Otimização robusta evolutiva multiobjetivo do processo multivariado de fresamento helicoidal do aço inoxidável super duplex UNS S32760

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: TOLEDO, José Veríssimo Ribeiro de
• Orientador(a): FERREIRA, João Roberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fresamento helicoidal; Aço inoxidável super duplex UNS S32760; Análise fatorial; Projeto de parâmetro robusto; Otimização evolutiva multiobjetivo
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4054

Os aços inoxidáveis super duplex são materiais de baixa usinabilidade devido a sua alta taxa de encruamento, baixa condutividade térmica, alta resistência à fratura, elevados valores de resistência mecânica e ductilidade, alta taxa de dilatação térmica e alto coeficiente de atrito. Estas propriedades implicam na formação de um cavaco instável, alto esforço de corte, vibração, desgaste severo, baixa vida das ferramentas e acabamento superficial inadequado. Neste trabalho, o fresamento helicoidal é empregado para a usinagem de furos de aço inoxidável super duplex UNS S32760. Para obter os melhores resultados em relação a qualidade do furo, o monitoramento dos esforços de corte e da produtividade, uma abordagem de otimização evolutiva robusta multiobjetivo para este processo é proposto. Um projeto composto central foi definido, considerando como variáveis de controle: avanço axial por dente, avanço tangencial por dente, e velocidade de corte; e três variáveis de ruído: o comprimento de balanço da ferramenta, a profundidade de medição do furo, e o volume de fluido de corte. Este projeto combina variáveis de controle e ruído e permite a propagação dos erros das variáveis de ruído para atingir níveis de variáveis de processo que tornam as respostas robustas. Componentes da força de usinagem foram medidas durante os experimentos e as respostas de rugosidade e erro geométrico foram medidas nos furos usinados. Para considerar a estrutura de correlação dos resultados, a análise fatorial foi aplicada considerando o método dos eixos principais e a rotação varimax. Fatores ortogonais ou variáveis latentes foram obtidas para permitir a redução da dimensionalidade e para representar as respostas originais sem correlação. Modelos de resposta em função das variáveis de processo e ruído foram obtidas através do método dos mínimos quadrados ponderados, e modelos de média e variância em função de variáveis de processo foram obtidas. Modelos robustos do erro quadrático médio foram obtidos para modelar o viés e a variação de cada variável latente. Finalmente, a otimização evolutiva multiobjetivo foi aplicada para obter soluções de Pareto ótimas que otimizam a rugosidade, as componentes das forças, o desvio geométrico e a taxa de remoção de material. Três algoritmos evolutivos foram aplicados e comparados através do hipervolume. O algoritmo evolutivo multiobjetivo AGEMOEA obteve o melhor desempenho e algumas soluções com alto trade-off foram selecionadas através de pseudopesos para auxiliar a tomada de decisão.