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Título: Influência dos métodos de penetração no rosqueamento do aço inoxidável AISI 304L
Título(s) alternativo(s): Influence of the penetration methods in threading of AISI 304L stainless steel
Autor(es): Costa, Carlos Eduardo
Orientador(es): Polli, Milton Luiz
Palavras-chave: Roscas (Mecânica)
Processos de fabricação
Metais - Corte
Usinagem
Ferramentas
Screw-threads
Manufacturing processes
Metal-cutting
Machining
Tools
Data do documento: 21-Fev-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: COSTA, Carlos Eduardo. Influência dos métodos de penetração no rosqueamento do aço inoxidável AISI 304L. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Dentre os processos de usinagem, o rosqueamento é um dos mais difíceis de se realizar devido à formação e fluxo do cavaco na zona de corte. O desafio é ainda maior na usinagem do aço inoxidável. Este trabalho analisa a influência dos métodos de penetração no rosqueamento por torneamento externo a seco do aço inoxidável 304L. Foram utilizados o insertos de metal duro classe M com revestimento PVD (TiC, Al2O3 TiN) GC 1020. Inicialmente foram comparados os métodos de penetração radial, flanco e incremental com profundidade de corte constante considerando seus efeitos sobre as forças, temperatura, formação do cavaco, vida da ferramenta e qualidade da rosca. Posteriormente, avaliou-se o método de flanco modificado e também o emprego de seção de usinagem constante em termos de vida da ferramenta. Os resultados mostraram que o cavaco obtido pelo método radial foi o que apresentou maiores valores de grau de recalque. Em comum, todos os métodos apresentaram cavaco com perfil serrilhado ao longo das bordas. O método radial foi o que apresentou maiores forças e temperaturas, seguido do método de flanco enquanto o método incremental resultou em valores menores. Para todos os métodos empregados, tanto as forças como as temperaturas cresciam a cada peça rosqueada devido aos desgastes das ferramentas. As condições críticas que ocorreram durante o rosqueamento do aço inoxidável causaram desgaste severo da ponta da ferramenta, desgaste de flanco e desgaste de entalhe. A progressiva alteração da geometria da ferramenta gerada pelo desgaste e aderências afetou negativamente o perfil das roscas. Em comparação com o avanço radial, a vida útil da ferramenta foi 28,57% e 71,43% maior para o avanço de flanco e incremental, respectivamente. O emprego do método de flanco modificado propiciou uma maior vida de ferramenta em comparação aos demais, representando um aumento de 44,44% em relação ao método de flanco tradicional. Além disso, quando se empregou a seção de corte constante, o desgaste na ponta da ferramenta foi reduzido, possibilitando um aumento de 23,08% em comparação com a condição onde a profundidade de corte foi constante.
Abstract: Among the machining processes, threading is one of the most challenging due to the difficulties in formation and flow of the chips in the cutting zone. The challenge is even greater when machining stainless steel due to the characteristics of this material. The present work analyzes the influence of infeed methods on external turning threading of 304L stainless steel in dry conditions. M class carbide inserts with PVD coating (TiC, Al2O3 TiN) GC 1020 were used in the experiments. Initially, radial, flank and incremental infeed methods with constant depth of cut were compared considering their effects on forces, temperature, chip formation, tool life and thread quality. Subsequently, the modified flank method was evaluated, as well as the use of a constant machining section in terms of tool life. The results showed that the chip obtained by the radial method was the one with the highest values of chip compression ratio. A common feature of all methods was the serrated profile along the edges, characteristic of segmented chips. The radial method showed the highest forces and temperatures, followed by the flank method, while the incremental method resulted in lower values. For all methods employed, both forces and temperatures increased with the number of machined parts due to tool wear. The critical conditions that occur during the stainless steel threading process have caused severe tool tip wear, flank wear and notch wear. The progressive change in the tool geometry generated by wear and adhesions negatively affected the profile of the threads. Compared to radial infeed, the tool life was 28.57% and 71.43% longer for flank and incremental infeed, respectively. The use of the modified flank method provided a longer tool life compared to the others, representing an increase of 44.44% compared to the traditional flank method. Furthermore, when the constant cutting section was used, the wear on the tool tip was reduced, allowing an increase of 23.08% compared to the condition where the depth of cut was kept constant.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28628
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