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Fresagem de uma liga de DSS (LDX2101): Estudo comparativo do desgaste de ferramentas com diferentes geometrias e revestimentos PVD
| dc.contributor.advisor | Silva, Francisco José Gomes da | |
| dc.contributor.author | Sousa, Vítor Fernando Crespim | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-15T14:37:51Z | |
| dc.date.available | 2022-03-15T14:37:51Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.description.abstract | O processo de maquinagem é bastante relevante, principalmente na produção de peças de alta qualidade e com rigor dimensional, para uma grande variedade de indústrias. Destes processos de maquinagem, a fresagem continua a ser um dos mais utilizados na produção destas peças. Devido a esta popularidade, o processo de fresagem é bastante estudado, dando origem a evoluções do processo, desde a produção de novas ferramentas e máquinas, à aplicação de novos métodos de maquinagem e estratégias. Recentemente, os processos de fresagem utilizam principalmente ferramentas revestidas. Estes revestimentos são também bastante estudados, resultando no desenvolvimento de novas técnicas de deposição e revestimentos capazes de melhorar a qualidade e desempenho das ferramentas utilizadas na fresagem. Outro fator que promove a evolução destes processos de produção, é a evolução do tipo de ligas metálicas que são utilizadas na produção das peças. Algumas destas ligas, tal como as ligas de aço inoxidável duplex, trazem bastantes benefícios na sua aplicação, tendo propriedades mecânicas e de resistência à corrosão bastante elevadas. Estas ligas são aplicadas em várias indústrias e os seus componentes são geralmente produzidos por maquinagem. No entanto, devido às suas propriedades, tais como elevada resistência mecânica e ductilidade (quando comparados com outras ligas de aço inoxidável), estes tipos de ligas são considerados difíceis de maquinar, induzindo um desgaste prematuro nas ferramentas que são utilizadas para o cortar. Foi realizado um estudo comparativo da fresagem de uma liga de aço inoxidável duplex, LDX 2101. Foram testados cinco tipos de ferramentas, com geometrias e revestimentos diferentes. Os revestimentos que foram testados foram: AlCrN, TiAlN e TiAlSiN, sendo que foram testados dois tipos de revestimento TiAlSiN, um destes obtido por Direct Current Magnetron Sputtering (dc MS) e o outro por High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS). Foram realizados ensaios de maquinagem, variando o comprimento de corte e velocidade de avanço (Vf). Analisaram-se as forças de corte desenvolvidas durante estes ensaios, a rugosidade superficial produzida por cada ferramenta e, o desgaste e mecanismos de desgaste apresentados por cada tipo de ferramenta. Os resultados obtidos das análises foram comparados entre si, de forma a determinar a ferramenta com o melhor desempenho, e avaliar a influência da variação dos parâmetros de maquinagem nos resultados obtidos. Foram definidas tendências para cada uma das ferramentas e determinaram-se mecanismos de desgaste comuns a todas estas, estes sendo principalmente, desgaste abrasivo, adesão de material à ferramenta e delaminação do revestimento. Quanto à ferramenta que produziu melhores resultados, em termos de desgaste e rugosidade superficial produzida, esta foi a ferramenta revestida com TiAlSiN, obtido por HiPIMS, sendo seguida pela outra ferramenta revestida por TiAlSiN. | pt_PT |
| dc.description.abstract | The machining process is still quite a relevant manufacturing process, primarily in the production of high-quality and precision parts, for a wide variety of industries. Of these machining process, milling is one of the most used to produce these parts. Due to this popularity, this manufacturing process is heavily researched, enabling the further development and improvement of this process, such as: the production of new cutting tools, development of new strategies and machines. Nowadays, the milling process is carried out using coated tools. These tool coatings are also heavily researched, resulting in the development of new coatings and coating deposition techniques, to improve the performance of these milling tools. Another factor that promotes the evolution of the milling process, is the development and application of new metallic alloy. Some of these alloys, such as duplex stainless steel, bring many advantages with its applications, having great mechanical and corrosion resistance. These alloys are applied in many industries, with its components being generally produced by machining. However, due to the mechanical properties of duplex stainless steels, these alloys are considered hard-tomachine materials, causing premature wear on the milling tools used to process it. A comparative study on the milling of a duplex stainless-steel alloy, LDX 2101, was carried out. Five tool types were tested, having different geometries and tool coatings. These coatings were: AlCrN, TiAlN and TiAlSiN. Two TiAlSiN coatings were tested, one obtained by the dc MS (Magnetron Sputtering) deposition technique, and the other by HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering). Milling tests were carried out using these tool types, varying the values of feed rate and cutting length. The cutting forces developed during the process were analyzed, as well as the produced machined surface quality and the wear sustained by the tools. The results obtained were compared, to evaluate the influence of parameter variation and to determine the coated tool that exhibited the best performance. Tendencies were defined for each of the analyzed tools and the common wear mechanisms were determined, these being mainly adhesion, abrasion, and coating delamination. Regarding the coated tool’s performance, it was concluded that the tool that was coated with TiAlSiN, obtained by HiPIMS, produced the best results, being closely followed by the other TiAlSiN coated tool. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202797660 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/20254 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Fresagem | pt_PT |
| dc.subject | Otimização do processo | pt_PT |
| dc.subject | Aço inoxidável duplex | pt_PT |
| dc.subject | Revestimentos para ferramentas | pt_PT |
| dc.subject | PVD | pt_PT |
| dc.subject | HiPIMS | pt_PT |
| dc.subject | Forças de corte | pt_PT |
| dc.subject | Acabamento superficial | pt_PT |
| dc.subject | Mecanismos de desgaste | pt_PT |
| dc.subject | Milling | pt_PT |
| dc.subject | Process optimization | pt_PT |
| dc.subject | Duplex stainless-steel; Tool coatings | pt_PT |
| dc.subject | Cutting forces; | pt_PT |
| dc.subject | Surface Roughness | pt_PT |
| dc.subject | Wear mechanisms | pt_PT |
| dc.title | Fresagem de uma liga de DSS (LDX2101): Estudo comparativo do desgaste de ferramentas com diferentes geometrias e revestimentos PVD | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Mecânica - Materiais e Tecnologias de Fabrico | pt_PT |