Engenharia Mecânica
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Dissertação Análise da integridade superficial no torneamento endurecido do aço AISI 4317 cementado(2013) Branco, Felipe KuligEste trabalho teve como objetivo a analise da integridade superficial do material AISI 4317, cementado, temperado e revenido de dureza media de 59 HRC sujeito ao torneamento de acabamento utilizando pastilhas de CBN (nitreto cubido de boro), variando tres parametros de usinagem, sendo eles velocidade de corte, avanco e profundidade de corte. A caracterizacao da integridade superficial deu-se atraves do estudo da rugosidade media Ra, das tensoes residuais e analise da camada superficial afetada termomecanicamente devido ao processo de usinagem, correlacionadas com as respectivas forcas de usinagem. O planejamento experimental escolhido foi o central composto, comumente utilizado para experimento envolvendo processos de usinagem. As variaveis dependentes, esforcos de usinagem, rugosidade, tensoes residuais e camada superficial afetada, foram associadas estatisticamente as variaveis independentes, velocidade de corte, avanco e profundidade de corte, atraves do programa ¡§Statistica¡¨. As rugosidades medias obtidas variaram 0,32 a 2,80 Ým. O estudo das tensoes residuais indicou que o torneamento introduziu altas tensoes residuais compressivas na subsuperficie das amostras, caracteristica que aumenta a vida a fadiga e minimiza o aparecimento de trincas na superficie e subsuperficie do material. Camadas afetadas foram identificadas na superficie das amostras, verificadas a partir de ensaios metalograficos, apos a usinagem, fenomeno que tende a degenerar a integridade superficial, podendo ser eliminada utilizando processos de superacabamento, ja que pequenas camadas foram encontradas, variando de 1,1 a 5,1 Ým. Dentre as componentes da forca de usinagem, a forca de penetracao foi a que apresentou o maior modulo. Os menores valores das variaveis independentes representaram os parametros de usinagem responsaveis pelas condicoes otimizadas das variaveis dependentes que representam a integridade superficial do aco AISI 4317 torneado depois de cementado-temperado-revenido.Dissertação Redes neurais artificiais e planejamento fatorial:um estudo da integridade superficial do aço ABNT 52100 endurecido no processo de torneamento(2012) Paschoalinoto, N. W.O uso de redes neurais artificiais e planejamento fatorial, para o estudo da integridade superficial de peças de aço ABNT 52100 torneadas no estado endurecido, foram o foco deste trabalho. Os ensaios de torneamento foram efetuados de acordo com um planejamento experimental, utilizando-se três insertos distintos: Tipo-S (20o e 30o) e Tipo-T. Os testes foram executados em 60 amostras de aço ABNT 52100 com dureza média de 58,5 HRC. Os dados de corte (velocidade de corte, avanço e profundidade de penetração) utilizados no torneamento dos corpos de prova foram definidos como variáveis independentes da rede neural artificial e do planejamento fatorial e as forças de usinagem (força de avanço, força de corte e força de penetração) foram medidas com um transdutor tri-axial e definidas como variáveis dependentes. Após a usinagem mediram-se as rugosidades Ra e as tensões residuais circunferenciais, também nomeadas variáveis dependentes. As tensões residuais foram medidas pelo método da difração de raios-X. A análise metalográfica em todos os corpos de prova permitiu verificar a presença ou não da camada branca decorrente do processo da usinagem. Algumas configurações de redes neurais artificiais foram sugeridas, treinadas e testadas. Obteve-se grande aproximação entre os resultados experimentais e os previstos pelas redes. Um planejamento fatorial completo de três variáveis e dois níveis com dois pontos centrais e uma réplica foi utilizado para a análise estatística. Os resultados preditos pelas redes neurais propostas foram comparados com os resultados estatísticos fatoriais através da análise das respectivas variâncias. A otimização das respostas, predizendo a integridade superficial, em função das variáveis independentes para cada inserto foram obtidos por meio da função desirability e uso do programa Statistica. Os resultados mais significativos foram: as redes neurais propostas e o planejamento estatístico predizem as respostas de forma semelhante; o avanço foi a variável mais importante para a rugosidade; a velocidade de corte e a profundidade de penetração influenciaram significativamente as tensões residuais para o inserto do tipo S e o avanço e a profundidade de penetração para o inserto T. Constatou-se que o inserto tipo S com 30º favoreceu a formação da camada branca.- Efeitos dos parâmetros de soldagem por atrito linear (FSW) nas tensões residuais, microdureza e microestrutura em juntas dissimilares de ligas AA2014-T3 e AA7475-T761(2016) Silva, P. A. O.A soldagem por atrito e mistura linear (SAL) com pino não consumível ou Friction Stir Welding (FSW) é um processo de soldagem de estado sólido, desenvolvido no The Welding Institute (TWI) em 1991 que é objeto de crescente estudo e utilização, especialmente nas indústrias aeronáutica e aeroespacial, devido à sua aplicabilidade em ligas de alumínio de alta resistência, como AA 2XXX e AA 7XXX que não são soldáveis por processos convencionais. Do ponto de vista microestrutual, a soldagem por atrito linear tem como vantagens a preservação das propriedades mecânicas do material, baixa distorção do material, preservação de elementos de liga, obtenção de grãos finos e equiaxiais, garantindo propriedades mecânicas elevadas e ductilidade. Além disso, o processo não gera fumos, não utiliza gases e consumíveis, sendo assim, superior do ponto de vista ambiental. Este trabalho apresenta os efeitos da variação dos parâmetros de soldagem nos esforços, temperatura, tensões residuais, microestrutura e microdureza Vickers para juntas dissimilares de AA2024-T3 e AA7475-T761. Os resultados experimentais mostraram que a solda por atrito linear possui uma grande faixa de estabilidade de parâmetros para resultados de temperatura e esforços desejados e que, é necessário garantir o aporte de calor satisfatório pela otimização dos parâmetros mais significativos - rotação (rpm) e avanço (mm/min) - para execução de uma solda livre de defeitos. Os perfis de microdureza indicaram o efeito da redução do tamanho de grão em direção à ZTMA, bem como o efeito da recristalização no nugget. Já os perfis de tensões residuais, mostraram o efeito da pressão exercida pelo ombro na zona afetada, o alívio de tensões por temperatura no núcleo e a restrição das tensões residuais as zonas afetadas pela solda.
- Caracterização da superfície e propriedades mecânicas da soldagem por atrito linear em juntas tri-dissimilares com ligas de alumínio e liga de titânio(2016) Yakabu, D. Y.A busca por estruturas mais leves e resistentes contribuiu para o desenvolvimento de métodos de solda eficazes, dentre eles, a solda por atrito linear, que é uma técnica recente e patenteada em 1991. A indústria ainda é cautelosa com o uso desta técnica, e atualmente diversos estudos voltados ao melhor conhecimento da técnica estão sendo realizados. A solda é realizada por meio do atrito entre uma ferramenta rotativa e os materiais a serem soldados. Dentre as vantagens que a técnica proporciona, encontram-se a capacidade de realizar a solda entre as ligas de alumínio séries 2xxx e 7xxx e entre materiais de composições químicas diferentes. Neste trabalho foi estudada a junção tri-dissimilar entre as ligas de alumínio 2024-T4 e 7475-T6 com a liga de titânio Ti6Al4V. As ligas de alumínio foram posicionadas na parte superior da solda, formando uma solda do tipo topo. A liga de titânio foi posicionada na parte inferior da solda, formando uma solda do tipo sobreposto com as ligas de alumínio. Os parâmetros de rotação, avanço e ângulo da solda foram definidos, seguindo um planejamento experimental central composto com dois níveis de variação. A análise da influência destes parâmetros foi realizada por meio da avaliação da integridade superficial da solda com a medição da tensão residual, microdureza e limite de resistência pelo ensaio de tração. Além desses parâmetros, as forças de apoio e avanço, o torque e a temperatura foram monitoradas e posteriormente analisadas. A tensão residual foi medida no alumínio com a técnica do furo cego e no titânio com a difração de raios X. A tensão residual no alumínio apresentou valores positivos na superfície e a medida que a profundidade aumentou, a tensão reduziu chegando a valores próximos de zero e até negativos. No titânio, a tensão residual mostrou grande influência com a temperatura, onde altas temperaturas resultaram em baixa tensão. A microdureza no titânio não apresentou correlação com as variáveis. Por meio dos ensaios de tração, o limite de resistência da solda foi comparado com os metais base, onde foi possível obter soldas com o limite de resistência superior ao AA2024.A análise de otimização, correlacionando todas as variáveis analisadas resultou em um coeficiente de desejabilidade de 0,73, com a rotação de 964 RPM, avanço de 40 mm/min e ângulo de 1,6º.