Retificação de superligas com rebolos de alto rendimento: avaliação de desempenho do processo

Autor(es)

Adriel Magalhães Souza

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD)
• Data de defesa: 2018-11-27

Membros da banca

Eraldo Jannone da Silva; Thiago Valle França; Amauri Hassui

• Orientador: Eraldo Jannone da Silva

Resumo

Superligas são materiais utilizados nas indústrias aeronáuticas, nucleares, metal-mecânicas, petroquímicas, automotivas e biomédicas, sendo considerados de difícil retificação (Difficult To Grind - DTG), devido às suas características peculiares. Para a retificação eficiente destes materiais, frequentemente utiliza-se rebolos superabrasivos com grãos de cBN (cubic boron nitride) e ligante vitrificado, devido a seu desempenho superior, quando comparado aos rebolos convencionais. Entretanto, é necessária a utilização de periféricos e sistemas auxiliares eficientes, elevando-se, assim, os custos. Visando a redução dos custos operacionais, os rebolos convencionais com grãos cerâmicos e ligantes com alta capacidade de retenção surgem como uma alternativa promissora. Neste cenário de comparação ferramental, torna-se necessário mensurar o desempenho das mesmas, que incluem requisitos técnicos e indicadores de sustentabilidade do processo. Assim, o objetivo desta dissertação é avaliar um rebolo convencional modificado tecnologicamente (grão cerâmico e ligante de alto desempenho), comparando-o com um rebolo de cBN vitrificado, buscando-se mensurar as diferenças de desempenho e critérios de sustentabilidade (econômicos, ambientais e sociais) do processo, quando da retificação de superligas, com diferentes graus de usinabilidade. A metodologia de análise comparativa do desempenho dos rebolos deu-se pela avaliação da influência de parâmetros de entrada (velocidade de corte, material e taxa específica de remoção utilizada) nas variáveis de saída, a serem monitoradas, relativas ao processo (potência; energia específica; desgaste - relação G e força tangencial por grão-; superfície do rebolo; e cavacos), à qualidade final da peça (rugosidade, circularidade e análise superficial - topografia, microestrutura e microdureza) e custos associados ao processo, além dos indicadores de sustentabilidade. Como resultados, em relação ao impacto da velocidade de corte, demonstrou-se que seu aumento é benéfico ao processo, devido à diminuição da espessura de corte e menores forças por grão, acarretando em menores desgastes do rebolo (maior relação G) e melhor qualidade superficial da peça retificada. Tal resultado é inversamente proporcional à taxa de remoção. No tocante aos materiais, comprovou-se que as superligas analisadas possuem diferentes capacidades de retificação, devido às diferentes microestruturas e propriedades químico-mecânicas, que impactam no desempenho da ferramenta abrasiva. O material Inc.751 apresentou a pior capacidade de retificação dentre os materiais analisados, devido, principalmente, à sua matriz austenítica e presença de Alumínio e Titânio na composição química. Pela análise dos cavacos, comprovou-se que os mesmos possuem formatos alongados, típico de materiais dúcteis e ratificou-se a eficiência da refrigeração na região de contato rebolo/peça. Com a curva característica dos rebolos, verificou-se que as ferramentas possuem comportamentos distintos, com superioridade ao rebolo de cBN, devido à maior capacidade de retenção dos grãos pelo ligante. Pela verificação superficial dos rebolos, não se observou empastamento evidente, constatando a eficiência do sistema de limpeza de alta pressão. Pela análise topográfica das peças, verificou-se que a retificação não induziu danos térmicos às mesmas. A avaliação dos indicadores de sustentabilidade proporcionou uma melhor análise da eficiência do processo, facilitando na tomada de decisão quanto ao desempenho do rebolo e/ou condição ideal. Como conclusão, a aplicabilidade do rebolo convencional em substituição ao rebolo de cBN foi confirmada para a retificação das superligas testadas. (AU)

• Processo FAPESP: 16/12425-4 - Retificação de superligas com rebolos de alto rendimento: avaliação de desempenho do processo
• Beneficiário: Adriel Magalhães Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado