Influência dos parâmetros operacionais na fabricação de pérolas para fios diamantados

Abstract

RESUMO: Tendo em vista a relevância do setor de rochas ornamentais na indústria brasileira, cresce a necessidade por desenvolvimento de uma cadeia produtiva com insumos nacionalizados que sejam mais competitivos, principalmente em termos de desempenho e eficiência. O fio diamantado, um dos principais insumos dessa cadeia, é produzido por meio da metalurgia do pó e são amplas as possibilidades de melhoria de eficiência dessa ferramenta por meio de alterações no seu processo de fabricação. Assim, esta dissertação explora a influência dos parâmetros operacionais, especificamente a pressão de compactação e a temperatura de sinterização, na produção de compósitos metálicos destinados à fabricação de pérolas diamantadas para fios de corte de rochas ornamentais. O estudo visa otimizar os processos de produção dessas peças para alcançar maior desempenho e eficiência com os materiais produzidos. A metodologia envolveu a análise do efeito direto das variáveis de entrada do processo nas propriedades mecânicas das peças, assim como a construção de um modelo numérico capaz de prever a relação entre os parâmetros operacionais e o comportamento do compósito. As amostras foram submetidas a variações controladas de pressão e temperatura, e as propriedades de densidade, dureza e resistência à compressão apresentaram modelos estatisticamente significativos. Foi notada uma relação proporcional entre a pressão de compactação e a densidade das amostras e uma relação inversa entre temperatura de sinterização e as propriedades de dureza e resistência à compressão. Os resultados indicam que uma pressão de compactação de 80/75 bar e temperatura de sinterização de 990°C otimiza as propriedades mecânicas do compósito. A modelagem numérica revelou a possibilidade de estimar o índice de desejabilidade com base nas respostas observadas. As condições operacionais propostas não apenas melhoram a eficiência técnica das pérolas diamantadas, mas também proporcionam um processo mais econômico e sustentável, com potencial para promover a competitividade da tecnologia nacional.

ABSTRACT: Given the relevance of the natural stone sector in Brazilian industry, there is an increasing need to develop a production chain with nationally sourced materials that are more competitive, especially in terms of performance and efficiency. Diamond wire, one of the main materials in this chain, is produced through powder metallurgy, and there are ample possibilities for improving the efficiency of this tool through adjustments in its manufacturing process. This dissertation thus explores the influence of operational parameters, specifically compaction pressure and sintering temperature, on the production of metallic composites used in diamond beads for wires used to cut natural stones. The study aims to optimize the production processes for these components to achieve higher performance and efficiency in the materials produced. The methodology involved analyzing the direct effects of input process variables on the mechanical properties of the components, along with developing a numerical model capable of predicting the relationship between operational parameters and composite behavior. Samples were subjected to controlled variations of pressure and temperature, and density, hardness, and compressive strength properties showed statistically significant models. A proportional relationship was observed between compaction pressure and sample density, and an inverse relationship between sintering temperature and both hardness and compressive strength properties. Results indicate that a compaction pressure of 80/75 bar and a sintering temperature of 990°C optimize the mechanical properties of the composite. The numerical modeling demonstrated the potential to estimate the desirability index based on observed responses. The proposed operational conditions not only enhance the technical efficiency of the diamond beads but also offer a more economical and sustainable process, with potential to improve the competitiveness of national technology.