Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-17Bitstream added on 2014-06-13T19:14:24Z : No. of bitstreams: 1 minto_ta_me_guara.pdf: 3365664 bytes, checksum: ddb2830c1fd70f7250362ca3355d0ea4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo do comportamento em fadiga dos materiais é de extrema importância para a indústria aeronáutica, considerando componentes estruturais, como os trens de pouso, que estão submetidos a carregamentos cíclicos constantemente. As ligas de alumínio desempenham papel fundamental nesse ramo, principalmente as ligas da série 7xxx. Como esses componentes também operam em ambientes marítimos, os revestimentos anticorrosivos são utilizados como proteção. Dos processos de revestimentos disponíveis atualmente, a substituição dos processos de anodização crômica e cadmiagem é considerada como urgente no meio acadêmico e nos setores industriais, devido à liberação de resíduos prejudiciais à saúde e ao meio ambiente, como Cr+6, e cianetos, gerados após a aplicação dos revestimentos. O objetivo deste trabalho é estudar a influência da anodização sulfúrica na vida em fadiga da liga AA 7175-T74. Os processos de recobrimento também podem reduzir a resistência à fadiga, por induzirem tensões trativas na superfície do material. Para minimizar ou neutralizar os efeitos negativos da anodização, na resistência à fadiga dos materiais, realizou-se estudo com tratamento mecânico de shot peening. Os ensaios de fadiga e a medida de tensões residuais proporcionam uma análise comparativa da resistência à fadiga do revestimento estudado e do material base. Os resultados somente com anodização mostram que há uma redução na resistência à fadiga do material. Os dados de shot peening seguido de anodização sulfúrica mostram que esse tratamento neutraliza os efeitos negativos da anodização e promove um aumento na resistência à fadiga, pela indução de campos de tensões residuais do tipo compressivas na superfície do material / Fatigue behavior of materials is important for aeronautical industry, considering structural components such as landing gear, which are constantly subjected to cyclic loadings. Aluminum alloys have an important role in this matter, especially 7xxx alloys. These components also operate in marine environments, and then coatings are used as protection. Replacement of chromium anodizing processes and cadmium coatings, main coatings processes available today, is considered urgent in academic and industrial sectors due to liberation of wastes harmful to health and environment, as Cr+6, and cyanide. The objective of this work is to study the influence of sulfuric acid anodizing on fatigue life of AA 7175-T74 alloy. Coating processes can also decrease fatigue load by induce tensile stresses in material surface. A study is carried out with mechanical treatment of shot peening to minimize or neutralize negative effects of anodizing on materials fatigue resistance. Fatigue tests and measurement of residual stress provided a comparative analysis of fatigue resistance of coating studied and base material. Results show that only anodizing results had a reduction in fatigue resistance. Shot peening data followed by sulfuric acid anodizing treatment show that this mechanical surface treatment neutralizes negative effects of anodizing and increase fatigue resistance with compressive residual stresses fields on material surface

Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientador: Midori Yoshikawa Pitanga / Banca: Carlos de Moura Neto / Banca: Tessie Gouvea da Cruz / Resumo: O estudo do comportamento em fadiga dos materiais é de extrema importância para a indústria aeronáutica, considerando componentes estruturais, como os trens de pouso, que estão submetidos a carregamentos cíclicos constantemente. As ligas de alumínio desempenham papel fundamental nesse ramo, principalmente as ligas da série 7xxx. Como esses componentes também operam em ambientes marítimos, os revestimentos anticorrosivos são utilizados como proteção. Dos processos de revestimentos disponíveis atualmente, a substituição dos processos de anodização crômica e cadmiagem é considerada como urgente no meio acadêmico e nos setores industriais, devido à liberação de resíduos prejudiciais à saúde e ao meio ambiente, como Cr+6, e cianetos, gerados após a aplicação dos revestimentos. O objetivo deste trabalho é estudar a influência da anodização sulfúrica na vida em fadiga da liga AA 7175-T74. Os processos de recobrimento também podem reduzir a resistência à fadiga, por induzirem tensões trativas na superfície do material. Para minimizar ou neutralizar os efeitos negativos da anodização, na resistência à fadiga dos materiais, realizou-se estudo com tratamento mecânico de shot peening. Os ensaios de fadiga e a medida de tensões residuais proporcionam uma análise comparativa da resistência à fadiga do revestimento estudado e do material base. Os resultados somente com anodização mostram que há uma redução na resistência à fadiga do material. Os dados de shot peening seguido de anodização sulfúrica mostram que esse tratamento neutraliza os efeitos negativos da anodização e promove um aumento na resistência à fadiga, pela indução de campos de tensões residuais do tipo compressivas na superfície do material / Abstract: Fatigue behavior of materials is important for aeronautical industry, considering structural components such as landing gear, which are constantly subjected to cyclic loadings. Aluminum alloys have an important role in this matter, especially 7xxx alloys. These components also operate in marine environments, and then coatings are used as protection. Replacement of chromium anodizing processes and cadmium coatings, main coatings processes available today, is considered urgent in academic and industrial sectors due to liberation of wastes harmful to health and environment, as Cr+6, and cyanide. The objective of this work is to study the influence of sulfuric acid anodizing on fatigue life of AA 7175-T74 alloy. Coating processes can also decrease fatigue load by induce tensile stresses in material surface. A study is carried out with mechanical treatment of shot peening to minimize or neutralize negative effects of anodizing on materials fatigue resistance. Fatigue tests and measurement of residual stress provided a comparative analysis of fatigue resistance of coating studied and base material. Results show that only anodizing results had a reduction in fatigue resistance. Shot peening data followed by sulfuric acid anodizing treatment show that this mechanical surface treatment neutralizes negative effects of anodizing and increase fatigue resistance with compressive residual stresses fields on material surface / Mestre

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação e Instituição de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mattos_JoaoJoseIfarraguirrede_M.pdf: 6966915 bytes, checksum: 6a6ed6b801e5d2e44c4e448a4c71a74e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O crescente uso das ligas alumínio-silício fundido na indústria automotiva deve-se principalmente a redução de peso, consumo de combustível e níveis de emissões. Isto inclui a liga de alumínio-silício EN AlSi7Mg0,6, equivalente a liga ASTM A357.0, que é empregada em cabeçotes de motores Diesel. É importante conhecer o impacto na integridade e confiabilidade deste componente na presença de defeitos intrínsecos dos processos de fundição convencional como a de molde permanente. Tais defeitos, como porosidades e filmes de óxidos, quando localizados na superfície, ou próxima a esta, são nucleadores de trincas de fadiga. Neste estudo é analisado o impacto na resistência à fadiga e nos micromecanismos de fratura pelo ensaio de corpos-de-prova fresados com dimensões de 7x14x60mm, retirados do cabeçote da linha de produção e submetidos a ensaio de flexão em três pontos. As superfícies de fratura dos espécimes foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura e o local de iniciação da trinca de fadiga. A resistência à fadiga média, para 1 milhão de ciclos, foi determinada como sendo ao redor de 140MPa. Foi observado na superfície de fratura dos espécimes testados, um claro contraste entre o micromecanismo da zona de fadiga (estrias) e zona final de fratura (alvéolos), sendo que o fator predominante para nuclear trincas de fadiga foram poros próximos da superfície. / Abstract: The increase usage of casting aluminum-silicon alloys in the automotive industry is due to reduce weight, fuel consumption, and emissions level. This includes the aluminum-silicon cast alloy EN AlSiMg0.6 (ASTM A357.0) which is used to make Diesel engine cylinder head. It is important to know the impact on the integrity and reliability of this component in the presence of intrinsical defects of conventional casting parts produced on permanent mold process. Such defects, as porosity and oxide film, when locate on the surface or subsurface of casting parts, could be a fatigue crack initiators. In this paper is analyzed the impact on the fatigue strength and micromechanisms of fracture, by using 7x14x60mm specimens machined from cylinder head drew from production assembly line, and submitted to three point bending tests. Fracture surface of the specimens were observed by SEM to characterize the micromechanisms and the initiation fracture local. The average fatigue strength, based on 1 million of cycles, is about 140MPa. It was observed on the fracture surface of fatigue test specimens, a clear contrast between the micromechanisms of fatigue zone (striations) and the final fracture zone (dimples) and fatigue crack initiation occurs at the porosities near the surface. / Mestrado / Materiais / Mestre em Engenharia Automobilistica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-01-19Bitstream added on 2014-06-13T20:27:51Z : No. of bitstreams: 1 camargo_jam_dr_guara.pdf: 5282502 bytes, checksum: 515b53c625b1c8844d2b6be2f447aee0 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / As ligas de alumínio desempenham papel fundamental na indústria aeronáutica. A liga Al 7050 é usada em diversas partes da estrutura dos aviões e, em particular, na fabricação de componentes do trem-de-pouso. As condições operacionais fazem com que estes componentes trabalhem sob condições ambientais agressivas, tornando necessário aumentar sua resistência à corrosão através de tratamentos superficiais. Para o alumínio e suas ligas, a anodização é um dos tratamentos mais utilizados para esta finalidade. Os processos de anodização melhoram a resistência à corrosão das ligas de alumínio, mas reduzem a resistência à fadiga. Para minimizar ou eliminar os efeitos negativos das anodizações foram realizados estudos com o processo mecânico de shot peening sobre o material base antes das anodizações. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão rotativa e por flexão alternada para as condições sem e com shot peening e fadiga axial, sem shot peening para as direções longitudinal e transversal à direção de laminação. Os resultados somente com anodização mostram que, para todos os processos de anodização, há redução na resistência à fadiga do material e que a anodização crômica é a que apresenta os melhores resultados, seguidos da anodização sulfúrica e dura. Os dados com shot peening seguido de anodização mostram que este tratamento neutraliza os efeitos negativos da anodização e promove um aumento na resistência à fadiga, sobre o material-base para a maioria das condições analisadas. Nos ensaios de fadiga por flexão rotativa e flexão alternada não foram observadas tendências de melhor comportamento em fadiga em relação à direção dos corpos-de-prova. Na fadiga axial os melhores resultados foram obtidos para a direção transversal a laminação. / Aluminum alloys play a fundamental role in the it elaborates aeronautics. The 7050 aluminum alloy is used in several parts of the structure of the airplanes and in the production of landing year components. The operational conditions like aggressive environment, made necessary to increase corrosion resistance through superficial treatments. For the aluminum alloys, the anodization is one of the treatments used for this purpose. The anodization processes improve the resistance to corrosion of the aluminum alloy, but reduce the resistance to fatigue. To minimize or to eliminate the negative effects of the anodization, studies they were performed with the mechanical process of shot peening on the base material before the anodization. Rotating and reverse bending for the conditions without and with shot peening, for the longitudinal and traverse directions were performed. The results only with anodizing they show that for all processes was reduction in the fatigue strength of the material occurred among them the anodizing chromic was the one that presented the best results, followed by the sulfuric and hard anodizing. The results with shot peening followed by anodizing show that the shot peening neutralized the negative effects of the anodizing and promoted an increase in the fatigue resistance, for most of the analyzed conditions. In the results for rotating and reverse bending tendencies of better behavior were not observed in fatigue with relation to the direction of the samples and in the axial fatigue the best results were obtained for the traverse direction.

Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Banca: Maria Odila Hilário Cioffi / Banca: Mauro Pedro Peres / Banca: Andre Luis Moreira de Carvalho / Banca: Carlos de Moura Neto / Resumo: As ligas de alumínio desempenham papel fundamental na indústria aeronáutica. A liga Al 7050 é usada em diversas partes da estrutura dos aviões e, em particular, na fabricação de componentes do trem-de-pouso. As condições operacionais fazem com que estes componentes trabalhem sob condições ambientais agressivas, tornando necessário aumentar sua resistência à corrosão através de tratamentos superficiais. Para o alumínio e suas ligas, a anodização é um dos tratamentos mais utilizados para esta finalidade. Os processos de anodização melhoram a resistência à corrosão das ligas de alumínio, mas reduzem a resistência à fadiga. Para minimizar ou eliminar os efeitos negativos das anodizações foram realizados estudos com o processo mecânico de shot peening sobre o material base antes das anodizações. Foram realizados ensaios de fadiga por flexão rotativa e por flexão alternada para as condições sem e com shot peening e fadiga axial, sem shot peening para as direções longitudinal e transversal à direção de laminação. Os resultados somente com anodização mostram que, para todos os processos de anodização, há redução na resistência à fadiga do material e que a anodização crômica é a que apresenta os melhores resultados, seguidos da anodização sulfúrica e dura. Os dados com shot peening seguido de anodização mostram que este tratamento neutraliza os efeitos negativos da anodização e promove um aumento na resistência à fadiga, sobre o material-base para a maioria das condições analisadas. Nos ensaios de fadiga por flexão rotativa e flexão alternada não foram observadas tendências de melhor comportamento em fadiga em relação à direção dos corpos-de-prova. Na fadiga axial os melhores resultados foram obtidos para a direção transversal a laminação. / Abstract: Aluminum alloys play a fundamental role in the it elaborates aeronautics. The 7050 aluminum alloy is used in several parts of the structure of the airplanes and in the production of landing year components. The operational conditions like aggressive environment, made necessary to increase corrosion resistance through superficial treatments. For the aluminum alloys, the anodization is one of the treatments used for this purpose. The anodization processes improve the resistance to corrosion of the aluminum alloy, but reduce the resistance to fatigue. To minimize or to eliminate the negative effects of the anodization, studies they were performed with the mechanical process of shot peening on the base material before the anodization. Rotating and reverse bending for the conditions without and with shot peening, for the longitudinal and traverse directions were performed. The results only with anodizing they show that for all processes was reduction in the fatigue strength of the material occurred among them the anodizing chromic was the one that presented the best results, followed by the sulfuric and hard anodizing. The results with shot peening followed by anodizing show that the shot peening neutralized the negative effects of the anodizing and promoted an increase in the fatigue resistance, for most of the analyzed conditions. In the results for rotating and reverse bending tendencies of better behavior were not observed in fatigue with relation to the direction of the samples and in the axial fatigue the best results were obtained for the traverse direction. / Doutor

Orientador: Ana Maria Martinez Nazar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T21:35:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PintoJunior_CarlosCarvalhoEngler_M.pdf: 4199608 bytes, checksum: 9f6c06ae97977693a2ecec513035fb2d (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: A maior parte das falhas de estruturas metálicas particularmente na indústria aeronáutica, é devido à ação de cargas cíclicas (fadiga), que podem provocar o surgimento e a propagação de trincas no material. Quando o espectro de cargas apresenta amplitudes variáveis, ocorrem efeitos de interação entre a "história dq carregamento" (sequência de aplicação das cargas) e a taxa de propagação da trinca. Dentre estes efeitos de interação, o mais importante é o retardo na propagação da trinca, que pode aumentar consideravelmente a vida útil da estrutura trincada. O objetivo principal deste trabalho é analisar e quantificar o retardo na propagação de trincas em uma chapa fina da liga de alumínio de alta resistência 2024- T3, comparando os modelos matemáticos existentes para representar este fenômeno. Foram realizados ensaios do tipo sequencial alto-baixo, para diferentes tamanhos dê trinca e relação de sobrecarga (Rsc = Kmaxa/ Kmaxb). Verificou-se experimentalmente que o retardo é proporcional à Rsc, e que o efeito do retardo permanece pelo menos até que a ponta da trinca atinja o fim da zona plástica induzi da pela carga alta. Uma comparação dos resultados experimentais com os modelos de Willemborg e Wheeler mostrou que estes não representam de maneira correta o comportamento da trinca. Foi desenvolvida uma expressão para corrigir o tamanho da zona plástica para condições intermediárias entre tensão plana e deformação plana. Com esta expressão corrigida, foi possível desenvolver um modelo simplificado, baseado na teoria das tensões de fechamento da trinca, que conseguiu representar muito bem o comportamento da trinca durante o retardo, principalmente para condições de tensão plana. Finalmente, foi constatado que a teoria das tensões de fechamento também é capaz de prever as condições de parada total no crescimento da trinca. / Abstract: The majority of failures in metallic structures, especially in the aeronautic industry, are due to cyclic loads (fatigue), which can nucleate and propagate cracks through the material. In variable amplitude loading, there are interaction effects between the loading history and the crack propagation rate. The most important of those effects is the retardation in the crack propagation, that may raise considerably the life of the cracked structure. The main objective or this research is to analyse and quantify the retardation of crack propagation in a thin plate of the high-resistance aluminum alloy 2024- T3, comparing the results obtained from the mathematical models proposed to account for the retardation effect. The specimens were tested under a high-Iow loading sequence, for different crack sizes and overload ratios (RoI = Kmaxh / Kmax,). It was verified that the retardation is proportional to Rol, and that the models of Willemborg and Wheller couldn't represent correctly the crack behaviour after the transition to the low level loads, because the retardation was observed at least until the crack tip reached the end of the plastic zone due to the high loads. It was proposed an expression to correct the plastic zone size for conditions between plane stress and plane strain. With that corrected expression, and based on crack closure theory, it was proposed a simplified model, that represent with good precision the crack behaviour during retardation, particularly for plane stress conditions. Finally, it was also verified that the crack closure theory allows the prediction of crack arrest conditions. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Resumo: As matrizes para injecao de aluminio desempenham um papel extremamente importante no processo de injecao sob pressao. Durante a fabricacao das matrizes ha uma grande preocupacao com a confiabilidade na engenharia aplicada ao projeto e principalmente no comportamento dos acos utilizados. A fabricacao em funcao do elevado custo e ao tempo necessario para a fabricacao do molde, evidencia o desafio constante de se maximizar o numero de ciclo de vida dessas ferramentas. A variacao do comportamento das propriedades mecanicas do aco em funcao da temperatura como a densidade, modulo de elasticidade, coeficiente de Poisson, coeficiente de dilatacao termica, dureza, condutividade termica e limite de resistencia podem gerar tensoes de origem termica com amplitudes favoraveis ao inicio de uma trinca. Para essa pesquisa foi estudado a a influencia da fadiga termica no numero de ciclos de vida na superficie de uma matriz para injecao de aluminio sob pressao em um aco AISI H13, a fadiga termica e a maior responsavel perante a iniciacao das fissuras, estima-se que deve ser em aproximadamente 80% a origem das trincas de origem termica. Para os resultados foi necessario avaliar o comportamento do aco AISI H13 para diferentes gradientes de temperatura, variando em ƒ¢T=200 ‹C, ƒ¢T=225 ‹C e ƒ¢T=250 ‹C. Com os resultados obtidos atraves do metodo dos elementos finitos, foi possivel obter as diferentes tensoes de origem termica utilizando o software Abaqus CAE. Assim foi possivel determinar quantidade de numero de ciclos ate o inicio da trinca atraves da equacao de Basquin e elaborar propostas para coeficientes de correcoes na determinacao do numero de ciclos de vida da matriz de injecao de aluminio sob pressao para aplicacoes envolvendo a fadiga termica.

Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientadora: Midori Yoshikawa Pitanga / Banca: Verônica Mara de Oliveira Velloso / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Luiz Fábio dos Santos Vieira / Banca: Miguel Justino Ribeiro Barboza / Resumo: O estudo do comportamento em fadiga e corrosão dos materiais é de extrema importância para a indústria aeronáutica, considerando componentes estruturais que estão submetidos a carregamentos cíclicos constantemente. As ligas de alumínio desempenham papel fundamental nesse ramo, principalmente as ligas da série 7xxx de alta resistência. Como esses componentes também operam em ambientes marítimos, os revestimentos anticorrosivos são utilizados como proteção. Dos processos de revestimentos disponíveis atualmente, a substituição dos processos de anodização é considerado como urgente no meio acadêmico e nos setores industriais, devido à liberação de resíduos prejudiciais à saúde e ao meio ambiente gerados na aplicação dos revestimentos. O objetivo deste trabalho é estudar a influência do tratamento de implantação iônica por imersão a plasma (3IP) na vida em fadiga e corrosão da liga AA7050-T7451. Os ensaios de fadiga e corrosão com diferentes condições de tratamento 3IP permitiram uma análise comparativa, estabelecendo uma relação entre os parâmetros de tratamento como: voltagem x frequência x tempo. Observou-se uma grande interferência nas taxas de aquecimento, temperatura máxima, microdurezas e nanodureza superficiais, rugosidade, potenciais de corrosão, análises de EDS, DRX e fadiga principalmente quando há uma variação da frequência do processo 3IP. Os melhores resultados obtidos de resistência à fadiga e à corrosão dentre todas as combinações voltagem x frequência estudadas ne... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fatigue and corrosion behavior study of high strength materials are very important for the aeronautical industry, considering that structural components are constantly loaded to variable amplitude loading. Aluminum alloys play an important role in this subject, especially 7xxx alloys. These components also operate in marina environments, and then coatings are used as protection. The replacement of anodizing processes is considered urgent in the academic and industrial sectors, due to the release of waste and harmful conditions to health and the environment generated from the application of the coatings. The objective of this work is to study the influence of plasma immersion ion implantation (IIIP) on the fatigue life of AA7050-T7451 aluminum alloy. Fatigue and corrosion tests with different PIII treatments, established a relationship between treatment parameters such as voltage x frequency x time. It was observed a large interference on heating rate, maximum temperature, surface microhardness, nanohardness, roughness, corrosion potential, EDS, XRD and fatigue resistance especially with the frequency variation on the PIII process. The best results of fatigue resistance and corrosion with all combinations in this work, were obtained by procedures with lower temperature as a consequence the low impact frequency / Doutor