IC Lucas ...reem 2012 - apresenta??o creem-2012 lucas guedes de oliveira

IC Lucas ...reem 2012 - apresenta??o creem-2012 lucas guedes de oliveira

Introdução

  • Introdução

  • Objetivos

  • Metodologia

  • Aspectos Teóricos

  • Análise dos Resultados

  • Conclusão

  • Agradecimentos

Ferramentas de corte agrupadas segundo a necessidade do cliente para a usinagem de peças.

  • Ferramentas de corte agrupadas segundo a necessidade do cliente para a usinagem de peças.

  • - Revestimentos

  • “[...] um revestimento em uma ferramenta de corte pode melhorar significativamente seus desempenho e durabilidade.”

Carvalho et. al. (2006) - Conjunto Ferramenta, Calço e

  • Carvalho et. al. (2006) - Conjunto Ferramenta, Calço e

  • Porta-ferramenta;

  • - Código Computacional Próprio

  • Huang et. al. (2007) - Pacote Comercial CFD-RC®

  • Brito et. al. (2009) - Influências dos Revestimentos

  • Samadi et. al. (2011) - Método da Função Especificada Sequencial

Estudo numérico para a obtenção do campo de temperatura em ferramentas de corte na região do conjunto “ferramenta, calço e porta-ferramenta” durante o processo de usinagem

  • Estudo numérico para a obtenção do campo de temperatura em ferramentas de corte na região do conjunto “ferramenta, calço e porta-ferramenta” durante o processo de usinagem

  • - Pacotes Comerciais:

  • * AutoCAD® e SolidWorks®

  • (desenho da geometria)

  • * ANSYS® Academic Research v. 14.

  • (obtenção do campo de temperatura)

- Ferramenta de Corte sem Revestimento

  • - Ferramenta de Corte sem Revestimento

  • - Problema Direto

  • - Geometria Tridimensional

  • “Em continuidade ao presente trabalho, serão realizados estudos futuros voltados para técnicas de problema inverso; sendo este primeiro, uma introdução ao estudo numérico proposto.”

Dados Experimentais

  • Dados Experimentais

  • - Carvalho (2005) e Carvalho et. al. (2006)

  • Figura 1

AutoCAD – delimitação gráfica da região de desgaste

  • AutoCAD – delimitação gráfica da região de desgaste

  • SolidWorks – desenho da geometria

  • Pacote da ANSYS – geração da malha e simulação numérica

  • Figura 2

Propriedades termofísicas do conjunto ferramenta, calço e porta-ferramenta.

  • Propriedades termofísicas do conjunto ferramenta, calço e porta-ferramenta.

Hipóteses do Problema

  • Hipóteses do Problema

  • domínio geométrico tridimensional;

  • regime transiente; ausência de modelos de radiação;

  • as propriedades térmicas tais como a massa específica r, a condutividade térmica k e o calor específico Cp são independentes da temperatura e elas são uniformes para cada elemento sólido;

  • existe um contato térmico perfeito e nenhuma resistência térmica de contato existe entre os elementos sólidos;

  • a condição de contorno de fluxo de calor q(t) é uniforme e variável no tempo;

  • As condições de contorno do coeficiente de transferência de calor h e da temperatura ambiente T são constantes e também conhecidas [Incropera, 2008];

  • não existe nenhuma geração de energia interna nos sólidos envolvidos.

Equacionamento Geral

  • Equacionamento Geral

Condições Iniciais e Condições de Contorno

  • Condições Iniciais e Condições de Contorno

Maiores gradientes de Temperatura: 59 (s) / 140 (°C)

  • Maiores gradientes de Temperatura: 59 (s) / 140 (°C)

  • Temperatura Ambiente: 24, 1 (°C) e h = 20 (W m-2 K-1)

  • Queda de Temperatura: 140 (°C) -> 98 (°C) (final)

  • Modelamento: 201 isotermas; Tmin. = 24,16 (°C) e Tmáx. = 372,4 (°C)

  • Ponto de Monitoramento de temperatura: coordenadas, em metros, (0; 3,95; -2,129)10-3.

Maiores gradientes de temperatura

  • Maiores gradientes de temperatura

  • Comparação com o Trabalho de Carvalho et. al. (2006)

  • Comparação com o Trabalho de Brito et. al. (2009) Contribuição: Estudo da geometria de todo o conjunto

  • Quanto aos desvios: modelagem realizada por Carvalho (2005); propriedades termofísicas; e condições iniciais e de contorno distintas.

  • Uma investigação mais completa será realizada em trabalhos futuros: variação dos tipos de revestimentos; técnicas de problema inverso.

  • Emprego de pacotes comerciais de simulação

“Os autores agradecem à FAPEMIG pela bolsa de Iniciação Científica concedida à Lucas Guedes de Oliveira”

  • “Os autores agradecem à FAPEMIG pela bolsa de Iniciação Científica concedida à Lucas Guedes de Oliveira”

Barth, T., and Ohlberger, M., “Finite Volume Methods: Foundation and Analysis”, Encyclopedia of Computational Mechanics, John Wiley & Sons, Ltd, 2004.

  • Barth, T., and Ohlberger, M., “Finite Volume Methods: Foundation and Analysis”, Encyclopedia of Computational Mechanics, John Wiley & Sons, Ltd, 2004.

  • Brito, R. F. et. al., “Thermal analysis in coated cutting tools”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol.36, pp.314-321, 2009.

  • Carvalho, S. R., “Determinação do Campo de Temperatura em Ferramentas de Corte durante um Processo de Usinagem por Torneamento”, Tese de Doutorado, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Brasil, 2005, 123p.

  • Carvalho, S. R. et. al. “Temperature determination at the chip-tool interface using an inverse thermal model considering the tool and tool holder”, Journal of Materials Processing Technology, Vol.179, pp. 97-104, 2006.

  • Dinc, C., Lazaglu, I., Serpenguzel, A., “Analysis of thermal fields in orthogonal machining with infrared imaging, Journal of Materials Processing Technology”, Vol.198, pp. 147-154, 2008.

  • Huang, C.-H., and Chen, W.-C., “A Three-Dimensional Inverse Forced Convection Problem in Estimating Surface Heat Flux by Conjugate Gradient Method”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 43, pp. 3171-3181, 2000.

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