DEURB - Departamento de Engenharia Urbana
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Item Tribological assessment of the SiO2 coating deposited by sol-gel process toward cutting tool coating.(2023) Pereira, Natália Fernanda Santos; Reis, Bárbara Cristina Mendanha; Santos, Anderson Júnior dos; Houmard, Manuel Noel Georges; Câmara, Marcelo Araújo; Rodrigues, Alessandro Roger; Rubio, Juan Carlos CamposA more economic and thinner coating than the commercial ones was developed to improve the tribological behavior of highspeed steel (HSS) tools. This work focuses on performance of the SiO2 coating was compared to uncoated HSS pins as well as coated ones (titanium nitride (TiN)) deposited by physical vapor deposition (PVD). The pin-on-disk test was carried out under a constant normal load of 10 N by applying sliding speeds of 40, 55, and 70 m·min−1. The lowest values of the friction coefcient (µ) and the specifc wear coefcient (k) were found for the coated pins. SiO2 coating presented performance equivalent to the commercial TiN coating for the sliding speeds of 40 and mainly 55 m·min−1, revealing a mild abrasive wear mechanism with the ferritic spheroidal graphite iron (SGI) interface surface. Thus, the sol-gel coating suggests being a promising protection for cutting tools submitted to abrasive wear when machining SGI workpiece at cutting speeds 3 times higher than those used with uncoated HSS tools, e.g., in drilling and tapping processes. Hereupon, SiO2 is capable of substituting TiN coating for cutting speeds up to 55 m·min−1 with advantage of being an easier deposition process applied to any geometry without needing of high temperatures.Item Effect of Nb addition on the machinability of a pearlitic gray cast iron.(2022) Reis, Bárbara Cristina Mendanha; Santos, Anderson Júnior dos; Pereira, Natália Fernanda Santos; Carmo, Denilson José do; Faria, Geraldo Lúcio de; Câmara, Marcelo Araújo; Faria, Paulo Eustáquio de; Abrão, Alexandre MendesDue to its high thermal conductivity, good damping performance and superior machinability, gray cast iron (GCI) has found many applications in the automotive industry. However, this material has given way to other cast irons due to the need for materials with higher mechanical strength and toughness. Actual efforts have been made to reformulate the GCI chemical composition to obtain different microstructures for improving its mechanical properties. In this study, the influence of Nb content on the microstructure and machinability of GCI was investigated when turning under cutting speeds of 240, 360, and 480 m/min, feed rates of 0.25 and 0.50 mm/rev, and using two different chip breaker geometries (Flat Top and GH). The Nb addition decreased the graphite size and refined the pearlitic interlamellar spacing. However, it did not produce significant alteration in the number of eutectic cells and hardness. Regardless of the Nb content, the presence of chip breaker GH and the lower levels of cutting speed and feed rate were associated with superior machinability. The increase in the Nb content in the GCI raised all the components of the machining forces, yet it did not promote significant changes in the chip temperature and decreased the surface roughness after turning.Item Optimization of sizing of annual water storage reservoirs considering return period association.(2021) Nunes, Aline de Araújo; Pruski, Fernando Falco; Paula, Mhaisa Henrique de; Reis, Bárbara Cristina MendanhaAn increasing concern among water resources managers is the search for ways to improve reservoir sizing techniques. A simple technical and scientifically based technique is the sequent peak method, which has been widely disseminated, but presents limitations with respect to the length of the available data series. The objective of this study was to propose modifications to the sequent peak method to overcome the limitations related to the impossibility of associating the reservoir storage capacity with return periods different from the length of the data series. Storage capacities were estimated for every year, considering gauge stations located in the Urucuia River Basin, based on the sequent peak method. In order to associate such capacities with a frequency factor (return period), the Gumbel distribution was applied to the estimated storage values. This association with return periods which differ from the number of years in the data series showed great applicability.Item Análise do comportamento do par tribológico aço alto carbono e alto silício (HC-HSi) contra pinos com substrato de metal duro e cermet em ensaios de pino sobre disco.(2022) Pereira, Natália Fernanda Santos; Santos, Anderson Júnior dos; Reis, Bárbara Cristina Mendanha; Souza, Poliana Santos; Carmo, Denilson José do; Câmara, Marcelo Araújo; Rubio, Juan Carlos CamposDurante as últimas décadas, estudos envolvendo a estrutura bainítica tem atraído pesquisadores por combinar elevada resistência e alta ductilidade. Aços bainiticos são potencialmente úteis em estruturas que sofrem fadiga de rolamento e/ou deslizamento, por exemplo trilhos ferroviários, componentes de mineração, rolamentos e eixos. Essas propriedades mecânicas têm sido obtidas, elaborando cuidadosamente o projeto da liga e adequado tratamento térmico de austêmpera. No entanto, o material com essas propriedades tende a prejudicar a usinabilidade nos processos de manufatura, fazendo-se necessário usinar o material no estado recozido. Este trabalho tem por objetivo contribuir com a análise tribológica do contato entre aço fundido no estado recozido contra metal duro e cermet (revestidos com Nitreto de Titânio (TiN)), que são materiais amplamente encontrados em ferramentas de corte. Para isso, foram realizados ensaios de pino sobre disco (PSD), de modo a analisar as evoluções do coeficiente de atrito (μ), coeficiente de desgaste específico (k) e o comportamento de induzidas deformações. Os resultados indicaram que os menores valores de μ foram observados utilizando pinos com substrato de cermet, o que sugere ter sido influenciado pela composição química desse substrato. Em relação ao k e a espessura da camada deformada para ambos os substratos não houveram variação significativa nos valores encontrados. Superfícies lisas foram observadas para as trilhas desgastadas em todas as condições avaliadas e sinais de deformação plástica (ploughing) no qual sugere atuação de suaves mecanismos de abrasão. No entanto, foi observado que tanto o mecanismo de adesão quanto o mecanismo de abrasão influenciaram o μ para o substrato de cermet na condição réplica. O trabalho contribui para avaliar a influência de diferentes substratos e identificação dos mecanismos de desgaste presente.Item Influência do material da ferramenta de corte sobre a usinabilidade do aço ABNT 4340 no torneamento.(2019) Reis, Bárbara Cristina Mendanha; Pereira, Natália Fernanda Santos; Júnior Santos, Anderson; Câmara, Marcelo Araújo; Faria, Paulo Eustáquio de; Rodrigues, Paulo César de Matos; Rubio, Juan Carlos CamposNo presente trabalho procurou-se compreender os fenômenos associados à usinagem do aço ABNT 4340 utilizando ferramentas de corte de metal duro e cermet, ambas com geometria do quebra-cavaco para usi- nagem leve (LP) e média (MP). Nesse sentido, analisou-se a influência da variação do avanço, quebra- cavaco e o material da ferramenta de corte nos parâmetros de resposta do processo, força de corte, rugosi- dade, forma do cavaco e análise das superfícies de saída e de folga dos insertos durante a operação de tor- neamento. Inicialmente, um planejamento fatorial completo 23 foi empregado para análise da força de corte e rugosidade. Em relação à análise da força de corte, a análise de variância (ANOVA) indicou que o mate- rial da ferramenta de corte e o avanço afetaram significativamente a força de corte, sendo os menores valo- res alcançados com a ferramenta de corte cermet e o menor nível de avanço. Quanto à rugosidade Rq, dife- rentes níveis de materiais de ferramenta ou quebra-cavacos não foram suficientes para alterar significativa- mente o valor de Rq. Em relação ao cavaco, o avanço e o tipo de quebra-cavaco influenciaram na sua forma. Como última análise, para os parâmetros de corte estabelecidos e percurso de corte, não foi possível identi- ficar desgaste nas ferramentas de corte, no entanto, a análise por EDS apontou a adesão de material nas superfícies de folga e de saída para ambas ferramentas avaliadas.