Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de deformações plásticas de chapas de alumínio soldadas à topo. As distorções transientes foram medidas durante e após a soldagem, como forma de melhor compreender os mecanismos envolvidos. Com base nos dados obtidos foi criado um método chapa durante a soldagem, sob o ponto de vista de distorções, e a previsão dos valores finais destas distorções à temperatura ambiente.

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de deformações plásticas de chapas de alumínio soldadas à topo. As distorções transientes foram medidas durante e após a soldagem, como forma de melhor compreender os mecanismos envolvidos. Com base nos dados obtidos foi criado um método chapa durante a soldagem, sob o ponto de vista de distorções, e a previsão dos valores finais destas distorções à temperatura ambiente.

Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de deformações plásticas de chapas de alumínio soldadas à topo. As distorções transientes foram medidas durante e após a soldagem, como forma de melhor compreender os mecanismos envolvidos. Com base nos dados obtidos foi criado um método chapa durante a soldagem, sob o ponto de vista de distorções, e a previsão dos valores finais destas distorções à temperatura ambiente.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Processos de deformação plástica severa têm sido utilizados atualmente como uma proposta de formação de materiais com grande refino estrutural, como também para a consolidação de materiais particulados, sem a necessidade de sinterização. Entre os processos disponíveis, pode-se citar o de extrusão em canal angular (ECA), o qual permite o processamento de diferentes misturas, inclusive materiais metálicos com não metálicos, para a geração de compósitos de base metálica. Assim, neste trabalho foi avaliado o comportamento do alumínio e da inserção de nanotubos de carbono (NTC’s) durante o processo de deformação, principalmente no que tange à dispersão destes últimos. Para tal, 0,75% (massa) de NTC’s foram dispersos em isopropanol utilizando um ultrassom de ponteira (ultrassonicador) e misturados com alumínio em pó. Após evaporação do álcool, a mistura Al+NTC’s e alumínio puro foram compactados a frio com pressão de 400 MPa para obter uma préforma medindo (4,8x4,8x25,0) mm3. Estas pré-formas foram então submetidas à extrusão em canal angular (Φ = 90°) em temperatura ambiente. Foi avaliada a influência da presença de NTC’s, do número de passes de extrusão (0, 1, 3), da rota de extrusão utilizada (A e BC) e do uso de contrapressão (0-65MPa) na densificação, microestrutura e propriedades mecânicas. As microestruturas foram avaliadas via microscopia óptica e eletrônica de varredura, onde foram observadas a morfologia dos grãos da matriz de alumínio, dispersão dos NTC’s e porosidades. Os resultados indicaram que a densidade e dureza são incrementadas com o aumento do número de passes e do uso de contrapressão durante a extrusão. As micrografias indicaram o alinhamento dos grãos da matriz e dos aglomerados de NTC’s no sentido próximo ao do cisalhamento imposto pela ECA e refinamento microestrutural.

Orientadores: Sérgio Tonini Button, Alexandra de Oliveira França Hayama / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giudice_MariaLeticiaCalil_M.pdf: 38633793 bytes, checksum: 30bf8d7106dd74ad1d146acc8fec1028 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os implantes metálicos são importantes para restaurar estruturas ósseas danificadas. Para produzir tais implantes, diversos tipos de materiais podem ser empregados, sendo o aço inoxidável a primeira liga metálica utilizada, que mais tarde, perdeu espaço para a liga Co-Cr devido a sua resistência à corrosão e propriedades mecânicas. As características das ligas de titânio do tipo ? fazem dessas ligas materiais promissores na confecção de implantes metálicos. Essas ligas são compostas por materiais biocompatíveis, como o nióbio, o tântalo e o zircônio, e apresentam módulo de elasticidade menor quando comparadas às ligas a+b. Neste trabalho foi estudada a liga b Ti-35Nb-7,5Ta (% em peso). Trabalhos prévios mostraram que esta liga apresenta propriedades compatíveis com as ligas desenvolvidas e utilizadas para implantes ortopédicos. Amostras dessa liga foram obtidas a partir de lingotes com 80g e 100g, fundidos em forno de fusão a arco voltaico, homogeneizados a 1000oC durante 8 horas e resfriados rapidamente em água, para obter-se uma microestrutura formada pelas fases b e martensita ortorrômbica (a"). As amostras foram então deformadas por laminação a frio em múltiplos passes até 84% de redução em espessura. Na sequência, as amostras com 84% de deformação foram recozidas em vácuo em diferentes temperaturas e tempos de recozimento. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X. Também foram feitos ensaios de dureza Vickers, para a obtenção das curvas de encruamento e de amaciamento das amostras recozidas, e ultra-som para medidas do módulo de elasticidade. Os resultados mostram que na amostra solubilizada a microestrutura apresenta as fases a" e b, com grãos grosseiros, da ordem de 3 mm. As amostras com até 84% de deformação também apresentam somente as fases a" e b. Nas amostras com até 52% de redução da espessura foi verificada uma tendência da fase a" em se alinhar com a direção de laminação. A partir de 63% de redução em espessura há maior fragmentação dos grãos e a microestrutura torna-se majoritariamente lamelar. As amostras deformadas até 84% e recozidas a 600°C por 1, 5, 15, 30, 45 e 60 min e a 700°C por 1min encontram-se majoritariamente recuperadas. Já as amostras deformadas até 84% e em seguida recozidas a 700°C por 5, 15, 30, 45 e 60 min e a 800°C por 1, 5, 15, 30 e 45 min encontram-se parcialmente recristalizadas. Nas amostras recozidas a 800°C por 60 min também foi constatada a presença da fase a" no interior dos grãos totalmente recristalizados que apresentaram tamanho médio de 36 µm, com redução significativa se comparado com o do material solubilizado que era de 3mm / Abstract: Metallic implants are important to replace damaged bone structures. To manufacture such implants, many materials have been used, like stainless steels the first alloy ever applied and later substituted by Co-Cr alloys, which present better corrosion resistance and mechanical properties. Some characteristics of ? type titanium alloys make them a promising material in the manufacturing of metallic implants. These alloys present biocompatible elements such as niobium, tantalum and zirconium, and a lower Young's modulus when compared to a+b alloys. In this work it was studied the ? alloy Ti-35Nb-7.5Ta (%-weight). Previous studies have shown that this alloy presents properties which are compatible to other alloys commonly used in orthopedic implants. Samples of this alloy weighting 80 and 100 g were obtained by electric arc melting, heat treated at 1000oC for 8 hours and water quenched, to produce a microstructure with the phases b and orthorhombic martensite (a"). Then these samples were cold rolled in multiple passes up to a thickness reduction of 84%. Finally these samples were heat treated in vacuum at different temperatures and soaking times. Microstructural characterization was carried out by light optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Hardening and softening curves were obtained by Vickers hardness tests, and an ultrasonic method was used to evaluate the Young's modulus. The solubilized sample presents a a" and b microstructure with coarse grains, near to 3 mm. Cold rolled samples with 84% of thickness reduction also presented only the phases a" and b. In samples with up to 52% of the thickness reduction it was observed the tendency of phase a" to align with the rolling direction. Samples deformed above 63% of thickness reduction presented greater fragmentation of the grains and the microstructure became predominantly lamellar. Cold rolled samples with 84% thickness reduction and annealed at 600°C by 1, 5, 15, 30, 45 e 60 min and at 700°C by 1min are predominantly recovered, while samples annealed at 700°C by 5, 15, 30, 45 and 60 min and at 800°C by 1, 5, 15, 30 and 45 min are partially recrystallized. In samples annealed at 800°C by 60 min the a" phase was found inside fully recrystallized grains, which presented an average size of 36 µm, i.e., with a significant reduction if compared to the 3 mm solubilized mean grain size / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho avalia o efeito da deformação plástica sobre as propriedades magnéticas em amostras de aço elétrico de grão não orientado. O material sob estudo foi extraído de uma bobina de aço elétrico GNO, com 0,8 % Si, em estado recozido, com densidade 7781 kg/m3 e tamanho de grão 20 µm. As chapas extraídas foram laminadas a frio para a produção de amostras com deformação real entre 0,03 e 0,29. A densidade de discordâncias desses corpos de prova foi estimada através de difração de raios-X. Através da análise da largura à meia altura dos picos de difração foi possível estimar a densidade de discordâncias das amostras. Os resultados descreveram maior taxa de aumento da densidade de discordâncias para pequenas deformações. A partir de 0,12 de deformação real o incremento foi pequeno. No que tange à caracterização magnética, para os ciclos de histereses obtidos em regime quase estático, verificou-se aumento da perda histerética com o crescimento da deformação plástica. Essa relação foi descrita de acordo com a lei de dependência onde a perda histerética cresce com a raiz quadrada da deformação real. Sobre o efeito da frequência de excitação na dissipação de energia por perdas magnéticas, o material não deformado mostrou-se mais sensível que os laminados a frio ao aumento da frequência. Pois se constatou que os materiais laminados apresentaram perda de excesso desprezível. Este comportamento pode ser explicado assumindo-se que com a deformação plástica eleva-se o número de paredes de domínio por unidade de volume, diminuindo assim as perdas de excesso. Dessa forma, para a faixa de VII frequências analisada, a perda histerética é a parcela que mais contribuiu para o aumento da perda magnética com a deformação. / This study evaluates the effect of plastic deformation on the magnetic properties of electrical steel in electrical steel samples. The material under investigation was obtained from a coil of non-oriented electrical steel sheets, 0.8% Si, annealed, with density 7781 kg/m3 and grain size of 20 µm. The material was cold rolled in order to produce samples with true strain ranging from 3 to 29%. The specimens dislocation density was estimated by X-ray diffraction. Analyzing the full width at half maximum of the diffraction peaks was possible to estimate the dislocation density of the samples. The results described a large increasing rate of dislocation density for small deformations and from 12% true strain the increment was small. On the magnetic characterization, the hysteresis loops obtained at quasi static regime shown a hysteresis loss increasing with true strain. This relationship is described according to the law of dependence where the increasing is linear with the square root of the true strain. All samples suffered total loss increasing with the frequency growth. It was observed that the hysteresis loss was the main contribution for the energy dissipation, for any true strain level. The undeformed material exhibited greather sensibility to frequency excitation than any strained sample. This result occurs due to the cold rolled sheets presented negligible excess loss. This behavior can be explained assuming the hypothesis that the number of domain walls per unit volume increase due to grain fragmentation, thus reducing excess loss.

Amostras de nióbio de alta pureza na forma de monocristais, bicristais e policristais foram retiradas de seções longitudinais de lingotes fundidos por feixe eletrônico. As amostras foram deformadas via extrusão em canal angular (ECAE - Equal Channel Angular Extrusion) em temperatura ambiente até 8 passes, utilizando a rota Bc numa matriz com ângulo de intersecção entre os canais de  = 90º. As amostras foram caracterizadas em termos da evolução microestrutural e da textura de deformação. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio de microscopias ótica, eletrônica de varredura e eletrônica de transmissão, além de medidas de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) para determinação da microtextura e da mesotextura. Medidas de microdureza Vickers foram realizadas para acompanhar o encruamento e o amolecimento das amostras. Um outro monocristal de nióbio foi deformado em 1 passe via ensaio interrompido, utilizando uma matriz com ângulo  = 120º, a fim de estudar a evolução da textura durante a passagem pelo canal de ECAE. A textura foi determinada por meio de difração de raios X e comparada com os dados da literatura para materiais deformados via ECAE com estrutura CCC e também com as texturas simuladas pelo modelo VPSC (visco-plastic self-consistent). No estudo comparativo numa escala maior (monocristal e policristal), verificou-se que houve um refinamento microestrutural significativo após 8 passes. O espaçamento médio entre os contornos de alto ângulo medido perpendicular à direção de extrusão foi próximo nos dois casos (500 nm), maior que o observado para o monocristal deformado numa escala menor (440 nm). Os resultados mostram ainda que os grãos do policristal deformado são mais equiaxiais que os do monocristal. Amostras foram recozidas isotermicamente para avaliar o comportamento frente ao engrossamento microestrutural. Os resultados mostram que o engrossamento torna-se apreciável, em geral, a partir de 500oC com a ocorrência de recristalização descontínua. Acima de 700oC, o crescimento normal de grão passa a ser o principal mecanismo de engrossamento microestrutural. Efeitos de orientação importantes foram observados no bicristal nos estados encruado e recozido. / High-purity niobium single crystals, bicrystals and polycrystals were cut out from longitudinal sections of ingots processed by electron beam melting. Samples were deformed by Equal Angular Channel Extrusion (ECAE) at room temperature up to 8 passes, using the route Bc with a die angle  = 90o. Samples were characterized in terms of their microstructural evolution and deformation textures. Microstructural characterization was performed using optical, scanning electron, and transmission electron microscopies, as well as electron-backscatter diffraction measurements (EBSD) to determine both microtexture and mesotexture. Vickers microhardness testing was performed to follow hardening and softening behaviors in the samples. Another single crystal was deformed by 1 pass in an interrupted ECAE experiment using a die angle  = 120o to follow the changes in texture through the extrusion channel. Texture was determined by X ray diffraction and compared with those reported in the literature for deformed bcc materials and also with those predicted using the viscoplastic self-consistent model (VPSC). A comparative study in a larger scale (single and polycrystals) was also performed. It was observed that there is a significant refinement of the microstructure after 8 passes. The average spacing between high angle boundaries perpendicular to extrusion direction was close in the two cases (500 nm), larger than observed in the single crystal deformed in a smaller scale (440 nm). Results also show that ultrafine grains of the deformed polycrystal are more equiaxial compared to those found in the deformed single crystal. Samples were annealed to evaluate their behavior regarding microstructural coarsening. Results show that coarsening becomes noticeable at temperatures higher than 500oC by means of discontinuous recrystallization. Above 700oC, normal grain growth becomes the main microstructure coarsening mechanism. Important orientation effects were observed in the bicrystal in both deformed and annealed states.

É apresentado um modelo teórico para avaliação do momento necessário para dobramento de tubos de comportamento elástico - perfeito plástico. Esse modelo permite a análise do comportamento das tensões presentes durante o processo de dobramento, prevendo o comportamento das tensões elásticas após terminada a operação (efeito "springback"). São analisadas, ainda, as tensões residuais remanescentes na parede do tubo, resultantes do comportamento das tensões aplicadas e das tensões de recuperação elástica do material ensaiado, e outros parâmetros relevantes do processo de dobramento a frio de tubos. É confrontada a avaliação teórica com a experimental através da realização de ensaios de dobramento de tubos de diversos materiais, realizados em dobradeiras industriais, da firma Bundy Tubing, provando que o modelo teórico responde satisfatoriamente quando comparado com os obtidos na prática. Com relação a aplicações de caráter mais amplo, o método apresentado provê condições de se ter uma melhor visão de todas as variáveis envolvendo o processo de dobramento a frio de tubos, originando produtos com alto grau de confiabilidade.

A deformação permanente é uma das principais patologias do revestimento asfáltico. Caracterizada pelo afundamento longitudinal do pavimento asfáltico, quando submetido ao carregamento de tensões elevadas. Conhecer o comportamento mecânico quanto à deformação permanente das misturas asfálticas é de grande relevância na busca da escolha correta da mistura a ser empregada no dimensionamento de um pavimento. O ensaio laboratorial que vem ganhando força no Brasil para avaliação do potencial de deformação plástica de misturas asfálticas é o ensaio uniaxial de carga repetida parametrizado pelo Flow Number (FN). Neste sentido, a presente pesquisa buscou analisar o comportamento à deformação permanente, através do ensaio uniaxial de carga repetida, de dez misturas asfálticas. Os materiais utilizados na pesquisa foram: agregados pétreos de origem basáltica e quatro diferentes ligantes asfálticos, a saber: concreto asfáltico denso - AMP 6085-E; concreto asfáltico denso – CAP TLA 30/45; concreto asfáltico gap-graded – AB-8 (com a incorporação de cal calcítica e cal dolomítica) e concreto asfáltico denso – CAP 30/45. As demais cincos misturas estudadas foram as mesmas, porém com a incorporação de um agente surfactante para redução das temperaturas de usinagem e compactação (misturas mornas). Os resultados mostraram que a mistura morna moldada com AMP 60/85 – E teve desempenho superior as demais misturas. O restante das misturas mornas apresentaram desempenho inferior ao das suas respectivas misturas quentes. Entre as misturas moldadas com AB-8 percebeu-se que a mistura (quente e morna) dosada com cal calcítica teve comportamento superior ao da mistura (quente e morna) com cal dolomítica, fator explicado pela quantidade superior de dióxido de cálcio disponível na cal. Quanto ao parâmetro FN, foi possível verificar que este parâmetro é mais sensível a taxa de deformação na zona secundária do que a magnitude de deformação sofrida pela mistura. Para um valor de FN igual a 300 (pistas de tráfego médio) reprovaria 6 das 10 misturas estudadas, sendo que as misturas com asfalto polímero e a mistura tipo gap-graded com AB-8 e cal calcítica foram as misturas de desempenho superior. / Rutting is one of the major distress types in asphalt pavements. It is characterized by the longitudinal permanent deformation and flow around the wheel path that occurs at the surface of an asphalt concrete pavement when subjected to high stresses. Understanding the mechanical behavior of permanent deformation development on asphalt mixtures is important to an appropriate choice of the mixture to be used in the pavement structure design. The uniaxial repeated load test, via the Flow Number (FN) parameter, has gained strength in Brazil to evaluate the plastic deformation development potential of asphalt mixtures. Hence, the present research attempted to analyze the permanent deformation behavior of ten asphalt mixes by means of the uniaxial repeated load test. The materials used in the research were basaltic stone aggregates and four different asphalt binders to fabricate the following mixes: Dense asphalt concrete with PMB 60/85-E; dense asphalt concrete with AC 30/45pen+TLA; gap-graded asphalt concrete with AR8 (calcitic lime and dolomitic lime added), and dense asphalt concrete with AC 30/45pen. The other five mixtures were the same, but with the incorporation of a surfactant additive to reduce mixing and compaction temperatures (warm mixtures). The results showed that the warm mix with PMB 60/85-E had a superior performance to the other mixtures. The other warm mixes studied displayed lower performance than their respective HMA. Among the mixtures with AR8, it was observed that both mixes (hot and warm) with added calcitic lime had superior behavior to both hot and warm mixes with dolomitic lime; arguably, an aspect explained by the higher quantity of available calcium dioxide available in the former lime. As for the parameter FN it was possible to verify that this parameter is more sensitive the rate of deformation in the secondary zone than the magnitude of the deformation suffered by the mixture. For a FN reference of minimum 300 cycles (medium traffic), 6 of the 10 mixtures studied would fail, being the mixtures with polymer modified binder and the gap-graded mixture with AR-8 and added calcitic lime the superior performance mixtures.

Este trabalho avalia o efeito da deformação plástica sobre as propriedades magnéticas em amostras de aço elétrico de grão não orientado. O material sob estudo foi extraído de uma bobina de aço elétrico GNO, com 0,8 % Si, em estado recozido, com densidade 7781 kg/m3 e tamanho de grão 20 µm. As chapas extraídas foram laminadas a frio para a produção de amostras com deformação real entre 0,03 e 0,29. A densidade de discordâncias desses corpos de prova foi estimada através de difração de raios-X. Através da análise da largura à meia altura dos picos de difração foi possível estimar a densidade de discordâncias das amostras. Os resultados descreveram maior taxa de aumento da densidade de discordâncias para pequenas deformações. A partir de 0,12 de deformação real o incremento foi pequeno. No que tange à caracterização magnética, para os ciclos de histereses obtidos em regime quase estático, verificou-se aumento da perda histerética com o crescimento da deformação plástica. Essa relação foi descrita de acordo com a lei de dependência onde a perda histerética cresce com a raiz quadrada da deformação real. Sobre o efeito da frequência de excitação na dissipação de energia por perdas magnéticas, o material não deformado mostrou-se mais sensível que os laminados a frio ao aumento da frequência. Pois se constatou que os materiais laminados apresentaram perda de excesso desprezível. Este comportamento pode ser explicado assumindo-se que com a deformação plástica eleva-se o número de paredes de domínio por unidade de volume, diminuindo assim as perdas de excesso. Dessa forma, para a faixa de VII frequências analisada, a perda histerética é a parcela que mais contribuiu para o aumento da perda magnética com a deformação. / This study evaluates the effect of plastic deformation on the magnetic properties of electrical steel in electrical steel samples. The material under investigation was obtained from a coil of non-oriented electrical steel sheets, 0.8% Si, annealed, with density 7781 kg/m3 and grain size of 20 µm. The material was cold rolled in order to produce samples with true strain ranging from 3 to 29%. The specimens dislocation density was estimated by X-ray diffraction. Analyzing the full width at half maximum of the diffraction peaks was possible to estimate the dislocation density of the samples. The results described a large increasing rate of dislocation density for small deformations and from 12% true strain the increment was small. On the magnetic characterization, the hysteresis loops obtained at quasi static regime shown a hysteresis loss increasing with true strain. This relationship is described according to the law of dependence where the increasing is linear with the square root of the true strain. All samples suffered total loss increasing with the frequency growth. It was observed that the hysteresis loss was the main contribution for the energy dissipation, for any true strain level. The undeformed material exhibited greather sensibility to frequency excitation than any strained sample. This result occurs due to the cold rolled sheets presented negligible excess loss. This behavior can be explained assuming the hypothesis that the number of domain walls per unit volume increase due to grain fragmentation, thus reducing excess loss.