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Calendário 3° Trimestre/2006
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Temas de Pesquisa oferecidos para orientações de Mestrado no IST
Período letivo: Terceiro Trimestre de 2006

Linha de Pesquisa: Processos de Usinagem

Prof. Dr. Adilson José de Oliveira
Contato: adilson.jose@sociesc.com.br

Fresamento com Alta Velocidade de Aços Endurecidos

Em processos como a conformação, a fundição, a metalurgia do pó e a injeção de plástico, a manufatura das peças depende de moldes e matrizes. Normalmente, os componentes dos moldes e matrizes responsáveis pela forma das peças manufaturadas têm complexas geometrias e são confeccionados em materiais de elevada dureza. Estes aspectos tornam a atividade de usinagem muito mais difícil. Além disso, o processo de construção de moldes e matrizes é caracterizado pela construção, em grande parte das vezes, de uma única peça com a mesma geometria. A utilização do Fresamento com Altas Velocidades tem sido um caminho para a usinagem destes componentes. Portanto, esta linha de pesquisa para definição de materiais e tipos de ferramentas, parâmetros de usinagem, estratégias de corte entre outros se torna imprescindível para viabilizar e/ou otimizar o Fresamento com Alta Velocidade de aços endurecidos.

Torneamento de Aços Endurecidos

A utilização do torneamento de aços endurecidos em vez da retificação na operação de acabamento de aços endurecidos promove algumas vantagens como: alta flexibilidade, possibilidade de usinar geometrias complexas com uma única preparação de máquina, menor custo da operação e ausência do fluido de corte. Em contrapartida, questões adicionais surgem diante desta possibilidade, tais como, o material e a classe de ferramenta, a microgeometria da ferramenta, a usinagem com corte interrompido, os requisitos da máquina-ferramenta, a manutenção do acabamento superficial na peça. Diante dessas questões, a linha de pesquisa para a identificação das condições que viabilizam o torneamento de aço endurecido em substituição à retificação é imprescindível para aumentar a flexibilidade e para reduzir os custos de manufatura nas empresas.

Utilização de Recursos CAM/CNC na Manufatura

Muitas empresas utilizam, em uma mesma planta, mais do que um programa para a função de manufatura auxiliada por computador (CAM). Isto se deve a diversos fatores como, por exemplo, a facilidade de operação do programa para determinada operação e os requisitos de clientes. Este fator amplia em muito as possibilidades de estratégias de corte utilizadas nas diferentes operações de usinagem (desbaste, semi-acabamento, acabamento e eletro-erosão). Além disso, também é comum em uma mesma planta da empresa existir máquinas-ferramenta com diferentes comandos numéricos computadorizados (CNC). Esta linha de pesquisa visa entender quais as estratégias disponíveis em sistemas CAM e os recursos dos comandos numéricos computadorizados (CNC) podem interagir para reduzir o tempo de manufatura e os custos com ferramentas além de minimizar os erros de forma, de posição e a rugosidade.


Prof. Dr. Adriano Fagali de Souza
Contato: adriano.fagali@sociesc.com.br

Fabricação de Moldes e Matrizes

A indústria de moldes e matrizes tem grande impacto de mercado, pois influencia diretamente diversos segmentos, tais como: automobilístico, bens de consumo, eletrodoméstico, etc. Mesmo com o avanço tecnológico das ultimas décadas, a fabricação de moldes e matrizes contendo formas geométricas complexas ainda é um grande desafio. Portanto, este Tema de Pesquisa abrange as etapas envolvidas na fabricação de moldes e matrizes: modelamento de produto; projeto; todas as etapas de fabricação; inspeção e certificação. Serão envolvidos recursos computacionais disponíveis na SOCIESC: sistemas CAD/CAE/CAM/CAI; máquinas de medir por coordenadas, centros de usinagem CNC, dentre outros.

Estudo de sistemas CAD/CAM/CNC

A utilização de sistemas CAD/CAM integrado a máquinas CNC tem se tornado um recurso indispensável à indústria moderna. Entretanto, o aprimoramento da utilização e desenvolvimento destas tecnologias ainda requer um foco de atenção. Este Tema de Pesquisa tem por objetivo estudar a integração destas tecnologias e suas limitações; avaliação destes sistemas; estratégias para o aprimoramento desta cadeia de fabricação; desenvolver o conhecimento das etapas de modelamento de produtos (CAD); programação CNC (CAM) e fabricação utilizando máquinas CNC.

Usinagem em altas velocidades de corte (High Speed Cutting-HSC). Operações de fresamento 3 a 5 eixos.

Novas tecnologias estão sendo desenvolvidas para aprimorar os processos de usinagem. Dentre estas, destacam-se: Usinagem em Altas Velocidades (High Speed Cutting-HSC) e operações de fresamento CNC 5 eixos. Ambas as tecnologias ainda requerem desenvolvimento. Nota-se também, a falta de conhecimento técnico/científico para a aplicação industrial destas tecnologias. Desta forma, este Tema de Pesquisa visa desenvolver o conhecimento sobre métodos de trabalhos com estas tecnologias, envolvendo estudo dos processos de fabricação específicos; análise de investimentos; estratégias de usinagem; usinagem de materiais endurecidos, dentre outros itens relacionados.



Prof. Dra. Salete Martins Alves
Contato: salete.martins@sociesc.com.br

Fluidos de corte para usinagem

A maioria dos processos de usinagem é altamente influenciada pelo uso dos fluidos de corte. Portanto não existe um fluido que preencha todos os requisitos exigidos, como por exemplo, lubrificação e refrigeração. Com isso, torna-se necessário pesquisar qual tipo de fluido e seus aditivos se enquadram para os diferentes tipos de operação e materiais a serem usinados.

Adequação Ambiental da Usinagem

Devido a severas legislações e altos custos para tratamento e disposição dos fluidos de corte, novas tecnologias têm sido propostas com alternativa para redução do uso de fluido de corte ou mesmo a substituição da matéria prima para tornar os fluidos de corte "amigos do ambiente".

Aspectos tribológicos da lubrificação

Tribologia é a ciência da interação das superfícies. Os estudos de atrito, desgaste, lubrificação e contato mecânicos são importantes partes da tribologia. Esta linha de pesquisa está focada no processo químico (triboquímica) envolvido nos processos de atrito lubrificados. Estes processos podem ser absorção, oxidação, difusão, entre outros. Cada sistema tribológico (ferramenta-material-lubrificante) apresenta diferentes características que devem ser estudadas para garantir uma maior eficiência do processo de usinagem.

Prof. Dra. Sueli Fischer
Contato: sueli@sociesc.com.br

Desenvolvimento de método para certificação de moldes

Objetiva-se estabelecer os principais pontos de controle durante todo o processo produtivo, para garantir que o molde seja construído de acordo com as especificações do projeto, buscando a redução de re-trabalhos e sucessivos try-outs.

Avaliação da incerteza de medição associada aos ensaios mecânicos

Tem-se como finalidade relacionar as principais componentes de incerteza associadas aos ensaios mecânicos; estimar a incerteza dos resultados de medição obtidos, permitindo melhor análise quanto ao material ensaiado.

Aplicação da tecnologia da medição por
coordenadas na avaliação de superfícies complexas

Diante de tolerâncias dimensionais menores e a introdução de tolerâncias de forma, orientação e posição, a utilização de máquinas de medição por coordenadas podem se caracterizar como instrumentos para controle de superfícies complexas. Pretende-se estudar a efetiva adequação deste tipo de instrumento na avaliação de formas diversas, como também estabelecer métodos de inspeção e integração com sistemas CAD/CAI.

Prof. Dr. Ulisses Borges Souto
Contato: ulisses.souto@sociesc.com.br

Usinabilidade

Usinabilidade pode ser considerada como uma “grandeza que indica a facilidade ou dificuldade de se usinar um material” e normalmente não é considerado como uma propriedade dos materiais. Sendo assim, um material pode variar sua posição em um ranqueamento em função do tipo dos testes e não em função de uma ou mais propriedades do material. As variáveis que podem ser utilizadas na avaliação da usinabilidade de um material podem ser: forças de corte, energia consumida, vida de ferramenta, acabamento superficial, taxa de desgaste, temperatura de corte, controle do cavaco além de algumas propriedades físicas. Pode ser usada também para quantificar o desempenho de ferramentas de corte, de fluidos de corte e geometrias de ferramentas.

Condições ideais de corte

Quando fabrica-se uma peça por usinagem, alguns fatores devem ser levados em consideração: velocidades de corte, avanços, profundidade de corte, material e geometria da ferramenta e a correta utilização de fluido de corte. A escolha correta destes fatores devem ser realizadas após uma análise de diversos fatores relacionados com o tempo total e o custo total envolvido no processo. Com relação ao tempo, este é composto do tempo de operação e do tempo improdutivo. Já o custo total de fabricação por peça passa pela avaliação do: custo de usinagem por peça, custo do tempo improdutivo por peça e do custo da ferramenta por peça.

Topografia da superfície

A topografia de uma superfície envolve aspectos como rugosidade superficial, ondulações, marcas de avanço e falhas (inclusões, trincas, bolhas ou outras falhas que podem surgir durante o processo de corte). Na usinagem convencional, estes aspectos são o resultado da combinação do processo de deformação plástica e propagação de trinca. Vários parâmetros de usinagem podem influenciar na avaliação da topografia, tais como: geometria da ferramenta de corte, geometria da peça, rigidez da máquina ferramenta e da fixação da peça, material da peça, condições de corte e material da ferramenta.


Monitoramento da usinagem através de sinais

Tendo a automação e otimização dos processos de fabricação uma importante função na melhoria da produtividade, o monitoramento e sistemas de controle de processos se tornaram essenciais para a fabricação. Portanto, o monitoramento dos processos e fenômenos da usinagem, para que não haja prejuízo da produção, deve ser realizado em tempo real. Além disso, é um importante requisito no desenvolvimento de procedimentos de usinagem completamente automatizados a instalação de adequados sistemas para o monitoramento em tempo real. Existem vários campos para o monitoramento: vibração, temperatura, forças de corte, emissão acústica, forças de corte, parâmetros elétricos do motor e até emissão sonora.



Linha de Pesquisa: Metalurgia Física

Prof. Dr. Marcio Ferreira Hupalo
Contato: marcio.hupalo@sociesc.com.br

Metalurgia dos aços e ferros fundidos

Este tema de pesquisa envolve a elaboração, obtenção e caracterização microestrutural e mecânica de aços, ferros fundidos cinzentos, nodulares e brancos, além de ferros fundidos especiais, como o nodular austemperado (ADI). Os trabalhos de pesquisa nesta área são voltados para: i) o entendimento da correlação entre o processamento, a microestrutura e as propriedades físicas e mecânicas das ligas ferrosas; ii) o estudo dos fenômenos envolvidos na solidificação e no resfriamento de ligas ferrosas, por meio de técnicas avançadas de análise microestrutural e ensaios mecânicos. Este tema constitui uma das linhas de pesquisa do Grupo de Metalurgia Física e Engenharia de Superfícies (CNPq) do Instituto Superior Tupy.

Metalurgia dos não ferrosos

O presente tema de pesquisa destina-se ao estudo dos fenômenos envolvidos nas etapas de fusão, solidificação e tratamentos térmicos de ligas de alumínio, cobre e bronze. Merecem destaque os trabalhos de pesquisa voltados para o estudo da influência dos diferentes tratamentos de desgaseificação e de refino de grão na sanidade interna, na estanqueidade e nas propriedades mecânicas de ligas de alumínio fundidas por gravidade e sob pressão. Este tema constitui uma das linhas de pesquisa do Grupo de Metalurgia Física e Engenharia de Superfícies (CNPq) do Instituto Superior Tupy, que tem como um dos objetivos principais a forte interação com empresas do setor metal-mecânico do norte-catarinense.

Usinabilidade de Materiais Metálicos

Este tema de pesquisa destina-se ao estudo da correlação entre microestrutura e usinabilidade de materiais metálicos (ligas ferrosas e não-ferrosas). Pode-se trabalhar com diferentes processos de usinagem, torneamento, fresamento e furação; diferentes características de ferramentas de corte, assim como estudar os parâmetros de corte envolvidos no processo de usinagem. Podem ser estudadas também, as propriedades de usinagem dos materiais, por meio de grandezas mensuráveis, tais como: vida útil da ferramenta de corte; acabamento superficial; produtividade e características dos mecanismos de formação do cavaco.

Processos de soldagem para fabricação

Este tema de pesquisa estuda os diferentes processos de soldagem voltados para a fabricação de componentes/estruturas. Podem ser estudados os fenômenos envolvidos na soldagem de diferentes materiais, como por exemplo, ferros fundidos em estruturas de aço. Os estudos desenvolvidos neste tema têm por objetivo correlacionar as variáveis de soldagem com a microestrutura e as propriedades mecânicas das juntas soldadas.

Areia de moldagem

Este tema de pesquisa estuda propriedades tecnológicas das areias de moldagem. Dentre as características que podem ser estudadas, merecem destaque, a caracterização química e morfológica das areias e o estudo de variações volumétricas em função da temperatura.

Prof. Dr. Wanderson Santana da Silva
Contato: wanderson.silva@sociesc.com.br

Tribologia e Desgaste

A ocorrência do fenômeno do desgaste gera prejuízos que podem chegar a 2,5% de todas as riquezas produzidas nos países industrializados. A literatura cita a possibilidade de se economizar até 1 % do PIB com investimento em pesquisa na área de desgaste. Além disso, estima-se em 11 % a economia de energia anual total consumida nos EUA nas áreas de transporte, de maquinaria, de geração de energia e de processos industriais através de progressos na tribologia. Com a elevação da produção mineral e da indústria do petróleo a demanda por profissionais que dominem os conhecimentos relativos à tribologia, associado ao conhecimento da relação entre a microestrutura e a resistência ao desgaste, certamente aumentará. Além disso, projetos de matrizes cada vez mais sofisticados, associados às exigências de ganho de produtividade por ferramenta, requererão a incorporação nas empresas de profissionais com formação em tribologia e desgaste. Nesta linha de pesquisa se abordará a relação entre microestrutura, o comportamento mecânico e a resistência ao desgaste sob diferentes solicitações de ligas metálicas de alta resistência mecânica, com especial atenção para os ferros fundidos brancos (indústria mineral), aços ferramenta (matrizes) e aços rápidos (vida de ferramentas de usinagem).

Ligas Especiais para altas temperaturas

A utilização de ligas especiais para altas temperaturas tem ganhado especial atenção no Brasil nos últimos anos em decorrência do grande crescimento da indústria de petróleo e petroquímica, nas quais estes materiais encontram amplo emprego. Por se tratarem de materiais de alto custo, várias são as possibilidades de desenvolvimento de novas ligas, com características microestruturais e mecânicas diferenciadas.
Nesta linha de pesquisa será dada ênfase no desenvolvimento de novas ligas resistentes ao desgaste em altas temperaturas, especialmente aquelas baseadas no sistema Ni-Al-Cr-C, com adições de elementos como Ti e Nb. De acordo com trabalhos recentes, estas ligas podem se colocar como alternativas economicamente viáveis às tradicionais ligas de Cobalto resistentes ao desgaste em aplicações como assento de válvula; a aos aços refratários HK e HP em sistemas de reforma, em que se necessita de alta resistência à carburação principalmente.
Neste sentido, serão desenvolvidos estudos para a avaliação da resistência ao desgaste, à carburação, à oxidação bem como o comportamento mecânico de diferentes ligas especiais fundidas e também recobrimentos produzidos por HVOF, com enfoque na redução de custos.

Tratamentos Térmicos Especiais de Aços Ferramenta

Um grande desafio para os metalurgistas é a obtenção de aços que congreguem alta resistência mecânica e ao desgaste com elevada tenacidade à fratura.
Uma forma clássica de se obter esta combinação ótima é se promover o refino de grão através de tratamentos térmicos especiais ou termomecânicos. O refino de grãos, associado a uma sub-estrutura martensítica escorregada e a uma finíssima distribuição de carbonetos nanométricos, pode propiciar a aços de alto carbono extraordinária resistência ao desgaste, maior vida sob fadiga e adequada tenacidade à fratura para níveis de dureza elevados.
Em outra vertente, estudos recentes indicam considerável melhoria no desempenho de aços ferramenta quando submetidos a diferentes tratamentos sub-zero. Para os mesmos níveis de dureza e tenacidade se verificam ganhos de até 800% na vida de ferramentas.
Esta linha de pesquisa tem como foco avaliar a relação entre a microestrutura, obtida nos diferentes tratamentos térmicos especiais, o comportamento mecânico e a resistência ao desgaste de diferentes aços de alto carbono, em especial aqueles utilizados na fabricação de rolamentos, ferramentas e matrizes. Será dada especial ênfase no comportamento da tenacidade à fratura e da resistência à abrasão.

 

 
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