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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE USINAGEM DE SILÍCIO POLICRISTALINO COM FIO DIAMANTADO ELETRODEPOSITADO
Submission Author:
Erick Cardoso Costa , SC
Co-Authors:
Pedro Córdula de Sousa, Vinicius Haddad Andrade, Erick Cardoso Costa, Fabio Antonio Xavier
Presenter: Theodor Rucker van Caspel
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0156
Abstract
A contínua e crescente demanda pelo uso de recursos renováveis para geração de energia resultou no aumento de estudos e pesquisas sobre o processo de fabricação de painéis solares, tanto na otimização de sua eficiência energética quanto no controle de produção para reduzir custos de manufatura. Os custos agregados pelo processo de corte representam cerca de 50% do custo total de fabricação, já a matéria-prima contribui em torno de 40% do custo total. Nesse contexto, pesquisas em processos de usinagem de silício policristalino são fundamentais para se obter um componente com maior qualidade com parâmetros de processo otimizados, o que permite reduzir os custos envolvidos. Dessa maneira, esse trabalho propõe uma análise computacional do processo de usinagem para otimizar os parâmetros de corte sobre a rugosidade Ra do silício policristalino. Para isso, tanto a ferramenta de corte quanto a cinemática do processo foram modeladas e simuladas. A modelagem do ferramental foi construída baseada em um fio diamantado comercial. Utilizando coordenada polar, abrasivos do tipo cônico, com uma distribuição randômica do ângulo de saída (γ) entre 55-75˚ e tamanho de grão entre 30-45 µm, foram fixados sobre um fio e camada de ligante, limitando-os a um diâmetro de 350 µm. Quanto a cinemática do processo, foram variadas as velocidades de avanço (vf) e de corte (vc). Na simulação foram considerados os regimes de remoção de material frágil e dúctil e as propriedades mecânicas do silício policristalino foram implementadas. A influência do processo de corte foi avaliada sob os resultados de rugosidade Ra do silício policristalino. Uma etapa experimental foi efetuada para validação da simulação proposta. Os resultados mostraram que sob aumento da vf, mantendo a vc constante, os valores de Ra aumentaram uma vez que há formação do cavaco devido a propagação de trincas. Por outro lado, para uma mesma vf, o aumento da vc induziu a remoção de material no regime dúctil o que torna a superfície menos rugosa, reduzindo os valores de Ra. O perfil de rugosidade foi simulado e foi possível observar a formação de estrias similar a ondulação seguindo uma equação senoidal, o que é tipicamente observada no corte com fio diamantado e é conhecida como marcas de serra. O modelo se mostrou satisfatório com à tendência de resultados observada na etapa experimental, possibilitando otimizar o processo de corte.
Keywords
usinagem de material frágil, rugosidade, fio diamantado, silício, modelagem e simulação de usinagem
