperfeiçoar essa geometria de cunha cortante.
Abstract: Dry machining of aluminum alloys is a technique that has been widely addressed, especially in studies focused on contextualizing drilling within the "Green Manufacturing" concept. One of the challenges faced in this technique is the adhesion mechanism, which intensifies during the machining of aluminum alloys and the inherent complexities of drilling. In addition, given the use of high-speed steel—a material with significant representation in the total production of cutting tools—it becomes vital to investigate ways to improve its performance during machining. In this context, the family of diamond-like carbon (DLC) coatings presents characteristics that can be advantageous for dry machining, although some inconsistencies in application are still observed, thus encouraging the development of new research. Based on this, the investigation of the effects of feed rate, cutting speed, cutting wedge geometry, and DLC coatings during dry drilling of Al-Mg-Si 6351 T6 alloy was proposed, using AISI M35 high-speed steel twist drills, while evaluating chip formation, predominant wear mechanisms, machining forces, form and dimensional deviations, and surface texture. The methodology consisted of stages of material acquisition, preparation and characterization, experimental design, and description of response variables. A total of 108 unit tests were performed. Results confirmed the chemical, structural, and mechanical characteristics of the machined alloy and the material used to manufacture the cutting tools. Similar layers of hydrogenated amorphous carbon were identified in both coatings, classified as predominantly solid lubricants with sp2 hybridization and satisfactory adhesion to the substrate. In machining tests, it was found that minimizing the feed rate and maximizing the cutting speed provided better results. Improvements in dry machining were observed through the use of coatings, particularly the one composed of a chromium nitride layer. With the use of chip breakers, a slight improvement in the surface texture of the holes was noted, which, however, was offset by a significant and unexpected alteration in chip morphology. Future studies are needed to refine this cutting wedge geometry.
Palavras-chave: Aço-rápido
High-Speed Steel
Carbono semelhante ao diamante
Diamond-Like Carbon
Estatística
Statistic
Furação
Drilling
Ligas de alumínio
Aluminum alloys
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
Assunto: Engenharia mecânica
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Referência: BA, Elhadji Cheikh Talibouya. Furação da liga de alumínio Al-Mg-Si 6351 T6 utilizando brocas helicoidais de aço-rápido revestidas com Diamond-Like Carbon. 2026. 297 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.11013.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.11013
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50392
Data de defesa: 14-Jul-2026
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece nas coleções:TESE - Engenharia Mecânica

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