Analisis térmico de procesos de mecanizado variando los tipos de recubrimiento de la herramienta de corte
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i1.1572Palabras clave:
Problemas inversos; Influencia termico; Recubrimiento; Herramienta de corte.Resumen
El proceso de mecanizado es uno de los métodos más eficientes y efectivos para crear piezas finas en que si desea obtener muchos detalles, con calidad y precisión. Sin embargo, existe una fuerte influencia de la temperatura en el proceso, esto se debe a la disipación de calor en la región de contacto entre la pieza y la herramienta. Hoy en día, se desea lograr la mayor productividad con el menor gasto posible. En el contexto de este trabajo, el objetivo es aumentar la vida útil de la herramienta de corte, y al aplicar el recubrimiento en la región de corte de la herramienta, será posible lograr las mejoras que resultarían en un menor desgaste de la herramienta, alcanzando velocidades de corte más altas sin aumentar la temperatura, preservando la integridad de la herramienta, lo que impediría el gasto financiero con los cambios constantes de los insertos y herramientas, reduciendo los costos comerciales y aumentando la productividad. Por lo tanto, este proyecto de investigación estudia la influencia térmica del recubrimiento en la herramienta de corte, utilizando simulaciones numéricas en el software comercial COMSOL Multiphysics® versión 5.3a. El flujo de calor también se estimó usando la técnica inversa del método de función especificado, escrito en el paquete MATLAB®, que usamos para estimar el flujo de calor variable utilizado para obtener las temperaturas numéricas para la herramienta de corte recubierta de Nitruro de Titanio (TiN) con un grosor de 20 micras, y luego comparado con la herramienta sin recubrimiento.
Citas
Barrios, D. B., Pivetta, L. A., Yoshikawa, N. K.. (2011). Mecânica: Métodos e processos industriais. São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 5v.
Beck, V. J., Blackwell, B. E, Clair, C. A. S. T.. (1985). Inverse Heat Conduction: Ill-Posed Problems, (Wiley).
Bobzin, K.. (2017). High-performance coatings for cutting tools. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, v. 18, p. 1–9.
Borelli, J. E., França, C. A, Medeiros, C. F. e Gonzaga, A.. (2001). Análise da Temperatura na Região de Contato entre a Peça e a Ferramenta. Revista Máquinas e Metais, pp. 114-125.
Brito, R. F.; Carvalho, S. R.; Lima e Silva, S. M. M.; Ferreira, J. R.. (2009). Thermal Analysis in Coating Tools. International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 36, pp. 314 – 321.
Carvalho, S. R.. (2005). Determinação do Campo de Temperatura em Ferramentas de Corte durante um Processo de Usinagem por Torneamento. Dissertação (Doutorado) - Curso de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil, 122p.
Centro de Informação Metal Mecânica. (2017). Geração de Calor e distribuição de Temperaturas.
Ribeiro, C. A. C. (2018). Analise Da Influência Térmica De Revestimento E Resistência De Contato Em Ferramenta De Corte De Torneamento Usando COMSOL®, Itajubá, 104p. Tese (Doutorado Área: Térmica, Fluido E Máquinas De Fluido) - Instituto De Engenharia Mecânica Universidade Federal De Itajubá.
Diniz, A. E., Marcondes, F. C., COPPINI, N. L.. (2008). Tecnologia da Usinagem dos materiais. 6 ed. Campinas, SP, Brasil: Artliber.
Ettmayer, P., Kolaska, H., Ortner, H. M.. (2014). História dos metais duros. VK Sarin (Ed): Materiais completos, Elsevier Ltd.
Gonçalves, André. (2010). OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE REVESTIMENTOS COMPOSTOS DE MULTICAMADAS TiO2/TiN. Dissertação (Mestrado) - Curso de Ciências, Área de Tecnologia Nuclear – Materiais, Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares Autarquia Associada À Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil: 65 f.
Grzesik, W. (1999). Experimental investigation of the cutting temperature when turning with coated indexable inserts. International Journal Of Machine Tools And Manufacture. Opole, Poland: p. 355-369.
Machado, A. R., Abrão, A. M., Coelho, R. T., Silva,M. B. (2011). Teoria da Usinagem dos Materiais, Ed. Blucher, 2ª Ed: 397p.
Navarro Devia, J. H. et al. (2017). Performance evaluation of HSS cutting tool coated with hafnium and vanadium nitride multilayers, by temperature measurement and surface inspection, on machining AISI 1020 steel. Surface and Coatings Technology.
Cutting Tools, N.N.. (2014). Dedalus Consulting. New York, United States of America: www.dedalusconsulting.com.
Santhanam, A. T., Tierney, P., Hunt, J. L.. (1990). Cemented carbides. In: Metals Handbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials. Ohio, United States of America: American Society for Metals, 10 ed., v.2, p.950-977.
Sivaramakrishnaiah, M., Kumar, P. N., Janardana, G. R.. (2017). Online Monitoring of Metal cutting of Inconel600 with Al2O3 coated carbide tools. 5th International Conference Of Materials Processing And Characterization (ICMPC 2016). India: v.4, p.1550-1560.
Stoeterau, R. L. B., Weingaertner, W. L.. (2004). Processos de Usinagem: Fabricação por Remoção de Material. Florianópolis, SC, Brasil. Editora: UFSC.
Thakur, A., Gangopadhyay, S. (2016). Tribology International Influence of tribological properties on the performance of uncoated , CVD and PVD coated tools in machining of Incoloy 825. Tribology International: v. 102, p. 198–212.
Tonshoff, H. K., Arendt, C., Ben Anor, R.. (2000). Cutting of Hardened Steel, Ann. CIRP: 49 (2), pp. 547-566.
Trent, E. M., Wright, P. K.. (2000). Metal Cutting: 4th Edition, Butterworth Heinemann.
Werthein, R., Sivan, R., Porat, R., Ber, A.. (1982). Characterization of CVD Coated Carbide Layers and Their Thermal Properties. Annals of the CiRP: Vol. 31/1, pp. 3-11.
Yen, Y. C., Sohner, J., Lilly, B., Altan, T.. (2004). Estimation of Total Wear in Orthogonal Cutting using the Finite Element Analysis. J Mater Process Technologic: Vol. 146, pp. 82-91.
Yigit, R. et al. (2008). Effect of cutting speed on the performance of coated and uncoated cutting tools in turning nodular cast iron. Journal of Materials Processing Technology: v. 204, n. 1–3, p. 80–88.
Liu, Z. J., Liu, Z. K., Mcnerny, C. H., Mehrotra, P., Inspektor, A.. (2005). Investigações sobre a camada de adesão em carcaças de carboneto cimentadas revestidas CVD comerciais. Surface and Coatings Technology: 198, pp. 161 – 164.
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