Orientador: Marcos Valerio Ribeiro / Coorientador: João Paulo Barros Machado / Banca: Maneol Cleber de Sampaio Alves / Banca: João Roberto Ferreira / Resumo: Com o atual avanço de propriedades dos materiais, novas alternativas estão sendo buscadas para manufaturas desses materiais. Entre os processos, a usinagem se caracteriza por ser um processo que emprega milhões de pessoas. Entretanto para alcançar tais objetivos melhorias nas propriedades das ferramentas se faz necessária. Neste seguimento, os revestimentos vêm apresentando avanços significativos, como pode-se destacar o revestimento por CVD (deposição química a vapor) que permite que a ferramenta seja empregada nas temperaturas em torno de 1200ºC. Nesta mesma linha vale destacar o revestimento por PVD (deposição física a vapor) normalmente em uma única camada, o qual permite que a aresta de corte seja positiva, possa trabalhar com menor esforço de corte, e em temperatura aproximadamente em 700ºC. Este trabalho tem como objetivo analisar comparativamente o desempenho de ferramentas de metal duro revestidas pelo processo CVD e PVD no torneamento do aço ABNT 8620 sem uso de fluido de corte. Foram utilizadas duas pastilhas de metal duro revestidas pelo processo de PVD e CVD, com mesma geometria para efeito comparativo. A pastilha revestida por PVD tem espessura do revestimento de 3µm, enquanto que a pastilha revestida por CVD tem espessura do revestimento de 16µm. As pastilhas revestidas foram caracterizadas quanto a composição química dos elementos de revestimentos utilizando um microscópio eletrônico de varredura pela técnica de linescan e mapping. Posteriormente as ferramenta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the current advancement of material properties, new alternatives are being sought for manufacturing these materials. Among the processes, machining is characterized as a process that employs millions of people. However to achieve such goals improvements in the tools properties is necessary. In this follow-up, the coatings have shown significant advances, as can highlight the coating by CVD (chemical vapor deposition) that allows the tool to be used at temperatures around 1200°C. In the same line it is worth highlighting the coating by PVD (physical vapor deposition) usually in a single layer, which allows the cutting edge is positive, can work with less shear stress, and temperature approximately 700°C. This study aims at comparing the performance of carbide tools coated by the CVD process and PVD in the steel turning ABNT 8620 without the use of cutting fluid. We used two carbide inserts coated by the PVD and CVD process, with the same geometry for comparison purposes. The tablet is coated by PVD coating thickness of 3μm, while the tablet is coated by CVD coating thickness of 16μm. The coated tablets were characterized as the chemical composition of coatings elements using a scanning electron microscope for linescan technique and mapping. Subsequently the tools were applied to turning the cutting speed (Vc) between 350 to 500 m/min, feed (f) 0.20 mm/rev and depth of cut (ap) of 1.00mm using a lathe ROMI mark, GL240M model. The characterizations were carried out using an optical microscope, scanning electron microscope and roughness. The results demonstrated that the tool coated by the CVD process has a better performance when compared to PVD this occurred because the tool coated by the CVD process has a multilayer coating having a higher heat input, supporting thus cutting temperatures ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nas últimas décadas, questões sobre o controle de emissões em motores à combustão interna e sobre a redução de consumo de combustível vêm sendo debatidas globalmente, com claros desdobramentos em especificações de controles mais restritos, a fim de permitir a comercialização de novos motores à combustão interna a consumidores mais exigentes, que presam pela qualidade de vida e meio ambiente. Mesmo com a introdução de novas tecnologias, os motores ainda apresentam uma grande perda da energia gerada por conta do atrito mecânico. Com base neste contexto, os projetos dos novos motores visam uma melhor eficiência térmica e mecânica, com auxílio de soluções de engenharia que possam beneficiar o desempenho dos motores, resultando em uma melhor queima do combustível e menor atrito. Um dos contribuintes mais relevantes para o atrito num motor é o sistema pistão-anel de pistão-camisa de cilindro que é o foco de muitos trabalhos em busca da redução das perdas por atrito. As propriedades dos filmes à base de carbono tipo diamante (Diamond-Like Carbon - DLC) são bem conhecidas por apresentam alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, tornando-se adequados para diferentes aplicações tribológicas. O presente trabalho discute a viabilidade técnica de se aplicar um filme DLC amorfo hidrogenado, com gradiente de composição química, sobre a superfície interna brunida de camisas de cilindro para redução do atrito. A metodologia aborda duas espessuras de filme: 2,5 e 12,5 μm, depositadas pelo processo de deposição química em fase vapor assistida por plasma (PACVD), como alternativa para redução do atrito do motor e, consequentemente, redução no consumo específico de combustível, e ainda na redução do desgaste dos anéis de pistão e da superfície de trabalho da camisa de cilindro. Comparando camisas de cilindro com mesma rugosidade na superfície interna, denominadas camisas de referência (sem revestimento interno) e camisas recobertas com filme DLC, testes de bancada com movimento recíproco de contato mostraram redução do coeficiente de atrito (COF) em até 19%. Testes de motor ciclo Otto e Diesel em banco de prova com dinamômetro conferiram, respectivamente, uma redução da pressão média efetiva de atrito (FMEP) do motor em até 12% e consumo específico de combustível (BSFC) em até 2,5% em rotações de 1000 a 1400 rpm. / In the last few decades questions about emissions level control for internal combustion engines as well as fuel consumption reduction have been debated in a global bases with clear deployments in more restricted control specifications to allow the commercialization of new internal combustion engines to more restrictive markets that look for a better life quality and environment. Even with the introduction of new technologies the engines still present a significant loss of energy due to the mechanical friction. With base in this context, the new development projects seek for high mechanical-thermal efficiency linked with engineer that can benefit the engine performance with a better combustion process and reduced friction as well. One of the most relevant contributors for the friction in an engine is the piston-piston ring-cylinder liner system which has been the focus of many research works with focus on reduce engine friction losses. The properties of Diamond-Like Carbon films (DLC) are well-known such as superior wear resistance and low friction coefficients that makes suitable for many different tribology applications. This work evaluates the application of a graded hydrogen amorphous DLC film with applied over cylinder liner running surface. The methodology approach two coating thickness: 2.5 and 12.5 μm, deposited by the plasma assisted chemical vapor deposition process (PACVD) as the alternative solution for engine friction reduction and thus a reduction on brake specific fuel consumption (BSFC), and a improved wear resistance behavior of the piston rings and cylinder liner contact surfaces as well. By using baseline parts without inner DLC coating and DLC coated parts with similar running roughness surfaces, comparative reciprocating bench tests showed a tendency of coefficient of friction (COF) reduction in up to 19%. In a same trend, fired gasoline and diesel engine tests showed a friction mean effective pressure reduction (FMEP) in to 12% and small brake specific fuel consumption (BSFC) in up to 2.5% at low engine speed range respectively.

O presente estudo descreve procedimentos aplicáveis aos ensaios de desgaste que privilegiam a documentação dos fenômenos de superfícies, característicos de biotribossistemas como os protéticos articulares, quando testados em simulador mecânico. Para validar os procedimentos propostos, um simulador mecânico foi projetado e fabricado de acordo com as normas ISO 14242-1 e ISO 14242-3, específicas para os ensaios de desgaste em próteses articulares de quadril. Pelo fato destas normas apresentar curvas de movimentos e cargas com baixa resolução (prescritas por poucos pontos), interpoladores distintos foram testados e aqueles que apresentaram o melhor desempenho na preservação da suavidade e forma das curvas foram selecionados para obter trajetórias com alta resolução. A validação do simulador mecânico e das curvas foi realizada em um ensaio com o uso de um conjunto protético articular do quadril de referência. Este ensaio teve a duração de 12 milhões de ciclos, sendo 6 milhões de ciclos realizados com cada uma das normas da série ISO 14242. Após a validação do mecanismo, dois conjuntos protéticos, manufaturados no Brasil, de mesmo modelo e lote, foram caracterizados e submetidos aos ensaios de desgaste. Cada conjunto protético foi testado com um protocolo de movimento por 1 milhão de ciclos, o que equivale à, aproximadamente, um ano de uso das próteses in vivo. A metodologia aplicada aos ensaios de desgaste permitiu documentar fenômenos de superfícies como: transferência de materiais entre os componentes, surgimento de resíduos, desplacamento de material transferido e ocorrência de mecanismos abrasivos que geram sulcos nas interfaces de contato. Tais fenômenos comprometem a durabilidade do tribossistema protético em questão, que deveria suportar cinco vezes o número de ciclos realizados. Os parâmetros que caracterizam as superfícies das próteses testadas com as normas ISO 14242-1 e ISO 14242-3 foram comparados em um teste estatístico, indicando que as diferentes cinemáticas (realizadas por um mesmo simulador mecânico) exercem influência no desempenho dos conjuntos protéticos. / This work presents procedures applicable to wear tests, which aid the documentation of the surfaces phenomena. The foccus is on tribosystems like joint prosthesis tested in mechanical simulators. In order to validate the proposed procedures, a mechanical simulator has been designed and built according to ISO 14242-1 and 14242-3 standards, which are specific for wear tests on hip joint prosthesis. Since these standards present curves of movement and load curves of low resolution (prescribed by few points), different interpolators have been tested. Interpolation techniques that have shown better performance in terms of smoothness and shape were selected to generate high resolution trajectories. The validation of the mechanical simulator and the proposed trajectories was performed through a wear test of a reference hip joint prosthesis. This wear test had 12 millions cycles, whereas, 6 million cycles were performed according to ISO 14242-1 and 6 million cycles were performed according to ISO 14242-3. After validation of the mechanism and trajectories, brazilian made prosthetic sets, of the same model and same batch, were characterized and wear tested. Each prosthetic set was tested with distinct kinematics and 1 million cycles, which is roughly equivalent to one year of in vivo prosthesis use. The proposed and applied methodology for the wear tests allowed documenting several surface phenomena, namely, material transfer between the components, residues associated to abrasive mechanisms, indicated by grooves observed on contact interfaces. Such adverse phenomena suggest low prosthesis durability, which should stand five folds more test cycles, 5 million cycles. The surface parameters of the tested prosthesis generated by ISO 14242-1 and 14242-3 standards were compared through a statistic test, showing that different kinematics (performed by the same mechanical simulator) influenced joint prosthetic performance.

Orientador: Marcos Valério Ribeiro / Co-orientador: Teófilo Miguel de Souza / Banca: Manoel Cleber de Sampaio Alves / Banca: Amauri Hassui / Resumo : O aumento das exigências mundiais por melhores produtos e a crescente competição entre empresas no mercado globalizado aumenta a busca por processos que garantam menores custos aliados a grande produtividade e produto de alta qualidade. Assim o grande desenvolvimento industrial e tecnológico tem aumentado a pesquisa em processos de usinagem que promovam, por exemplo, alto desempenho no que diz respeito à remoção de material, menor avaria e desgaste da ferramenta e menores impactos ao meio ambiente. Em relação às superligas a base de níquel, as mesmas têm um papel extremamente importante nas indústrias aeronáutica, automobilística, petróleo e gás dentre outras. As superligas a base de níquel estudadas foram a Nimonic 80A, o Inconel 718 e a Pyromet A31, materiais de difícil usinagem que possuem alta resistência mecânica e à corrosão em temperaturas elevadas. O objetivo deste trabalho é o estudo da formação do cavaco em relação aos diversos parâmetros de usinagem, a fim de alcançar alto desempenho e melhorias no torneamento cilíndrico externo destas ligas. As ligas foram torneadas utilizando-se diversos parâmetros de usinagem: velocidades de corte (75 e 90 m/min), avanço (0,15 e 0,18 mm/rot), profundidade (0,8 mm), Mínima Quantidade de Fluido (MQF), Fluido abundante e ferramenta de metal duro com recobrimento (TiAlN). Analisou-se a formação de cavacos, a rugosidade do material, o volume de material removido, o comprimento usinado. Foram realizadas ainda análises macroestruturais e de tempo de vida das ferramentas utilizadas a fim de se detectar possíveis desgastes, bem como análises microestruturais dos cavacos através da microscopia óptica e das ferramentas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Assim foi possível notar que há mais de um tipo de desgaste associado ... (Resumo cmpleto, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increase of world requirements per better products and the growing competition between companies in the global market makes them seek processes that ensure lower costs allied to high productivity and high quality product. Thus the great industrial and technological development has increased the search for machining processes that promote, for example, high performance as regards the chip removal, less tool wear and failure and reduced impact on the environment. Regarding superalloys based on nickel, they have an extremely important role in the aeronautical and automotive industries among others. The nickel-based superalloy studied are the Nimonic 80A, Inconel 718, Pyromet A31 difficult to machine materials that has high mechanical strength and corrosion resistance at higher temperatures. The objective of this work is to study the influence of the application of cutting fluids in turning and the machining parameters in order to achieve high performance and optimization of machining this alloys. The alloys were machined using various machining parameters: cutting speed (75 and 90 m/min), feed rate (0,15 and 0,18 mm/rot), cutting depth (0,8 mm), Minimum Quantity fluid (MQF), Fluid abundant and coated tools. After turning chip samples were obtained, was measured the surface roughness, chip volume removed, cutting length and macrostructural analyzes were performed and of lifetime of the tools used in order to detect possible wear, as well as, microstructural analyzes of the chips by optical microscopy and tools by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Thus it was possible to note that there is more than one type of wear associated the turning of nickel alloys, as well as the cutting speed of 75 m/min was the best in general terms for use of abundant fluid. Regarding the application of MQF obtained satisfactory ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro o efeito do ácido cítrico líquido, ácido clorídrico na forma de gás e líquido na evolução do processo erosivo associado ou não a abrasão do tecido dentinário. Foram simuladas situações diárias que ocorrem na Doença do Refluxo Gastroesofágico (DRGE) e no consumo de alguns tipos de refrigerantes. O estudo foi fatorial 3 X 2 , tendo como fatores de estudo: exposição ao ácido em 3 níveis (ac. cítrico, ácido clorídrico na forma líquida e gasosa), abrasão em 2 níveis (sem e com escovação), o tempo foi analisado individualmente por ácido empregado para verificar a evolução do processo erosivo. Foram obtidos 60 espécimes de dentina (3 X 3 mm) a partir do terço cervical da raiz de incisivos bovinos, que foram isolados com resina composta, exceto a face a ser exposta aos desafios erosivos, que foi lixada e polida para planificar a superfície e remoção do cemento, metade desta face foi isolada com fita de silicone adesivo (controle). Os espécimes foram aleatoriamente divididos em 6 subgrupos (n=10). Foi realizado desafio erosivo com HCl líquido, 0,6%, pH=2; com gás do HCl , pH=2 ambos a 37ºC e com ácido cítrico líquido, 0,3%, pH=2,7, com temperatura ambiente (22ºC). A exposição foi de 20 segundos para os desafios com ácido clorídrico e por 5 minutos para o ácido cítrico em cada ciclo, repetidos 6 vezes. Após cada desafio erosivo, os corpos de prova ficaram imersos em saliva artificial por 1 hora, a 37°C, realizada ou não a abrasão e, em seguida, foram obtidas as imagens para as análises de perfil de desgaste, rugosidade de superfície, área, número e tamanho dos túbulos dentinários expostos. A abrasão foi realizada com escova elétrica por 10s e 200gf com dentifrício. Os dados foram submetidos aos testes ANOVA e Tukey (p<0,05). Pode-se observar que os ácidos cítrico e clorídrico (liquido) promoveu maior desgaste (p<0,05) do que o gás. A rugosidade foi mais intensa no ácido cítrico (p<0,05). Na morfologia da dentina o ácido clorídrico foi que promoveu maiores alterações (p<0,05) O fator tempo foi semelhante para todos os grupos e a escovação reduziu a rugosidade. Pode-se concluir que os diferentes ácidos promoveram um processo erosivo distinto, sendo que o gás de ácido clorídrico promoveu menor desgaste e o ácido cítrico, a maior rugosidade e o ácido clorídrico líquido promoveu maior alteração morfológica dos túbulos dentinários. / The aim of this study was to evaluate in vitro the effect of liquid citric acid, hydrochloric acid in the form of gas and liquid in the evolution of erosion with or without abrasion of the dentin. Everyday situations were simulated occurring in Gastroesophageal Reflux Disease (GERD) and use of some types of soft drinks. The study was a factorial 3 x 2, with the study of factors: acid exposure in three levels (citric acid, hydrochloric acid in liquid and gaseous form), abrasion on two levels (with and without brushing), the time was analyzed individually by acid used to verify the evolution of erosion. There were obtained 60 samples of dentin (3 x 3 mm) from the cervical third of bovine incisors roots, which were lined with composite resin except the side to be exposed to erosive challenges, which was sanded and polished to plan surface and removal of cement, half of the face was covered with silicone adhesive tape (control). The specimens were randomly divided into 6 subgroups (n = 10). Erosive challenge was performed with liquid HCl, pH = 2; with gas HCl, 0,6%, pH = 2 both at 37°C and with liquid citric acid, 0,3%, pH 2.7, room temperature (22 ° C). Exposure was for 20 seconds with hydrochloric acid and challenges for 5 minutes to citric acid at each cycle, repeated 6 times. After each erosive challenge, the samples were immersed in artificial saliva for 1 hour at 37 ° C, performing or not the abrasion and then take the images to the wear profile analysis, surface roughness were obtained area , number and size of exposed dentinal tubules. The abrasion was performed with electric brush for 10 seconds and 200gf with toothpaste. The data were submitted to ANOVA and Tukey test (p <0.05). The time factor was similar in all groups and brushing reduced roughness. It can be seen that citric and hydrochloric acid (liquid) promoted increased wear (p <0.05) than the gas. The roughness was more intense citric acid (p <0.05). The morphology of the dentin hydrochloric acid was to the highest changes (p <0.05). The time factor was similar in all groups and brushing reduced roughness. It can be concluded that the different acids promoted a distinct erosion process, wherein hydrochloric acid gas promoted less wear and citric acid greater roughness and liquid hydrochloric acid promoted greater morphological changes of dentinal tubules

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Tese de mestrado integrado. Engenharia Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestr.. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas de Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores Doutores Luís Picado Santos e Arnaldo Sousa Melo

O desgaste dental é uma patologia presente na população, sendo estudada principalmente em populações infantis, determinar a prevalência de desgaste dentário em uma população jovem e como isso afeta a qualidade de vida nos permite estabelecer o diagnóstico oportuno e seu respectivo tratamento. As lesões não cariosas representam uma perda irreversível de tecido dentário que inclui patologias posteriores que afetam a qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste estudo foi determinar a prevalência de lesões não cariosas, assim como relacionar com o de desgaste, o gênero e a idade, determinando também o possível impacto do desgaste dentário na qualidade de vida das pessoas. A população do estudo incluiu 400 estudantes das Faculdades de Odontologia e de Ciências Psicológicas da Universidade Central do Equador, com idades de 19 a 27 anos. As lesões não cariosas foram identificadas de acordo com o índice de Desgaste Dentário IDD, e foi aplicado o questionário de Qualidade de Vida OHIP14. Os dados obtidos da observação clínica, assim como da aplicação da entrevista, foram armazenados e codificados em uma planilha Microsoft Excel 2010, a partir da qual foram feitos os cálculos da frequência dos níveis de impacto e pontuações médias para as dimensões do questionário de qualidade de vida. Para determinar o grau de correlação entre as duas variáveis principais do estudo utilizou-se o Coeficiente de Person. A prevalência de lesões não cariosas na cavidade oral foi de 3,3%, determinando que o setor correspondente aos incisivos anteriores inferiores apresentou 34,3% na região do esmalte, enquanto no setor correspondente aos incisivos anteriores superiores observou-se 2,9% de envolvimento na região dentinária, o desgaste das bordas incisais nos caninos superiores ocorreu em 7,3%, afetando a dentina. Não foram encontradas diferenças significativas, em relação ao gênero (p>0,05, de acordo com U de Mann Whitney), nem com relação à idade (p>0,05, de acordo com Kruskal Wallis). No que diz respeito à qualidade de vida, a dimensão dor apresentou um nível médio de 1,31, seguida por dificuldade psicológica com média de 1,29. As dimensões restantes apresentaram valores inferiores a 1. Portanto, conclui-se que a prevalência de desgaste dentário ocorreu em 3,3% no esmalte e 0,5% na dentina em toda a boca. A região incisal dos incisivos centrais inferiores apresentou um desgaste significativo em relação às superfícies dentárias dos outros dentes. A dor e a dificuldade psicológica foram os aspectos mais afetados em relação à qualidade de vida. Não foram encontradas diferenças significativas entre gênero e idade em relação à prevalência de desgaste dentário e impacto na qualidade de vida. / The dental wear is a pathology that is present in the population, being mainly studied in children populations principally, to determinate the prevalence of dental wear in a young population and how it affects the quality of life, allows us to establish the appropriate diagnosis and its respective treatment. Non-carious lesions represent irreversible loss of dental tissue that includes later pathologies affecting the patients\' quality of life. The aim of this report is to determine the prevalence of non-carious lesions, as well as to relate to the level of attrition, gender and age, also determining the possible impact on the quality of life of the subjects of study. The study population was 400 students from the Faculties of Dentistry and Psychological Sciences of the Central University of Ecuador, aged from 19 to 27 years. Those patients with presence of non-carious lesions were identified according to the Index of Dental Wear. IDW, in them the OHIP14 quality of life questionnaire was applied. The data obtained from the clinical observation as well as from the application of the survey were stored and codified in a Microsoft Excel 2010 sheet, from which were made frequency calculations of impact levels and average scores for the dimensions of the quality of life questionnaire. To determine the degree of correlation between the two main study variables, the Person Coefficient was applied. The prevalence of non-carious lesions at the general level in the oral cavity was 3.3%, determining that the sector corresponding to the lower anterior incisors presented 34.3% in the enamel region, whereas in the sector corresponding to the anterior superior incisors, 2.9% involvement was observed in the dentin region, the wear of the incisal edges in the maxillary canines occurred in 7,3%, affecting dentin. No significant differences were found in the sex dimensions (p> 0.05, according to U Mann Whitney), nor in relation to age (p> 0.05, according to Kruskal Wallis). Regarding Quality of life, the pain dimension presented a mean level of 1.31 followed by psychological difficulty - with average of 1.29. The remaining dimensions presented values lower than 1. Therefore conclued that, the prevalence of tooth wear occurs at 3.3% at the enamel level and at 0.5% at the dentin level throughout the mouth. The incisal surface of the lower central incisors showed significant wear in relation to the surfaces of other teeth. Pain and psychological difficulty were the aspects most affected in relation to quality of life. No significant differences were found between gender and age in relation to the prevalence of tooth wear and impact on quality of life.