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High-temperature cyclic oxidation is governed by various cycle parameters (maximum temperature, cooling and heating rates, exposure time at high temperature) and atmosphere (composition, temperature, and pressure), complicating the evaluation of the effect of each parameter by itself. This study used a factorial design to evaluate three influential parameters in cyclic oxidation: alloy composition, upper dwell time (UDT), and surface finish. The method requires fewer experiments than ones previously used and can identify interactions between parameter effects. Two alloys, a ferritic Fe-5.9Si-3.9Cr-4.5Ni-0.8C (FeSiCr) alloy and conventional austenitic stainless steel AISI 310 were exposed to air at 950 °C for 100 h. Two different surface finishes (#220 and #600 SiC sandpaper) and two UDTs (30 and 60 minutes) were used. Mass variation data from eight different exposure times and metal/oxide interface roughness were analyzed. The FeSiCr alloy oxide layer was also characterized to complement the statistical analysis results. It was observed that different test stages were governed by different parameters. The surface finish was relevant at the beginning of the test, whereas UDT was relevant at the end. Interactions were irrelevant thorough the test. FeSiCr presented a promising behavior, with similar mass variation and higher oxide spallation resistance than AISI 310.

O fresamento helicoidal consiste em um processo de usinagem para obtenção de furos e abertura de cavidades no qual a fresa realiza avanço helicoidal concomitante à rotação em torno do próprio eixo. Este processo apresenta vários benefícios como obtenção de furos de diâmetros distintos com a mesma fresa, menores esforços de corte, facilidade na evacuação de cavacos e na lubri-refrigeração, furos acabados em uma operação, etc. O fresamento helicoidal pode ser aplicado na furação de materiais de difícil usinabilidade, como os materiais endurecidos da indústria de moldes e matrizes. Para avaliar este processo experimentalmente é importante empregar métodos de modelagem robusta e otimização multi-objetivo com a finalidade de obter os melhores resultados do processo. A presente tese apresenta a otimização robusta multi-objetivo do fresamento helicoidal do aço AISI H13 endurecido. Ensaios foram realizados seguindo um planejamento composto central combinando variáveis de processo, os avanços axial e tangencial por dente, além da velocidade de corte, e variáveis de ruído, comprimento em balanço, dureza do material e altura medida na superfície do furo. Foram aplicados a metodologia de superfície de resposta, o projeto de parâmetro robusto, a otimização do erro quadrático médio e o método da restrição normal normalizado. Foram discutidos os efeitos das variáveis de controle e ruído nas respostas de força, rugosidade e forma. Foram obtidos modelos para média e variância em função das variáveis de processo. Para as respostas de forças, foram obtidos modelos no sistema de coordenadas da ferramenta e da peça. A otimização de média e variância foi realizada, além da otimização do erro quadrático médio para minimizar o viés e variância. A resposta taxa de remoção de material também foi avaliada para garantir a produtividade do processo. A otimização multi-objetivo foi realizada considerando respostas de força, forma, rugosidade e produtividade. Nos casos para três e quatro objetivos o método da restrição normal normalizado com a matriz pay-off transformada foi aplicado para garantir uma melhor exploração do trade-off entre as respostas. Soluções Pareto ótimas filtradas foram obtidas e as fronterias de Pareto plotadas. Ensaios de confirmação foram realizados para testar a robustez das respostas. Ensaios de vida foram conduzidos para avaliar os mecanismos de desgaste e a formação de rebarba na saída dos furos.