Orientador : Maria Helena Robert / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:51:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontelRovira_MaximinoM_D.pdf: 30793080 bytes, checksum: 1f77df73f81e958c894eb4ba5ec8204a (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O trabalho apresenta uma análise da aplicação da tecnologia de processamento de materiais no estado semi-sólido, no foIjamento da liga de alumínio AA2011. Inicialmente foi estudada a influência da temperatura de reofundição na qualidade de pastas semi-sólidas obtidas pelo método de fusão parcial controlada de estruturas refinadas (FPCER). Foram sistematizados testes de tratamento térmico a quatro diferentes temperaturas (888,893,898 e 903 K), por tempo de 10 min para globularização da estrutura. Os resultados obtidos mostraram que o método de (FPCER) é eficiente para promover a globularização da estrutura podendo ser utilizado para produzir pastas reofundidas de qualidade em todas as condições testadas. Foram executados testes de tixofoIjamento a 893 e 903 K, com força máxima aplicada de 50, 100, 200 e 270 kN, utilizando para tanto condições severas segundo a teoria do forjamento convencional. Foi estudada a influência da temperatura de tixoforjamento no preenchimento da matriz. Os produtos obtidos foram caraterizados mecânica e metalurgicamente com e sem tratamento térmico de solubilização e envelhecimento. Quanto ao tixoforjamento, os resultados mostraram que podem ser obtidas, num único passo de forjamento, peças com geometria complicada, exatidão e qualidade dimensional próximas às de projeto; e ainda aplicando forças de conformação menores do que as necessárias para obter a mesma peça utilizando forjamento convencional. O preenchimento da matriz aumenta com o aumento da força máxima aplicada. Análises estruturais mostraram que produtos obtidos por forjamento de semi-sólidos apresentam estrutura equiaxial, porém rejeição de líquido para as bordas da peça pode ser observada. As propriedades mecânicas foram melhores nos tixoforjados com maior fração sólida, porém os produtos obtidos por métodos convencionais (extrusão e fundição com refino de grão) apresentaram melhores propriedades do que os tixoforjados em todas as condições testadas. Tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento podem melhorar, até certo ponto, as propriedades mecânicas dos produtos tixoforjados / Abstract: The work deals with the ana1ysis of the semi-solid technology applied to the thixoforming of AA 20011 aluminium alloy. Initially it was studied the influence of temperature in the quality of semi-solid raw material suitable for thixoforming (spheroidal morphology in the solid phase) when producing such material by partial melting of super-refined as-cast structures. Heat treatment at four differents temperatures (888, 893, 898 and 903 K) were carried out, to promote structure spheroidisation. Results show that perfect and equiaxial structure can be obtained in all tested conditions. Thixoforging tests at 893 K and 903 K, with maximum forces of 50, 100, 200 and 270 kN, were carried out in a specially designed die to impose severe flow conditions, in such a way that 100 % solid material would not be able to succeed. Forces were monitored during tests and their influence in the microstructure of the products was ana1ysed. Flow pattems and mechanical properties were ana1ysed. Results show that much more complex geometries can be achieved, in just one operation, when using semi-solid, globular structures. Good surface finishing and accuracy were obtained; required lower forces compared to those required for conventional forming (100 % solid) were observed when forging in the semi-solid state. Products with fine, equiaxial structure, were obtained by thixoforming. However, heterogeneous structure can be produced by liquid separation during processing. Mechanical properties of the thixoforging in the as thixoforged and after ageing treatment (T6) products were not substantially better than mechanical properties of the products obtained by conventional processes like extrusion and casting (with grain refiner). T6 treatment can improve, at certain extent, mechanical properties of the products / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:18:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PellaJunior_Wanderley_M.pdf: 26527568 bytes, checksum: 8e40ea67f902c098c61a48f47a2d4a7c (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O trabalho apresenta uma análise de viabilidade da utilização de materiais refratários e métodos de baixo custo, como areia aglomerada com resina fenólica ou com cimento comum, além de diferentes tipos e revestimentos refratários, na construção de matrizes e punções para o tixoforjamento da liga A2011 no estado semi-sólido. A geometria do produto foi escolhida de modo a dificultar o preenchimento da cavidade, contendo ângulos retos sem alívio para o escoamento do material semi-só1ido. A matéria prima para o tixoforjamento foi produzida por fusão parcial controlada de estrutura ultra-refinada. Testes de tixoforjamento com as matrizes não metálicas foram realizados em diferentes condições de processo, buscando os parâmetros viáveis para obtenção de produtos com qualidade aceitável. Os resultados obtidos mostram a possibilidade da utilização dos referidos materiais na construção do ferramental para o tixoforjamento da liga A2011, adequando-se os parâmetros do processo em níveis relativamente inferiores de temperatura da cavidade (entre 3300 C e 3800 C) e de força aplicada (em tomo e 130 kN) quando comparados com a utilização de matrizes de aço (630° C e 270 kN respectivamente). A microestrutura dos produtos tixoforjados mostra glóbulos equiaxiais em todo seu volume (tamanho médio de glóbulos entre 55 m e 160 mm), além da segregação do líquido para as extremidades do produto, o que acarreta um aumento na dureza do material nesta região / Abstract: The work presents an analysis of the viability of using refractory materials and low cost techniques, like phenol resin bound sand and cement bound sand, besides different refractory coatings, in the construction of tools (dies and punches) for forging the A2011 a11oy in the semisolid state (thixoforging). Die geometry was chosen to impose particularly difficult filling, on order to test the semi-solid slurry ability to flow. Semi-solid raw material was produced by a simple and practical method, however resulting in slurries with appropriate rheological properties, by partial melting of ultra-refined as-cast structures. Such structures were obtained by association of grain refiner addition and thermal effects during solidification. Thixoforging tests using non-metallic tools were performed in different process conditions, searching for viable parameters to obtain acceptable product quality. Results show the possibility of using the above mentioned materials for tools construction for forming in the semi-solid state. Results on analysis of the process parameters for thixoforging A2011 a11oy show that best products are obtained when temperatures in the die ranges from 330 to 380°C and applied forces are in the order of 130kN, for the specific chosen geometry. These values, both related to die temperatures and required forces are significantly lower than the required die temperature and applied forces when using steel to11s, for the same product (respectively 630°C and 270kN). Microstructures of thixoforged products present equiaxial A1-alpha phase throughout the product volume, with globule size ranging from 55 to 160mm. Liquid segregation towards the flowing front was observed during fi11ing of the die, leading to increase in hardness in the edges of the product / Mestrado / Engenharia de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RenatoRafaelda_M.pdf: 15646556 bytes, checksum: 19ff8cd2fd9081ac7985bc44c94795f5 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar o processo de produção de esponjas metalicas por tixoconformacao em pré-formas removiveis e caracterizacao mecanico-metalurgica do produto, visando a compreensão da influencia de parametros de processo nas suas caracteristicas estruturais e propriedades. A liga empregada, AA2011, foi infiltrada sobre pre-formas de particulas de NaCl de granulometrias distintas, sinterizadas ou soltas. As esponjas metalicas produzidas foram caracterizadas quanto a sua arquitetura, propriedades fisicas (densidade real e relativa, condutividade e difusividade termicas) e mecanicas (tensão de compressão, modulo de Young, tensão no plato, deformação e energia de impacto absorvida); foi analisada a influencia do tipo de pre-forma utilizada para produção das esponjas, nestas caracteristicas e propriedades. Os resultados mostraram boa reprodutibilidade do processo, principalmente quando da utilização de pre-formas de partículas medias e grosseiras nao sinterizadas. A densidade da esponja e a espessura da parede celular apresentam tendencia a aumentar com o aumento das dimensões das celulas produzidas em preformas de particulas mais grosseiras. Todas as amostras produzidas apresentaram condutividade termica da ordem de 10x inferior e difusividade termica da ordem de 4x superior as do metal maciço. O comportamento das esponjas em compressão estatica ou dinamica se mostrou tipico de materiais celulares, com reduzidos valores de modulo de Young e de tensão de compressão, grande plato de deformação plástica sem acréscimo de tensão, e elevados valores de deformação total e energia absorvida no impacto / Abstract: The aim of this work was the analysis of the thixoforming process to produce metallic sponges and the mechanical and metallurgical characterization of the product, searching for better understanding the influence of processing parameters in the material structural characteristics and properties. The aluminium alloy AA2011 was infiltrated in the semi-solid state into performs of NaCl particles with different sizes and in sintered and non sintered conditions. Cellular products were characterized concerning internal architecture, physical properties (actual and relative densities, thermal conductivity and diffusivity) and mechanical properties (Young's modulus, compressive strength, plateau stress and absorbed impact energy); it was analyzed the influence of processing parameters on the properties and characteristics of the produced sponges. Results showed good reproducibility of the process, mainly when medium and coarse non sintered space holder particles were employed. Density of the product as well as cell wall thickness increases as space holder particles sizes increase. All the sponges produced showed low thermal conductivity (~10x inferior compared to the bulk material) and high thermal diffusivity (~3x superior compared to the bulk alloy). Results of static and dynamic compression tests showed typical cellular material behaviour in all cases, presenting low values for Young's modulus and compressive strength, a well defined plateau of plastic deformation, high plastic deformation and high capacity of energy absorption in impact events / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_BeethovenMaxAlvesda_M.pdf: 3678052 bytes, checksum: 2c49240a815892ad66565deba3473b59 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho investiga-se a influência da microestrutura inicial e do material do molde na tixoconformação da liga A356. São produzidas e testadas em operações de tixoforjamento pastas obtidas por três distintos processos: fusão parcial controlada de estrutlJ'aS dendríticas grosseiras, fusão parcial controlada de estruturas ultra-refinadas e pastas obtidas por agitação mecânica do líquido durante solidificação. É produzido ainda um compósito A356 + Ab03 obtido por compofundição. Os tixoforjados foram submetidos à análise metalográfica para caracterização microestrutural, medindo-se a fração da fase primária e o tamanho médio de glóbulo ou roseta da fase sólida. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da utilização de moldes não metálicos e operações de tixoconformação com produtos de bom acabamento superficial e dimensional. As forças de tixoforjamento são dependentes da condição inicial da matéria-prima, de forma que forças maiores são requeridas com o aumento do parâmetro microestrutural básico (espaçamento interdendrítico, tamanho de glóbulo e tamanho de roseta) da matéria-prima / Abstract: This research aims the influence of initial microstructure and die material on thixofonning of A356 alloy. Obtained slurries are produced and tested in thixoforging operation by three distinct processes: controlled partial melting of coarse dendritic structures, controlled partial melting of ultra-refined structures and obtained slurries by liquid mechanical stirring during solidification. It is still produced a composite A356 + AbO:i obtained by compocasting. Thixoforged samples were submitted to metalographic analysis for microstructural characterisation, measuring the primary phase fraction and globule average size or 50lid phase rosette. Obtained results showed the viability of non-metallic dies in thixoforming operations with good superficial and dimensional finishing produds. Thixoforging forces are dependent on initial condition of raw material, 50 that higher forces are required with the increasing of basic microstructural parameter Onterdentritic spacing, globule size and rosette size) of raw material / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-11-08T18:37:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Delbin_Daniel_M.pdf: 8551361 bytes, checksum: 770e9d00eeb959cc6e40cf3f314faa4e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho é estudada a viabilidade de produção de esponjas metálicas pela conformação de pasta tixotrópica da liga A2011, sobre camada de agente bloqueador (NaCl) posteriormente removido para formação da porosidade. Investiga-se a influência da temperatura de tratamento térmico, para obtenção da pasta semi-sólida, e da granulometria do agente bloqueador, na estrutura formada do material celular (aspecto geral, caracterização qualitativa e quantitativa dos poros, microestrutura da parede celular e densidade) e nas características de processo (forças de tixoforjamento e capacidade de penetração da pasta). São produzidos cilindros de material poroso metálico tipo sanduíche, compostos de camada porosa entre camadas maciças da liga, com três diferentes classes de porosidade: fina, média e grosseira. As esponjas foram submetidas à tomografia computadorizada e à análise metalográfica para sua caracterização estrutural. Os resultados obtidos mostram a viabilidade de obtenção de esponjas metálicas utilizando a tecnologia de semi-sólidos e o tipo de bloqueador utilizado. O sucesso do processo depende da fração líquida presente na pasta metálica tixotrópica, reduzida fração líquida pode resultar em incompleta infiltração e compressão das partículas do agente bloqueador. Nas condições analisadas a granulometria do agente bloqueador não teve influência sensível na qualidade do produto. A densidade do material poroso aumenta com o aumento da temperatura de processo, devido ao aumento da espessura de paredes metálicas na estrutura porosa / Abstract: The work analyses the possibility of the production of cellular material by pressing the A2011 alloy in the thixotropic semi-solid state, into a space holder pre-form. Space holder particles used are NaCl, which are removed from the product after the forming operation, resulting the porous material. It is investigated the influence of the thixoforming temperature and the size of space holder particles, in the structure of the obtained porous material (general aspect, quantitative and qualitative characterization of porosity, microstructure of cell walls and density of the product), as well as in the processing characteristics (required forces for infiltration, penetration ability of the slurry in the salt pre-form). Cylindrical samples, sandwich type, with a porous layer inserted between layers of compact alloy are produced, presenting three different ranges of porosity. The cellular material obtained contains opened porosity, being characterized as sponge. Products were analyzed by tomography and metallographic techniques. Results show that the proposed process is able to produce acceptable porous material, with a simple and low cost technique. The quality of the product depends rather on the processing temperature than on the size of space holder particles. Low liquid fraction in the thixotropic slurry can lead to incomplete infiltration and deformation of the pre-form. In the analyzed conditions, influence of the size of space holder particles could be observed neither in the processing ability nor in the quality of the product. Density of produced porous material increases as processing temperature increases, due to the increase of thickness of cell walls / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica