Influência do roleteamento a quente auxiliado por radiação infravermelha na qualidade superficial de uma peça de liga aeronáutica Inconel 718
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Data
2017-12-18
Autores
Godoi, Eduardo Luiz de
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A operação de roleteamento é realizada com o intuito de diminuir a rugosidade e melhorar as propriedades mecânicas da peça, como o aumento da dureza e da resistência à fadiga. O processo se dá sem remoção de material, por meio de trabalho a frio, no qual a ferramenta promove o escoamento do material dos picos para o preenchimento dos vales na superfície da peça de trabalho. Esta operação envolve deformação plástica com consequente introdução de tensão residual de compressão nas camadas subsuperficiais da peça. No entanto, as forças de contato envolvidas no processo podem ser excessivamente altas ao ponto de produzir desvios de forma afetando a qualidade superficial da peça acabada. Para minimizar estes problemas, encontram-se pesquisas que utilizam um feixe de laser para o aquecimento localizado da peça na região imediatamente anterior ao contato da ferramenta. Porém, por questões de custo e espaço físico em torno da máquina, este método tem seu uso restrito. A fim de tornar o roleteamento a quente mais viável, neste trabalho é proposto o uso de resistência elétrica em cerâmica, de baixo custo, a qual emite radiação infravermelha como fonte de calor. Para medir a eficiência da técnica proposta foram realizadas operações de roleteamento convencional e comparadas com a condição a quente empregando uma liga aeronáutica inconel 718. Foram analisadas importantes variáveis de saída do processo relacionadas com a qualidade superficial, como a rugosidade, microdureza, tensão residual e circularidade, quando utilizados diferentes parâmetros de entrada, como força de contato, rotação da peça e número de passes. Os resultados demonstraram que a rugosidade (parâmetros Ra e Rt) dos corpos de prova roleteados apresentou uma redução de aproximadamente 20% sem auxilio e 23% com auxílio de radiação infravermelha em relação ao valor observado antes da operação, ao passo que a dureza superficial apresentou elevação de cerca de 20% sem auxilio e 35 % com auxílio de radiação infravermelha em comparação ao componente torneado. A tensão residual registrada na superfície dos corpos de prova passou a ser tensão residual de compressão e atingiu camadas subsuperficiais após roleteamento a quente e os valores de desvio de circularidades diminuíram.
The burnishing operation is performed in order to reduce roughness and improve the mechanical properties of the part, such as increased hardness and fatigue resistance. The process takes place without material removal by means of cold working, in which the tool promotes the flow of the material from the peaks to fill the valleys on the surface of the workpiece. This operation involves plastic deformation with consequent introduction of residual compressive stress in the subsurface layers of the part. However, the forces involved in the process may be excessively high to the extent of producing shape deviations affecting the surface quality of the finished workpiece. To minimize these problems, there are researches that use a laser beam for localized heating of the part in the region immediately prior to the tool contact. However, for reasons of cost and physical space around the machine, this method has its restricted use. In order to make hot rolling more feasible, in this work the use of low cost electric ceramic resistance is proposed, which emits infrared radiation as a source of heat. To measure the efficiency of the proposed technique, conventional burnishing operations will be performed and compared to the hot condition using an aeronautical alloy 718 Inconel. Important process output variables related to surface quality, such as roughness, micro hardness, residual stress and circularity, when using different input parameters, such as force, part rotation and number of passes. The results showed that the roughness (Ra and Rt parameters) of the test specimens showed a reduction of approximately 20% without aid and 23% with the aid of infrared radiation in relation to the value observed before the operation, whereas the surface hardness presented increase of about 20% without assistance and 35% with the aid of infrared radiation in comparison to the turned component. The residual stress recorded on the surface of the specimens increased and reached subsurface layers after hot burnishing, the values of deviation of circularities decreased.
The burnishing operation is performed in order to reduce roughness and improve the mechanical properties of the part, such as increased hardness and fatigue resistance. The process takes place without material removal by means of cold working, in which the tool promotes the flow of the material from the peaks to fill the valleys on the surface of the workpiece. This operation involves plastic deformation with consequent introduction of residual compressive stress in the subsurface layers of the part. However, the forces involved in the process may be excessively high to the extent of producing shape deviations affecting the surface quality of the finished workpiece. To minimize these problems, there are researches that use a laser beam for localized heating of the part in the region immediately prior to the tool contact. However, for reasons of cost and physical space around the machine, this method has its restricted use. In order to make hot rolling more feasible, in this work the use of low cost electric ceramic resistance is proposed, which emits infrared radiation as a source of heat. To measure the efficiency of the proposed technique, conventional burnishing operations will be performed and compared to the hot condition using an aeronautical alloy 718 Inconel. Important process output variables related to surface quality, such as roughness, micro hardness, residual stress and circularity, when using different input parameters, such as force, part rotation and number of passes. The results showed that the roughness (Ra and Rt parameters) of the test specimens showed a reduction of approximately 20% without aid and 23% with the aid of infrared radiation in relation to the value observed before the operation, whereas the surface hardness presented increase of about 20% without assistance and 35% with the aid of infrared radiation in comparison to the turned component. The residual stress recorded on the surface of the specimens increased and reached subsurface layers after hot burnishing, the values of deviation of circularities decreased.
Descrição
Palavras-chave
Roleteamento, Tensão residual, Acabamento superficial, Desvio de circularidade, Roleteamento a quente