PROPEM - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica

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Browsing PROPEM - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica by Author "Guimarães, Gustavo Paulinelli"

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    Influência da taxa de resfriamento sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço ER-70S6 depositado via Manufatura Aditiva por deposição a arco (MADA).
    (2022) Neves, José Augusto Pedrosa Baeta; Pereira, Igor Cezar; Porcaro, Rodrigo Rangel; Pereira, Igor Cezar; Porcaro, Rodrigo Rangel; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Ziberov, Maksym; Teles, Vinícius Carvalho
    A manufatura aditiva está inserida nas tendências tecnológicas da indústria 4.0. Sua importância e os estudos sobre o tema têm crescido significativamente. Assim, neste trabalho, foi investigado alguns fenômenos e, influências destes, durante a deposição de um aço de baixo carbono por meio do processo de manufatura aditiva por deposição a arco (MADA) na modalidade MIG/MAG. As variáveis do processo são arames de diâmetros distintos (0,80 mm e 1,20 mm), com e sem um sistema de refrigeração forçada para troca de calor que utiliza água, sendo a trajetória de deposição controlada por um centro de usinagem vertical. Durante a MADA com auxílio de termopar do tipo S obteve-se gráficos com o comportamento da temperatura durante os ensaios. A partir das paredes depositadas o trabalho avaliou e comparou as estruturas obtidas através de macroestrutura e de microestrutura. As propriedades mecânicas foram obtidas no ensaio de tração e de microdureza vickers em função das variáveis de entrada citadas anteriormente. É possível observar que o uso da técnica de gerenciamento térmico induz menores temperaturas máximas e taxas de resfriamento maiores. Já na macro e micrografia nota-se distinção clara entre regiões brutas do processo MADA (grãos colunares) que se intercalam com regiões reaustenitizadas pelo passe subsequente, o uso do resfriamento forçado evidencia ainda mais tal distinção e maior presença de grãos colunares. De maneira geral há também concentração de descontinuidades na região do topo da parede depositada e aumento de dureza ao se comparar com o restante da amostra.
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    Obtenção de diagrama de lóbulos de estabilidade durante o processo de fresamento por meio da análise modal operacional.
    (2023) Couto, Alison de Andrade; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Pereira, Igor Cezar; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Pereira, Igor Cezar; Silva, Marcio Bacci da; Cury, Alexandre Abrahão
    O diagrama de lóbulos de estabilidade (SLD, do inglês: Stability Lobes Diagram) é uma importante ferramenta para orientar as operações de processos de usinagem, quanto às condições para se evitar a presença de vibrações regenerativas (chatter) durante o processo de formação do cavaco. O diagrama é obtido através do estudo da relação entre as condições de corte e parâmetros dinâmicos do sistema. Como resultado prático tem-se a mitigação dos efeitos negativos das vibrações de chatter. Pela interpretação do gráfico gerado é possível a definição das condições de corte que oferecem a maior estabilidade dinâmica, ou seja, onde pode ocorrer a maior taxa de remoção de material sem que se saia da zona de estabilidade do sistema durante o corte, o que garante uma melhor qualidade superficial da peça e o aumento da vida da ferramenta. Tradicionalmente, os parâmetros modais da ferramenta são extraídos pela análise modal experimental (EMA, do inglês: Experimental Modal Analysis), utilizando os sinais de entrada (força) e saída (aceleração) do sistema (Input-Output), obtidos com a máquina ferramenta em regime não operacional, através do teste de impacto. Neste trabalho o diagrama de estabilidade foi obtido através dos parâmetros estimados pela análise modal operacional (OMA, do inglês: Operational Modal Analysis), que tem como premissa a utilização somente do sinal de saída do sistema (Output Only) com a máquina ferramenta em regime operacional. Neste caso, os dados são obtidos através de acelerômetros fixados nas partes estáticas da máquina ferramenta, processados e submetido à técnica baseada na Decomposição no Domínio da Frequência (FDD, do inglês: Frequency Domain Decomposition) para a extração dos parâmetros modais que serão utilizados na obtenção do diagrama de lóbulos de estabilidade. Neste trabalho são demonstradas as vantagem e limitações de cada método, comparando os diagramas obtidos para cada caso, onde foi possível observar que o SLD via OMA se mostrou mais realista para a identificação de condições de estabilidade comparado ao EMA.
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    Realização de subestruturação nos domínios modal e espectral e estudo para estimação de FRF direta de ponta de ferramenta de usinagem.
    (2022) Almeida, Ubiratã Sad; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Medeiros, Eduardo Bauzer; Neves, Francisco de Assis das; Pereira, Igor Cezar
    Acabamento insatisfatório da peça usinada e baixa durabilidade de ferramentas são exemplos de problemas enfrentados no processo de usinagem. Um dos principais motivos causadores desses problemas diz respeito ao fenômeno de vibração auto-excitada conhecido como chatter. Ocorre quando a superfície ondulada deixada pelo passe anterior da ferramenta excita a própria ferramenta. Usualmente, a Função de Resposta em Frequência (FRF) de ponta de fresa de topo é obtida através de um ensaio dinâmico de impacto e é fundamental para o cálculo do diagrama de estabilidade e, consequentemente, para prevenção e identificação do fenômeno de chatter. Este trabalho avalia a viabilidade de utilização de métodos de subestruturação na estimação da FRF de ponta de fresa de topo. Ou seja, considera características dinâmicas de duas subestruturas separadamente (ferramenta e máquina) para estimar a característica da montagem final. Para tal, o trabalho analisa a aplicação de três métodos de subestruturação dinâmica com o objetivo de prever a FRF de ponta de uma fresa de topo. Os métodos são: Receptance Coupling Substructure Analysis (RCSA) por graus de liberdade rotacionais, RCSA acoplado em dois pontos e Modelo Agrupado. Para isso, são implementados métodos de subestruturação dinâmica baseados em acoplamento de receptâncias e redução modal de Craig-Bapton para um modelo numérico baseado no método de elementos finitos com algoritmos desenvolvidos em SCILAB utilizando geometrias simplificadas. São também desenvolvidas análises modais experimentais e modelos numéricos em elementos finitos utilizando geometrias mais precisas por meio de software comercial. O método de Modelo Agrupado apresentou bons resultados, mas com imprecisões que aumentam conforme o aumento da frequência de interesse. O método de RCSA por graus de liberdade rotacionais apresentou distorções vindas de o método realizar multiplicações em FRFs obtidas experimentalmente, onde os valores próximos de zero obtidos causam erros numéricos. Ao final, o método de RCSA acoplado em dois pontos se mostrou mais adequado para entregar resultados consistentes.