Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Otimização robusta do fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205
Autor(es): VASCONCELOS, Guilherme Augusto Vilas Boas
Primeiro Orientador: FERREIRA, João Roberto
Resumo: O estudo sobre o fresamento de topo do aço inoxidável duplex vem ganhando destaque, devido aos desafios encontrados em sua baixa usinabilidade. Isso ocorre, pois, esses materiais apresentam baixa condutividade térmica, alta tenacidade e alta taxa de encruamento. Entretanto, para garantir qualidade final em produtos manufaturados, é importante que o processo de fresamento seja bem planejado, visando menores desgastes nas fresas durante o processo e ao mesmo tempo apresentando bons indicadores de produtividade. Assim, este trabalho tem como objetivo realizar uma otimização robusta multiobjetivo no processo de fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205. Foram realizados experimentos seguindo um planejamento composto central combinando as variáveis de controle: velocidade de corte, avanço por dente, profundidade de corte e largura fresada e as variáveis de ruído: desgaste de flanco (vb), vazão de fluido (Q) e o balanço da ferramenta (lt0). As variáveis de respostas avaliadas foram a rugosidade da peça usinada e a taxa de remoção de material. Foram aplicadas as metodologias de superfície de resposta, de projeto de parâmetro robusto, do erro quadrático médio e da interseção normal à fronteira. Em seguida, foram analisados e discutidos os efeitos das variáveis de controle e de ruído, bem como as interações destas sobre as características de interesse. O desgaste da ferramenta foi a variável que mais influenciou a rugosidade Ra. A taxa de remoção de material foi influenciada por todas as variáveis controláveis do processo. Os valores obtidos para a rugosidade Ra variaram entre 0,24 a 1,10 µm e a taxa de remoção de material variou entre 40,39 a 187,52 mm³/s. A otimização da média e da variância de cada característica de interesse foi realizada, bem como a otimização do erro quadrático médio. Assim, 21 soluções Pareto-ótimas foram obtidas, contribuindo para a melhoria da qualidade superficial e da produtividade no processo de fresamento. Nos ensaios de confirmação empregou-se um arranjo ortogonal de Taguchi (L9) onde obteve-se os setups ótimos capazes de mitigar a influência das variáveis de ruído, o que corroborou a boa adequação da metodologia proposta.
Abstract: The study on the end milling of duplex stainless steel has been gaining prominence due to the challenges encountered in its low machinability. This occurs, therefore, these materials have low thermal conductivity, high tenacity and high rate of hardening. However, to ensure final quality in manufactured products, it is important that the milling process is well planned, aiming at lower mill wear during the process and at the same time presenting good productivity indicators. Thus, this work aims to perform a robust multi-objective optimization in the end milling process of the duplex stainless steel UNS S32205. Experiments were carried out following a central composite planning combining the control variables: cutting speed, feed per tooth, depth of cut and milled width and noise variables: flank wear (vb), fluid flow (Q) and tool balance (lt0). The response variables evaluated were the surface roughness and the material removal rate. The methodologies of response surface, robust parameter design, mean quadratic error and normal boundary intersection were applied. So, the effects of control and noise variables were analyzed and discussed, as well as their interactions on the response characteristics. Tool wear was the variable that most influenced the surface roughness. The material removal rate was influenced by all controllable process variables. The values obtained for Ra roughness ranged from 0.24 to 1.10 μm and the material removal rate ranged from 40.39 to 187.52 mm³/s. The Mean and variance optimization of each characteristic of interest was performed, as well as the mean quadratic error optimization. Thus, 21 Pareto-optimal solutions were obtained, contributing to the improvement of surface quality and productivity of the milling process. In the confirmation tests a Taguchi orthogonal arrangement (L9) were used where the optimal setups were obtained capable of mitigating the influence of noise variables, which corroborated the good adequacy of the proposed methodology.
Palavras-chave: Fresamento de opo
Aço inoxidável duplex UNS S32205
Projeto de parâmetro robusto (PPR)
Metodologia de superfície de resposta (MSR)
Erro quadrático Médio (EQM)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3351
Data do documento: 3-Ago-2022
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