Engenharia Mecânica
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Navegando Engenharia Mecânica por Orientador "Garcia, Rafael Farias"
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- ItemAcesso AbertoAnálise do acabamento no fresamento frontal de rasgos de chavetas no aço 4140 utilizando o projeto de experimento Box-Behnken design(2023-07) Möschbörcher, Roger Luis; Garcia, Rafael Farias; http://lattes.cnpq.br/1373172067588682; Barretos, Marcelo dos Santos; Hackenhaar, WilliamO rasgo de chaveta em um eixo, juntamente com a chaveta, é um elemento de máquinas que serve para realizar a trava de peças entre eixos e polias ou entre eixos e engrenagens, possibilitando a transmissão da rotação simultânea entre estes elementos de máquinas. Neste trabalho, para a fabricação do rasgo de chaveta através do fresamento frontal, foi usado o aço SAE 4140, que é fortemente recomendado, pois é utilizado para a fabricação de vários componentes mecânicos onde se deseja uma boa combinação de resistência mecânica, resistência à fratura e resistência à fadiga. Muitos elementos de máquinas são fabricados com o aço SAE 4140, bem como: rolamentos, cilindros de fixação, pinos, bielas, virabrequins e eixos. Para tanto, com o auxílio do projeto de experimento Box-Behnken Design (BBD) foram avaliadas as variáveis de entrada deste processo (vc: velocidade de corte; ap: profundidade de corte e fz: avanço por dente) sobre as variáveis de saída do processo através da análise do acabamento Ra e Rz. Também foi avaliado a morfologia dos cavacos nas maiores e menores combinações. Através das Análises de Variância (ANOVA), foi possível identificar o nível de contribuição de cada variável de entrada, sobre as variáveis respostas. Como resultado, o menor valor de Ra =0,675 μm foi encontrado na combinação vc = 40 m/min, fz = 0,01 mm/dente e ap = 0,6 mm, já o menor valor de Rz= 3,903 μm foi encontrado na combinação vc = 40 m/min, fz = 0,03 mm/dente e ap = 0,6 mm, sendo assim a velocidade de corte o parâmetro com maior contribuição no experimento, de 43,62% em Ra e 45,76% em Rz. Com o auxílio do BBD, foi realizada a otimização do processo, onde foram encontrados os valor de (vc = 40 m/min, fz = 0,03 mm/dente e ap = 0,9 mm) e com isso novos valores de saída foram gerados, como resultado de Ra =0,538 μm e de Rz= 3,715 sendo os menores valores dentre todos os que foram encontrados no experimento, comprovando a eficiência e a robustez do método proposto.
- ItemAcesso AbertoEstudo da influência dos parâmetros de corte e utilização de fluido biodegradável pelo método MQF e a seco no torneamento da liga de alumínio 6351-T6(2022-06) Heinrichs, Darlei; Garcia, Rafael Farias; http://lattes.cnpq.br/1373172067588682As ligas de alumínio são frequentemente utilizadas na indústria buscando a redução de massa com ótimas propriedades mecânicas. No torneamento externo, em algumas situações, estas ligas podem gerar cavacos contínuos que avariam a superfície usinada. O dispositivo Mínima Quantidade de Fluido (MQF) é uma alternativa nestes casos, atomizando o fluido lubrirrefrigerante fazendo com que uma pequena quantidade do fluido seja aplicada na região do corte com eficiência. Neste trabalho, utilizou-se a liga de alumínio 6351-T6 para analisar a influência dos parâmetros de entrada (velocidade de corte (vc), profundidade de corte (ap) e avanço (f)) no torneamento externo de acabamento, comparando a usinagem a seco e com MQF. Para tanto, utilizou-se a metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken Design (BBD) para identificar os fatores mais influentes sobre a rugosidade, fornecendo também a combinação ótima dos parâmetros (vc, f e ap). Os menores níveis de rugosidade (Ra = 0,696 μm e Rz = 4,271 μm) foram obtidos utilizando o avanço em seu menor nível (f = 0,05 mm/rot). A utilização do MQF auxiliou na lubrificação da interface ferramenta-peça, reduzindo o atrito e consequentemente melhorando o corte e acabamento da peça na maioria dos experimentos realizados. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que o avanço é o fator com maior influência na textura da superfície usinada, alcançando 92% de influência na rugosidade. Quando a usinagem é realizada a seco, a profundidade de corte (ap) necessita ser menor devido ao emaranhamento do cavaco, que pode ocasionar o riscamento da peça.
- ItemAcesso AbertoOtimização dos parâmetros de usinagem de acabamento no aplainamento da face de cabeçote automotivo de alumínio utilizando projeto de experimentos Box-Behnken Design(2023-11) Becker, Edu José; Garcia, Rafael Farias; http://lattes.cnpq.br/1373172067588682; Izquierdo, Rafael Crespo; Hansen, BetinaO cabeçote é uma das partes mais desgastadas de um motor de combustão interna. Por conter todas as partes superiores da câmara de combustão, está constantemente sujeito a perturbações térmicas e mecânicas, podendo causar problemas como trincas, crateras, corrosão e empenamento de todo o conjunto, defeitos que podem ser oriundos de fadiga superficial. Neste sentido, o presente trabalho teve como principal objetivo a utilização do projeto de experimentos Box-Behnken Design (BBD) para a determinação da combinação ótima dos parâmetros de entrada variáveis independentes: (RPM) Rotações Por Minuto; (𝑎p) Profundidade de Corte; e (vf) Velocidade de Avanço da Mesa, no processo de aplainamento da face do cabeçote de alumínio de um motor 1.0 com 8 válvulas. Para tanto, as variáveis dependentes deste processo de usinagem de acabamento foram mensuradas pelos parâmetros de rugosidade 𝑅𝑎 e 𝑅𝑧. Para complementar os resultados, foram realizadas análises metalográficas das amostras para caracterização do material usinado. A influência de cada variável de entrada (variável independente) do processo, foi possível identificar através da análise de variância (ANOVA). A metodologia aplicada neste trabalho mostrou-se robusta e eficiente, pois foi possível a determinação da combinação ótima do processo de aplainamento de face de cabeçote de alumínio de um motor 1.0 8 válvulas. Pela combinação ótima do processo (RPM = 431 rpm, vf = 10 mm/min e 𝑎p=0,03 mm) foram encontrados os valores de 𝑅𝑎= 0,267 μm e de 𝑅𝑧= 1,741 μm, níveis de rugosidade melhores do que os encontrados nas 15 amostras iniciais.
- ItemAcesso AbertoValidação do conjunto Powertrain de um veículo tipo Baja SAE utilizando a metodologia de projeto de experimentos (DOE)(2024-12-05) Bergamaschi, Vinicius; Garcia, Rafael Farias; http://lattes.cnpq.br/1373172067588682; Lagemann, Carlos Henrique; Lago, Guilherme LeiteO projeto Baja SAE é uma competição de Engenharia entre universidades, que consiste na fabricação de um veículo off road. No powertrain de um Baja SAE, as transmissões utilizadas geralmente são do tipo CVT (transmissão de variação contínua) por polias expansivas, sendo um dos componentes mais influentes no desempenho, visto que os motores são limitados por regulamento. O setup da CVT é crucial para um bom rendimento, na transmissão, juntamente com o atrito, o deslizamento da correia pode gerar calor e aumentar a temperatura do conjunto, consequentemente reduzindo sua eficiência. Sabendo que para tirar o veículo do repouso, a CVT desliza a correia sobre a polia, a aceleração do motor está diretamente relacionada ao aumento do esforço e ganho de temperatura no conjunto. Visto a importância destas relações, este trabalho utilizou a metodologia Box-Behnken Design (BBD), uma ferramenta estatística facilitadora que reduz o número de testes para encontrar a combinação perfeita das variáveis de entrada, além de simplificar o tratamento dos dados coletados. Para quantificar os resultados, foi utilizada a distância percorrida em teste de tração, similar ao que é realizado nas competições da SAE. Foram realizados 45 testes com 15 combinações aleatorizadas pelo BBD, com auxílio do software minitab® (versão de avaliação), foram encontradas as equações de regressão e representado o modelo estatístico deste experimento. Analisando os dados coletados, percebe-se que acelerações entre 75 e 100% e temperaturas entre 40ºC e 55ºC entregam desempenho satisfatório quando combinadas corretamente com outros parâmetros, enquanto os pesos, tendem a dar resultados positivos com 110g. Através de uma análise de variância (ANOVA), foi constatado que os 3 parâmetros de entrada são relevantes sobre o resultado, tendo destaque para o % de aceleração, que apresentou influência exponencial sobre a variável de saída, atingindo um nível de 69,32% de contribuição. Os pesos apresentaram 9,08% de contribuição, possuindo relação significativa com a aceleração, um depende do outro para potencializar o resultado. A temperatura, com 2,97% de contribuição, se mostrou um fator secundário, amenizando ou potencializando os efeitos das outras 2 variáveis. Por fim, a combinação ideal apontada pelo modelo estatístico ficou em 110g, 51ºC e 88% de aceleração.