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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2023.tde-30062023-172846
Document
Author
Full name
Juan Camilo Cardenas Rubio
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2023
Supervisor
Committee
Ventura, Carlos Eiji Hirata (President)
Abrao, Alexandre Mendes
Machado, Izabel Fernanda
Title in Portuguese
Avaliação do desempenho de ferramentas de metal duro no torneamento da liga Ti-15Mo em diferentes condições de lubrirrefrigeração
Keywords in Portuguese
desgaste
titânio beta
torneamento criogênico
usinabilidade
Abstract in Portuguese
As ligas de titânio são amplamente utilizadas em indústrias aeroespaciais, químicas e biomédicas em virtude de suas excelentes propriedades mecânicas, resistência à corrosão, baixo módulo de elasticidade e biocompatibilidade. Ao mesmo tempo, esses materiais apresentam baixa usinabilidade em razão de suas propriedades intrínsecas, tais como elevada dureza (mesmo em altas temperaturas), afinidade química com diferentes materiais de ferramenta e baixo coeficiente de condução de calor. Nas últimas décadas, pesquisas estão sendo focadas em melhorar os processos de usinagem do titânio e suas ligas em termos de vida da ferramenta, qualidade superficial e produtividade. Posto isto, este trabalho tem como finalidade analisar a influência das condições de lubrirrefrigeração no desempenho de ferramentas de metal duro no torneamento da liga Ti-15Mo para diferentes velocidades de corte, identificando os tipos e mecanismos de desgaste. Os processos de corte foram feitos a seco, com emulsão aplicada de forma abundante e aplicação de nitrogênio líquido. Os resultados mostraram que o nitrogênio líquido retarda o desgaste da ferramenta com maior eficiência em relação ao fluido convencional. Observou-se ainda para todos os casos estudados a presença de adesão de material da peça na superfície da ferramenta, com possível formação de aresta postiça de corte, a qual, dependendo da velocidade de corte, tendeu a conservar ou acelerar o desgaste do inserto, podendo ainda causar seu lascamento. Não foi possível estabelecer alguma influência das variáveis de entrada nos parâmetros de rugosidade medidos nas superfícies usinadas. Cavacos segmentados foram obtidos para todas as situações com valores similares de dureza.
Title in English
Assessment of the performance of cemented tungsten carbide cutting tools in turning of Ti-15Mo alloy under different lubri-cooling conditions
Keywords in English
cryogenic turning
machinability
titanium beta
wear
Abstract in English
Titanium alloys are widely used in aerospace, chemical and biomedical industries due to their excellent mechanical properties, corrosion resistance, low elastic modulus and biocompatibility. At the same time, these materials have poor machinability due to their intrinsic properties, such as high hardness (even at high temperatures), chemical affinity to different tool materials, and low heat conduction coefficient. In recent decades, research is being focused on improving the machining processes of titanium and its alloys in terms of tool life, surface quality and productivity. Thus, this work aims to analyze the influence of lubri-cooling conditions on the performance of cemented tungsten carbide tools in turning Ti15Mo alloy with different cutting speeds, identifying the wear types and mechanisms. The cutting tests were carried out dry, with emulsion as flood coolant, and with the application of liquid nitrogen. Results showed that the liquid nitrogen delays the tool wear with higher efficiency than the flood coolant. It was also observed, in all studied cases, the presence of workpiece material adherence on the tool surface, with possible formation of a built-up edge, which, depending on the cutting speed, tended to either preserve or accelerate the wear of the insert, potentially leading to chipping. No significant influence of the input variables on the measured roughness parameters of the machined surfaces could be established. Segmented chips were obtained in all situations with similar hardness values.
 
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Publishing Date
2023-07-04
 
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