Autor Tópico: Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA  (Lida 4732 vezes)

Description:

0 Membros e 2 Visitantes estão vendo este tópico.

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #15 Online: 26 de Novembro de 2012, 15:46 »

É importante sim Gil. Até porque a partir de certa temperatura pode haver a formação de um outro material, (pesquisa-se com vários tipos de cerâmica e metal ativo) o que não é interessante para a pesquisa. Na parte superior não é difícil medir. Mas na parte inferior a dissipação é muito rápida pois a cerâmica está em contato direto com a mesa da célula de carga. Teremos que bolar uma mesa termicamente isolada, não?
Você tem alguma idéia para que eu experimente?

Offline minilathe

  • How to ask questions - The Smart Way...
  • Moderador
  • CNCMASTER
  • ******
  • Posts: 4295
  • Sexo: Masculino
  • http://science-lakes.com/article43-html.html
  • Cidade - UF: Rio de Janeiro - RJ
  • Nome:: Gil Pinheiro
  • Profissão: Engenheiro e professor universitário
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #16 Online: 26 de Novembro de 2012, 18:41 »
Ronaldo,

É importante sim Gil. Até porque a partir de certa temperatura pode haver a formação de um outro material, (pesquisa-se com vários tipos de cerâmica e metal ativo) o que não é interessante para a pesquisa. Na parte superior não é difícil medir. Mas na parte inferior a dissipação é muito rápida pois a cerâmica está em contato direto com a mesa da célula de carga. Teremos que bolar uma mesa termicamente isolada, não?
Você tem alguma idéia para que eu experimente?

Você poderia construir uma base de material cerâmico ou metálico, provida de resistências e termopares, de modo a ter a temperatura sob controle. O isolamento térmico pode ser feito através de lã de rocha, silicato de cálcio, cimento refratário, cerâmica de baixa densidade, ...

Qual seria a faixa de temperaturas?

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #17 Online: 26 de Novembro de 2012, 18:50 »
À partir de 450° C, a depender do par de materiais envolvidos, já pode haver interações entre os átomos. É a chamada baixa temperatura.

Offline minilathe

  • How to ask questions - The Smart Way...
  • Moderador
  • CNCMASTER
  • ******
  • Posts: 4295
  • Sexo: Masculino
  • http://science-lakes.com/article43-html.html
  • Cidade - UF: Rio de Janeiro - RJ
  • Nome:: Gil Pinheiro
  • Profissão: Engenheiro e professor universitário
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #18 Online: 26 de Novembro de 2012, 18:59 »
Ronaldo,

Acima de 450ºC ?? Uma base em aço liga (inox, ...) para resistir à oxidação térmica e firmar bem a peça, montada sobre um suporte em tijolo refratário. A base metálica poderia ser provida de resistências e alguns termopares alojados em furos.

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #19 Online: 26 de Novembro de 2012, 19:22 »

A referência de 450°C é porque na brasagem isso é regido pela norma alemã 8505 que classifica como brasagem "branda". Mas há a brasagem "dura" que vai até 900-1100° e a brasagem de alta temperatura acima dos 900.

A mais utilizada é a branda porque, entre outras vantagens, minimiza-se possibilidade de distorção térmica e ainda pode-se utilizar forno resistivo, ultrassom, chama ou indução.

Portanto é um ítem importante trabalhar a temperatura nesse dispositivo pois ele pode estar trabalhando com esses diversos tipos de material.

Eu até tentei usar o tijolo refratário mas ficou uma coisa muito desajeitada. Mas como a princípio a demonstração era para a aprovação do conjunto de equipamentos (suporte do titânio, plataforma da célula, comunicação com PC e a máquina CNC), deixamos para pensar na temperatura posteriormente.

Por outro lado, a célula de carga tem que ter um aperto de 17Nm em 4 parafusos através de torquímetro de precisão. E tudo que você coloca entre ela e a plataforma dificulta esse torque.

Por isso estamos nos debruçando já pois a qualificação do colega é daqui à 6 meses.




Offline minilathe

  • How to ask questions - The Smart Way...
  • Moderador
  • CNCMASTER
  • ******
  • Posts: 4295
  • Sexo: Masculino
  • http://science-lakes.com/article43-html.html
  • Cidade - UF: Rio de Janeiro - RJ
  • Nome:: Gil Pinheiro
  • Profissão: Engenheiro e professor universitário
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #20 Online: 26 de Novembro de 2012, 20:51 »
Ronaldo,

A referência de 450°C é porque na brasagem isso é regido pela norma alemã 8505 que classifica como brasagem "branda". Mas há a brasagem "dura" que vai até 900-1100° e a brasagem de alta temperatura acima dos 900.

A mais utilizada é a branda porque, entre outras vantagens, minimiza-se possibilidade de distorção térmica e ainda pode-se utilizar forno resistivo, ultrassom, chama ou indução.

Portanto é um ítem importante trabalhar a temperatura nesse dispositivo pois ele pode estar trabalhando com esses diversos tipos de material.

Eu até tentei usar o tijolo refratário mas ficou uma coisa muito desajeitada. Mas como a princípio a demonstração era para a aprovação do conjunto de equipamentos (suporte do titânio, plataforma da célula, comunicação com PC e a máquina CNC), deixamos para pensar na temperatura posteriormente.

Por outro lado, a célula de carga tem que ter um aperto de 17Nm em 4 parafusos através de torquímetro de precisão. E tudo que você coloca entre ela e a plataforma dificulta esse torque.

Poderia fixar a célula de carga, alternativamente, no spindle.

Uma base aquecida (por resistências) com boa rigidez, poderia ser feita de metal ou cerâmica. Com temperaturas mais elevadas, o aquecimento (por radiação, condução e convecção) do spindle deverá ser intenso.

Para atenuar o aquecimento do spindle por convecção, fixar a peça lateralmente talvez seja mais adequado, além de facilitar a medição do esforço (de lado não há a influência do peso da base e da peça). Dotar o spindle por um tipo de blindagem (disco metálico) pode reduzir a radiação sobre o mesmo.

Como haverá dilatação térmica, um mecanismo para manter a pressão da peça será necessário, um sistema de molas pode ajudar. Podendo ser complementado por um controle em malha fechada, a partir do sinal da célula de carga.

Por isso estamos nos debruçando já pois a qualificação do colega é daqui à 6 meses.

Então, foco no problema, as melhorias podem ficar para depois.

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #21 Online: 26 de Novembro de 2012, 23:43 »

Como seria essa base por resistência Gil?
O sistema de molas já está instalado no interior do suporte do titânio. No vídeo pode ser visto ele trabalhando.

Naquele dia da apresentação aventou-se a possibilidade de colocar a célula de carga no spindle, mas eles não aprovaram.

O que está aprovado até agora é o uso da CNC, o dispositivo de fixação do tubo de titânio com a mola, o painel de controle do peso (transformado em pressão) e a comunicação com o PC.

Eles não gostaram muito do contato do titânio com a placa que às vezes falhava. Mas acho que é apenas problema de horizontalidade da plataforma que na máquina a ser fabricada pode ser reparado.

O que falta aprovar é exatamente um meio mais eficiente de medir a temperatura sobre e sob a cerâmica (usando ntc, pirômetro, termopar, etc.) com a devida leitura e conversão no PC.

Também eles consideram uma inovação se essa cerâmica não for apenas uma placa e sim uma peça onde se usaria a característica 3D do cnc para atritá-la com o titânio (talvez em forma de esfera). Mas nós não embarcamos nessa viagem, não. Vai demorar muito tempo. Deixaremos para futuros trabalhos.

Em suma, para a qualificação basta resolver esse problema de medição de temperatura e suas consequências pois se o material usado for alumina ou zircônia, a temperatura é mais alta pois melhora a aderência do filme de titânio (de propriedade tribológica pobre)  e a molhabilidade da cerâmica conseguindo assim uma boa base para espalhamento por capilaridade quando for utilizar o metal de adição (no caso o cobre) com o aço.

Então é fixação dos sensores, medição e conversão de dados (acho)

Na defesa eles vão pedir mais coisas e aí teremos tempo de fazer.




Offline minilathe

  • How to ask questions - The Smart Way...
  • Moderador
  • CNCMASTER
  • ******
  • Posts: 4295
  • Sexo: Masculino
  • http://science-lakes.com/article43-html.html
  • Cidade - UF: Rio de Janeiro - RJ
  • Nome:: Gil Pinheiro
  • Profissão: Engenheiro e professor universitário
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #22 Online: 27 de Novembro de 2012, 05:31 »
Ronaldo,

Sugestão de base aquecedora.

A base em aço inox (304) é provida de resistências de niquel-cromo isoladas em material refratário, instaladas nos furos, bem como termopares tipo K isolados eletricamente dos respectivos furos. Usar um controlador de temperatura (no PC), que utilizará o valor médio das temperaturas. O espaço de ar entre a base e o suporte cerâmico é para diminuir as perdas por condução e a passagem dos fios dos termopares. As resistências podem ser ligadas em série para operar com menor corrente.

A peça a ser metalizada seria fixada à base de aço inox através de pinças ou morça (que eu vi em seu vídeo).
« Última modificação: 27 de Novembro de 2012, 05:41 por minilathe »

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #23 Online: 27 de Novembro de 2012, 11:01 »
Vou tentar, Gil.

Qual a fundamentação teórica desse sistema? Preciso escrever sobre ele e submeter para aprovação (tudo tem que ser aprovado antes de gastar o dinheiro do governo).
Você sabe de algum artigo ou trabalho publicado para me servir de balizamento?

Esqueci de falar sobre a exigência específica onde a cerâmica a ser metalizada deve ter um lado retificado e outro não. Devemos metalizar os dois lados e fazer as comparações dos dados (pressões, temperaturas, rpm, avanços, passes, etc.) no mínimo de duas camadas cruzadas de 0,1mm (descida do eixo Z) de cada lado.

Devemos encontrar um ponto ótimo combinando rotação, avanço, passe e consequente temperatura. Isso porque a deposíção de titânio em substratos cerâmicos tem um ponto positivo que é o acentuado desgaste para se obter filmes de boa qualidade que facilitará o molhamento do metal de adição sem a necessidade de fluxos. Entretanto, o titânio pode absorver grandes quantidades O2, N2 e H2 que vão formar soluções sólidas intersticiais favorecendo o endurecimento a frio. Então é nessas 240 metalizações que nos coube fazer que devemos encontrar o ponto.

Outro estudo, que ficará com meu colega, é sobre os micromecanismos de abrasão tais como micro-sulcamento, micro-corte e micro-lascamento, que além de gerar sulcos também vão influenciar na temperatura.







Offline luciano g

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 922
  • Sexo: Masculino
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #24 Online: 27 de Novembro de 2012, 11:31 »
Ronaldo
 Ha um tempo atraz comprei um lote de peças e veio nele muitas ceramicas de 1X1 com .025 de espesura(polegadas)

te intereça?

luciano

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #25 Online: 27 de Novembro de 2012, 11:42 »
Luciano
Para esse trabalho que estamos desenvolvendo as cerâmicas são formuladas e sinterizadas no laboratório de cerâmica da UFRN.

Mas coloque a foto para darmos uma olhada.


Offline minilathe

  • How to ask questions - The Smart Way...
  • Moderador
  • CNCMASTER
  • ******
  • Posts: 4295
  • Sexo: Masculino
  • http://science-lakes.com/article43-html.html
  • Cidade - UF: Rio de Janeiro - RJ
  • Nome:: Gil Pinheiro
  • Profissão: Engenheiro e professor universitário
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #26 Online: 27 de Novembro de 2012, 11:45 »
Ronaldo,

Vou tentar, Gil.

Qual a fundamentação teórica desse sistema? Preciso escrever sobre ele e submeter para aprovação (tudo tem que ser aprovado antes de gastar o dinheiro do governo).
Você sabe de algum artigo ou trabalho publicado para me servir de balizamento?

O desenho do Gil!!  :)

Brincadeira... o correto seria tentar realizar uma simulação térmica (p. ex.: através de elemento finitos) e mecânica, considerando as temperaturas e os esforços envolvidos. Possibilitaria calcular a potência dos resistores e a distribuição térmica.

Não desenhei, mas acho importante colocar um pedaço de chapa (aço carbono) abaixo do suporte cerâmico, onde seria fixada a célula de carga.

Devemos encontrar um ponto ótimo combinando rotação, avanço, passe e consequente temperatura. Isso porque a deposíção de titânio em substratos cerâmicos tem um ponto positivo que é o acentuado desgaste para se obter filmes de boa qualidade que facilitará o molhamento do metal de adição sem a necessidade de fluxos. Entretanto, o titânio pode absorver grandes quantidades O2, N2 e H2 que vão formar soluções sólidas intersticiais favorecendo o endurecimento a frio. Então é nessas 240 metalizações que nos coube fazer que devemos encontrar o ponto.

Será que a atmosfera controlada (gás inerte) seria mais um requisito? Nesse caso, acho que um bico injetor de gás próximo da ferramenta resolveria, não é? Ou então, colocar a CNC numa caixa com pequena pressão de gas inerte.

Outro estudo, que ficará com meu colega, é sobre os micromecanismos de abrasão tais como micro-sulcamento, micro-corte e micro-lascamento, que além de gerar sulcos também vão influenciar na temperatura.

Estou cursando doutorado e meu co-orientador é da Engenharia de Materiais (antiga Metalurgia) da COPPE-UFRJ, quem sabe ajuda...
« Última modificação: 27 de Novembro de 2012, 13:33 por minilathe »

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #27 Online: 27 de Novembro de 2012, 12:12 »

Ok, Gil.
Vou me aprofundar mais nesse tema e tentar medir a temperatura e gravar os dados de ambos os lados da cerâmica durante a metalização mecânica por atrito através da CNC (só falta esse ítem para mim).

A atmosfera inerte é uma idéia. Sendo o suporte do titânio vasado poderíamos injetar o gás inerte. Posso verifcar pois temos cilindros de argônio aqui à disposição usados em moinho de alta energia.

Seu co-orientador deve conhecer o nosso orientador. Seria uma boa ajuda, sim.

Vou postando aqui os avanços da pesquisa. Temos 6 meses até a qualificação de meu colega e uns 10 meses para a minha.

at

ronaldo








Offline luciano g

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 922
  • Sexo: Masculino
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #28 Online: 27 de Novembro de 2012, 13:08 »
eis as fotos

Offline ronaldocavalcante

  • Hobby
  • ****
  • Posts: 448
  • Sexo: Masculino
  • Ronaldo Cavalcante
    • Mecatrônica Experimental
Re:Experimento de Doutorado em Máquina CNC DIDÁTICA
« Resposta #29 Online: 27 de Novembro de 2012, 19:37 »

As fotos aparecem aqui fora de foco, Luciano.

 

/** * */