Numerical and experimental analysis of micromilling of inconel 718

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Gabriel de Paiva
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48609
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023.
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spelling Numerical and experimental analysis of micromilling of inconel 718Análise experimental e numérica do microfresamento de inconel 718Método dos elementos finitosMicrofresamentoUsinagemDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2023.Em processos de microusinagem, as teorias geralmente utilizadas na usinagem convencional não são aplicáveis por causa do efeito escala, que é um fenômeno devido aos tamanhos semelhantes do raio da aresta de corte da ferramenta e a espessura mínima de cavaco. O Inconel 718 é uma superliga de níquel com excelentes propriedades mecânicas, porém apresenta baixa usinabilidade, principalmente quando microfresado. Simulações computacionais utilizando o método dos elementos finitos (MEF) podem ser utilizadas para estimar parâmetros de saída em processos de usinagem, desde que se conheça o modelo constitutivo que descreve o comportamento elastoplástico do material da peça. Portanto, o objetivo desta contribuição é analisar o microfresamento do Inconel 718 usando duas abordagens diferentes: uma simulação numérica por MEF e ensaios experimentais de microfresamento. A simulação computacional foi realizada no Abaqus CAE e as propriedades do Inconel 718 foram caracterizadas utilizando o modelo isotérmico de Johnson-Cook. Os ensaios experimentais consistiram na fabricação de microcanais em duas amostras de Inconel 718 utilizando ferramentas de metal duro com diâmetro de 400 m. A qualidade da usinagem realizada pelas simulações foi analisada e comparada com os resultados obtidos experimentalmente. Alguns dos resultados mais importantes das simulações mostraram que uma ferramenta desgastada (com raio de aresta de corte 5 m) gera pior formação de cavacos, forças de corte até 300% maiores e tensões residuais até 11.7% maiores no material usinado do que uma ferramenta afiada (com raio de aresta de corte 1 m). Os resultados experimentais mostraram que valores elevados de avanço por dente (4.0 m) e profundidade de corte (40 m) geram pior qualidade superficial nos microcanais, com forças de corte elevadas (maiores que 0.75 N) e altas taxas de desgaste, podendo até causar ruptura da ferramenta.In micro machining processes, theories generally used in conventional machining are not applicable because of size effect, which is a phenomenon due to the similar sizes of the cutting-edge radius of the tool and the minimum chip thickness. Inconel 718 is a nickel superalloy with excellent mechanical properties, however it presents low machinability, especially when micromilled. Computational simulations using the finite element method (FEM) can be used to estimate output parameters in machining processes, provided that the constitutive model that describes the elastoplastic behavior of the workpiece material is known. Therefore, the objective of this contribution is to analyze micromilling of Inconel 718 using two different approaches: a FEM numerical simulation and experimental micromilling trials. The computational simulation was performed on Abaqus CAE and the properties of Inconel 718 were characterized using Johnson-Cook isothermal model. The experimental trials consisted in manufacturing microslots on two Inconel 718 samples using tungsten carbide tools with diameter 400 m. The quality of the machining performed by the simulations was analyzed and compared to the results obtained experimentally. Some of the most important results from the simulations showed that a worn tool (with cutting edge radius 5 m) generates worse chip formation, up to 300% higher cutting forces and up to 11.7% higher residual stresses on the machined material than a sharp tool (with cutting edge radius 1 m). The experimental results showed that high values of feed per tooth (4.0 m) and depth of cut (40 m) generate worse surface quality on the microslots, with high cutting forces (higher than 0.75 N) and high wear rates, which can even cause rupture of the tool.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasMalcher, LucivalOliveira, Déborah deSilva, Gabriel de Paiva2024-07-08T19:04:49Z2024-07-08T19:04:49Z2024-07-082023-10-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, Gabriel de Paiva. Numerical and experimental analysis of micromilling of inconel 718. 2023. 108 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48609engA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-07-08T19:04:49Zoai:repositorio.unb.br:10482/48609Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-08T19:04:49Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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