Avaliação da integridade superficial de insertos retificados da liga WC-Co para ferramentas de corte
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Data de Publicação: | 2021 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14417 |
Resumo: | Cutting tools produced from cobalt tungsten carbide alloy (WC-Co), compared to conventional cutting tools, provide lower cost of machining, with increasing productivity and acceptable combination of hardness and fracture toughness. Due to the high value of hardness, the finished product after sintering is obtained by grinding process, which produces high thermal and mechanical loads. However, this process may change the surface characteristics, which affect the cutting insert performance during the application in the machining process. In this context, the present work evaluates the influence of the grinding process variables on the surface integrity of carbide inserts and, consequently, on the tool life in service, in this case, the orthogonal turning of a nodular cast iron. The effects of different conditions of the grinding process were observed (cutting and axial feed speeds, dressing axial speed, diamond grinding wheel of different grain size and bonding material) on the surface roughness (Rz) and edge roughness (∆r), variation in hardness in relation to that of the base material (∆HK) and residual stress in the perpendicular direction to the grinding (σ) of the cemented tungsten carbide cutting inserts. As main results, it was verified that the use of the grinding wheel with smaller grain size (D15) and the use of resinoid binder improved the achievement of lower values of Rz and ∆r, with the consequent generation of more regular surfaces and edges. Higher compressive residual stress and higher hardness in the surface were found after grinding with a vitrified binder wheel and larger grain size (D46). The compressive residual stress e high hardness contributed to increase of the insert ́s life in turning experiments, due to the formation of crack by mechanical effort determining factor for the end of tool life. |
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Due to the high value of hardness, the finished product after sintering is obtained by grinding process, which produces high thermal and mechanical loads. However, this process may change the surface characteristics, which affect the cutting insert performance during the application in the machining process. In this context, the present work evaluates the influence of the grinding process variables on the surface integrity of carbide inserts and, consequently, on the tool life in service, in this case, the orthogonal turning of a nodular cast iron. The effects of different conditions of the grinding process were observed (cutting and axial feed speeds, dressing axial speed, diamond grinding wheel of different grain size and bonding material) on the surface roughness (Rz) and edge roughness (∆r), variation in hardness in relation to that of the base material (∆HK) and residual stress in the perpendicular direction to the grinding (σ) of the cemented tungsten carbide cutting inserts. As main results, it was verified that the use of the grinding wheel with smaller grain size (D15) and the use of resinoid binder improved the achievement of lower values of Rz and ∆r, with the consequent generation of more regular surfaces and edges. Higher compressive residual stress and higher hardness in the surface were found after grinding with a vitrified binder wheel and larger grain size (D46). The compressive residual stress e high hardness contributed to increase of the insert ́s life in turning experiments, due to the formation of crack by mechanical effort determining factor for the end of tool life.As ferramentas de corte produzidas com as ligas de carbeto de tungstênio e cobalto (WC-Co), em comparação com ferramentas de corte convencionais, propiciam menores custos de usinagem, ganhos de produtividade e boa combinação entre dureza e tenacidade à fratura. Devido aos elevados valores de dureza, seu acabamento após a sinterização é realizado por processo de retificação, o qual produz elevadas cargas térmicas e mecânicas e causa alteração das características superficiais, as quais afetam o desempenho da ferramenta durante a sua aplicação em processo de usinagem. Neste contexto, o presente trabalho avalia a influência das variáveis do processo de retificação sobre a integridade superficial de insertos de metal duro e, consequentemente, sobre a vida da ferramenta em serviço, no caso, o torneamento ortogonal de um ferro fundido nodular. Foram observados os efeitos de diferentes condições do processo de retificação (velocidade de corte e avanço, velocidade de avanço de dressagem, tamanho do grão abrasivo e tipo de ligante do rebolo diamantado) sobre a rugosidade superficial (Rz) e de aresta (∆r), a variação da dureza em relação à do material base (∆HK) e a tensão residual na direção perpendicular à de retificação (σ) dos insertos de metal duro. Como resultados principais, verificou-se que a aplicação do rebolo com menor tamanho de grão (D15) e ligante resinoide favoreceu a apresentar os menores valores de Rz e ∆r, com a consequente geração de superfícies e arestas mais regulares. Já tensões residuais mais compressivas e maiores durezas na superfície do inserto foram geradas após a retificação com rebolo de ligante vitrificado e maior tamanho de grão (D46). A tensão residual compressiva e a alta dureza contribuíram para o aumento da vida do inserto nos testes de torneamento, sendo a formação de trinca por esforço mecânico o fator determinante para o fim de vida da ferramenta.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRetificaçãoMetal duroInserto de corteIntegridade superficialGrindingHard metalCutting insertSurface integrityENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::INSTALACOES E EQUIPAMENTOS METALURGICOSENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOAvaliação da integridade superficial de insertos retificados da liga WC-Co para ferramentas de corteEvaluation of the surface integrity of ground cemented tungsten carbide cutting insertsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis6006003ecbc8ef-0ebd-4b04-9d94-9ea2a68cf81freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdfDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdfTese de Doutorado de Dennis Coelho Cruzapplication/pdf6985786https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/1/Dennis%20Coelho%20Cruz%20-%20Tese%20PPGCEM.pdf0f753ce98bc358f139444cd7caa922f1MD51BCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdfCarta comprovante de autoarquivamentoapplication/pdf277670https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20-%20ppgcem.pdfde77b9d043e0be83a9d3dfb63aaf46fcMD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdf.txtDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdf.txtExtracted texttext/plain192136https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/4/Dennis%20Coelho%20Cruz%20-%20Tese%20PPGCEM.pdf.txtb977a8c00934bc489c302ead98200b97MD54BCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdf.txtExtracted texttext/plain1430https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20-%20ppgcem.pdf.txtb0fb46f6d534b4aff36fe87e7bc1ae58MD56THUMBNAILDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdf.jpgDennis Coelho Cruz - Tese PPGCEM.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6404https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/5/Dennis%20Coelho%20Cruz%20-%20Tese%20PPGCEM.pdf.jpge1862356e500aafb2c8195ac325fa3bfMD55BCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento - ppgcem.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9469https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14417/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20-%20ppgcem.pdf.jpg5c195d0989ebd654b266a2b345ec4e58MD57ufscar/144172023-09-18 18:32:11.902oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14417Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:11Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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