Análise das tensões atuantes ao longo do raio de aresta da ferramenta no corte ortogonal de um aço endurecido

dc.contributor.advisor1Ventura, Carlos Eiji Hirata
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1689198421096127
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-3370-2979
dc.contributor.authorÁvila, Benício Nacif
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0478999012458756
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-3063-3592
dc.contributor.refereeRosa, Pedro Alexandre Rodrigues Carvalho
dc.contributor.refereeGomes, Milla Caroline
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8864143581231473
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0124152881491800
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3363-0151
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-4599-518X
dc.date.accessioned2026-08-05T12:20:56Z
dc.date.issued2026-07-07
dc.description.abstractOn the one hand, mechanical strength and thermochemical stability are important properties for the tool material. On the other hand, edge geometry significantly influences the distribution and direction of forces acting in the cutting region. In finish turning, ceramic tools are frequently used due to their high wear resistance, despite their low fracture toughness, which can lead to sudden and unexpected failure. Thus, evaluating the effect of geometric variation and contact conditions is a key point for achieving stability and cut quality. However, for a correct choice, the acting forces and stresses must be properly mapped. This study aims to propose a new method for analyzing failures and acting stresses in different edge geometries. To this end, an analytical model was developed to calculate the stresses acting along the edge radius for 36 types of rounding (K < 1, K = 1 e K > 1) prepared in mixed ceramic inserts (Al2O3-TiCN), discretized by three chamfers and applied in experimental tests on the orthogonal cutting of hardened AISI 4140 steel with constant parameters. The results demonstrated the effect of the geometric parameters of the edge on the stresses acting during cutting, with the maximum stresses occurring at the wear nucleation points, between the end of the edge rounding and the beginning of the tool rake face. The failure probability map and statistical tests revealed an increasing relationship between the maximum shear stress and the edge failure tendency. For the Weibull distribution, a modulus of 4,08 and a minimum stress of 1605 MPa were obtained for the microgeometry Sα = 103,2 µm and Sγ = 179,3 µm, which led to only 1,10% edge failure, therefore, this microgeometry performed best in terms of preventing wear nucleation in the investigated process.eng
dc.description.resumoPor um lado, resistência mecânica e estabilidade termoquímica são propriedades importantes para o material da ferramenta. Por outro, a geometria de aresta atua de maneira significativa na distribuição e direcionamento das forças atuantes na região de corte. No torneamento de acabamento, as ferramentas cerâmicas são frequentemente utilizadas devido à alta resistência ao desgaste, apesar da baixa tenacidade à fratura, que pode promover a falha súbita e inesperada. Assim, avaliar o efeito da variação geométrica e das condições de contato é um ponto-chave visando a estabilidade e a qualidade do corte. Contudo, para uma escolha correta, os esforços e as cargas atuantes devem ser adequadamente mapeados. Neste trabalho, busca-se propor um novo método de análise das falhas e tensões atuantes em diferentes geometrias de aresta. Para isso, desenvolveu-se um modelo analítico de cálculo das tensões atuantes ao longo do raio de aresta em 36 tipos de arredondamento (K < 1, K = 1 e K > 1) preparados em insertos de cerâmica mista (Al2O3-TiCN), discretizados por três chanfros e aplicados em ensaios experimentais no corte ortogonal do aço endurecido AISI 4140 com parâmetros de corte constantes. Os resultados demonstraram o efeito dos parâmetros geométricos da aresta nas tensões atuantes durante o corte, tendo as tensões máximas ocorrido nos pontos de nucleação do desgaste, entre o fim do arredondamento de aresta e o início da superfície de saída da ferramenta. O mapa de probabilidade de falha e os testes estatísticos revelaram uma relação crescente entre a tensão de cisalhamento máxima e a tendência de falha da aresta. Para a distribuição de Weibull, foi obtido um módulo de 4,08 e uma tensão mínima de 1605 MPa para a microgeometria Sα = 103,2 µm e Sγ = 179,3 µm, que levou a apenas 1,10% de falha das arestas, sendo esta, portanto, a microgeometria com melhor desempenho em termos da prevenção da nucleação do desgaste no processo investigado.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationÁVILA, Benício Nacif. Análise das tensões atuantes ao longo do raio de aresta da ferramenta no corte ortogonal de um aço endurecido. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24449.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24449
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMec
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMicrogeometriapor
dc.subjectMapas de tensãopor
dc.subjectWeibullpor
dc.subjectCorte ortogonalpor
dc.subjectAço endurecidopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleAnálise das tensões atuantes ao longo do raio de aresta da ferramenta no corte ortogonal de um aço endurecidopor
dc.title.alternativeAnalysis of stresses acting along the tool edge radius during orthogonal cutting of hardened steeleng
dc.typeDissertação

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