Otimização robusta multivariada no fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205 - OLIVEIRA, Carlos Henrique de (2022)
O aço inoxidável duplex pertence a uma classe de materiais com baixa usinabilidade por apresentar alta taxa de encruamento; baixa condutividade térmica e alta ductilidade, o que representa um grande desafio na fabricação de componentes, principalmente no processo de fresamento de topo. A otimização é uma alternativa viável para determinar os melhores parâmetros do processo e obter maiores valores de produtividade com sustentabilidade e qualidade. A presença de variáveis de ruído é um complicador adicional durante a usinagem desse material. Sua presença provoca um aumento de variabilidade durante o processo, porém, seu efeito pode ser atenuado ao se empregar métodos de modelagem robusta. Esta tese tem como objetivo apresentar a otimização robusta multivariada no fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205. Os ensaios foram realizados seguindo um planejamento composto central combinando as variáveis de entrada (velocidade de corte, avanço por dente, largura fresada e profundidade de corte) e as variáveis de ruído (desgaste do flanco da ferramenta, vazão de fluido e comprimento em balanço). Foi aplicado o conceito de projeto parâmetro robusto, metodologia de superfície de resposta, análise fatorial, a otimização do erro quadrático médio multivariado para fatores robustos e o método da interseção normal à fronteira. A combinação de todas essas metodologias deu origem ao método EQMMFR-NBI. Como resultado da análise fatorial, as variáveis de resposta foram agrupadas em 3 variáveis latentes, sendo a primeira referente às rugosidades Ra, Rq, Rt e Rz (indicador de qualidade); a segunda ao consumo de energia elétrica e emissão de CO2 (indicador de sustentabilidade) e a terceira à taxa de remoção de material (indicador de produtividade). A otimização robusta multivariada foi realizada considerando os indicadores de sustentabilidade e produtividade, enquanto o de qualidade foi usado como restrição ao problema de otimização não linear. Ao aplicar o método EQMMFR-NBI, soluções ótimas de Pareto foram obtidas e uma fronteira equiespaçada foi construída. Os ensaios de confirmação foram realizados utilizando o arranjo L9 de Taguchi. Os resultados mostraram que os setups ótimos encontrados foram capazes de neutralizar a influência das variáveis de ruído nas variáveis de resposta, comprovando uma boa adequação da proposta e da aplicação do método.