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Title: Análise tribológica de compósitos à base de cBN e WC empregando como ligante um sinterizante inovador
Other Titles: Tribological analysis of cBN and WC based composites using as binder an innovative sintering agent
Authors: Souza, Dyego Monteiro de
Keywords: cBN;WC;Tribologia;Desgaste;Tratamentos térmicos
Issue Date: 17-Dec-2018
Citation: SOUZA, Dyego Monteiro de. Análise tribológica de compósitos à base de cBN e WC empregando como ligante um sinterizante inovador. 2018. 109f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Com o desenvolvimento dos processos de fabricação, a indústria metal mecânica vem cada vez mais demandando avanços, principalmente na modernização das máquinas operatrizes e na evolução constante das ferramentas de corte. Nas ferramentas de corte, um dos principais focos são os materiais utilizados, onde busca-se a diminuição do consumo energético, melhor acabamento da peça final e uma maior vida útil da ferramenta. Os compósitos de WC amplamente utilizados, e o cBN, que já vem sendo estudado desde o final do século XX, vem em contínuo desenvolvimento buscando a otimização, assim como melhoria nas propriedades físico-químicas e mecânicas (dureza, tenacidade à fratura) em decorrência dos mais diversos materiais a serem usinados. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a estudar o desgaste dos pares tribológicos compósito WC - AISI 4140 e cBN - AISI 4140, visando assim, identificar a faixa de dureza ao qual esses matérias apresentam um melhor comportamento tribológico, para isso utilizou-se o ensaio com configuração pino sobre disco, tendo como pino (corpo de prova) um cilindro de WC ou cBN, ambos compostos por 90% de material duro + 10% de ligante sendo este ligante, composto por 90% Nb + 10% Ni e como disco (contra corpo) o aço AISI 4140 submetido a diferentes tratamentos térmicos, sendo eles: recozimento, têmpera e têmpera seguida de revenimemto. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foram medidos através de sensores instalados a bancada pino-disco o atrito dinâmico, profundidade da pista de desgaste, temperatura próxima a região do contado. Objetivando a caracterização da superfície do par tribológico antes do ensaio, foram realizadas medidas de dureza e rugosidade na região do contato. Após os ensaios, foram feitas análises da "trilha" de desgaste em MEV, EDS, DRX. A análise tribológica realizada neste trabalho mostrou a eficiência dos compósitos testados. Através do resultado tribológico obtido para este estudo constatou-se que ocorreu o mecanismo de falha por soltura dos grãos menos sinterizados de cBN, e posterior incrustamento destas partículas sobre a matriz metálica nas condições de ensaio cBN-R e cBN-TR, justificando a baixa eficiência do cBN como ferramenta de corte para materiais com dureza inferior a 40 HRC.
Abstract: With the development of manufacturing processes, the metalworking industry is increasingly demanding advances, mainly in the modernization of machine tools and the constant evolution of cutting tools. In cutting tools, one of the main focuses is the materials used, where it is sought the reduction of energy consumption, better finishing of the final part and a longer tool life. The widely used WC composites, and the cBN, which has been studied since the end of the 20th century, has been continuously developing in order to optimize, as well as to improve physical-chemical and mechanical properties (hardness, fracture toughness) as a result of the most diverse materials to be machined. Within this scope, this work aims to study the wear of the composite tribological pairs WC - AISI 4140 and cBN - AISI 4140, for which the test with pin - on- disk configuration was used. WC or cBN, both composed by 90% of hard material + 10% of binder being this binder, composed of 90% Nb + 10% Ni and as disk AISI 4140 steel subjected to different thermal treatments, being: annealing, tempering, quenching. In order to analyze the results obtained in these tests, the dynamical friction, wear rate, temperature close to the counted region, as well as elastic energy of vibration of the structure were measured through installed sensors. Aiming to characterize the surface of the tribological pair prior to the test, measurements of hardness and roughness were performed in the contact region. After the tests, wear "trail" analyzes were performed on SEM, EDS, DRX. The tribological analysis performed in this work showed the efficiency of the composites tested. It was verified that the mechanism of failure by loosening of the less sintered cBN grains and subsequent encrustation of these particles on the metal matrix under the cBN-R and cBN-TR assay conditions, cBN as a cutting tool for materials with a hardness of less than 40 HRC.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28198
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