Metodologia e estudo do torneamento de materiais bimetálicos em ligas de alumínio e ferro fundido cinzento

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Felipetto, Leandro Luis
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234531
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
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spelling Metodologia e estudo do torneamento de materiais bimetálicos em ligas de alumínio e ferro fundido cinzentoEngenharia mecânicaTorneariaLigas de alumínioLigas de ferroUsinagemDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.O mancal de fixação do virabrequim em blocos de motores de alumínio é formado por um par bimetálico. Enquanto a parte superior do mancal é formada pelo próprio bloco de alumínio, a parte inferior é tipicamente construída em ligas de ferro fundido cinzento. De maneira geral, o processo de fabricação/montagem é composto por duas etapas: i. fixação da capa de ferro fundido no bloco; ii. mandrilamento para ajuste dimensional, de forma e posição do conjunto montado ? operação crítica em decorrência das distintas propriedades mecânicas e, por consequência, usinabilidade dos materiais do par bimetálico. Este estudo visa identificar os fenômenos envolvidos na usinagem de componentes bimetálicos construídos a partir de ligas de alumínio e ferro fundido cinzento. Testes de usinagem (torneamento longitudinal) foram realizados com ferramentas de PcBN e metal-duro em corpos de prova que representam o conjunto bimetálico em blocos de motores. Os fenômenos de usinagem foram identificados em relação à força de usinagem, ao desgaste das ferramentas e à qualidade das superfícies usinadas. Os resultados experimentais demonstram uma diferença de cerca de 50% nas componentes das forças de usinagem entre a seção do mancal construído em alumínio e ferro fundido cinzento. Verificaram-se também duas características que determinam o comportamento das forças durante o torneamento de peças bimetálicas: (i) durante a usinagem da proporção de ferro fundido do componente bimetálico e (ii) durante o corte da proporção de aluminio do conjunto bimetálico, característica esta, resultado da microestrutura apresentada por estes materiais. Devido à geometria e a microgeometria, as ferramentas de PcBN promoveram uma força de usinagem 10% maior em comparação com as ferramentas de metal-duro para o mesmo período de usinagem ensaiado. Ao avaliar a morfologia do desgaste, verificaram-se níveis praticamente desprezíveis de material aderido sobre as ferramentas de PcBN. Para as ferramentas de metalduro, o volume de material aderido à ferramenta reduziu com o aumento da velocidade de corte. Ademais, na condição de 150 m/min, o material aderido é composto majoritariamente por ferro. Com o aumento da velocidade para 250 m/min, o material aderido à ferramenta é composto majoritariamente por alumínio. Esta alteração do volume de material aderido está relacionado às regiões de maior adesão para cada material.Abstract: The crankshaft mounting bearing on aluminum engine blocks is formed of a bimetallic pair. While the upper part of the bearing is formed from the aluminum block itself, the lower part is typically constructed of gray cast iron alloys. In general, the manufacturing/assembly process comprises two steps: i. fixing the cast iron cap to the block; ii. boring for dimensional adjustment, shape and position of the assembled set ? critical operation due to the different mechanical properties and, consequently, the machinability of the materials of the bimetallic pair. This study aims to identify the phenomena involved in the machining of bimetallic components constructed from aluminum alloys and gray cast iron. Machining tests (longitudinal turning) were performed with PcBN and carbide tools on specimens that represent the bimetallic assembly in engine blocks. Machining phenomena were identified in relation to machining force, tool wear and the quality of machined surfaces. The experimental results demonstrate a difference of about 50% in the components of the machining forces between the bearing section constructed in aluminum and gray cast iron. There were also two characteristics that determine the behavior of forces during the turning of bimetallic parts: (i) during machining of the cast iron proportion of the bimetallic component and (ii) during cutting of the aluminum proportion of the bimetallic assembly, which is a characteristic, result of the microstructure presented by these materials. Due to geometry and microgeometry, PcBN tools provided 20% greater machining force compared to carbide tools for the same machining period tested. When evaluating the wear morphology, practically negligible levels of material adhered on the PcBN tools were verified. For carbide tools, the volume of material adhered to the tool reduced with increasing cutting speed. Furthermore, in the condition of 150 m/min, the bonded material is mainly composed of iron. With the increase in speed to 250 m/min, the material adhered to the tool is mainly composed of aluminium. This change in the volume of adhered material is related to the regions with greater adhesion for each material.Schroeter, Rolf BertrandBoing, DenisUniversidade Federal de Santa CatarinaFelipetto, Leandro Luis2022-05-19T14:39:24Z2022-05-19T14:39:24Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis105 p.| il., gráfs.application/pdf375535https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234531porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-05-19T14:39:25Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/234531Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-05-19T14:39:25Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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