Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:55:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KullNeto_Henrique_M.pdf: 6161142 bytes, checksum: 4f755b77cb291982660eff8091931b82 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O titânio e suas ligas são considerados materiais de baixa usinabilidade devido a diversas propriedades inerentes ao material. Dentre elas pode-se citar a alta resistência mecânica em altas temperaturas, a baixa condutividade térmica, a alta reatividade química com os materiais de ferramentas e o baixo módulo de elasticidade (que é um fator incentivador de vibrações). Devido à alta tendência à vibração que a usinagem (principalmente o fresamento) de titânio tem para se usinar da maneira mais produtiva possível ligas de titânio, há que se lidar com a vibração da ferramenta e/ou da peça. O presente trabalho busca aprofundar o estudo do fresamento frontal da liga Ti-6Al-4V, tendo como objetivos: encontrar material de haste da ferramenta que diminua a vibração no processo de usinagem, para com isso aumentar a vida da ferramenta de corte, e encontrar condições de usinagem (velocidade de corte e avanço por dente) que proporcionem maior vida da ferramenta. As hastes de aço furada e preenchida com poliuretano proporcionaram aumento da frequência natural do porta-ferramentas. Entretanto, foi verificada uma redução da rigidez do porta-ferramentas, que gerou grande variação dos esforços de corte e maior carregamento radial. Os resultados mostraram que quando se utiliza baixas rotações, portanto baixa frequência de entrada de dentes, a deflexão da ferramenta passa a ser o fator de maior contribuição para o fim de vida da ferramenta e, portanto, as hastes de aço furada e preenchida com poliuretano proporcionaram menores vidas da ferramenta que as hastes comerciais de aço maciça e de metal duro. O principal mecanismo de desgaste verificado em todos os testes foi o attrition, com microlascamento da aresta de corte. Quando se verificou a influência da velocidade de corte, do avanço por dente e do material da haste da fresa (aço ou metal duro) na vida da fresa medida em volume de cavaco removido por aresta, constatou-se que o único parâmetro que influenciou a vida da ferramenta foi à velocidade de corte / Abstract: Titanium and its alloys are known as difficult to machine materials because of their unique combination of properties, such as high strength at elevated temperatures, low thermal conductivity, high chemical reactivity with almost all tool materials and low modulus of elasticity (which favors vibration). Because of the high tendency of vibration in titanium milling, it is necessary to keep vibration under control in order to achieve high productivity. This work focused on the study of tool life, cutting forces and work piece roughness in the end milling of Ti-6Al-4V alloy. The main objectives were to find a tool holder material that provides reduction of vibration in the milling process, increasing tool life, and to find cutting parameters (cutting speed and feed per tooth) that provide longer tool lives. The bored tool holder and the tool holder filled with polyurethane exhibited higher natural frequency. However, it was noticed a decrease in the tool holder stiffness, which caused variation of cutting force and higher axial load. Results showed that at low cutting speeds (with low cutting frequency), tool holder deflection is the main factor affecting tool life and, therefore, the bored and the polyurethane filled tool holders generated shorter tool lives than the commercial tool holders of steel and cemented carbide. Attrition was the main wear mechanism in all tests. The influence of cutting speed, feed per tooth and tool holder material (steel and cemented carbide) on the tool life (measured in terms of volume of chip removed per cutting edge) was analyzed. It could be seen that the only parameter which had any influence on tool life was the cutting speed / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-03-22T16:48:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T14:38:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T14:38:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / CAPES / O coeficiente de atrito e o desgaste nas superligas de cobalto são fortemente influenciados pela transformação de fase de CFC para HC que ocorre devido ao trabalho mecânico, conforme já reportado pela literatura. Após essa transformação, os valores de μ costumam se situar na faixa de 0,15 a 0,20. Este trabalho apresenta o comportamento do atrito e do desgaste em um ensaio de deslizamento sem lubrificação utilizando uma configuração pino-disco, sendo o pino feito de aço inoxidável supermartensítico e o disco de uma superliga de cobalto fundida, num tribômetro PLINT TE67. Os ensaios foram conduzidos em temperatura ambiente, com uma velocidade e variando-se a carga normal de deslizamento entre 5 e 500 N. O coeficiente de atrito e o potencial elétrico de contato foram monitorados durante os ensaios. Utilizou-se a MEV e a perfilometria 3D para caracterizar o volume e o mecanismo de desgaste. Para as cargas de 350, 400 e 450 N, após atingir condições de regime estacionário, um valor de coeficiente de atrito não usual (μ<0,01) e uma baixa taxa de desgaste foram encontradas. A análise da difração de raios-X revelou a presença de transformação de fases. / It has been reported in the literature that the wear and the friction coefficient (μ) in sliding wear tests of cobalt-base alloys is strongly influenced by the phase transformation (FCC to HCP) that takes place in these alloys due to mechanical work. Usually the values of μ, after the transformation, are in the range of 0.15-0.20. The present work reports the behavior of friction and wear for the unlubricated sliding of a supermartensitic stainless steel pin on an as-cast Co-base superalloy disk, using a PLINT TE-67 tribometer. The tests were conducted at room temperature, using a single sliding speed and varying the normal load (5-500 N). The coefficient of friction and the contact potential were monitored during the tests. Scanning electron microscopy (SEM) and 3D profilometry were used to characterize the wear volume and wear mechanisms. For loads ranging from 350 to 450 N, after achieving steady-state conditions, an unusual very low friction coefficient (μ<0.01) and low wear rate were found. The X-ray diffraction analysis on the wear track revealed the mentioned transformation.

O desgaste erosivo provocado pelo impacto de partículas sólidas contra uma superfície é um fenômeno tribológico presente em muitos segmentos da indústria, como o de transporte, o aeronáutico, o de mineração, de geração de energia, entre outros. A metodologia mais usual para a determinação da taxa de desgaste é através da medição da perda de massa do material. Com o objetivo de aplicar uma técnica com potencial para a determinação da taxa de desgaste, este trabalho desenvolveu um equipamento dedicado e realizou ensaios preliminares de desgaste erosivo monitorados pela técnica de ensaio não destrutivo de emissão acústica (EA). Esta pode ser definida como uma técnica capaz de detectar ondas mecânicas geradas pela liberação de energia elástica acumulada no material. Foram realizados ensaios de desgaste erosivo com o objetivo de avaliar a capacidade do equipamento coletar os dados de EA e de correlacionar estes dados com o desgaste dos corpos de prova. Amostras de aço com baixo teor de carbono foram desgastadas pelo impacto de partículas angulares de óxido de alumínio suspensas em ar comprimido a três velocidades diferentes: 45, 57 e 67 m/s. O ângulo de impacto entre as partículas e a amostra foi ajustado em 30 graus e a temperatura de ensaio em aproximadamente 20°C. A taxa de desgaste apresentou variação com a velocidade de impacto em concordância com a energia cinética das partículas erodentes e o parâmetro RMS de EA mostrou sensibilidade à variação da velocidade de impacto das partículas e ao desgaste da amostra erodida. A taxa de sinais de EA coletados no tempo apresentou correlação com o fluxo de partículas colidindo com a amostra, bem como os parâmetros de energia, tempo de subida e duração do sinal. / The erosive wear caused by impact of solid particles against a surface is a tribological phenomenon present in many segments of the industry, such as transportation, aerospace, mining, power generation, among others. The most usual method to set the wear rate is by measuring the mass loss of the material. In order to apply one technique with potential to determine the rate of erosion wear, this study developed a dedicated equipment and conducted preliminary erosion tests monitored by nondestructive testing known as acoustic emission technique (AE). This can be defined as a technique able to detect mechanical waves generated by the release of elastic energy accumulated in the material. Erosion testes were performed in order to evaluate the ability of equipment to collect data from AE and to correlate these data with the wear of the specimens. Samples of low carbon steel eroded by the impact of angular aluminum oxide particles suspended in air at three different velocities: 45, 57 and 67 m/s. The impact angle between the particles and the sample was set at 30 degrees and the test temperature at approximately 20°C. The wear rate has changed with the velocity in accordance with the kinetic energy of the particles and the AE parameter RMS showed sensitivity to the variation of particle impact velocity and to the wear of the sample eroded. The rate of AE signals collected over time correlated with the flow of particles striking the sample, and with the parameters of energy, rise time and duration of the signal.

O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.

Capes / Neste trabalho estudou-se a influência de parâmetros de rugosidade e propriedades mecânicas de um aço AISI H13 no coeficiente de atrito estático, ensaiado no sistema plano inclinado. Como contra corpo foi utilizado um recobrimento de cromo duro, considerado idealmente liso. O coeficiente de atrito foi relacionado com a área real de contato, tendo como dados de entrada parâmetros de rugosidade bidimensionais. A rotina de cálculo proposta por McCool (1987) foi aplicada para obtenção de uma estimativa de área de contato, utilizando os parâmetros Rq (rugosidade média quadrática) e RDq (inclinação média quadrática). Foram estudados três conjuntos de amostras, com acabamento superficial produzido por retificação plana e durezas distintas, produzidas por tratamentos térmicos aos corpos de prova. A variação da dureza foi obtida por meio de diferentes temperaturas de duplo revenimento: 540, 600 e 640 °C. Os ensaios de plano inclinado foram conduzidos em uma velocidade de 0,33°/s e uma carga aplicada produzida pelo peso próprio da amostra. Um sensor de movimento é acoplado ao equipamento para detectar o início do deslizamento e permitir a medida de ângulo neste instante. Para análise dos resultados, cada conjunto de amostras foi considerado como sendo diferente em função do tratamento térmico. Além disso, subconjuntos de amostras foram distinguidos em função do parâmetro Rq, por se tratar de um parâmetro médio e que é utilizado diretamente no cálculo da área real de contato. Dessa forma, para cada condição metalúrgica, pode-se verificar a variação do coeficiente de atrito estático com as propriedades mecânicas e superficiais. Foi verificado que, a dureza não apresentou influência no coeficiente de atrito estático, porem, a combinação das propriedades mecânicas e superficiais representada pelo índice de plasticidade apresenta uma relação direta. / In this work was studied the influence of roughness parameters and mechanical properties of the steel AISI H13 in the coefficient of static friction tested in the inclined plane method. The counterbody used was a coating of hard chrome, considered ideally smooth. The coefficient of friction was related to the real area of contact, taking as input bi-dimensional roughness parameters. The routine calculation proposed by McCool (1987) was applied to obtain an estimate of contact area, using the parameters Rq (root mean square roughness) and Rdq (mean square slope). Three sets of samples were studied, with surface finish produced by grinding flat and different hardness, produced by heat treatments to the samples. The variation of hardness was obtained by different double tempering temperatures: 540, 600 and 640 ° C. The inclined plane tests were conducted at a speed of 0.33 °/s and an applied load produced by the self weight of the body. A motion sensor is attached to the equipment to detect the onset of slip and allow the measure of angle instantly. To analyze the results, each set of samples was considered different depending on the heat treatment. In addition, subsets of samples were distinguished in accordance with Rq parameter, because it is an average parameter and it is used directly to calculate the real area of contact. Thus, for each metallurgical condition was possible to see, the variation of the coefficient of static friction with mechanical and surface properties. It was verified that the hardness had no effect on the coefficient of static friction, however, the combination of mechanical and surface properties represented by the plasticity index has a direct relationship.

O desgaste erosivo provocado pelo impacto de partículas sólidas contra uma superfície é um fenômeno tribológico presente em muitos segmentos da indústria, como o de transporte, o aeronáutico, o de mineração, de geração de energia, entre outros. A metodologia mais usual para a determinação da taxa de desgaste é através da medição da perda de massa do material. Com o objetivo de aplicar uma técnica com potencial para a determinação da taxa de desgaste, este trabalho desenvolveu um equipamento dedicado e realizou ensaios preliminares de desgaste erosivo monitorados pela técnica de ensaio não destrutivo de emissão acústica (EA). Esta pode ser definida como uma técnica capaz de detectar ondas mecânicas geradas pela liberação de energia elástica acumulada no material. Foram realizados ensaios de desgaste erosivo com o objetivo de avaliar a capacidade do equipamento coletar os dados de EA e de correlacionar estes dados com o desgaste dos corpos de prova. Amostras de aço com baixo teor de carbono foram desgastadas pelo impacto de partículas angulares de óxido de alumínio suspensas em ar comprimido a três velocidades diferentes: 45, 57 e 67 m/s. O ângulo de impacto entre as partículas e a amostra foi ajustado em 30 graus e a temperatura de ensaio em aproximadamente 20°C. A taxa de desgaste apresentou variação com a velocidade de impacto em concordância com a energia cinética das partículas erodentes e o parâmetro RMS de EA mostrou sensibilidade à variação da velocidade de impacto das partículas e ao desgaste da amostra erodida. A taxa de sinais de EA coletados no tempo apresentou correlação com o fluxo de partículas colidindo com a amostra, bem como os parâmetros de energia, tempo de subida e duração do sinal. / The erosive wear caused by impact of solid particles against a surface is a tribological phenomenon present in many segments of the industry, such as transportation, aerospace, mining, power generation, among others. The most usual method to set the wear rate is by measuring the mass loss of the material. In order to apply one technique with potential to determine the rate of erosion wear, this study developed a dedicated equipment and conducted preliminary erosion tests monitored by nondestructive testing known as acoustic emission technique (AE). This can be defined as a technique able to detect mechanical waves generated by the release of elastic energy accumulated in the material. Erosion testes were performed in order to evaluate the ability of equipment to collect data from AE and to correlate these data with the wear of the specimens. Samples of low carbon steel eroded by the impact of angular aluminum oxide particles suspended in air at three different velocities: 45, 57 and 67 m/s. The impact angle between the particles and the sample was set at 30 degrees and the test temperature at approximately 20°C. The wear rate has changed with the velocity in accordance with the kinetic energy of the particles and the AE parameter RMS showed sensitivity to the variation of particle impact velocity and to the wear of the sample eroded. The rate of AE signals collected over time correlated with the flow of particles striking the sample, and with the parameters of energy, rise time and duration of the signal.

O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.

Capes / Neste trabalho estudou-se a influência de parâmetros de rugosidade e propriedades mecânicas de um aço AISI H13 no coeficiente de atrito estático, ensaiado no sistema plano inclinado. Como contra corpo foi utilizado um recobrimento de cromo duro, considerado idealmente liso. O coeficiente de atrito foi relacionado com a área real de contato, tendo como dados de entrada parâmetros de rugosidade bidimensionais. A rotina de cálculo proposta por McCool (1987) foi aplicada para obtenção de uma estimativa de área de contato, utilizando os parâmetros Rq (rugosidade média quadrática) e RDq (inclinação média quadrática). Foram estudados três conjuntos de amostras, com acabamento superficial produzido por retificação plana e durezas distintas, produzidas por tratamentos térmicos aos corpos de prova. A variação da dureza foi obtida por meio de diferentes temperaturas de duplo revenimento: 540, 600 e 640 °C. Os ensaios de plano inclinado foram conduzidos em uma velocidade de 0,33°/s e uma carga aplicada produzida pelo peso próprio da amostra. Um sensor de movimento é acoplado ao equipamento para detectar o início do deslizamento e permitir a medida de ângulo neste instante. Para análise dos resultados, cada conjunto de amostras foi considerado como sendo diferente em função do tratamento térmico. Além disso, subconjuntos de amostras foram distinguidos em função do parâmetro Rq, por se tratar de um parâmetro médio e que é utilizado diretamente no cálculo da área real de contato. Dessa forma, para cada condição metalúrgica, pode-se verificar a variação do coeficiente de atrito estático com as propriedades mecânicas e superficiais. Foi verificado que, a dureza não apresentou influência no coeficiente de atrito estático, porem, a combinação das propriedades mecânicas e superficiais representada pelo índice de plasticidade apresenta uma relação direta. / In this work was studied the influence of roughness parameters and mechanical properties of the steel AISI H13 in the coefficient of static friction tested in the inclined plane method. The counterbody used was a coating of hard chrome, considered ideally smooth. The coefficient of friction was related to the real area of contact, taking as input bi-dimensional roughness parameters. The routine calculation proposed by McCool (1987) was applied to obtain an estimate of contact area, using the parameters Rq (root mean square roughness) and Rdq (mean square slope). Three sets of samples were studied, with surface finish produced by grinding flat and different hardness, produced by heat treatments to the samples. The variation of hardness was obtained by different double tempering temperatures: 540, 600 and 640 ° C. The inclined plane tests were conducted at a speed of 0.33 °/s and an applied load produced by the self weight of the body. A motion sensor is attached to the equipment to detect the onset of slip and allow the measure of angle instantly. To analyze the results, each set of samples was considered different depending on the heat treatment. In addition, subsets of samples were distinguished in accordance with Rq parameter, because it is an average parameter and it is used directly to calculate the real area of contact. Thus, for each metallurgical condition was possible to see, the variation of the coefficient of static friction with mechanical and surface properties. It was verified that the hardness had no effect on the coefficient of static friction, however, the combination of mechanical and surface properties represented by the plasticity index has a direct relationship.

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larosa_MariaAparecida_D.pdf: 10660809 bytes, checksum: a977970425db7202c5a36a0e2a30a789 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No presente trabalho, o aço inoxidável austenítico ASTM F 138, empregado na fabricação de implantes ortopédicos temporários e permanentes, foi submetido a tratamento de superfície por laser, com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes deste tratamento e seus efeitos na resistência à corrosão e ao desgaste microabrasivo. A caracterização microestrutural foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers e difração de raios-X. Para analisar o comportamento em corrosão do aço, antes e após o tratamento, foram realizados três tipos diferentes de ensaios eletroquímicos usando solução de Ringer como eletrólito. O comportamento em desgaste foi avaliado a partir de ensaios por microabrasão do tipo esfera-sobre-placa, utilizando como abrasivos uma suspensão de partículas de carboneto de silício (SiC) em água destilada e uma suspensão de SiC em solução de Ringer. Após o tratamento por laser, o aço apresentou uma microestrutura refinada constituída por dendritas de austenita, com um aumento de aproximadamente 23% na dureza e com melhoria frente à corrosão e ao desgaste. / Abstract: In this work, ASTM F 138 austenitic stainless steel, used in temporary and permanent orthopaedic implants manufacture, was subjected to laser surface treatment. The purpose is analyze the microstructural changes resulting from this treatment and their effects on the microabrasive wear and corrosion resistance. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. In order to analyze the corrosion behavior, three different types of electrochemical tests were carried out before and after treatment, using Ringer's solution as electrolyte. The wear behavior was evaluated using ball-cratering microabrasive wear tests, using slurry of silicon carbide particles (SiC) in distilled water and slurry of SiC in Ringer's solution. After laser treatment, the steel presented a refined microstructure consisted of austenite dendrites, with a 23% hardness increase and improved corrosion and wear resistance. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Maria Clara Filippini Ierardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gastaldo_FelipeToloi_M.pdf: 3864276 bytes, checksum: e93dd961bf6a205b380e820ec16cb28f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo : No presente trabalho o aço inoxidável martensítico ASTM 487 CA6NM utilizado na fabricação de eixos de turbinas, foi submetido ao tratamento de superfície por refusão a laser com o intuito de analisar as modificações microestruturais resultantes e seus efeitos na resistência ao desgaste e à corrosão. A caracterização das amostras antes e depois do tratamento foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e microdureza Vickers. Para avaliar o comportamento das amostras tratadas e não tratadas foram executados ensaios de desgaste micro abrasivo e para analisar a resistência à corrosão, ensaios eletroquímicos. O tratamento resultou em uma camada refundida homogênea com dois tipos de carbonetos de cromo e estrutura martensítica temperada. A dureza do material após o tratamento aumentou 34%, a resistência à corrosão apresentou aumento significativo e os testes realizados para avaliar a resistência ao desgaste indicaram tendência de melhora. / Abstract : In this work, the martensitic stainless steel ASTM 487 CA6NM, used in many turbines parts like the hub, was subjected to laser surface melting treatment. The purpose is to analyse the microstructural changes resulting from the laser treatments, and consequently, their effects on the micro abrasive wear and corrosion tests. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy, Vickers microhardness and X-ray diffraction. In order to analyse the corrosion and wear resistances, electrochemical and micro abrasive wear tests were carried out before and after the treatment. The laser treatment resulted in a homogeneus layer with two types of chromium carbides and quenched martensitic structure. The steel microhardness after the laser surface melting increased by 34%, the corrosion resistance had a significant improvement and the wear resistance presented a tendency to improve. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica