Gas turbines are very important because they can be used in several areas, such as aeronautics and electric power generation systems. The operation of a gas turbine can be done by less pollutant fuels when compared to traditional kerosene, for example, resulting in less degradation to environment. Gas turbines may fail from a variety of sources, with the possibility of serious damage results. In this work, the structural integrity of the hot disc of an aeronautical gas turbine is addressed. Several numerical analyses have been performed by the finite element method: Temperature Distributions, Thermal Stresses and Dilatations, Structural Stresses and Deformations, Modal Behaviors and Fatigue Analysis. Creep of blades has also been considered. These are the most important failure modes that can happen to the studied hot disc under operating service. All these analysis have been performed considering the boundary conditions at the design point with maximum rotational speed. The mesh of the problem has been strictly evaluated by adaptive refinement of nodes and elements combined with a convergence analysis of results. Then, the material and basic properties of the hot disc have been defined to assure a normal operation free from failures. Therefore, the mechanical drawings of the studied hot turbine disc have been released for manufacturing and the construction of the first prototype of the aeronautical gas turbine is in testing phase showing that the results presented in this work are consistent.
da de 1980, a estimativa era de que grande parte (cerca de 80%) de todas as peças e componentes manufaturados necessitava passar por pelo menos um processo de usinagem antes de serem totalmente acabados. (2) Hoje, mesmo com mé-todos de manufatura que permitem a obtenção de partes em uma forma quase final -near net shape, a necessidade da utilização de operações de usinagem ainda não pôde ser completamente eliminada. INTRODUÇÃOEmbora os processos de fabricação tenham evoluído significativamente, nos dias de hoje ainda que em menor proporção a conversão de materiais de uma forma para outra implica em aumentar o custo do produto final. O custo de manufatura representa cerca de 40% do preço de venda de um produto (1) e cerca de 50% deste montante está relacionado com os recursos e materiais necessários ao andamento do processo. Incluem-se aí as ferramentas utilizadas no processo de usinagem. No início da déca- Resumo O objetivo do presente trabalho foi a obtenção de aço rápido tipo AISI M2 pela técnica da conformação por spray e a avaliação deste quando aplicado como ferramenta de usinagem. O material obtido foi laminado a quente com razões de redução na espessura de 50 e 72%, resultando em placas a partir das quais foram confeccionadas pastilhas intercambiáveis para realização de testes de usinagem contínua. O desempenho destas pastilhas foi confrontado com o de pastilhas confeccionadas a partir de material processado convencionalmente (fundição) e com o de pastilhas obtidas por metalurgia do pó. Os materiais foram caracterizados mecânica e microestruturalmente após tratamento térmico de têmpera e revenimento. Foram realizados testes de usinagem para avaliação de desempenho do material quando submetido a condições reais de trabalho. Os resultados da caracterização evidenciaram o potencial da técnica de conformação por spray em possibilitar a obtenção de materiais com boas características e propriedades mecânicas adequadas. Para as condições de processamento, conformação mecânica e tratamentos térmicos usados neste trabalho, às análises dos resultados dos testes de usinagem indicaram um comportamento muito próximo entre todos os materiais de ferramenta utilizados. Palavras-chave: Conformação por spray; Usinagem; Aço rápido. EVALUATION OF A SPRAY FORMED HIGH-SPEED STEEL AISI M2 AS MACHINING TOOLS AbstractThe aim of the present work was the obtention of AISI M2 high-speed steel by spray forming technique and to carry out performance evaluation as machining tool. The spray formed material was hot rolled at 50% and 72% thickness reduction ratios. Inserts for machining tests were manufactured from this material. The performance of spray formed material inserts was compared to inserts obtained by conventional casting and powder metallurgy techniques. The spray formed material and the others were mechanical and microstructural characterised after quenching and tempering. For further characterisation, the materials were machining tested for performance evaluation under working conditions. The results of material characteris...
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