Estudo da temperatura em ferramentas de usinagem com canais de refrigeração internos no torneamento do ferro fundido cinzento

Study of temperature in machining tools with internal cooling channels in turning of gray cast iron

dc.contributorMartins, Paulo Sérgio
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6979394011332346
dc.contributorSilva, Marcio Bacci da
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9291398329256011
dc.contributorHassui, Amauri
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9862345799372101
dc.contributorMachado, Álisson Rocha
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0203667980247686
dc.creatorFrança, Pedro Henrique Pires
dc.date2021-07-09T17:43:07Z
dc.date2021-07-09T17:43:07Z
dc.date2021-06-30
dc.date.accessioned2023-09-28T20:51:20Z
dc.date.available2023-09-28T20:51:20Z
dc.identifierFRANÇA, Pedro Henrique Pires. Estudo Da Temperatura Em Ferramentas De Usinagem Com Canais De Refrigeração Internos No Torneamento Do Ferro Fundido Cinzento. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.283.
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32428
dc.identifierhttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.283
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9059569
dc.descriptionEste trabalho também recebeu auxílio de insumos doados pelas empresas NipoTec® Ferramentas Industriais e Walter Tools®.
dc.descriptionMachining is a productive process that involves friction between two materials, with a high strain rate, in which most of the mechanical energy is converted into heat, mainly concentrated in small areas at the tool/chip interface where the highest temperatures are normally found. In the part, the higher temperature favors the reduction of cutting efforts due to the reduction of material resistance. It has an adverse effect on the tool, as it accelerates wear mechanisms, compromising its useful life. Furthermore, it harms the surface integrity of the part, the dimensional tolerances, and consequently the productivity of the process. The standard technique for temperature control in the metalworking industry is the application of Abundant Cutting Fluids – FCA. The main functions of FCAs are cooling, lubrication, chip removal and corrosion protection. These inputs effectively improve tool life, in addition to producing better dimensional control and surface quality. However, FCAs have disadvantages in relation to the sustainability tripod: social, environmental and economic. Environmentally, if not properly disposed of, they can impact soil, sewage, groundwater, rivers, springs, etc. Socially, they are toxic and can cause operators allergic skin problems, respiratory problems or even cancer. Finally, economically they represent a considerable portion of the production cost. This work presents a thermal study of a cooling technique for machining from tools and tool holders designed with internal cooling channels, through which chilled water circulates in a closed cycle. Therefore, this work aimed to study the effect that this cooling technique in machining with internally cooled tools has on machining temperatures. This proposal can be considered ecologically less harmful as it does not require the use of cutting fluids. To analyze the behavior of the system, gray cast iron was turned with carbide tools. The response variable was the temperatures generated during cutting, measured by the tool-work thermocouple and welded thermocouple methods. The input parameters were the cutting speed (84, 132 and 212 m/min) and the ambient conditions (common insert, modified insert circulating water at enviroment temperature and modified insert circulating chilled water), both controlled in three levels. The main conclusion found was that the cooling system proved to be efficient with temperature differences of up to 21.52% compared to a dry machining process and also showed to have a significant impact on the thermal gradient formed during the cutting process.
dc.descriptionCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionA Usinagem é um processo produtivo que envolve o atrito entre dois materiais, com alta taxa de deformação, em que a maior parte da energia mecânica é convertida em calor, principalmente concentrado em pequenas áreas na interface ferramenta/cavaco onde normalmente se encontram as maiores temperaturas. Na peça, a maior temperatura favorece a redução dos esforços de corte devido à redução da resistência do material. Sobre a ferramenta, tem um efeito adverso, pois acelera os mecanismos de desgaste comprometendo a sua vida útil. Além do mais, prejudica a integridade superficial da peça, as tolerâncias dimensionais, e consequentemente a produtividade do processo. A técnica padrão para o controle da temperatura na indústria metalmecânica, é a aplicação de Fluidos de Corte em Abundância – FCA. As principais funções dos FCAs são a refrigeração, lubrificação, remoção de cavacos e proteção anticorrosiva. Esses insumos efetivamente melhoram a vida útil da ferramenta, além de produzir melhor controle dimensional e qualidade superficial. No entanto, os FCAs têm desvantagens em relação ao tripé de sustentabilidade: social, ambiental e econômico. Ambientalmente se não forem descartados corretamente podem impactar solos, esgotos, lençóis freáticos, rios, mananciais etc. Socialmente, são tóxicos e podem causar aos operadores problemas alérgicos de pele, respiratórios ou mesmo câncer. Por fim, economicamente eles representam uma parcela considerável no custo produtivo. Neste trabalho é apresentado um estudo térmico de uma técnica de refrigeração para usinagem a partir de ferramentas e porta-ferramenta projetados com canais internos de refrigeração, por onde circula água refrigerada em um ciclo fechado. Portanto, este trabalho buscou estudar o efeito que esa técnica de refrigeração em usinagem com ferramentas resfriadas internamente proporciona nas temperturas de usinagem. Essa proposta pode ser considerada ecologicamente menos nociva por dispensar a utilização de fluidos de corte. Para analisar o comportamento do sistema, foi feito o torneamento do ferro fundido cinzento com ferramentas de metal duro. A variável resposta foi as temperaturas geradas durante o corte, mensuradas pelos métodos do termopar ferramenta-peça e termopar soldado. Os parâmetros de entrada foram a velocidade de corte ( 84, 132 e 212 m/min) e as condições ambientes( inserto comum, inserto modificado circulando água a temperatura ambiente e inserto modificado circulando água gelada), ambas controladas em três níveis. A principal conclusão encontrada foi que o sistema de refrigeração se mostrou eficiente apresentando diferenças de temperaturas de até 21,52 % em comparação a um processo de usinagem a seco e também mostrou ter um impacto significativo no gradiente térmico formado durante o processo de corte.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectsistema de refrigeração em usinagem
dc.subjectcooled system in machining
dc.subjectsustentabilidade
dc.subjectsustainability
dc.subjecttermopar ferramenta-peça
dc.subjecttool-work thermocouple
dc.subjectfluidos de corte
dc.subjectcutting fluids
dc.subjectferramentas modificadas
dc.subjectmodified tools
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::MAQUINAS DE USINAGEM E CONFORMACAO
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.titleEstudo da temperatura em ferramentas de usinagem com canais de refrigeração internos no torneamento do ferro fundido cinzento
dc.titleStudy of temperature in machining tools with internal cooling channels in turning of gray cast iron
dc.typeDissertação


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