O presente estudo analisa dois tipos de aços inoxidáveis, o Austenítico AISI 316L e o Duplex AISI 318, para a fabricação de biorreatores. Esses aços possuem propriedades físicas e químicas que podem suprir as necessidades de resistências mecânicas e anticorrosivas dos ambientes dos biorreatores anaeróbicos. Para comparar os dois tipos de aço, foram feitos testes das propriedades mecânicas e químicas antes e depois da exposição ao ambiente de biorreação. Um protótipo de biorreator foi projetado no software Autodesk Inventor 2013 e construído com uma das ligas metálicas em estudo, o aço AISI 316L, criando um ambiente favorável aos testes de campo. Para tal utilizou-se processos de conformação e união de chapas por rebitagem e soldagem. As amostras dos aços para os testes mecânicos e de corrosão foram preparadas e inseridas no biorreator onde permaneceram por 14 meses. Os resultados dos ensaios mostraram que não houve alterações significativas nas propriedades mecânicas dos aços Duplex, porém as amostras de aço Austenítico apresentaram aumento na tensão de escoamento, na tensão limite de resistência e no módulo de elasticidade, demonstrando aumento na rigidez do material após a biorreação. Quanto às propriedades anticorrosivas os resultados apresentam uma leve vantagem do aço Duplex AISI 318 em relação ao Austenítico AISI 316L. Em relação à construção, os aços Austeníticos, por serem mais dúcteis, possuem melhor conformação; o Duplex AISI 318, por ter maior resistência mecânica, possibilita a construção com chapas mais finas, o que acarreta em redução de peso final do biorreator. O aço AISI 318 apresenta maior estabilidade nas propriedades mecânicas do que o AISI 316L. A relação favorável de custo-benefício da aplicação dos aços inoxidáveis na construção de biorreatores anaeróbios é comprovada pelas plantas de produção de biogás existentes em várias partes do mundo, principalmente na Europa. / The present study analyzes two kinds stainless steel, the Austenitic AISI 316L and the Duplex AISI 318 for manufacturing bioreactors. These kinds of stainless steel have the physical and chemical properties to meet the need the anticorrosive and mechanical resistances from the anaerobic bioreactors environments. Before and after the exposition to the bioreaction environment, both kinds of stainless steel were compared by testing their mechanical and chemical properties. A prototype bioreactor was designed in Autodesk Inventor 2013 software and built with on of the alloys in study, the AISI 316L, creating a favorable environment for fielding testing. For this purpose, we used the processes of forming and joining the plates by riveting and welding. The stainless steel samples for the mechanical and corrosion tests were prepared and placed in the bioreactor and they stayed there for fourteen months. Results show that there weren't significant changes in the mechanical properties of Duplex steel. However, Austenitic steel samples showed an increase in yield strength, resistence limit and in the elastic modulus, demonstrating an increase in the stiffness of the materials after bioreaction. The results show that there were not significant changes in mechanical properties, as the corrosive properties, results show a slight advantages of Duplex 318 compared to Austenitic AISI 316L. Regarding the construction, the Austenitic steel has better conformation, because it is more ductile and the Duplex steel has greater mechanical resistance and it enables the construction with thinner plates. Thus, the bioreactor becomes lighter. The AISI 318 steel has higher stability in mechanical properties than AISI 316L. The cost-benefit of the application of stainless steel in the construction of anaerobic bioreactors is proven by production plants of biogas worldwide, mainly in Europe.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-20T12:29:49Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1070949 bytes, checksum: 136ed5e52ebf01595d387721b61bfccb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-20T12:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1070949 bytes, checksum: 136ed5e52ebf01595d387721b61bfccb (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A nanotecnologia representa um grande avanço na ciência em diversos campos com desenvolvimento de novos materiais com diferentes funcionalidades e potenciais de aplicação. Desta forma, destacam-se as nanopartículas de prata (Ag NPs) como agentes antimicrobianos promissores para inibição de adesão bacteriana em superfícies de processamento de alimentos. A contaminação de superfícies de processamento de alimentos, principalmente com patógenos, é de grande preocupação, por se tratar de um problema de saúde pública. Neste contexto, este trabalho objetivou estudar o efeito antimicrobiano das superfícies de aço inoxidável e de polietileno (PE) funcionalizadas com Ag NPs sobre a adesão de diferentes espécies bacterianas, bem como avaliar possíveis alterações nas características físico-químicas dessas superfícies que possam influenciar no processo de formação de biofilmes de micro-organismos. Observou-se que de acordo com o critério quantitativo, ou seja, com base nos resultados da variação da energia TOT livre da interação hidrofóbica ( Gsas ), tanto as superfícies de aço inoxidável analisadas quanto as superfícies poliméricas foram TOT consideradas hidrofóbicas por apresentarem o valor Gsas negativo; além TOT disso, houve diferença (p < 0,05) entre os valores de Gsas encontrados para ambas as superfícies funcionalizadas quando comparadas às superfícies controles. No estudo das superfícies bacterianas em termos TOT de Gsas , verificou-se que são hidrofílicas. A partir da variação da energia livre de adesão (ΔGadesão), verificou-se que para todas as superfícies analisadas a ΔG adesão foi termodinamicamente favorável (ΔGadesão < 0) sendo que, para todas as superfícies funcionalizadas com Ag NPs, obteve-se diferença (p < 0,05) no valor de ΔGadesão em relação à superfície controle. Em adição, a superfície de PE funcionalizado com Ag NPs tornou a superfície de processamento termodinamicamente mais favorável à adesão para as três bactérias avaliadas em comparação com o controle. Em relação à adesão das células vegetativas de E. coli, S. aureus e P. fluorescens, observou-se que não houve diferença (p < 0,05) entre as superfícies controle e funcionalizadas, embora o resultado da termodinâmica de adesão ter sugerido diferença. No estudo da adesão de P. fluorescens em cilindro de aço inoxidável revestido com Ag NPs, simularam-se as forças de cisalhamento e a turbulência provocadas pelo bombeamento do fluido, encontrando-se 4,47 log UFC.cm-2 no cilindro controle e 4,17 log UFC.cm-2 no cilindro funcionalizado, não havendo diferença entres eles (p < 0,05). A concentração mínima inibitória (CMI) da dispersão de Ag NPs determinada foi de 12,50 mg.L -1 para as três bactérias avaliadas: S. aureus, E. coli e P. fluorescens. Para as em cilindro de aço inoxidável revestido com Ag NPs em pó a CMI foi de 6,25 mg.L-1 para todos micro-organismos. Utilizando a técnica de espectroscopia de absorção atômica, verificou-se que não houve lixiviação de Ag NPs da superfície de aço funcionalizada para os dois simulantes testados (água e leite desnatado reconstituído), reforçando a hipótese de uma forte interação na matriz do aço entre as Ag NPs e o silano, formando uma ligação ordenada e complexa que interferiu na efetividade do antimicrobiano. As topografias das superfícies também foram observadas por meio da microscopia de força atômica (MFA), sendo a rugosidade média da superfície de aço controle de 325 ± 21,9 nm, a de aço funcionalizada de 343 ± 20,6 nm, a de PE controle 370 ± 55,9 nm e a de PE funcionalizado de 425 ± 24,7 nm. Os resultados mostraram que as Ag NPs não foram eficientes para inibição de adesão bacteriana nas superfícies consideradas, necessitando, portanto, de mais estudos físico-químicos para compreensão do aprisionamento da prata nas superfícies de processamento. / The nanotechnology represents a huge advance through science in several areas with development in new materials and possible uses. Thus, we can stress the silver nanoparticles (Ag NPs) as promising antimicrobial agents to inhibition of bacteria access in food processes areas. The surface’s contamination of food processes areas, mainly by pathogens, is worry’s target because it is a public health problem. In this sense, this search aimed to study the antimicrobial effect from surfaces made of stainless steel and coated by polyethylene with Ag NPs affected by different bacterial species besides possible changes in the physical- chemical characteristics in these surfaces that could influence the micro- organisms access process. We could observe that according to the quantity criterion, so, based on the energy variety of free hydrophobic TOT interaction results ( Gsas ) both, the stainless steel surfaces analyzed and the polymer surfaces were considered hydrophobic because they present TOT the negative value for ( Gsas ) besides there was a huge difference (p < TOT 0,05) between the values of ( Gsas ) found for both surfaces used when compared to the control surfaces. In the study of bacterial surfaces in TOT Gsas we checked they are hydrophilic. From the variation of free energy of access ΔGadesão, we checked that for all the analyzed surfaces to ΔGadesão was favorable thermodynamicly (ΔGadesão < 0) being for all used surfaces with Ag NPs, we obtained a huge difference (p < 0,05) in the value of ΔGadesão related to the control surface. In addition, the surface of polymer used with Ag NPs became the process surface thermodynamically more favorable to access for three bacteria evaluated. About the access from vegetative cells from E. coli, S. aureus e P. fluorescens, we observed that didn’t have important difference (p < 0,05) between the control surfaces and used, although the results from the thermodynamic access suggested difference. In the study of access from P. fluorescens in stainless steel cylinder functionalized and control, we simulate the forces of deformation and the disturb promoted by pumping fluid, there wasn’t relevant difference between them (p < 0,05). The minimum inhibition concentration (CMI) from the dispersion Ag NPs determined was of 12, 50 mgL -1 for the three bacteria evaluated: S. aureus, E. coli e P. fluorescens. In order to the poder of Ag NPs the CMI was from 6,25 mg.L-1 for all micro-organisms. Using the spectroscopy technique of atomic absorption, we concluded that there wasn’t silver diffusion from the used steel surface to two tested simulants (water and skim reconstituted milk), reinforcing the hypothesis from a strong interaction in the steel matrix between Ag NPs and the silane, making na ordenated and complex connection that interfered in the effectiveness of the antimicrobial. The surface topographies also were observed by the atomic force microscopy (MFA), resulting the media roughness of steel surface control was 325 ± 21,9 nm, the steel one used was de 343 ± 20,6 nm, the control polymer 370 ± 55,9 nm and the used polymer from 425 ± 24,7 nm. The results showed that in this study, the nanoparticles of silver wasn’t efficient to inhibition of bacterial access in the considered surfaces, requiring therefore, from more physical-chemical studies to comprehension of imprisonment of silver in the surface of the processing.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-12T12:26:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 451562 bytes, checksum: 6f7e57c6a3ba3860fe5ea9a087da2f4a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T12:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 451562 bytes, checksum: 6f7e57c6a3ba3860fe5ea9a087da2f4a (MD5) Previous issue date: 2001-05-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esporos de Bacillus sporothermodurans CCT6247 foram avaliados quanto à adesão em cupons de aço inoxidável e resistência a sanificantes químicos, em condições de uso simulado, utilizando um modelo de linha de circulação de leite, em aço inoxidável AISI 304. Seis cupons de prova, sendo dois em formato de cotovelo 90º, dois cilíndricos e dois em T, foram inoculados com uma suspensão, em tampão fosfato, de 0,31 M em pH 7,0±0,1, contendo cerca de 10^5 esporos/mL por 12 horas a 30°C. A quantificação dos esporos foi feita em três dos seis cupons após rinsagem com tampão fosfato, durante 15 minutos, plaqueando diluições adequadas por espalhamento superficial em ágar BHI e incubação a 37°C/24h. Depois, os seis cupons foram conectados, em pontos específicos, no modelo utilizado. Simulou-se um processo de sanificação, circulando-se 15 L dos sanificantes por 15 minutos a uma velocidade de 1,5 m/s, à temperatura ambiente (20-25°C), pelas tubulações. Verificou-se que não houve diferença (P ≥0,05) na adesão entre os cupons cotovelo 90º, cilíndrico e T. O log10 do número de esporos aderidos por cm² nesses cupons foi, respectivamente, de 4,01, 3,88 e 4,03, correspondentes a 3,93, 2,55 e 4,46% de adesão. Nenhum dos sanificantes obteve três reduções decimais (RD) na população de esporos, valor sugerido na aprovação de sanificantes, atuando sobre microrganismos aderidos. Não houve diferença (P≥0,05) entre os sanificantes, com exceção do hipoclorito de sódio a 100 mg/L de CRT, em pH 9,45, que apresentou a menor eficiência (1,57 RD), e também não se observou influência do tipo de cupom na ação dos sanificantes. Os números de reduções decimais obtidos, em ordem descrescente, foram 2,84; 2,77; 2,67; 2,47; 2,43; e 2,26 RD para as soluções de hipoclorito contendo 100 mg/L em pH 7,0; de cloramina orgânica contendo 100 mg/L em pH 7,18; de hipoclorito contendo 100 mg/L em pH 8,0; de cloramina orgânica contendo 60 mg/L, em pH 7,18; de ácido peracético a 60 mg/L em pH 3,4; e de ácido peracético a 30 mg/L em pH 3,7, respectivamente. Portanto, os resultados sugerem que o uso de hipoclorito corrigido para pH 8,0 ou 7,0 pode ser escolhido sem prejuízo da eficiência do processo de higienização, além de apresentar menor custo. Avaliando a higienização dos cupons pela técnica de ATP bioluminescência, verificou-se inconsistência entre os resultados desta técnica e do método tradicional de contagem em placa na detecção de esporos aderidos ao aço inoxidável, em razão, provavelmente, do baixo nível de ATP detectável desses esporos. / Bacillus sporothermodurans CCT 6247 spores were evaluated for attachment on stainless steel coupons and resistance to chemical sanitizing agents, under simulated conditions, using a milk circulation AISI 304 stainless steel pipe system. Six coupon tests (two 90° elbow, two cylindrical and two T- piece) were inoculated in a phosphate buffer, 0.31M, pH 7.0 ± 0.1 suspension, containing around 10^5 spores/ mL during 12 h at 30°C. Spore quantification was performed in 3 of 6 coupons following phosphate buffer rinsing for 15 min., plating adequate dilutions on BHI agar plate and incubation at 37°C/24h. The six coupons were then connected at specific points in the model. A sanitizing process was simulated by circulating 15 L of the sanitizing agents for 15 min. at a speed of 1.5 m/s at room temperature (20-25°C) through the tubes. No difference (P≥0.05) was verified in the attachment among the 90º elbow, the cylindrical and the T-piece coupons. The spore number log10 attached per cm² on these coupons were, respectively, 4.01, 3.88 and 4.03, which correspond to 3.93, 2.55 and 4.46%. None of the sanitizing agents obtained 3 decimal reductions (DR) within the spore population, a value suggested for the sanitizing agents approval, when acting on the attached microorganisms. No difference was found (P≥0.05) among the sanitizing agents, except for sodium hypochlorite at 100 mg/L of CRT, pH 9.45, which showed the least efficiency (1.57 DR) nor any influence of the type of coupon was observed on the sanitizing agents’ action. The decimal reductions number reached, in decreasing order, 2.84, 2.77, 2.67, 2.47, 2.43 and 2.26 DR for the hypochlorite solution containing 100 mg/L, pH 7.0; the organic chloramine solutions containing 100 mg/L, pH 7.18; hypochlorite containing 100 mg/L, pH 8.0; organic chloramine containing 60 mg/L, pH 7.18; peracetic acid at 60 mg/L in pH 3.4; and of peracetic acid at 30 mg/L in pH3.7, respectively. Thus, the results suggest that the use of hypochlorite corrected for 8.0 or 7.0 can be chosen without compromising the process of hygienization, besides presenting lower cost. When evaluating the coupons higienization by bioluminescence ATP technique, inconsistency between the results of this technique and those of the traditional method of plate counting was observed in detecting spores attached to the stainless steel, this being probably due to these spores low detectable ATP levels.

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T18:44:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Krabbe_DanielFernandoMoreira_M.pdf: 4840835 bytes, checksum: 3db5447d6c84ae0db244c137740e2a84 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No processo de desbaste, a máxima taxa de material removido por unidade de tempo (cm3 x min), dentro do intervalo de máxima eficiência, é o foco principal para as mais diversas empresas de usinagem. Afirmando este conceito, procurou-se neste trabalho obter para dois diferentes diâmetros de fresas inteiriças de metal duro, a máxima vida de ferramenta por volume removido de material, na usinagem da liga de aço inoxidável endurecível por precipitação 15-5 PH. As variáveis deste estudo foram os diâmetros da ferramenta (16 e 20 mm), a profundidade de corte ¿ap¿ (5 a 16 mm), a profundidade radial de corte ¿ae¿ (33%D e 77%D) a velocidade de corte ¿vc¿ (80 e 100 m/min). Mantiveram-se constantes o número de dentes da fresa, a classe do metal duro e revestimento, a espessura média de cavaco, o fluido de corte e a taxa de remoção de material para cada profundidade radial de corte. Os parâmetros de avaliação foram o desgaste de flanco ¿vb¿ da aresta principal de corte, a potência consumida e o comprimento de corte fresado por vida da ferramenta. Os resultados demonstram que a fresa de menor diâmetro (16 mm) apresentou sempre uma maior vida de ferramenta para a mesma taxa de remoção de material quando comparada à fresa de maior diâmetro (20 mm). Demonstram também que para a menor condição de profundidade radial de corte estudada a uma profundidade axial de corte elevada (baixo ¿ae¿ alto ¿ap¿), a vida da ferramenta é superior quando comparada à mesma condição de taxa de remoção de material, porém com profundidade radial alta (alto ¿ae¿ e baixo ¿ap¿) / Abstract: In the roughing machining process, the maximum removal rate (cm3 x min-1) inside of the maximum efficiency interval, is the main target of the most different machining shops. Based in this concept, the target of these experiments was to find for two different end mill diameters in the milling process, the maximum removal rate per tool life in the 15-5 precipitation hardening stainless steel alloy. The input variables of these experiments were the end mill diameter (16 and 20 mm), the depth of the cut ¿ap¿ (from 5 to16 mm), the radial depth of cut ¿ae¿ (33%D and 77%D) the cutting speed ¿vc¿ (80 and 100 m/min). The end mill number of teeth, the solid carbide and surface coating characteristics, the average chip thickness, the cutting fluid and the removal rate for each radial depth of cut were kept constants. The evaluation parameters were the wear on the main cutting edge, the spindle power and the work piece machined length. The analysis of results showed that for a smaller end mill diameter (16 mm) always a longer tool life was reached for the same removal volume rate when compared with the end mill with larger diameter (20 mm). It also shows that for a smaller radial depth of cut and big depth of cut (small ¿ae¿ large ¿ap¿), the tool life is higher than when compared with the same removal rate condition, however with larger radial depth of cut and smaller depth of cut (big ¿ae¿ small ¿ap¿) / Mestrado / Engenharia de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T09:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_CarlosAncelmo_M.pdf: 7354499 bytes, checksum: 05a6c099baa7c4f194f916c8e418d4db (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os aços inoxidáveis super duplex são ligas extremamente resistentes à corrosão, desenvolvidas para aplicações com altos níveis de exigência, em que as peças terão contato com ambientes corrosivos como a água do mar, por exemplo. Devido à sua composição química e microestrutura, que proporcionam alta resistência mecânica, alta resistência ao calor e também alta ductilidade, que são fatores positivos para a aplicação, a usinabilidade dessas ligas é geralmente muito baixa o que resulta em longos ciclos de produção e alto custo de ferramental. Este trabalho trata do torneamento da liga UNS 32750 comercialmente conhecida como SAF2507 e sua consequente influência na resistência à corrosão apresentada ao longo da aplicação. Durante os ensaios, houve variação de velocidade de corte, classe e cobertura da ferramenta, além da condição de refrigeração com alternativas de alta e baixa pressão. Os resultados indicam que as pastilhas com cobertura PVD são mais resistentes ao desgaste e, combinadas ao uso de refrigeração de alta pressão, podem melhorar o seu desempenho em relação à vida útil e rugosidade bem como à posterior resistência à corrosão do material. Desgaste de entalhe e aderência encontrados na usinagem com pastilhas PVD, juntamente com lascamentos e quebras que ocorreram nas pastilhas CVD, foram os tipos e mecanismos de desgaste/avaria da ferramenta mais encontrados durante os ensaios / Abstract: Super duplex stainless steels are extremely corrosion-resistant alloys that were developed to work in very demanding applications, in which the workpieces are exposed to corrosive environments like sea water, for example. Due to their chemical composition and microstructure, that provide high mechanical and heat resistance besides high ductility, which are favorable factors for the application, the machinability of these alloys is generally poor and results in long production cycles and high tool costs. The goal of this research is to study turning operation of the UNS 32750 alloy, commercially called SAF2507, and its consequent influence in the corrosion resistance for application situations. During the tests, the input variables were cutting speed, grade and coating of the inserts, besides the cooling conditions with low and high pressure options. The results indicate that the PVD coated inserts are more wear-resistant than the CVD inserts and when they are combined with high pressure cooling, their performance related to tool life and workpiece roughness as well as the corrosion resistance of the material after machining is improved. Notch wear and attrition found in machining with PVD inserts, together with chipping and tool breakage that occurred in machining with CVD inserts, were the most frequent types of wear/damage and wear mechanism found during the tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T12:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_LuisAntonio_M.pdf: 7325377 bytes, checksum: 3508593610f7af7aa2e9b0fb82eac784 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O fresamento consiste em um processo de usinagem no qual a peça a ser usinada é efetua os movimentos de avanço contra uma ferramenta cilíndrica rotativa com várias arestas de corte. No processo de fresamento o corte é considerado crítico, pois neste momento as variações de temperatura e força resultam em danos nas superfícies das peças, podendo comprometer o seu desempenho. Com isso, vários estudos buscam alternativas que visam explicar as ocorrências desses defeitos. Esse campo é conhecido também como Integridade Superficial. Este trabalho tem por objetivo avaliar as influências das condições de usinagem na integridade de superficial do aço inoxidável 15-5PH. Para isso foram feitos ensaios de fresamento utilizando fresa de facear com pastilhas redondas, geometria neutra e positiva, novas e em fim de vida. O fresamento foi discordante, com dois níveis de avanço por dente (fz = 0,15 e 0,25 mm/dente) e dois de velocidade de corte (vc = 170 e 195 m/min). Posteriormente foi avaliada a rugosidade 3D, dureza e feita a microscopia eletrônica da superfície e subsuperfície da peça usinada. Os resultados obtidos demonstram que utilizando uma ferramenta da classe (M40), com a geometria M-MM (positiva) com cobertura de MTCVD, obteve-se uma rugosidade melhor que a (M25). Foi possível também evidenciar os defeitos gerados na superfície usinada com a utilização do (MEV), microcavidades, sulcos gerados por microcavacos, repasse da ferramenta e resto de material / Abstract: Milling is a machining process in which the workpiece makes feed movements against a rotating cylindrical tool with multiple cutting edges. In the milling process the cut is considered critical because at this time the temperature and force variations result in damage to the surfaces of the workpiece, which can compromise their performance. Consequently, several studies aim to explain the occurrences of failures. This field is also known as Surface Integrity. This work aims to evaluate the influence of machining conditions on the surface integrity of stainless steel 15-5PH. In order to do so, milling tests were carried on using face mills with round inserts, neutral and positive geometry (new and in the end of tool life). Up milling condition along with two levels of feed per tooth (fz = 0.15 and 0.25 mm/tooth) and two cutting speeds (vc = 170 and 195 m/min). Later, the 3D roughness and hardness were evaluated and scanning electron microscopy (SEM) was carried on the workpiece¿s surface and subsurface. The results obtained show that using (M40) class tool, and M-MM geometry (positive) with MTCVD coating provided a better surface finish than the (M25) class tool. Using the (SEM), it was also possible to highlight the defects generated in the machined surface such as microcavities, grooves generated by microchips, tool backcutting and the remaining material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente &#945; do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro &#947; é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 &#8260; e 1&#8260; para os sinais de potencial e corrente, respectivamente. / In this study, tribocorrosion tests were performed in stainless steel AISI 304L, commercially pure titanium (CPTI) and Ti6Al4V titanium alloy in 0.9% m/v NaCl aqueous solution of. Titanium alloy sample with laser remelting treatments were also tested. A pin-on-disc tribometer with alumina counterbody was used. In situ electrochemical techniques of open circuit monitoring, electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves and zero resistance ammeter were employed. Results indicate tribocorrosion wear of titanium alloys is more intense than that observed in stainless steel, presenting more irregular surface profiles. Analysis of electrochemical impedance spectroscopy showed all materials used have a fast recovery of the passive layer, showing modulus and phase slightly smaller than those measured prior to wear. Under friction, impedance diagrams show a strong reduction of the modulus. Under rubbing, exponent &#945; of the constant phase element (CPE) reaches its lowest value, while &#947; parameter is maximum. Polarization curves show lower corrosion potential and higher corrosion current density during rubbing. Laser remelting treatments, although changes microstructure and surface hardness of the samples, does not indicate an apparent change in electrochemical parameters under tribocorrosion, as well as in coefficient of friction. In zero resistance ammeter tests, it was possible to estimate the current measured in ZRA using an electrical equivalent circuit. Power spectral density of the potential and current signals exhibits the rotation frequency (1.25 Hz) and its harmonics. For lower frequencies (below 10 mHz), the decay follows 1&#8260; and 1&#8260; roll-off for signals of potential and current, respectively.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente &#945; do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro &#947; é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 &#8260; e 1&#8260; para os sinais de potencial e corrente, respectivamente. / In this study, tribocorrosion tests were performed in stainless steel AISI 304L, commercially pure titanium (CPTI) and Ti6Al4V titanium alloy in 0.9% m/v NaCl aqueous solution of. Titanium alloy sample with laser remelting treatments were also tested. A pin-on-disc tribometer with alumina counterbody was used. In situ electrochemical techniques of open circuit monitoring, electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves and zero resistance ammeter were employed. Results indicate tribocorrosion wear of titanium alloys is more intense than that observed in stainless steel, presenting more irregular surface profiles. Analysis of electrochemical impedance spectroscopy showed all materials used have a fast recovery of the passive layer, showing modulus and phase slightly smaller than those measured prior to wear. Under friction, impedance diagrams show a strong reduction of the modulus. Under rubbing, exponent &#945; of the constant phase element (CPE) reaches its lowest value, while &#947; parameter is maximum. Polarization curves show lower corrosion potential and higher corrosion current density during rubbing. Laser remelting treatments, although changes microstructure and surface hardness of the samples, does not indicate an apparent change in electrochemical parameters under tribocorrosion, as well as in coefficient of friction. In zero resistance ammeter tests, it was possible to estimate the current measured in ZRA using an electrical equivalent circuit. Power spectral density of the potential and current signals exhibits the rotation frequency (1.25 Hz) and its harmonics. For lower frequencies (below 10 mHz), the decay follows 1&#8260; and 1&#8260; roll-off for signals of potential and current, respectively.

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As subestações representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis H e I funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento, a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção. / The increasing use of stainless steel as a structural element motivated, in recent years, the continuous interest of customers, architects and engineers. Despite its high cost, its application in construction have been replacing other structural elements. This is mainly due to its high corrosion resistance that increases its cost-effective ratio, its aesthetic that enables the construction of increasingly bold forms and its environmental appeal that generates less environmental waste. The electric power substations represent an important role in the global energy supply. Since its maintenance is a complex and costly process, one of its bus support structure was chosen to be designed in stainless steel. This strategy minimizes the number of stoppages for structural maintenance, enabling a higher quality power supply. For comparative purposes an existing power substation has been chosen where the bus supporting structure was made of galvanized carbon steel angle bar trusses. Initially, the design adopted I and H profiles functioning as beam-column for the two types of steel analyzed. In a second stage, the structure was designed as a plane truss. All designs were performed in accordance to the requirements of EUROCODE 3 standard. This was followed by comparative analyses of the costs involved for the studied steel types. These analyses involved the initial investment assessment properly contextualized with the posterior spending on maintenance and electrical costs of the stoppages and were set against the gains in reducing the downtime for maintenance of the stainless steel solution.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In machining processes the main functions of cutting fluids (FC) are cooling and lubrication of the tribological system comprised of the workpiece, the chip and the cutting tool. When adequately chosen and correctly applyed they may raise tool lives, reduce machining forces and improve the surface finishing of the workpiece. However, during their use, research has demonstrated that water based cutting fluids (emulsions and solutions) become suceptible to microbiological contamination (by bacterias) that uses nutrients encountered in their composition to grow and reproduce. According to the specialised literature, the metabolic activities of these microorganisms degrade the cutting fluids, altering their chemical and phisycal properties. However, the study of this theme is limited and there is no research work that quantitatively indicates the influence of these contaminants in the machinability parameters. Therefore, the present work has the main objetctive of quantifying three machinability parameters (cutting force, surface roughness and tool life) when turning V304UF stainless steel using two water based cutting fluids (emulsion of vegetable base and semi-syntetic of mineral base). These two cutting fluids were intentionaly contaminated in an induced manner by periodic inoculations up to a mean contamination of 105 UFC/mL. With this procedure it was possible to compare the eficiency of new and contminated cutting fluids during the turning process. The results showed that the contaminated cutting fluids with 105 UFC/mL changed the pH, destabilized the emulsions and caused small changes in the machinability parameters (maching force, surface roughness and tool life), mainly under low cutting speeds and feed rates. Thus, the contamination of the cutting fluids, particularly the vegetable base ones, can promote small influences in important machinability parameters. / Em processos de usinagem as principais funções dos fluidos de corte (FC) são refrigerar e lubrificar o sistema tribológico constituído pela peça, cavaco e ferramenta. Quando escolhidos e aplicados corretamente, eles podem aumentar a vida da ferramenta, diminuir as forças de usinagem e melhorar o acabamento da peça fabricada. No entanto ao longo de sua utilização, pesquisas apontam que os FC s à base de água (emulsões e soluções) tornam-se susceptíveis a contaminação microbiológica (bactérias) que usam nutrientes encontrados em sua composição para crescerem e se reproduzirem. Segundo a literatura especializada, as atividades metabólicas destes microrganismos degradam os FC s, alterando suas propriedades físicas e químicas. Entretanto, o estudo desse assunto é limitado, e não há trabalhos que indicam quantitativamente a influência desses fluidos contaminados nos parâmetros de usinagem. Deste modo, este trabalho teve como principal objetivo quantificar três índices de usinabilidade (forças de usinagem, acabamento superficial e vida da ferramenta) no processo de torneamento do Aço Inoxidável Austenítico V304UF, utilizando dois FC s aquosos (emulsionável de base vegetal e semissintético mineral). Esses FC s foram contaminados de forma induzida através de inoculações periódicas até alcançarem o nível de contaminação média igual a 105 UFC/mL. Deste modo, foi possível comparar a eficiência dos FC s novos com os contaminados no processo de torneamento. Os resultados mostraram que as contaminações dos FC s com 105 UFC/mL, alteraram o pH do meio, desestabilizaram as emulsões e causaram pequenas mudanças nos parâmetros de forças de usinagem, rugosidade e vida da ferramenta, principalmente nas condições com baixa velocidade de corte e taxas de avanço. Assim, para baixas velocidades de corte, os fluidos de corte contaminados, principalmente de base vegetal, podem causar pequenas influências em importantes parâmetros de usinabilidade do processo. / Mestre em Engenharia Mecânica