Usinagem Criogênica

A linha de pesquisa em Usinagem Criogênica vem sendo conduzida pelo professor Anderson Clayton Alves de Melo no Laboratório de Manufatura desde 2014. Usinagem criogênica diz respeito à execução de operações de usinagem convencional auxiliada por fluidos considerados criogênicos, tais como o nitrogênio líquido. Além de ser um excelente agente lubri-refrigerante, proporcionando aumento considerável na vida da ferramenta de corte, o nitrogênio líquido influencia positivamente em diversos aspectos da integridade superficial da peça usinada e, consequentemente, no desempenho em serviço dos componentes fabricados.

           Além das vantagens técnicas citadas acima, a usinagem criogênica se apresenta como uma alternativa ao uso dos fluidos minerais poluentes, sendo considerada assim, uma técnica sustentável. Atualmente, o grupo de pesquisa em Usinagem Criogênica liderado pelo prof. Anderson Melo, vem buscando soluções que visem tornar a aplicação do nitrogênio líquido cada vez mais barata, possibilitando a aplicação da tecnologia na usinagem de materiais de comuns de engenharia, tais como o aço-carbono comum.

Dinamometria

           Os dinamômetros, ou células de carga, são dispositivos para medir força, sejam elas estáticas ou dinâmicas. Sua utilização é a solução mais empregada na avaliação de carregamentos dinâmicos na manufatura de componentes. Neste caso, dois tipos transdutores são utilizados para viabilizar essa avaliação: extensômetros e cristais piezoresistivos. No primeiro, os transdutores são baseados no princípio piezoresistivo, em que uma alteração na grandeza de entrada (deformação, no caso) causa uma variação na resistência elétrica do material. No segundo caso, o princípio de funcionamento se baseia no fato de que concentração de cargas elétricas são alteradas, em certos materiais (como o quartzo), quando submetidas à tensão mecânica. Existem diferentes tipos de dinamômetros, os quais permitem medir forças em até três direções e/ou entender a força resultante.

            Na literatura são encontrados diversos sistemas para análise de forças na usinagem e, em função da facilidade de construção, a utilização de dinamômetros baseados em extensômetros é preponderante. Como a geometria do dinamômetro é projetada para cada caso, permite-se uma ampla faixa de modelos e tamanhos, tempo de resposta e sensibilidade, adaptando-se às necessidades de cada processo. Além disso, essa técnica pode ser facilmente extrapolada para outros processos – como a conformação mecânica e metalurgia do pó. Com o conhecimento dos carregamentos envolvidos, todo processo de manufatura pode ser otimizado. O Laboratório de Manufatura iniciou o estudo dessa linha de pesquisa em 2013 e, desde então, tem desenvolvido projetos nessa área. Alguns dos trabalhos já desenvolvidos podem ser vistos a seguir.

Machining

The Research line in Cryogenic Machining has being conducted by the professor Anderson Clayton Alves de Melo. Cryogenic machining has to do with execute the conventional operations of machining, but aided by cryogenic fluids, as Liquid nitrogenium. Besides being a excellent lubricating and coolant agent, giving a considerable increase in the useful life of the cutting tool, the Liquid Nitrogenium impact positively on several aspects of machined part’s surface integrity and, therefore, on the performance in service of the manufactured components.

           In addition to the technical advantages mentioned above, the Cryogenic machining stands as an alternative to the use of polluting mineral fluids, therefore, a sustainable technique. Currently, the research group led by professor Anderson Melo has being looking for solutions that aim become the usage of liquid Nitrogenium increasingly cheaper, allowing the technology application in the machining of common materials, as carbon steel.

Dynamometry

           The Dynamometers, or load cells, are a kind of dispositive to measure strength, whether static or dynamic. Your utilization is the solution more used in the evaluation of dynamic charge in component’s manufacture. In that case, two types of transducers are applied to enable that analysis: Strain gauges and piezoresistive crystals. In the first one, the transducers are based on the piezoresistive principle, on what a deformation causes a variation on the material’s electrical resistance. On the second case, the system is based on the fact that concentration of electrical charges is changed, in certain materials, when subjected to mechanical tension. There are different types of dynamometers, which ones enable the measure of forces in until three directions and/or get the resultant force.

            In the literature exist several systems for analysis of forces in the machining process and, due to an easy construction, the usage of dynamometers based on extensometers is predominant. Since the dynamometer geometry is designed for each case, it will allow an extensive range of models, sizes, time of response and sensibility, fitting itself to the necessities of each case. Besides that, this technique can be easily extrapolated to others procedures - as mechanical conformation and powder metallurgy. Knowing the involved forces, all the manufacture process can be optimized. The Manufacture Lab started this research line in 2013 and, since then, has developed projects in this area. Some of works already can be seen hereinafter.

RIBEIRO, K.S.B. Construção de dinamômetro para avaliação de carregamentos na manufatura de componentes para a indústria do petróleo. Monografia de Graduação, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014. Disponível em: http://www.nupeg.ufrn.br/teses_diss_g.html, acesso em 03 de abril de 2016.

RIBEIRO, Kandice Suane Barros; OLIVEIRA, Adilson José de; LOURENÇO, Maria Augusta de Menezes. Projeto e construção de um dinamômetro triaxial para avaliação de carregamentos na usinagem. In: XIX COLÓQUIO DE USINAGEM, 2015, Natal.

LOURENÇO, Maria Augusta de Menezes; BARBOSA, Jonas Medeiros de Azevedo; OLIVEIRA, Adilson José de. Desenvolvimento de uma célula de carga triaxial para avaliação de carregamentos mecânicos na indústria do petróleo. In: 9º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS, 2017, Maceió. Anais. Maceió: ABPG, 2017. Disponível em: <http://www.portalabpg.org.br/site_portugues/anais/anais9/repositorio/trabalho/411111170920178413.pdf>. Acesso em: 05 mar. 2018.