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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2003.tde-20052024-182856
Document
Author
Full name
Helder Augustus Treviso da Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2003
Supervisor
Committee
Duduch, Jaime Gilberto (President)
Jasinevicius, Renato Goulart
Pizani, Paulo Sérgio
Porto, Arthur Jose Vieira
Rubio, Juan Carlos Campos
Title in Portuguese
Monitoramento do torneamento de ultraprecisão de materiais frágeis
Keywords in Portuguese
emissão acústica
materiais frágeis
monitoramento
torneamento com diamante
usinagem de ultraprecisão
Abstract in Portuguese
O torneamento de ultraprecisão de materiais frágeis surge nos últimos anos como uma técnica em franco desenvolvimento, na fabricação de produtos com elevada precisão dimensional e qualidade superficial, com tolerâncias mínimas e formas complexas. Pesquisas têm demonstrado que, tanto o acabamento como a integridade superficial, são afetados diretamente pelos modos de remoção dos materiais, tais como o comportamento dúctil/frágil ou transições de remoção mais dúctil para frágil. Assim, os fenômenos envolvidos nos modos de remoção de material podem servir como informação para sensores para monitoramento do processo e previsão/controle da qualidade e integridade superficial. Dentre os vários tipos de sensores para monitoramento dos processos de torneamento, o sensor de emissão acústica (EA) tem posição de destaque. A EA tem sensibilidade suficiente principalmente aos modos de remoção dúctil/frágil e frágil, apresentando dificuldades no modo dúctil, devido às baixas taxas de remoção envolvidas. Neste sentido, este trabalho propõe o uso da EA como técnica de monitoramento do torneamento de materiais frágeis. Para esclarecer pontos importantes sobre o processo, propõe-se estudar outras técnicas de processamento e análise da EA, como o sinal bruto, espectro de freqüência e sinal RMS, associadas a técnicas de caracterização de superfícies, tais como microscopia de varredura, microscopia de força atômica, espectroscopia de micro-Raman, microindentação, em busca de entendimento de como e porque é gerado sinal nos diferentes tipos de remoção de material frágil, diferenciando-se as condições de corte nas quais se obtêm superfícies com superacabamentos e baixos níveis de danos superficiais e subsuperficiais. Foi mostrado que é possível a identificação de amplitudes e freqüências dominantes a determinado tipo de remoção, através da análise apropriada dos sinais. Assim, melhor distinção dos diferentes níveis de remoção, desde dúctil, dúctil/frágil até frágil, pode ser alcançada
Title in English
Monitoring of the diamond turning of brittle materials
Keywords in English
acoustic emission
brittle materiais
diamond turning
monitoring
uitraprecision machining
Abstract in English
The diamond turning of brittle materials has risen in the last few years as a technique for the fabrication of high precision components in complex forms. Researches have shown that both surface finish and low subsurface damage are affected directly by the material removal mechanism (ductile, ductile/brittle and brittle together with brittle-to-ductile) transition. Therefore the phenomena envolved in the material removal modes may lend themselves as information to sensors for the monitoring of the process and precision/control of quality and surface integrity. Among the various sensors used in the monitoring of the turning process, the Acoustic Emission (AE) occupies an outstanding position. AE is sensitive enough to ductile/brittle removal modes, showing difficulties in the ductile mode due to its low removal rates. The use of AE as a monitoring technique for the diamond turning of brittle materials is proposed. For better understanding of the process signal, processing techniques and analysis of AE, such as a raw signal, frequency spectrum and RMS signal are used in association with SEM, AFM, micro Raman spectroscopy and indentation for the characterization of the surface obtained by different material removal modes. It has been shown that it is possible to identify dominant amplitudes and frequencies related to a determined type of removal using an appropriate analysis of the signal. Thus, better distinction of different removal levels from ductile, ductile/brittle and brittle can be accomplished
 
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Publishing Date
2024-05-20
 
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