MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO EFEITO DA DENSIDADE DE ABRASIVOS NO CORTE DE SILÍCIO POLICRISTALINO COM FIO DIAMANTADO ELETRODEPOSITADO

Abstract

A contínua e crescente demanda pelo uso de recursos renováveis para geração de energia levou ao 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. Nesse contexto, pesquisas em processos de usinagem de silício policristalino são fundamentais para se obter um componente com maior qualidade empregando parâmetros de processo otimizados, o que permite reduzir os custos de manufatura envolvidos. Dessa maneira, esse trabalho propõe uma análise computacional do processo de usinagem para estudar o efeito da densidade de abrasivos sobre a integridade da subsuperfície usinada do silício policristalino de pureza de grau solar. Para isso, tanto a ferramenta de corte quanto a cinemática do processo foram simuladas com uma rotina elaborada via programação em Python. 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. As densidades de abrasivos () foram variadas em: 210 abrasivos/mm² e 350 abrasivos/mm². Quanto a cinemática do processo de corte, as velocidades de avanço (vf) e de corte (vc) também foram variadas. Na simulação foram considerados os fenômenos de remoção de material nos regimes frágil e dúctil e as propriedades mecânicas do silício policristalino foram implementadas. Os resultados mostram que o aumento da densidade de abrasivos pode reduzir o comprimento de propagação das trincas que adentram a subsuperfície do material em até 64%, o que possibilita a otimização do ferramental e da otimização da integridade da subsuperfície, consequentemente reduzindo os custos de manufatura e processo.