Orientador : Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaime_MauricioAntonio_D.pdf: 15911235 bytes, checksum: f0f9b8211846278bae6d04c734c91ee2 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A fundição de precisão é considerada com uma das mais antigas técnicas de fabricação envolvendo a conformação de metais e suas ligas. Apesar de ser utilizada há mais de 4.000 anos, esse processo é ainda largamente utilizado na fabricação de inúmeros produtos de engenharia, incluindo componentes de propulsores na industria aeronáutica e partes metálicas de implantes ortopédicos em aços inoxidáveis. O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a etapa de transformação líquido/sólido na fundição de um aço inoxidável austenítico AISI 3l6L através da investigação do modo, da microestrutura e da simulação de sua solidificação. Inicialmente, estudou-se o modo de solidificação através da técnica de solidificação direcional sob baixas taxas de crescimento, bem como através de ensaios de análise térmica diferencial. Constatou-se que o aço AISI 3l6L exibe modo A de solidificação, porém, dependendo do nível de segregação de solutos é possível observar o modo AF. Além disso, observou-se que a maioria dos elementos de liga desse aço exibe coeficiente de distribuição menor que a unidade. Esse estudo foi complementado por experimentos de solidificação direcional sob altas taxas de crescimento, o que permitiu correlacionar dimensões dendríticas com parâmetros do processo de transformação de fase. Em seguida, a fundição de uma haste metálica utilizada na reconstrução artificial de quadril foi implementada experimentalmente e virtualmente através da simulação da transferência de calor no processo, empregando o programa AFS Solidification System. O confronto entre resultados teóricos e experimentais mostrou concordância satisfatória. A partir da simulação do processo e de informações decorrentes do estudo do modo e da microestrutura de solidificação foi possível prever a microestrutura dendrítica ao longo da peça fundida. Tais resultados permitem afirmar que a simulação do processo de fundição apoiada em estudos da evolução microestrutural podem auxiliar a otimização da fundição no tocante a custos e qualidade do produto final / Abstract: Investment casting process is considered one of the oldest techniques of metal processing. Even considering this technique has been utilized for more than 4000 years, it is still extensively used to produce a number of engineering products, including aircraft engines components and artificial implant parts made of stainless steel. The main aim of this work is to evaluate liquid/solid transformation in a casting process of the AISI 316L type austenitic stainless steel by analyzing its mode, microstructure and simulation of solidification. Firstly, solidification mode was studying by using directional solidification at low growth rates as well as using differential thermal analysis. It was found that the AISI 316L type austenitic stainless steel exhibits A mode of solidification and, depending on the solute segregation level, it may present AF mo de of solidification. Also, it was observed that the most part of the steel alloy elements has distribution coefficient less than unity. In addition, directional solidification experiments at high growth rate were utilized to find a correlation between secondary dendrite arm spacing and solidification thermal parameters. Following, the investment casting of a metallic femoral stem used in artificial total hip replacement was experimentally made and virtually analyzed by using simulation of the heat transfer process using the AFS Solidification System software. Comparison between both theoretical and experimental results showed satisfactory agreement. By using simulation process supported by studies on mo de and microstructure of solidification it was possible to predict the dendritic microstructure in such a casting. This result allows one to apply casting simulation in order to optimize the casting process in respect to the costs and the quality of a final product / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei, Antonio José Ramírez Londoño / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Theodoro_MariaClaudia_M.pdf: 33501237 bytes, checksum: 62a29876bfd5fdbffed02fa45d21d938 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Soldagem por Atrito com Pino Não-Consumível (SAPNC) ou Friction Stir Welding (FSW) é uma técnica que proporciona a união de materiais no estado sólido. Traz como vantagens em relação à soldagem onde ocorre a fusão dos materiais, a redução de macro e micro defeitos, ausência trincas e porosidades causadas pela fusão e solidificação do material, redução da segregação de solidificação, excelentes propriedades mecânicas da junta soldada e boa reprodutibilidade. A técnica também não necessita de metal de adição nem gás de proteção e não produz gases nocivos ao homem ou meio ambiente. Diversos tipos de soldagem dissimilar por SAPNC já foram obtidos com bons resultados em alumínio-alumínio, cobre-alumínio, magnésio alumínio, alumínio-aço e aço-aço. Os principais interessados nas juntas dissimilares são a indústria petroquímica, automobilística, naval e aeronáutica. Apesar de terem sido registrados soldagens dissimilares de diversos tipos de materiais, não há dados na literatura sobre soldagem dissimilar de aços inoxidáveis austeníticos UNS S31603 e duplex UNS S32750 pela técnica de SAPNC. Sendo assim, o presente trabalho se torna inédito por ser o primeiro registro de soldagem por atrito com pino não consumível desses dois aços. Placas de aços inoxidável austenítico (UNS S31603) e superduplex (UNS 32750) com 6 mm de espessura soldadas por atrito com pino não consumível utilizando um passe de ferramenta de PCBN-WRe com penetração entre 90 e 92 % da espessura da chapas, apresentaram bons resultados em duas condições: 1) velocidade de rotação de 150 rpm, avanço de 100 mm/min e com controle de força axial de 57 kN; 2) velocidade de rotação de 200 rpm, avanço de 100 mm/min e com controle de posição. A análise metalográfica das juntas soldadas não indicou a presença de defeitos internos ou superficiais. Não foram detectadas por microscopia óptica e difração de raios-X outras fases além de ferrita e austenita na região de solda. O ensaio de dobramento indicou que não houve penetração total em ambas as juntas, sugerindo um segundo passe de xvii soldagem ou a utilização de uma ferramenta com comprimento de pino maior, que permita penetração superior a 92% da espessura da chapa / Abstract: The Friction Stir Welding (FSW) is a solid-state joining process that has, as advantages, reduction or absence of superficial and internal flaws, absence of cracks and porosities caused by material fusion and solidification and good repeatability. The joints also present excellent mechanical properties. Many aluminum-aluminum, cooper-aluminum, magnesium-aluminum, aluminum-steel and steel-steel FSW dissimilar welds presented good results. Petrochemical, automotive, naval and aeronautics industries are the most interested in dissimilar joints. In spite of many diferent dissimilar joints registred, no dissimilar joints of UNS S31603 and UNS S32750 have been performed by FSW. This project seems to be inedited for being the first dissimilar friction stir welded joint of this both materials. Austenitic (UNS S31603) and superduplex (UNS 32750) stainless steel 6 mm thick plates one pass friction stir welded with a PCBN-WRe tool and thick plate penetration between 90 and 92% presented good results in two conditions: 1) tool rotation speed of 150 rpm, traverse speed of 100 mm/min and axial force control of 57 kN; 2) tool rotation speed of 200 rpm, traverse speed of 100 mm/min and tool position control. These welded joints showed adequate bead width, absence of galling and good appearance. Metallographic analysis presented no internal defects. Optical microscopy and X-ray diffraction showed no other phase on the joint except ferrite and austenite. The bendind tests indicate lack of penetration in both joints, suggesting two weld passes or tool penetration greater than 92% of the material thickness to perform total penetration joints / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica