Análise do processo de furação da VAT32® utilizando insertos recobertos por Ti(C,N)+ AI2O3 e (Ti,Al)N+NbN
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Data
Autores
Orientador
Alves, Manoel Cléber de Sampaio 
Coorientador
Pós-graduação
Engenharia - FEG
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Superligas são aplicadas na fabricação de peças e equipamentos que exijam resistência à altas temperaturas ou à corrosão para uso em temperaturas superiores a 540°C, podendo ser a base de níquel, ferro-níquel ou cobalto. A superliga VAT32® é amplamente utilizada em setores como as indústrias automotiva, aeronáutica e nuclear, devido às suas elevadas propriedades mecânicas. No entanto, essas mesmas propriedades tornam sua usinagem um desafio. A VAT32® é uma liga de níquel endurecida por precipitação, com elevados teores de Ni, Fe, Cr e C com elevada resistência à abrasão pela presença de partículas duras (carbetos de nióbio e titânio). Quando usinadas produzem alto desgaste das ferramentas devido à presença de carbetos duros em sua microestrutura e por sofrer endurecimento por deformação. Neste sentido, este estudo analisa a influência de dois diferentes revestimentos em ferramentas comerciais de metal duro e dos parâmetros de corte no processo de furação em cheio de uma superliga de Ni (VAT32®), usando broca de insertos intercambiáveis. Os testes foram realizados com ferramentas comerciais revestidas por Ti(C,N)+Al2O3 e por ferramentas revestidas com TiAlN+NbN, utilizando um delineamento de experimentos do tipo Fatorial completo com duas repetições para cada condição totalizando 36 experimentos sendo 2 conjuntos de ferramentas (Ti(C,N)+Al2O3 e TiAlN+NbN), 3 velocidades de corte (20, 40 e 60m/min), 3 avanços (0.04, 0.06 e 0.08mm/rot) e 2 repetições para cada condição. Analisou-se a qualidade dos furos executados por meio dos parâmetros de rugosidade média Rₐ. A eficiência das ferramentas testadas foi verificada analisando os desgastes e avarias. Analisouse ainda a usinabilidade da VAT32® através da potência consumida, vibração e emissão acústica e cavacos gerados durante o processo. A análise dos resultados permite concluir que o recobrimento de TiAlN+NbN proporcionou menores rugosidades, menores desgastes, e um menor consumo de potência em relação ao recobrimento de Ti(C,N)+Al2O3. Maiores velocidades de corte e maiores avanços proporcionaram maiores vibrações e maior consumo de potência.
Resumo (inglês)
Superalloys are used in the manufacturing of components and equipment requiring resistance to high temperatures and/or corrosion for applications at temperatures above 540°C. These alloys can be based on nickel, iron-nickel, or cobalt. The VAT32® superalloy is widely used in sectors such as the automotive, aerospace, and nuclear industries due to its high mechanical properties. However, these same properties make its machining a challenge. VAT32® is a precipitation-hardened nickel alloy with high levels of Ni, Fe, Cr, and C, offering high abrasion resistance due to the presence of hard particles (niobium and titanium carbides). When machined, it causes significant tool wear due to the hard carbides in its microstructure and its tendency to undergo strain hardening. This study analyzes the influence of two different coatings on commercial carbide tools and the cutting parameters during the drilling process of a Ni
superalloy (VAT32®) using indexable insert drills. Tests were conducted with commercial tools coated with Ti(C,N)+Al₂O₃ and tools coated with TiAlN+NbN,
employing a full factorial experimental design with two repetitions for each condition, totaling 36 experiments. The experimental setup included two sets of tools (Ti(C,N)+Al₂O₃ and TiAlN+NbN), three cutting speeds (20, 40, and 60 m/min), three feed rates (0.04, 0.06, and 0.08 mm/rev), and two repetitions per condition. The quality of the drilled holes was evaluated through average roughness (Ra) parameters. The efficiency of the tested tools was assessed by analyzing wear and damage. Additionally, the machinability of VAT32® was evaluated through power consumption, vibration, acoustic emission, and chip formation during the process. The results indicate that the TiAlN+NbN coating provided lower roughness, less wear, and reduced power consumption compared to the Ti(C,N)+Al₂O₃ coating. Higher cutting speeds and feed rates resulted in increased vibrations and power consumption.
Descrição
Palavras-chave
Rugosidade, revestimentos, superliga, potência de corte, desgaste, Ligas resistentes ao calor, Aspereza de superfície, Usinagem
Idioma
Português
Citação
SANTOS, Ivair Alves dos. Análise do processo de furação da VAT32® utilizando insertos recobertos por Ti(C,N)+ AI2O3 e (Ti,Al)N+NbN. Orientador: Manoel Cléber de Sampaio Alve. 2024. 141f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia e Ciências, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2025.
