Orientadores: Célia Marina de Alvarenga Freire, Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_IcaroZanettide_M.pdf: 13083038 bytes, checksum: c152edb400a89f8aecfa16c8073e6488 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O fenômeno da fragilização por hidrogênio no aço AISI 4340 foi investigado devido ao fato do mesmo ser um aço baixa liga de alta resistência bastante suscetível a este fenômeno. A análise foi feita por meio do ensaio de tenacidade à fratura por flexão baseado na norma ASTM E 399 - 09. A matéria prima utilizada foi fabricada segundo dois diferentes processos, sendo o primeiro pelo método convencional de fundição e o segundo pelo processo VAR (vacuum arc refining) de maneira a se obter uma liga com menores quantidades de impurezas. Corpos-de-prova foram retirados da posição L-C das ligas, temperados a 845 oC e revenidos a 3 diferentes temperaturas (350 oC, 400 oC e 500 oC). O carregamento de hidrogênio foi feito por meio de uma célula eletroquímica, onde os corpos-de-prova foram imersos numa solução de H2SO4 0,01 M com aplicação de uma densidade de corrente de 10 mA/cm2 e dois diferentes tempos de hidrogenação, de maneira a se obter dois níveis de contaminação. Após os ensaios, foram feitas fractografias dos corpos-de-prova ensaiados para cada condição de revenimento e contaminação por hidrogênio, sendo observadas as alterações nos micromecanismos de fratura para as diferentes condições. Os resultados obtidos no ensaio de tenacidade à fratura por flexão foram correlacionados ao micromecanismo de fratura em função da dureza e contaminação por hidrogênio. O aço AISI 4340 convencional nas condições de revenimento de 400 oC e 350 oC mostrou-se bastante susceptível à fragilização por hidrogênio, apresentando reduções da ordem de 10% e 20%, respectivamente, nos valores de tenacidade à fratura de corpos-de-prova contaminados. O mesmo não foi observado no aço AISI 4340 convencional temperado e revenido a 500 oC, que não sofreu fragilização devido à sua baixa dureza. O aço AISI 4340 VAR em todas as condições de revenimento apresentou-se muito menos susceptível ao fenômeno, não sendo evidenciadas variações expressivas nas tenacidades à fratura dos corpos-de-prova contaminados e nas superfícies de fratura resultantes / Abstract: The phenomenon of hydrogen embrittlement in AISI 4340 steel was investigated due to the fact that it is a high strength low alloy steel quite susceptible to this phenomenon. The analysis was done through the fracture toughness test by bending based on ASTM E 399-09. The material used was manufactured according two different processes, the first by conventional casting process and the second by VAR (vacuum arc refining) process in order to obtain an alloy with minor amounts of impurities. Specimens were removed from the position L-C of the alloy, quenched at 845 oC and tempered at 3 different temperatures (350 oC, 400 oC and 500 oC). The hydrogen loading was made by means of an electrochemical cell where the specimens were immersed in a solution of 0.01 M H2SO4 by applying a current density of 10 mA/cm2 and two different hydrogenation times, in order to obtain two levels of contamination. After the tests were performed fractographies of specimens tested for each condition of temper and contamination by hydrogen, with observed changes in the micromechanisms of fracture for the different conditions. The test results of fracture toughness by bending were correlated with the micromechanisms of fracture, the microstructure and hydrogen contamination. The conventional AISI 4340 steel under conditions of tempering of 400 °C and 350 °C proved to be very susceptible to hydrogen embrittlement, with reductions of 10% and 20%, respectively, on the values of fracture toughness of contaminated specimens. The same was not observed in conventional AISI 4340 quenched and tempered at 500 °C, which did not presented embrittlement due to its low hardness. The AISI 4340 VAR steel in all conditions of temper proved to be much less susceptible to the phenomenon, not showing significant variations in fracture toughness of the contaminated specimens and the resulting fracture surfaces / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fraga_FranciscoEdsonNogueira_M.pdf: 7668507 bytes, checksum: 806c3c771652dfe2aa90373e2fca42ba (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Trinca induzida por hidrogênio é um dos defeitos mais graves que ocorrem em juntas soldadas de diversos aços. Esta falha mecânica ocorre com bastante freqüência na zona afetada pelo calor (ZAC) destes materiais. Com o desenvolvimento de novos aços, o risco da ocorrência de trincamento na ZAC tem se reduzido cada vez mais e passado a ocorrer com mais freqüência no metal de solda (MS). O teste G-BOP (Gapped Bead-on-Plate) destaca-se dentre os vários testes autodestrutivos pela grande aplicação em avaliar susceptibilidade de ocorrência de trincas de hidrogênio somente no cordão de solda. As principais vantagens deste teste são: baixo custo quando comparado a outros testes, simplicidade na execução e facilidade em quantificar trincas a frio no MS. Apesar de todas as vantagens, este teste tem sérias limitações e uma delas é o fato de não ser normalizado. Visando contribuir com informações que possam agregar maior confiabilidade e contribuir para a normalização do teste G-BOP, este trabalho teve como objetivo principal estudar de maneira sistemática e científica a influência das principais variáveis do teste G-BOP (dimensão do rebaixo, energia nominal de soldagem e temperatura de preaquecimento) sobre a variável de resposta, que é o percentual de trinca induzida por hidrogênio na seção transversal do metal de solda, As três variáveis foram estudadas segundo uma análise estatística de variância, identificando a influência individual de cada uma e a interação entre elas sobre os resultados do teste. Para o desenvolvimento experimental foi utilizado como material de base um aço ASTM A-285 grau C, como metal de adição, um arame tubular de classificação AWS E71T-1 e o 'CO IND. 2¿ como gás de proteção auxiliar. Para os níveis de cada uma das variáveis analisadas aqui, identificou-se que a energia nominal de soldagem e a temperatura de preaquecimento são variáveis que tem influência significativa sobre os resultados do teste G-BOP e que a variável dimensão do rebaixo não tem influência significativa. Identificou-se ainda que a interação entre estas variáveis também não apresenta influência significativa sobre os resultados do teste / Abstract: Hydrogen induced cracking (HIC) is a serious defect that occurs in welded joints of several steel types. This mechanical failure occurs frequently on the heat affected zone (HAZ). With the development of new steels the probability of HIC occurring on the HAZ has reduced, however it has started to occur on the weld metal (WM). The Gapped bead-on-plate test (G-BOP) stands out from several other self-restraint tests for its great application to evaluate HIC only on the weld metal. The main advantages of this test are: low cost, simple execution and crack quantification on WM. Despite its advantages, this test has a serious limitation that it is not normalized. To contribute to getting information that can add greater trustworthiness to G-BOP test and help to normalize it, the objective of this study is to evaluate the influence of the main variable of the G-BOP test (gap, welding heat and preheat temperature) in the output variable (HIC %). A variance analysis was used to identify the influence of these variables in the test results. For the experimental development the ASTM A-285 grade C steel was used as base metal as well as AWS E71T-1 flux core and 'CO IND. 2¿ shielding. It was concluded that the heat input and the preheat temperature have significant influence in the test result. The gap and the interaction between these variables don't have any influence in the test result / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia de Fabricação

Orientador: Itamar Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:42:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AguirreTorrico_IvanFelix_D.pdf: 3675970 bytes, checksum: 89da868d1276d05e3f5f216b82efb029 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O gasoduto Bolívia-Brasil foi fabricado com dutos de aços API 5L X65 e X70. Existem relatos na literatura especializada de que o campo de tensões nas vizinhanças da ponta da trinca e a tenacidade à fratura são similares entre os corpos de prova não normalizados do tipo tração com entalhe lateral [SE(T)] e dutos. Neste trabalho realizou-se um estudo numérico e experimental da tenacidade à fratura em condições elasto-plásticas, com corpos de prova do tipo SE(T), dos aços API 5L X65 e API 5L X70. A determinação dos parâmetros da mecânica da fratura elástica linear foi feita pelos Métodos dos Elementos Finitos (MEF) e dos Elementos de Contorno (MEC) e a determinação do parâmetro elasto-plástico integral J por MEF. O fator eta plástico obtido numericamente, pelo MEF e com dados fornecidos pelo método EPRI, foi de 1,0, para medições do deslocamento de abertura da boca da trinca (CMOD). Com este fator eta plástico, foram realizados ensaios experimentais de tenacidade à fratura com corpos de prova do tipo SE(T), com espessura de 5 mm, e esses valores foram comparados com os resultados de ensaios em corpos de prova de flexão em três pontos [SE(B)], também com espessura de 5 mm. Houve um boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais da integral J. Verificou-se que as curvas J-R obtidas com ensaios SE(T) são próximas das obtidas com ensaios SE(B), tendo em vista que a espessura dos corpos de prova utilizada, de 5 mm, não pôde ser modelada no estado plano de tensão ou de deformação / Abstract: The gas pipeline Bolivia-Brazil was manufactured with pipes of API 5L X65 and X70 steels. Specialized literature report that the stress field in the neighborhood of the crack tip and the fracture toughness are similar between not standard single edge notch tensile specimens - SE(T) - and pipes. In this work numerical and experimental study were made of the elastic-plastic fracture toughness using SE(T) specimens for API 5L X65 and X70 steels. The determination of the parameters of the linear elastic fracture mechanics was performed by the methods of the Finite Elements (FEM) and Boundary Elements (BEM). The J-integral parameter was determined by FEM. The plastic eta factor was obtained by FEM and with data supplied by the EPRI method. In both cases for measurements of the crack mouth opening displacement (CMOD) the determined plastic eta factor is 1.0. With this plastic eta factor, experimental tests of fracture toughness were accomplished using SE(T) specimens with thickness of 5 mm, and those values were compared with the test results obtained with standard single edge bend -SE (B)- specimens also with thickness of 5 mm. There was a good agreement between the numeric and experimental results of J-integral. Was verified that the J-R curves obtained with SE(T) specimens are close to the obtained with SE(B) specimens / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandor_LeonardoTaborda_M.pdf: 9634671 bytes, checksum: 3b7603db85e265d8bd0e3fc244928942 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho propõe um modelo para avaliar pontualmente as variações de tenacidade à fratura ao longo da camada cementada de um aço SAE 5115. A pequena espessura dessas camadas impede a retirada de corpos de prova nas dimensões especificadas pelas normas de ensaios de tenacidade à fratura. Assim, para simular uma camada cementada retirou-se corpos de prova de tração e de tenacidade à fratura de amostras de aços SAE 5115, 5140, 5160 e 52100 assumindo a influência local apenas da variação do teor de carbono e considerando que os teores dos demais elementos de liga são essencialmente constantes. Os corpos de prova após eletrodeposição de cobre foram tratados termicamente numa carga industrial de cementação, têmpera e revenimento para serem submetidos aos efeitos térmicos sem absorção de carbono. Os resultados da análise microestrutural, dos ensaios de microdureza, de tração e de tenacidade à fratura foram agrupados em um único gráfico e comparados com o perfil de cementação de peças de aço SAE 5115 tratadas nas mesmas condições. Foi confirmado que a tenacidade à fratura varia inversamente proporcional à microdureza (HV1) e que a previsão do comportamento de uma trinca numa camada cementada pode ser feita por meio de equação ou diagrama que relacionam a miicrodureza HV1 com a tenacidade à fratura (K1c ou CTODc) / Abstract: The purpose of this work is to propose a model for evaluating the fracture toughness along the SAE 5115 steel carburized layer. Due to the small thickness of those layers, it is impossible to machine specimens from those layer in accordance with standards. For simulating the microstructures of the carburized layer in order to get samples for tensile and the fracture toughness testing, specimens of SAE 5115, 5140, 5160, and 52100 steels assuming the local influence just of the variation of the content of carbon and considering that the contents of the other alloy elements are essentially constant. The specimens after electroplated copper layer were heat treated in an industrialload of carburizing, quenching, and tempering for they be submitted to the thermal effects without absorption of carbono The results of the microstructure analysis and microhardness, tension, and fracture toughness tests were placed in a single graph and compared with the profile of the carburizing of the steel SAE 5115 heat treated in the same conditions. It was confirmed that the fracture toughness varies inversely proportional to the microhardness (HV1) and that the forecast of the behavior of a crack in a carburized layer can be made through equation or it designs that relate the microhardness (HV1) with the fracture toughness (KIC or CTODc) / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:57:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pivetta_CarlosSergio_M.pdf: 2572259 bytes, checksum: d75f09a259545ac56a46ecc1d5870ba0 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O fresamento de cavidades de moldes e matrizes em material endurecido usando ferramenta de topo esférico tem limitações em termos de profundidades das cavidades, da taxa de remoção de cavaco e da vida da ferramenta. Algumas operações de fresamento em cavidades profundas não podem ser realizadas, devido à necessidade de se ter ferramenta com alto balanço, o que gera vibração e, em conseqüência, danos à rugosidade da peça e à vida da ferramenta. Outro ponto ainda não totalmente compreendido é a influência da rugosidade deixada na peça pela operação anterior, na rugosidade da operação de acabamento, já que, devido às baixas profundidades utilizadas nesta operação, a rugosidade da operação anterior pode influenciar a profundidade real removida. O principal objetivo deste trabalho é verificar a influência da relação comprimento/diâmetro da ferramenta (balanço), da rugosidade da operação anterior e da velocidade de corte na rugosidade da peça e na vida da ferramenta de fresamento em acabamento. Para isto foram realizados ensaios de fresamento em aço endurecido AISI D2 (58 HRC) com ferramenta de ponta esférica de metal duro recoberto, variando-se os citados parâmetros de influência. Dentre as conclusões deste trabalho, pode-se destacar: nem a rugosidade da operação anterior, nem o balanço da ferramenta influenciaram a rugosidade da peça, pelo menos nos níveis utilizados neste trabalho; com balanço da ferramenta pequeno, consegue-se baixos valores de desgaste e, com isso, longa vida da ferramenta, mas quando se utiliza conjuntamente balanço da ferramenta e velocidades de corte altas, a vida da ferramenta é bastante reduzida / Abstract: The milling of molds and dies cavities carried out on hardened steel using ball end mill presents limitations in terms of cavity depth, metal removal rates and tool life. Some milling operations on deep cavities are not possible due to the require of long tool overhang, what generates vibrations and, consequently, resulted in poor surface roughness and short tool life. Other point which is not totally understood up to the present is the influence of the surface roughness obtained in the previous operation on the results of finishing operation because on finishing operations, the actual depth of cut is not much larger than the height of roughness left on the surface by the previous operation. The main objective of this work is to verify the influence of the ratio tool overhang/ tool diameter, the roughness of the previous operation and cutting speed on the tool wear in finishing operations. Besides, it also intends to verify the influence of tool wear on the tool vibration, measured through the real time tool deflection. Milling experiments on AISI D2 hardened steel (58 HRC) were carried out using coated (TiNAl) carbide ball end mills with the input variables already mentioned. The main conclusions of this experiments, for the used conditions, were: the previous surface roughness neither the tool overhang have influence on the resulting surface roughness; when the tool overhang was the lowest one, cutting speed did not influence so much tool wear, but when the highest tool overhang was used, cutting speed presented a strong influence on tool wear / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica