Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2015.

Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: Eliana Vieira Canettieri / Banca: Christian Jeremi Coronado Rodriguez / Resumo:As tecnologias tradicionais utilizadas na geração de vácuo para fabricação de aço são ejetores a vapor, bombas de vácuo de anel líquido e sistemas combinados entre esses dois. O sistema de ejetores de vapor tem uma capacidade de gerar um vácuo médio de 101 kPa (1 atm) a 0,1 Pa (0,01 mbar), as bombas de anel líquido chegam a apenas 3 kPa (30 mbar) e as bombas secas abrangem a faixa de 101 kPa (1 atm) até 67 Pa (0,67 mbar), faixa necessária para a aplicação em metalurgia secundária e é o limite desta tecnologia. Neste trabalho foi realizado estudo de caso no setor industrial que utiliza a geração de vácuo à ejetores a vapor superaquecidos a 250°C e 1,2 MPa (12 kgf/cm2) de pressão. O vácuo é necessário para a remoção de gases indesejáveis na composição do aço, como Nitrogênio, Oxigênio, Hidrogênio e Enxofre que causam fragilidades na estrutura cristalina. Atualmente têm surgido inovações tecnológicos para geração de vácuo para aplicações em VD (desgaseificação à vácuo), vácuos até 67 Pa (0,67 mbar) e para VOD (descarburação) para vácuos de 8-20 kPa (80-200mbar). Uma dessas inovações é a combinação de bombas mecânicas secas formando três estágios de vácuo, juntando várias tecnologias, sendo a primeira e segunda com rotor Roots e a terceira com rotor parafuso. Neste estudo o objetivo foi o de mensurar os rendimentos reais oferecidos pelo sistema de ejetores a vapor, juntamente com o rendimento da Caldeira em comparação com a nova tecnologia de bomba seca em aplicações siderúrgicas, apresentaremos as vantagens, desvantagens e custo benefício para a substituição do sistema de geração de vácuo. Representando uma redução de 92,7 % no consumo energético e 81,4% de redução dos custos operacionais / Abstract: Traditional technologies used to generate vacuum for steelmaking are steam ejectors, liquid ring vacuum pumps and systems combined of them. The steam ejector system has a capacity to generate a medium vacuum 101 kPa (1 atm) a 0,1 Pa (0,01 mbar), the liquid ring pumps only reach 3 kPa (30 mbar) and dried pump cover the range of 101 kPa (1 atm) até 67 Pa (0,67 mbar), band required for use in secondary metallurgy and is the limit of this technology. In this work was realized a case study in the industrial sector that uses the vacuum generation through steam ejectors superheated at 250 ° C and 1,2 MPa (12 kgf/cm2). The vacuum is needed for removal of undesirable gases in the composition of the steel as nitrogen, oxygen, hydrogen and sulfur which causes weakness in the crystalline structure. Currently there have been technological innovations for vacuum generation in applications in VD (vacuum degassing), vacuums until to 67 Pa (0,67 mbar) and VOD (decarburization) for vacuums of 8-20 kPa (80-200 mbar). One of these innovations is mechanical pumps dried formed by three-stage vacuum, joining various technologies, the first and second rotor roots and the third screw rotor. In this study the objective was to measure the real returns offered by the steam ejector system, along with the performance of the boiler compared to the new dry pump technology in steel making industry, will present the advantages, disadvantages and cost effective to replace the vacuum generating system. Representing a 92,7% reduction in energy consumption and 81,4 % reduction in operating costs / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-10-01Bitstream added on 2014-06-13T19:34:59Z : No. of bitstreams: 1 reis_acf_me_guara.pdf: 2066435 bytes, checksum: e3c7de2f57af8a5d9ed417becea8741a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A liga de aço SAE 9254 é bastante utilizada na manufatura de molas dinâmicas e, em especial, em molas de válvulas automotivas. O presente trabalho visa identificar as principais características metalúrgicas deste material após o processo de laminação primária, bem como o comportamento e a distribuição das inclusões deformáveis presentes no material. As amostras analisadas foram obtidas por meio de laminação a quente, em vários graus de redução, partindo de um lingote obtido por processo de lingotamento convencional. A caracterização de propriedades mecânicas e microestrutural foram realizadas por meio de ensaio de tração monotônico e ensaio de dureza, microscopia óptica convencional, macroataque e determinação de tamanho de grãos. Para caracterizar as inclusões foram utilizados métodos qualitativos MAX-T, análise de fração volumétrica e mapeamento dos elementos através de difração de raios X e EDS- elétrons secundários na direção normal ao plano de laminação. Os estudos de morfologia e concentração destas inclusões deformáveis constataram que elas se apresentam cada vez em menores tamanhos e em menores frações volumétricas à medida que são realizadas as reduções no processo de laminação / SAE 9254 steel is used a great deal to produce dynamic springs and especially, automotive valves springs. The present study seeks to identify the principal metallurgical characteristics of this material after the primary rolling mill, as well as the behavior and distribution of the deformable inclusions in the material. The analysed samples were obtained through the hot holling mill, in several degrees of reduction, starting with an ingot obtained by the conventional ingot casting process. Mechanical and microstructural characterization was accomplished by conventional tests for each property, such as monotonic tensile strength tests and hardness, conventional optic microscopy, chemical catching and grain size determination. To characterize the inclusions, MAX-T qualitative methods and volumetric fraction analysis, and element mapping through X-rays and EDS-electron diffraction secondary in the normal direction to the lamination plan were used. The morphological and concentration studies of these deformable inclusions determined that they show smaller size and smaller concentrations of volume as the reductions in the hot rolling mill process are made

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-08Bitstream added on 2014-06-13T19:35:00Z : No. of bitstreams: 1 bonora_rg_me_guara.pdf: 4519447 bytes, checksum: b9da7f058f4c7f84708e972b68f012ba (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No desenvolvimento de materiais para aplicação aeronáutica estrutural, como no caso de componentes de trens de pouso, deve-se considerar que os mesmos serão submetidos a carregamentos cíclicos. Em especial, estudar a fadiga dos materiais é um parâmetro fundamental. Além disso, para o trem de pouso em operação, o estudo da corrosão é fundamental, principalmente quando se pretende utilizar novos materiais. Atualmente, materiais de alta resistência mecânica, como o aço ABNT 4340, são utilizados em diversos componentes. Devido à necessidade de alta resistência ao desgaste e à corrosão, os componentes são geralmente revestidos por cromo duro e cádmio, respectivamente. Esses tratamentos produzem resíduos, como o Cr+6 e cianetos, por exemplo, gerados após a aplicação dos revestimentos. Este projeto teve origem na necessidade da indústria aeronáutica nacional em reduzir o uso de materiais revestidos com cromo ou cádmio eletrodepositado que geram resíduos nocivos à saúde e ao meio ambiente. O material escolhido foi o aço inoxidável Custom 465, também de uso aeronáutico, pois apresenta alta resistência mecânica. Considerando os esforços sofridos pelo eixo da roda do trem de pouso, o Custom 465 foi ensaiado em fadiga axial e corrosão em névoa salina. O objetivo é comparar o comportamento do Custom 465 com o do aço ABNT 4340 cadmiado. São também analisados os resultados obtidos em microscopia óptica, para análise microestrutural, e microscopia eletrônica de varredura, para análise fractográfic / Considering material development for landing gear aircraft structural components, it should be considered that cyclic loading occurs. One important parameter for design is the fatigue of materials. The study of corrosion is also fundamental specially in the case of new materials application. Currently, high strength materials, especially AISI 4340 steel, are widely used as landing gear components. Due to the high resistance to wear and corrosion requirements, components are usually coated with hard chromium or cadmium. Treatments can produce wastes such as cyanide and Cr+6, for example, generated after the application hard chromium and cadmium coatings, which are harmful to health and environment. This project was originated from the national aircraft industry requirements to reduce the use of coated materials with electroplated chromium or cadmium that produce waste, which is harmful to health or the environment. The selected material is a Custom 465 stainless steel used in the aeronautical field due to its high mechanical strength. Considering the load sustained by the wheel axis of the landing gear, the Custom 465 is tested in axial fatigue and corrosion. The objective is to compare the behavior of the Custom 465 with plated AISI 4340 steel coated with cadmium. Fractographic analysis was conducted using optical and scanning electron microscopy

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-09Bitstream added on 2014-06-13T20:16:12Z : No. of bitstreams: 1 nascimento_fa_me_guara.pdf: 1927608 bytes, checksum: 45dad02510529469f0740b83b9ea94d2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os aços inoxidáveis martensíticos, essencialmente ligas Fe – Cr – C, são largamente utilizados na fabricação de componentes de Turbinas Hidráulicas devido à elevada resistência ao ataque químico e a sua maior resistência mecânica, quando comparado aos outros tipos de aços inoxidáveis. A proposta deste trabalho é estudar o acabamento superficial do aço inoxidável AISI 410 sob diferentes condições de corte, visto que este requisito é de suma importância para o funcionamento de alguns componentes de Turbinas Hidráulicas. Serão avaliados também os diferentes tipos de cavacos obtidos, os desgastes nas ferramentas de corte e comparados os resultados de rugosidade obtidos experimentalmente com os valores obtidos através da utilização da equação proposta pela literatura. Durante os ensaios foram variados os parâmetros de corte, sendo eles a velocidade de corte, o avanço por volta, a profundidade de corte e o tipo de pastilha, e medida a rugosidade para cada condição. Com os valores de rugosidade obtidos experimentalmente foi possível, através de uma regressão linear, propor uma equação para o seu cálculo e comparar estatisticamente os erros encontrados da utilização de ambas as equações. Os resultados mostraram que as condições de acabamento não são severas a ponto de desgastar as pastilhas, que a formação da APC influencia diretamente na rugosidade, que a pastilha com geometria Wiper fornece baixos valores de rugosidade quando empregados altas taxas de avanço e que são observadas grandes variações quando comparados os resultados de rugosidade obtidos nos ensaios com os calculados pela equação teórica da rugosidade. / The martensitic stainless steel, essentially alloys Fe – Cr – C, are widely used for the manufacture of Hydraulic Turbines components due to its high resistance to chemical attack and its greater mechanical resistance, when compared to other stainless steels. The proposal of this work is to study surface roughness on the AISI 410 stainless steel under different cutting conditions, since this requirement is very important to the correct functioning of some components of Hydraulic Turbines, the different types of chips, the wears on the cutting tools and to compare the results of roughness obtained experimentally and calculated by using the equation proposed by the literature. During the tests was varied the cutting parameters, witch were the cutting speed, the feed rate, the depth of cut and the tool, measuring the superficial roughness for each condition. With the values of roughness obtained experimentally was possible, using a linear regression, to purpose an equation to calculate the surface roughness and the comparison between the errors when used both equation. The results has shown that the finishing conditions are not severe enough to initiate the wear on cutting tools, the BUE influences the roughness, the Wiper geometry results in low values of roughness when using high feed rates and it is observed great variations when compared roughness results obtained experimentally and the results from the theoretical equation for roughness calculation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003Bitstream added on 2014-06-13T20:58:35Z : No. of bitstreams: 1 aguiar_fec_me_guara.pdf: 2530188 bytes, checksum: 16dfca08c4ceaff67e483005f4ffffa9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho estudou-se o comportamento eletroquímico e as características microestruturais de chapas de aço eletrozincado e zincado sem e com revestimentos de fosfatos, oriundos de diferentes banhos fosfatizantes, aplicados pelo processo industrial coil-coating utilizado pela TEKNO S.A. Este trabalho também traz contribuições referentes ao estudo da chapa revestida com Galvalumeâ que é um revestimento composto de uma liga constituída de 55% de alumínio, 43% de zinco e 2% de outros constituintes, entre eles o Silício. Com o estudo desse material pode-se comprovar e determinar qual revestimento com e/ou sem fosfatos tem maior resistência à corrosão. A análise metalográfica superficial das chapas e revestimentos foi realizada por Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e EDS. Ensaios normalizados de rugosidade e de dureza Vickers também foram realizados. A resistência à corrosão proporcionada pelos diferentes revestimentos de zinco e fosfatos foi avaliada por ensaios eletroquímicos como potencial vs tempo em circuito aberto e em corrente controlada, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de cloreto de sódio 3,5% e pH ~ 8,1, equivalente à água marinha. Todo este trabalho teve como objetivo principal, comparar quanto à resistência a corrosão, três diferentes banhos fosfatizantes aplicados nas chapas zincadas, com o intuito de propor ajustes no processo vigente da TEKNO que forneceu todo suporte necessário para realização deste estudo. / In this work it was studied the electrochemical behavior and the microstructure characteristics of zinc coated steel plates with and without phosphate coatings originating from different baths applied for the coil-coating industrial process used by TEKNO S.A. This work also brings referring contributions to the study of Galvalumeâ coating, that is a coating composed of 55% of aluminum, 43% of zinc and 2% of other constituent league, among them the silicon. With this material study it was possible to estimate and determinate which coating has larger resistance to the corrosion. The surface metallographic analysis of all the coatings were accomplished by Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive Spectrography techniques. Normalized methods of rugosity and hardness Vickers were also accomplished. The corrosion resistance for the different coatings was evaluated by electrochemical techniques as potential x time in open circuit , potenciodynamic polarization curves, cyclic voltammetric curves, galvanostatic curves and Electrochemical Impedance Spectroscopy in sodium chloride solution of 3,5% to the pH ~ 8,1 equivalent to the sea water. The main objective, in this work, was to compare the corrosion resistance of three different phosphates baths applied in the galvanized steel sheets, in order improve the effective process of TEKNO that supplied every necessary support for accomplishment of this study.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-09-25T18:55:01Z No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2010-03-15T15:44:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-03-15T15:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_WellingtonAndradeDaSilva.pdf: 12343445 bytes, checksum: 313b28c1971b7d801dcabdccbfefeb59 (MD5) Previous issue date: 2008-01 / Esta pesquisa apresenta uma análise numérica e experimental com o objetivo de investigar o comportamento estrutural de ligações parafusadas tipo T (ou T-stub). Objetiva-se, em particular, o estudo da ruptura de parafusos de ligações tipo T por cisalhamento combinado com esforços de tração. Enquanto a determinação dos esforços de tração nos parafusos é conhecida na literatura, as forças de cisalhamento em conectores T-stub ainda não foram estudadas e ainda não são objeto de artigos científicos e normas técnicas. Neste aspecto, esta pesquisa é inovadora e tenta destacar a importância da força de cisalhamento no mecanismo de colapso dos parafusos de conexão T-Stub. Devido à grande dificuldade em se medir experimentalmente as tensões de cisalhamento na cabeça dos parafusos, o conhecimento destas tensões é feito nesta pesquisa através de dois procedimentos. O primeiro procedimento é puramente feito em modelagem numérica. O segundo é uma combinação híbrida de resultados numéricos ajustados a dados experimentais obtidos de extensômetros elétricos de resistência localizados nos flanges de conectores T-stubs ensaiados no laboratório. As análises numéricas incluem modelos tridimensionais em elementos finitos associados ao comportamento não-linear realizadas com o software ANSYS. Com o uso dos resultados experimentais e numéricos, obtêm-se relações entre força aplicada na alma do conector T e as tensões de cisalhamento e de tração nos parafusos. Avaliam-se em seguida as condições de combinação entre esforços de tração e de cisalhamento que levam os parafusos da conexão ao colapso. Conclui-se que tais forças de colapso dependem diretamente da rigidez do flange do conector T-stub e podem ser substancialmente amplificadas pelo efeito alavanca devido à excentricidade entre carga atuante na alma e os parafusos no flange dos conectores T-stub. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This research presents numerical and experimental analyses to investigate the behaviour of T-stub steel connections. The research is especially interested in the study of the failure of T-stub bolts due a combination of shear and traction stresses on the bolts. While the determination of the traction forces on the bolts of the T-stub is known in the literature, the shear forces have not been studied yet and are not subject of scientific papers and technical standards. In this aspect, this research shows the importance of the shear force on the collapse mechanism of the T-stub bolts. Due to the great difficulty in measuring experimentally the shear stresses on the head of the bolts, the knowledge of the shear stress is performed by means of two procedures. The first procedure is merely numerical modelling. The second one is a hybrid combination of numerical results adjusted to experimental data obtained from strain gages located at the flanges of T-stubs tested in the laboratory. The numerical analyses comprise 3D finite elements associated to non-linear modelling undertaken with the ANSYS software. With the use of numerical and experimental results, relations between the applied load on the T-stub web and the shear and traction forces on the bolts are obtained. The conditions for the collapse of the T-stub bolts due to the combination of traction and shear forces are also evaluated in this research. It is concluded that such forces depend directly on the T-stub flange rigidity and can be substantially amplified by the prying action mechanism due to the eccentricity between the applied load on the T-stub web and the bolts on the T-stub flange.

Um estudo sobre a suscetibilidade à corrosão-sob-tensão do aço inoxidável austenítico SAE 304 foi feito utilizando-se principalmente uma solução aquosa MgCl2 a 125°C pelo método da tração com baixa taxa de elongamento. Para tanto montou-se um sistema que pudesse realizar os testes, constituído por uma máquina de tração e acessórios. Constatou-se a eficácia deste sistema por meio de ensaios onde se procuravam os potenciais críticos para a solução pura ou adicionada de NaNO3. Os potenciais críticos encontrados para a solução de MgCl2 pura estiveram entre -145 e -160 mVH, e entre -90 e -100 mVH para a solução adicionada de 2,5% de NaNO3. A comparação destes resultados com outros provindos de testes com carga constante mostrou haver uma boa correlação. Usando-se soluções aquosas de NaCl em concentrações de 10 e 25%, os resultados mostraram-se pouco claros, devido ao uso de uma taxa de elongamento inadequada. / A study has been made of the stress corresion cracking susceptibility of type 304 austenitic stainless steel rainly in aquesus solution of MgCl2 at 125°C using strain-rate technique. A system was built up wich constitutes of a tensile test machine and the peripheric equipment. The efficacy of this system has been tested by running experiments for determination of critical potentials in MgCl2 with or without aditions of NaNO3. Critical potentials were found be between -145 and -160 mVH for pure MgCl2 and between -90 and -100 mVH for MgCl2 plus 2,5% NaNO3. From comparisons of these results with others of constant load tests a good agreement was found. With aqueous solution of 10% an 25% NaCl the results were not clear due to the inadequacy of the imposed strain-rate.

O presente trabalho estuda o polimento eletrolítico de aço inoxidável ABNT 302 em soluções de ácidos sulfúrico e fosfórico, contendo, como aditivos, três glicóis de massas moleculares pequena, média e grande. Neste estudo, foi seguido um procedimento experimental dividido em três etapas sequenciais, partindo do geral para o particular. Assim, na primeira etapa foram executados ensaios em célula de Hull, os quais tiveram o objetivo de selecionar as soluções mais promissoras. Em sequência, foram traçadas curvas de polarização potenciostáticas anódicas das soluções selecionadas que apresentaram características comuns no traçado. Nas curvas obtidas foram calculadas as resistências ôhmicas totais e parciais. Em função deste critério, foram selecionadas duas soluções de maior e duas de menor resistência. Na última etapa, foram realizados ensaios de polimento nas quatro soluções selecionadas de um total inicial de noventa e seis soluções, que foram avaliados em função do abrilhantamento e rugosidade produzidos. O trabalho, como um todo, proporcionou identificar comportamentos característicos e efeitos produzidos pelas soluções investigadas. Pela célula de Hull, faixas de densidades rle corrente nas quais se obtém abrilhantamento; pelas curvas de polarização potenciostáticas, patamares de passividade e pseudopassividade; nas soluções selecionadas, pelo critério da maior e menor resistência ôhmica, o efeito produzido em termos de abrilhantamento e rugosidade. / The present work studies the electrolytic polishing of ABNT 302 stainless steel in sulfuric and phosphoric acid solutions containing, as additives, three glycols of low, medium and high molecular weights. In this study, the experi.mental procedure was done in three successive stages, starting with the whole to a more specific case. At the first stage, experinents were done in Hull cell with the aim of selecting most promising solutions. The second part of the experiments was the plot of anodic potentiostatic polarization curves of the selected solutions. These curves presented similar characteristics in the cing. In the obtained curves the total and partial ohnic resistances werc calculated. Owing to this criteria, two solutions of major and minar resistance were selected. In the last stage, polishing experiments were done in four solutions, selected from ninety six initial ones, which were evaluated in accordance with the brightening and roughness produced. The work, as a whole, made it possible to identify typical behaviours and effects produced by the investigated solutions. Through the Hull cell, current densities zones, where brightening is obtained, were identified. Using the potentionstatic polarization curves, effect brightening and roughness was determined.

Este trabalho analisa, através do emprego de simulador físico, os efeitos da adição do nióbio no aço SAE 1141 e seu comportamento como refinador de grão e endurecedor por precipitação, nas altas temperaturas de forjamento e tempos de reaquecimento aplicados industrialmente. Analisa também qual a influência das deformações e velocidades de resfriamento sobre o tamanho de grão austenítico, microestrutura, dureza, cinética da precipitação e propriedades finais. Na definição dos parâmetros de simulação foram observadas rotinas de produção de peças forjadas comercialmente, a literatura técnica, e possíveis alterações que otimizassem as propriedades do aço em estudo. Para tanto foram definidas as temperaturas de forjamento 1100, 1200 e 1250°C, a taxa de deformação de 1/s, as deformações de 30, 50 e 70%, e as velocidades de resfriamento de 36, 60, 100 e 150°C/min. Os resultados indicaram que a velocidade de resfriamento tem papel preponderante na microestrutura final, que variou de um agregado de ferrita e perlita para bainita (às vezes com alguma martensita) a medida em que a velocidade de resfriamento aumenta. A simulação térmica indicou que tamanho de grão austenítico aumenta a medida em que se eleva a temperatura de reaquecimento e que existe apenas um pequeno efeito ancorador de grão do nióbio nesse quesito, quando não estiver presente alguma deformação Foi observado, através da simulação física que, com a presença de deformação, principalmente para as temperaturas menores de reaquecimento, a precipitação induzida por deformação parece ancorar o crescimento dos grãos recristalizados, resultando num tamanho de grão austenítico menor. Esse trabalho constitui parte integrante do projeto de desenvolvimento da tecnologia dos aços microligados, num esforço conjunto do Laboratório de Metalurgia Física – LAMEF, através do Grupo de Desenvolvimento de Aços Microligados, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em parceria com a Aços Finos Piratini e DANA – Albarus, com o apoio da CAPES.