Avaliação do uso da refrigeração criogênica na retificação cilíndrica externa de mergulho

• Autor(a) principal: Santana, Ézio Carvalho de
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18163/tde-29072024-153440/
• topic: acabamento superficial; criogenia; cryogenics; cylindrical plunge grinding; retificação cilíndrica de mergulho; simulação térmica; surface finishing; thermal simulation

Fluidos de corte convencionais utilizados em operações de usinagem, apesar das diversas funções que cumprem, apresentam risco de incêndios e riscos à saúde dos operários, também apresentando dificuldades em seu descarte. Na retificação, diversas técnicas têm sido propostas para a redução ou até mesmo a eliminação desses fluidos; dentre elas está a utilização de fluidos criogênicos. Grande parte dos trabalhos até então, tem focado na aplicação do resfriamento criogênico por meio de jatos pressurizados, aplicados na região de corte, durante o processo de retificação de superfícies planas. Nesse contexto, o presente trabalho busca avaliar: aplicações criogênicas em processos de retificação cilíndrica de mergulho, tanto por meio de jatos pressurizados aplicados durante o processo, denominado método de resfriamento in-process, como também por meio de um pré-resfriamento da peça seguido de uma retificação a seco. Durante os experimentos, foram medidas as temperaturas em alguns abaixo da superfície da amostra, por meio de termopares; a potência do ciclo em função do tempo; e sinais de emissão acústica. Após os experimentos, também foram avaliadas as rugosidades, circularidades e microestruturas das amostras. Adicionalmente, para o caso do método de pré-resfriamento, foi avaliada também a influência da razão volume por área de superfície na execução da usinagem e nas variáveis monitoradas. Por fim, simulações térmicas do processo de retificação cilíndrica de mergulho também foram desenvolvidas, com o objetivo de ampliar o entendimento térmico do processo. Neste estudo, verificou-se que os experimentos com resfriamento in-process apresentaram uma maior potência de ciclo, elevados picos de temperatura, formação de camada branca e acabamento superficial mais grosseiro em comparação a processos realizados a seco ou com pré-resfriamento. O método de pré-resfriamento resultou em menores temperaturas de pico, conferiu às peças resultantes um acabamento superficial similar à peça retificada a seco, e a razão volume por área de superfície demonstrou ser um parâmetro relevante na eficiência do pré-resfriamento e na precisão dimensional resultante. Em relação às simulações, foram modelados os fenômenos de convecção natural, condutância térmica de contato entre peça e máquina, e uma fonte móvel de calor de Jaeger foi utilizada para modelar o calor gerado na zona de retificação. Comparações foram realizadas entre valores de temperatura experimentais e simulados e uma boa concordância foi verificada, com uma diferença percentual máxima de 8,5 % no processo de retificação a seco.