Dissertação
Retificação plana do aço SAE 52100 com fluido de corte contendo grafeno aplicado pela técnica MQL
Peripheral surface grinding of SAE 52100 steel with cutting fluid containing graphene applied by the MQL technique
Registro en:
Autor
Abrão, Bruno Souza
Institución
Resumen
Due to environmental, social and economic issues, research has been developed to find
alternatives to conventional technique (where the cutting fluid is used at high flow rates),
mainly to reduce the volume of cutting fluid without harming the grinding process and
compromising the quality of the workpiece. Among these alternatives, the addition of solid
particles to the cutting fluid combined with the minimum quantity of lubricant (MQL),
especially as graphene platelets, for example, has been shown to be promising in grinding
processes. The presence of these particles has contributed to the improvement of fluid
properties, for example, the thermal conductivity was raised, potentiating its cooling effect
and being an option to increase the efficiency of the MQL technique. In this context, the
current work aims to verify the efficiency of the multilayer graphene platelets dispersed in
cutting fluid in peripheral surface grinding of SAE 52100 steel with aluminum oxide grinding
wheel under different cutting conditions. In addition to the different cooling-lubrication
conditions tested (conventional, MQL (without graphene) and MQL + Graphene), grit size of
grinding wheel (mesh 46 and 60), radial depth of cut (10 μm and 30 μm) and workpiece speed
(3 m/min and 7 m/min) were varied. The output parameters monitored were: surface
roughness parameters (Ra and Rz) and microhardness of the workpiece, as well as power
grinding and texture/quality of the ground surfaces. The results showed that the presence of
graphene generated the lowest values of roughness, the least variation in microhardness as
well as the lowest power consumed in the process. This condition was also responsible for the
best quality of the machined surfaces. Also, roughness and grinding power increased with the
radial depth of cut and workpiece speed, whereas the highest drop in microhardness below the
machined surface was observed after machining with the lowest workpiece speed of 3 m/min
and radial depth of cut of 30 μm. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Dissertação (Mestrado) Devido às questões ambientais, sociais e econômicas, pesquisas têm sido desenvolvidas para
encontrar técnicas alternativas à convencional (em que o fluido de corte é utilizado em
elevadas vazões), principalmente visando a redução do volume de fluido de corte, sem
prejudicar o processo de retificação e sem comprometer a qualidade da peça. Dentre estas
alternativas, a adição de partículas sólidas ao fluido de corte combinadas com a técnica da
mínima quantidade de lubrificante (MQL), principalmente como o grafeno multicamadas, por
exemplo, tem se mostrado promissora em processos de retificação. A presença destas
partículas tem contribuído para a melhoria das propriedades do fluido, por exemplo, a
condutividade térmica foi elevada, potencializando seu efeito refrigerante e sendo uma opção
para aumentar a eficiência da técnica MQL. Neste sentido, o presente trabalho visa avaliar a
viabilidade da utilização de partículas de grafeno multicamadas adicionadas ao fluido de corte
no processo de retificação plana tangencial do aço SAE 52100 endurecido com rebolo de
óxido de alumínio sob diferentes condições de corte e observar o desempenho na redução dos
danos térmicos. Foram testadas também as condições de lubri-refrigeração convencional e
MQL tradicional (sem grafeno) para permitir comparações. Os parâmetros de corte testados
foram: granulometria do rebolo (granas mesh 46 e 60), penetração de trabalho (10 µm e 30
µm) e velocidade da peça (3 m/min e 7 m/min). Como variáveis de saída, foram investigados
os parâmetros de rugosidade (Ra e Rz) e microdureza das peças, potência do processo, além da
textura e qualidade das superfícies retificadas. No geral, os resultados mostraram que a
presença do grafeno foi responsável pelos menores valores de rugosidade, menor variação de
microdureza e potência, além de gerar as superfícies com melhor textura. Quanto aos
parâmetros de corte, as variáveis rugosidade e potência do processo aumentaram com a
penetração de trabalho e velocidade da peça, enquanto que a menor velocidade da peça de 3
m/min e penetração de trabalho de 30 μm resultaram nas maiores quedas de microdureza
abaixo da superfície.