Micro e nanousinagem dos materiais frágeis (2018)
- Authors:
- Autor USP: DIB, MARCEL HENRIQUE MILITÃO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: TORNEAMENTO; TENSÃO RESIDUAL
- Keywords: Material frágil; Endentação; Forças e tensões residuais; Integridade superficial
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Materiais frágeis, tal como o silício, têm sido utilizados em sistemas microeletromecânicos, semicondutores e dispositivos ópticos infravermelhos. Estes tipos de materiais são considerados de difícil usinabilidade devido à tendência de sofrerem fraturas. O grande desafio na usinagem dos materiais cristalinos é alcançar uma remoção de material por deformações plásticas (regime dúctil), pois nessas condições as superfícies ópticas usinadas são geradas sem nenhum dano. Esse regime de usinagem pode ser alcançado em escalas submicrométricas, de forma que, em muitos cristais, as pressões impostas pela ferramenta são altas o suficiente para conduzirem uma transformação de fase do material, favorecendo, assim, a usinagem. Embora pesquisas sobre a relação entre a endentação e a usinagem tenham sido desenvolvidas, a busca por métodos matemáticos com base nas forças e deformações de endentação para serem usados em usinagem de modo a identificar as condições ótimas para remoção de material em regime dúctil não são triviais. O presente trabalho propõe uma relação mais direta com os resultados de endentação para determinar os parâmetros ótimos de usinagem dos materiais frágeis, correlacionando a área da face do endentador em contato e a área efetiva da secção de corte em usinagem. Para isso, ensaios de endentação e experimentos de usinagem com ferramenta de diamante foram realizados em escala micro e nanométrica. O material analisado aqui foi o silício monocristalino (100). Uma matriz experimental foi planejada para as possíveis correlações da variação do ângulo de saída da ferramenta e do avanço de usinagem com as áreas de endentação e o surgimento das trincas e fraturas; forças de usinagem e a pressão de transição frágil-dúctil; tensão residual; espessura crítica de corte e o estado das superfícies usinadas.Em relação às durezas obtidas, foi preciso separá-las em dois estágios: antes do surgimento das trincas durante a endentação e depois desse ponto. Durante a usinagem, a melhor remoção de material em regime dúctil foi obtida na direção mais dura do silício. Os ângulos de saída que proporcionaram resultados desfavoráveis em termos de integridade superficial foram o de -25° e ângulos mais negativos que -60°. A pressão de transição se apresentou de 12 GPa a 13 GPa, sendo que as energias específicas de corte seguiram o mesmo comportamento: 9 j/'MM POT.3' a 10 j/'MM POT.3' respectivamente. A tensão residual se mostrou inversamente proporcional às forças de usinagem. As espessuras crítica-efetivas de corte variaram de 100 mn a 560 mn. Os valores das espessuras críticas de corte estimadas pelos ensaios de endentação variaram de 200 nm a 530 mn. Portanto, foi possível mostrar que os valores de espessura crítica estimados pelo método proposto, com base nos resultados de endentação, corresponderam muito bem às espessuras críticas obtidas nos experimentos de usinagem. Assim sendo, torna-se possível determinar por meio de tal técnica os valores ótimos de usinagem, podendo ser aplicada para qualquer material cristalino
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
- Data da defesa: 10.12.2018
-
ABNT
DIB, Marcel Henrique Militão. Micro e nanousinagem dos materiais frágeis. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18145/tde-15022019-121710/. Acesso em: 21 maio 2024. -
APA
Dib, M. H. M. (2018). Micro e nanousinagem dos materiais frágeis (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18145/tde-15022019-121710/ -
NLM
Dib MHM. Micro e nanousinagem dos materiais frágeis [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18145/tde-15022019-121710/ -
Vancouver
Dib MHM. Micro e nanousinagem dos materiais frágeis [Internet]. 2018 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18145/tde-15022019-121710/ - Fundamentos do fresamento: uma aplicação em microfresamento
- Minimum chip thickness determination by means of cutting force signal in micro endmilling
- Micromachining of sinusoidal microstructure surface in monocrystalline InSb
- Influence of tool geometry and crystallographic orientation upon ductile response in monocrystalline silicon
- Análise das forças de usinagem durante a formação do cavaco em microfresamento
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
