Made available in DSpace on 2015-12-10T14:22:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-19. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:28:37Z : No. of bitstreams: 1 000852150_20160202.pdf: 256387 bytes, checksum: 4ef7991da4305b2ad879e52788744b73 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-03T15:35:15Z: 000852150_20160202.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-03T15:35:55Z : No. of bitstreams: 1 000852150.pdf: 4573029 bytes, checksum: fb27ef52f4bb823b5d6820bb368b0d9d (MD5) / A utilização de ensaios de avaliação da usinabilidade dos materiais pode ser um fator determinante na viabilidade de processos de fabricação, contribuindo no planejamento dos custos, prazos e na busca pela qualidade do produto através de desenvolvimentos de estratégias e tecnologias de usinagem. Quando o produto usinado é um cilindro, que faz o papel de ferramenta no processo de laminação, a necessidade de tal desenvolvimento fica clara quando se analisa os requisitos para alta performance de cilindros de laminação e se identifica que eles são os mesmos requisitos para alta performance de insertos de usinagem: resistência ao desgaste, tenacidade e dureza. Assim esse trabalho propõe um ensaio de usinabilidade em laboratório para a avaliação de dois materiais de cilindros de laminação: o ferro fundido indefinido e o ferro fundido indefinido microligado. O ensaio foi executado através do fresamento com três arestas de metal duro em um centro de usinagem e a análise de usinabilidade foi feita pelo critério de fim de vida da ferramenta de usinagem. Foi constatado que a adição de elementos de liga na composição química dos cilindros influenciou diretamente na usinabilidade do ferro fundido indefinido microligado, pois a fração volumétrica de carbonetos VC aumentou em quase três vezes nesse material resultando em um desgaste abrasivo nas arestas das ferramentas de corte / The use of tests to evaluate the machinability of the material may be a determining factor in the viability of manufacturing processes, and contribute to planning the cost, time and in the search for the quality of the product through development of strategies and machining technologies. When the machined product is rolling mill roll, who played as a tool in the milling process the need for such development becomes clear when is examined the requirements for high performance rolling mill roll and identifies that they are the same requirements for high performance machining tools: wear resistance, toughness and hardness. So, this work proposes a machinability test in laboratory seeking the evaluation of two materials for rolling mill rolls: an indefinite chilled double poured cast iron and a microalloyed indefinite chilled double poured cast iron. The test was performed by milling with three edges of carbide on a machining center and the machinability analysis of this work was done by the criterion of end of life of the machining tool. The work found that the addition of alloying elements on the chemical composition of the rolling mill rolls directly influenced the machinability of microalloyed indefinite chilled double poured cast iron, because the volume fraction of carbides VC increased by almost three times in this material resulting in an abrasive wear on the edges of cutting tools

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-27. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:30:39Z : No. of bitstreams: 1 000852079_20160527.pdf: 384748 bytes, checksum: d13287fe4bb4e50857976157165dd2ee (MD5) Bitstreams deleted on 2016-05-30T11:37:07Z: 000852079_20160527.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-30T11:37:52Z : No. of bitstreams: 1 000852079.pdf: 3951366 bytes, checksum: 259ae6df8d263a1d123b5707ff472b77 (MD5) / Reduzir o uso de fluidos de corte em operações de usinagem é uma meta que tem sido buscada na indústria devido aos problemas ecológicos e de saúde humana, causados pelos fluidos de corte. No entanto, os fluidos de corte ainda promovem uma vida de ferramenta mais longa para muitas operações de usinagem. Este é o caso da operação de fresamento de acabamento da liga de titânio Ti6Al4V usando pastilhas de metal duro recobertas. Portanto, o objetivo deste trabalho é estudar condições de corte mais adequadas para o uso da técnica de mínima quantidade de fluido, ou seja, condições que tornem a vida da ferramenta na técnica MQF, mais próximas ou superiores àquelas obtidas com corte sem lubri-refrigeração e corte com jorro de fluido, sem prejudicar a rugosidade da peça. Para alcançar estes objetivos vários experimentos de fresamento de acabamento foram realizados, variando-se a velocidade de corte e taxa de avanço com aplicação da técnica MQF com o uso de três diferentes fluidos comparados com o corte sem lubri-refrigeração e corte com jorro de fluido. A principal conclusão deste estudo foi que a aplicação da técnica MQF no processo de fresamento de acabamento do Ti-6Al-4V aumenta a vida da ferramenta, melhorando a produtividade e rugosidade, quando mantidas as mesmas condições de corte originalmente propostas / To reduce cutting fluids use in machining operations is one goal that has been searched in industrial companies, due to ecological and human health problems caused by the cutting fluid. However, the cutting fluids still provide a longer tool life for many machining operations. This is the case of Ti6Al4V titanium alloy end milling operation using coated carbide inserts. Therefore, this work objective is to study cutting conditions more suitable for minimum quantity of fluid technique use, i.e., conditions which make tool life in MQF technique, closer or over to that obtained with dry cutting and cutting with fluid fload, without damaging the workpiece roughness. To reach these goals several end milling experiments were carried out, varying up cutting speed and feed rate with MQF technique application with three different fluids compared with dry cutting and cutting with fluid fload. The main study conclusion was that applying the MQF technique in Ti-6Al-4V end milling process increases tool life, improving productivity and roughness, when kept up the same cutting conditions proposed originally

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-12. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:26:39Z : No. of bitstreams: 1 000839292.pdf: 7094828 bytes, checksum: d8751f18339287cf120ccf1c205c7a20 (MD5) / Quando se estudam materiais para aplicação em componentes estruturais aeronáuticos deve-se considerar que os mesmos serão submetidos à carregamentos cíclicos, sendo um parâmetro importante para projetos o estudo da vida em fadiga dos materiais. Considerando, por exemplo, em um trem de pouso em operação, o estudo do desgaste e da corrosão é fundamental principalmente quando se pretende utilizar novas técnicas de tratamentos superficiais. Atualmente, materiais de alta resistência mecânica, como o aço ABNT 4340, são utilizados em diversos componentes do trem de pouso. Devido à necessidade de alta resistência ao desgaste e à corrosão, os componentes são geralmente revestidos por cromo e cádmio. Estes tratamentos produzem resíduos, como o Cr+6 e cianetos, por exemplo, que são prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Este projeto tem origem na necessidade da indústria aeronáutica nacional, ELEB/EMBRAER, em reduzir o uso de materiais revestidos, principalmente o cádmio eletrodepositado. O projeto tem como foco, o estudo de uma técnica alternativa aos revestimentos por eletrodeposição, trata-se da implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio aplicado em atuadores do trem de pouso. Considerando os esforços sofridos pelos atuadores, os aços ABNT 4340 e o aço inoxidável 15-5PH foram ensaiados em fadiga axial, corrosão em névoa salina e desgaste pino-disco. Também foram realizados ensaios de microindentação, nanoindentação, microscopia óptica para análise microestrutural, microscopia eletrônica de varredura para análise fractográfica, microscopia de força atômica e análise de tensão residual / When study materials to use in aircraft structural components must be considered that they are subjected to cyclic loads, being an important parameter for the study of fatigue life of materials. Considering, for example, a landing gear into operation, the study of wear and corrosion is critical, especially when you intend to use new surface treatments techniques. Currently, high strength materials, especially AISI 4340 steel, are widely used as landing gear components. Due to the high resistance to wear and corrosion requirements, components are usually coated with hard chromium or cadmium. Treatments can produce wastes such as cyanide and Cr+6, for example, generated after the application hard chromium and cadmium coatings, which are harmful to health and environment. This project was originated from the national aircraft industry, ELEB/EMBRAER, requirements to reduce the use of electroplated coated materials, mainly electroplated cadmium. The project focus is to study an alternative technique to coatings by electroplating, plasma immersion ion implantation (PI3) applied on the landing gear actuators. Considering the load sustained by the wheel axis of the landing gear, AISI 4340 steel and 15-5 PH stainless steel were tested in axial fatigue, corrosion and wear pin-disc. Also tests were performed, microindentation, nanoindentation, optical microscopy for microstructural analysis, scanning electron microscopy for fractographic analysis, atomic force microscopy and residual stress analysis

Orientador: Antonio Jorge Abdalla / Coorientador: Humberto Lopes Rodrigues / Coorientador doutorado sanduíche: Jean Denape / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Cristina de Carvalho Ares Elisei / Banca: Rafael Humberto Mota de Siqueira / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Os aços de ultra alta resistência como o aço 4340 tem sido amplamente utilizados pela indústria aeronáutica e aeroespacial em aplicações como trens de pouso de aeronaves e o veículo lançador de satélite brasileiro (VLS), além de um uso extensivo para diversos setores da indústria em geral. Isso se deve, em grande medida, às suas propriedades mecânicas. Este trabalho se propõe a avaliar as propriedades tribológicas do par aço 4340, inicialmente submetido ao tratamento térmico de têmpera e revenimento, e a liga bronze alumínio 630, utilizados em trens de pouso. Será estudado o comportamento destas estruturas após o aço ser submetido a tratamentos de superfície por nitretação a plasma e carbonetação a laser, como forma de melhorar seu desempenho com relação ao atrito e ao desgaste. Neste estudo foi escolhido o ensaio tipo pino-disco para simular a situação real de desgaste. Os discos foram confeccionados a partir do aço AISI/SAE 4340 e os pinos foram feitos da liga bronze-alumínio 630. Foram realizadas análises microestruturais das estruturas e das camadas de compostos formadas devido ao tratamento de superfície, Após os ensaios de desgaste foram feitas observações das superfícies através de microscopia e perfilometria óptica, microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X, testes de riscamento (scratching tests), dureza, observação de rugosidade e pesagem dos corpos de prova. Foram levantados os parâmetros do desgaste e alterações microestuturais devido à interaç... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ultra high strength steels as 4340 steel has been widely used by the aerospace industry in applications such as aircraft landing gears and the Brazilian satellite launch vehicle (VLS), plus an extensive use for various sectors of the industry in general. This is due largely to their mechanical properties. This work aims to evaluate the tribological properties of 4340 steel pair, initially submitted to heat treatment of quenching and tempering, and aluminum bronze 630 alloy, used in landing gear. The behavior of these structures after the steel be subjected to surface treatment by plasma nitriding and laser carbonetation will be studied, as a way to improve its performance with respect to friction and wear. For this study, pin-on-disc test was chosen in order to simulate the real situation of wear. The discs were made from 4340 steel and pins were made of aluminium bronze 630 alloy. Micro-structural analyses were undertaken of the structures and compound layers formed due to surface treatment. After the wear tests surface observations were made through microscopy and perfilometry optical, scanning electron microscopy, x-ray diffractometry, x-ray tests, scratching tests, hardness, roughness and weighing of the specimens. Parameters of wear and microestuturals changes were raised due to interaction between the contact surfaces during rehearsals. Loss of mass was analyzed and curves of wear and friction related parameters were plotted in function of the slided distance and/or time of test. In the tests three test velocities were used: 0.5; 1.0 and 1.5 m/s. It was possible to calculate the wear rate for each pair and studied velocities. In general it was noted that the mechanisms of wear detected are similar for all conditions of the surface of the discs. The images show that the particles are bent on the disc, in the form of layers, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

This work presents a study of the mechanical and tribological properties of niobium-reinforced alumina composites obtained by the spark plasma sintering (SPS) technique. Alumina and niobium powders were characterized regarding the size distribution and morphology of particles by laser diffraction and scanning electron microscopy, respectively. These particulates materials were mixed and simultaneously pressed and sintered by SPS with a uniaxial pressure of 50 MPa at 1400oC. The microstructure and crystalline phases of sintered materials were determined by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. Mechanical properties of the samples related to the stiffness, hardness and fracture toughness were determined by means of the instrumented indentation test and the Vickers indention test. For the tribological study of the ceramic materials, sliding wear tests were performed using the experimental design statistics technique. A factorial design at two levels was used in order to evaluate the main and the interaction effects of three factors – Nb concentration, normal load and counterbody – on friction and wear responses. Empirical relationships between the responses and the interest factors were obtained by means of the factorial design at three levels. Sliding wear tests were conducted in dry environment at room temperature using a ball-on-disc configuration, three levels of normal load (5 N, 10 N and 15 N), ceramic disks with three compositions (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), metallic (AISI 52100 steel) and ceramic (Al2O3) balls as well. The tribological behavior of the materials was evaluated with regard to friction coefficient, wear coefficient and wear mechanisms. The results showed that composites exhibited an increase in mechanical resistance because they had higher fracture toughness values than the monolithic alumina. In addition, the brittleness index that correlates the stiffness, hardness and the fracture toughness was lower for the composite with a higher niobium content. Statistical results indicated that the main and interactions effects involving niobium concentration and counterbody were significant. The friction coeficiente for the composites was slightly lower for the steel counterbody. When sliding against the steel counterbody composites exhibited a wear resistance two orders of magnitude higher than that of the monolithic alumina and specific wear coefficient values characteristic of the mild wear regime. The higher wear resistance of composites was related to the tribofilm formation over worn surfaces, due to material transfer from the counterbody. Monolithic alumina showed a higher wear in relation to the composites, due to brittle fracture, mostly when sliding against the Al2O3 counterbody at higher loads. The good strength of matrix/reinforce interface contributed to increase the fracture toughness of composites, as well as to prevent the pull out of niobium particles from alumina matrix and to increase the sliding wear resistance of alumina – niobium composites. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-07-05T16:43:15Z No. of bitstreams: 1 Tese Aline Luisa Bandeira Dotta.pdf: 5541332 bytes, checksum: 3bb17bb92c14588556cefe1ca0b899dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-05T16:43:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Aline Luisa Bandeira Dotta.pdf: 5541332 bytes, checksum: 3bb17bb92c14588556cefe1ca0b899dc (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / Este trabalho apresenta um estudo das propriedades mecânicas e tribológicas de compósitos de alumina reforçados com partículas de nióbio obtidos pela técnica de sinterização por plasma pulsado (Spark Plasma Sintering – SPS). Os pós de alumina e nióbio foram caracterizados quanto à distribuição de tamanho e morfologia das partículas por difração laser e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. Esses materiais particulados foram misturados e simultaneamente compactados e sinterizados via SPS com pressão uniaxial de 50 MPa a 1400oC. A microestrutura e as fases cristalinas dos materiais sinterizados foram determinadas por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios X, respectivamente. As propriedades mecânicas das amostras relacionadas com rigidez, dureza e tenacidade à fratura foram determinadas por meio dos ensaios de indentação instrumentada e de indentação Vickers. Para o estudo tribológico dos materiais cerâmicos foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento aplicando a técnica estatística de planejamento de experimentos. Foi utilizado o planejamento fatorial de dois níveis para avaliar os efeitos principais e de interação de três fatores – concentração de Nb, carga normal e contracorpo – sobre as respostas atrito e desgaste. As relações empíricas entre as respostas e os fatores de interesse foram obtidas por meio do planejamento fatorial de três níveis. Os ensaios de desgaste por deslizamento foram conduzidos a seco, a temperatura ambiente utilizando a configuração de esfera-sobre-disco, três níveis de carga normal (5 N, 10 N e 15 N), discos cerâmicos com três composições (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), bem como esferas metálicas (aço AISI 52100) e cerâmicas (Al2O3). O comportamento tribológico dos materiais foi avaliado quanto ao coeficiente de atrito, coeficiente de desgaste e mecanismos de desgaste. Os resultados indicaram que os compósitos apresentaram um aumento de sua resistência mecânica por terem valores de tenacidade à fratura superiores aos da alumina monolítica. Além disso, o índice de fragilidade, que correlaciona a rigidez, dureza e tenacidade à fratura foi menor para o compósito com maior teor de nióbio. Os resultados estatísticos indicaram que os efeitos principais e de interação da concentração de nióbio e do contracorpo foram significativos. O coeficiente de atrito para os compósitos foram ligeiramente menor para o contracorpo de aço. Os compósitos, quando em contato com o contracorpo de aço apresentaram resistência ao desgaste duas ordens de grandeza maior que a da alumina monolítica e valores de coeficiente de desgaste especifico característicos do regime de desgaste moderado. A maior resistência ao desgaste dos compósitos foi relacionada com a formação de um tribofilme nas superfícies desgastadas, devido à transferência de material do contracorpo. A alumina monolítica apresentou maior desgaste em relação aos compósitos, devido à fratura frágil, principalmente quando em contato com o contracorpo de Al2O3 e sob maiores cargas. A boa resistência da interface matriz/reforço contribuiu para aumentar a tenacidade à fratura, bem como para impedir o arrancamento das partículas de nióbio da matriz de alumina e aumentar a resistência ao desgaste por deslizamento dos compósitos alumina – nióbio.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Gilberto de Magalhães Bento Gonçalves / Banca: Carlos Eiji Hirata Ventura / Resumo: O processo de retificação é uma das mais importantes operações usadas para a obtenção de peças com altas precisões, sendo a mesma responsável pelo aumento nos custos finais dos produtos. Para que as operações possam ser realizadas com o máximo de eficiência é importante que o rebolo - ferramenta utilizada na operação de retificação - seja dressado em intervalos frequentes para a remoção dos grãos gastos e manter o perfil de sua superfície. A dressagem apresenta várias técnicas, com diversas ferramentas, mas para a maioria dos rebolos, cujos quais são do tipo convencional, a dressagem realizado com a ferramenta de ponta única de diamante é a mais utilizada. Com isso o monitoramento se torna então uma questão para a qualidade da peça, onde o aperfeiçoamento das técnicas de retificação deve ser utilizada para um melhor aproveitamento do rebolo. Foram verificados a geometria de cada formato do diamante presente no dressador de ponta única, sendo a forma geométrica do dressador piramidal e trapezoidal. Neste trabalho foi avaliado a rugosidade da peça, após a retificação da peça em aço VP 80, sendo o rebolo dressado com dois tipos de dressadores com diamantes sintéticos CVD um com o tipo piramidal e trapezoidal. As medições de rugosidade foram realizadas em intervalos de 20, 70 e 120 passadas e diferentes parâmetros Ud (igual a 1 e 5), e após cada etapa realizada o rebolo era dressado e novamente era realizada a retificação da peça e, assim, sucessivamente para os demais ensaios, o... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The grinding process is one of the most important operations used for obtaining high precision workpieces being such process responsible for the increase on the final product cost. In order to perform at its high efficiency it is important that the grinding wheel -a tool used in the grinding process - be dressed at frequent intervals for the removal of the worn grains and maintenance of the profile of its surface. The dressing allows several techniques with diversified tools but once most grinding wheels are the conventional types the dressing performed with a single point diamond tool is the most commonly used. Due to such a feature, monitoring becomes a relevant aspect for the quality of the workpiece, where the improvement of the grinding wheel rectification techniques must be used for majoring the use of the grinding wheel. It was verified the geometry of every diamond shape presented in the single point dresser with pyramidal and trapezoidal shapes. In this work it was evaluated the roughness of the workpiece after the rectification with VP 80 steel being the grinding wheel dressed with two kinds of CVD synthetic diamond dressers, both presenting pyramidal and trapezoidal shapes.The roughness measurement was carried out at 20, 70 and 120 spinning intervals and different Ud parameters (equal 1 and 5) and after every stage the grinding wheel was dressed and once again the rectification of the workpiece was performed and that was continuously done with the remaining essays ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientadora: Maria Odila Hilário Cioffi / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Banca: Lindolfo Araujo Moreira Filho / Banca: Luiz fábio dos Santos Vieira / Resumo: Quando se estudam materiais para aplicação em componentes estruturais aeronáuticos deve-se considerar que os mesmos serão submetidos à carregamentos cíclicos, sendo um parâmetro importante para projetos o estudo da vida em fadiga dos materiais. Considerando, por exemplo, em um trem de pouso em operação, o estudo do desgaste e da corrosão é fundamental principalmente quando se pretende utilizar novas técnicas de tratamentos superficiais. Atualmente, materiais de alta resistência mecânica, como o aço ABNT 4340, são utilizados em diversos componentes do trem de pouso. Devido à necessidade de alta resistência ao desgaste e à corrosão, os componentes são geralmente revestidos por cromo e cádmio. Estes tratamentos produzem resíduos, como o Cr+6 e cianetos, por exemplo, que são prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Este projeto tem origem na necessidade da indústria aeronáutica nacional, ELEB/EMBRAER, em reduzir o uso de materiais revestidos, principalmente o cádmio eletrodepositado. O projeto tem como foco, o estudo de uma técnica alternativa aos revestimentos por eletrodeposição, trata-se da implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio aplicado em atuadores do trem de pouso. Considerando os esforços sofridos pelos atuadores, os aços ABNT 4340 e o aço inoxidável 15-5PH foram ensaiados em fadiga axial, corrosão em névoa salina e desgaste pino-disco. Também foram realizados ensaios de microindentação, nanoindentação, microscopia óptica para análise microestrutural, microscopia eletrônica de varredura para análise fractográfica, microscopia de força atômica e análise de tensão residual / Abstract: When study materials to use in aircraft structural components must be considered that they are subjected to cyclic loads, being an important parameter for the study of fatigue life of materials. Considering, for example, a landing gear into operation, the study of wear and corrosion is critical, especially when you intend to use new surface treatments techniques. Currently, high strength materials, especially AISI 4340 steel, are widely used as landing gear components. Due to the high resistance to wear and corrosion requirements, components are usually coated with hard chromium or cadmium. Treatments can produce wastes such as cyanide and Cr+6, for example, generated after the application hard chromium and cadmium coatings, which are harmful to health and environment. This project was originated from the national aircraft industry, ELEB/EMBRAER, requirements to reduce the use of electroplated coated materials, mainly electroplated cadmium. The project focus is to study an alternative technique to coatings by electroplating, plasma immersion ion implantation (PI3) applied on the landing gear actuators. Considering the load sustained by the wheel axis of the landing gear, AISI 4340 steel and 15-5 PH stainless steel were tested in axial fatigue, corrosion and wear pin-disc. Also tests were performed, microindentation, nanoindentation, optical microscopy for microstructural analysis, scanning electron microscopy for fractographic analysis, atomic force microscopy and residual stress analysis / Doutor

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000447106-Texto+Completo-0.pdf: 3203948 bytes, checksum: ee13ebac3cdb25bab02611e4cd2d6c1e (MD5) Previous issue date: 2013 / The objective of the present work is to develop a study of abrasive wear a specific component of a grain harvester, the bars of unit threshing the combines. For this study it was designed and built a test bench that simulates two types of materials, an ABNT/SAE 1045 steel and an ABNT/SAE 1518 steel underwent a forced to wear an abrasive that simulates the size and condition of a grain at a accelerated rate. This bench is in turn composed of parts used in systems threshing on harvesters in order to bring the test closer to the real. The general condition of the abrasive was compared with the literature in order to obtain better data with respect to wear on the condition. After the wear test was designed to better characterize this wear, where it is noted that medium carbon steel (SAE 1045) had a good initial performance with respect to wear, however the material with manganese (SAE 1518) showed a better resistance at the end of the tests when compared to SAE 1045. Finally, the tests was conducted to validate the bench, and characterization of abrasive wear in relation to which it was possible to sense the increased wear of the samples was performed when adding the SiO2 abrasive to simulate rice hull. / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo de desgaste abrasivo de um componente específico de uma colheitadeira de grãos, no caso as barras da unidade de trilha da colhedora. Para este estudo foi projetada e construída uma bancada de testes para utilização de dois tipos de materiais, um aço ABNT/SAE 1045 e um aço ABNT/SAE 1518, submetidos ao desgaste forçado de abrasivos que simulem o tamanho e condição mais próxima de um grão em ritmo acelerado. Esta bancada por sua vez foi constituída de peças utilizadas em sistemas de trilha de colheitadeiras, a fim de tornar o teste o mais próximo do real. A condição geral do abrasivo foi comparada com a literatura, a fim de se obter melhores dados em relação ao desgaste nessa condição. A análise de dados posterior teve a finalidade de caracterizar melhor este desgaste, onde foi possível perceber que o aço de médio carbono (SAE 1045) teve um desempenho inicial bom em relação ao desgaste, no entanto a liga com manganês (SAE 1518) apresentou uma resistência ao final dos ensaios melhor quando comparada ao SAE 1045. Por fim nos testes executados, foi realizada a validação da bancada, e a caracterização do desgaste em relação aos abrasivos onde foi possível perceber o aumento do desgaste das amostras quando se realizava a adição de SiO2 no abrasivo para simular a casca do arroz.

This work presents a study of the mechanical and tribological properties of niobium-reinforced alumina composites obtained by the spark plasma sintering (SPS) technique. Alumina and niobium powders were characterized regarding the size distribution and morphology of particles by laser diffraction and scanning electron microscopy, respectively. These particulates materials were mixed and simultaneously pressed and sintered by SPS with a uniaxial pressure of 50 MPa at 1400oC. The microstructure and crystalline phases of sintered materials were determined by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. Mechanical properties of the samples related to the stiffness, hardness and fracture toughness were determined by means of the instrumented indentation test and the Vickers indention test. For the tribological study of the ceramic materials, sliding wear tests were performed using the experimental design statistics technique. A factorial design at two levels was used in order to evaluate the main and the interaction effects of three factors – Nb concentration, normal load and counterbody – on friction and wear responses. Empirical relationships between the responses and the interest factors were obtained by means of the factorial design at three levels. Sliding wear tests were conducted in dry environment at room temperature using a ball-on-disc configuration, three levels of normal load (5 N, 10 N and 15 N), ceramic disks with three compositions (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), metallic (AISI 52100 steel) and ceramic (Al2O3) balls as well. The tribological behavior of the materials was evaluated with regard to friction coefficient, wear coefficient and wear mechanisms. The results showed that composites exhibited an increase in mechanical resistance because they had higher fracture toughness values than the monolithic alumina. In addition, the brittleness index that correlates the stiffness, hardness and the fracture toughness was lower for the composite with a higher niobium content. Statistical results indicated that the main and interactions effects involving niobium concentration and counterbody were significant. The friction coeficiente for the composites was slightly lower for the steel counterbody. When sliding against the steel counterbody composites exhibited a wear resistance two orders of magnitude higher than that of the monolithic alumina and specific wear coefficient values characteristic of the mild wear regime. The higher wear resistance of composites was related to the tribofilm formation over worn surfaces, due to material transfer from the counterbody. Monolithic alumina showed a higher wear in relation to the composites, due to brittle fracture, mostly when sliding against the Al2O3 counterbody at higher loads. The good strength of matrix/reinforce interface contributed to increase the fracture toughness of composites, as well as to prevent the pull out of niobium particles from alumina matrix and to increase the sliding wear resistance of alumina – niobium composites. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / Este trabalho apresenta um estudo das propriedades mecânicas e tribológicas de compósitos de alumina reforçados com partículas de nióbio obtidos pela técnica de sinterização por plasma pulsado (Spark Plasma Sintering – SPS). Os pós de alumina e nióbio foram caracterizados quanto à distribuição de tamanho e morfologia das partículas por difração laser e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. Esses materiais particulados foram misturados e simultaneamente compactados e sinterizados via SPS com pressão uniaxial de 50 MPa a 1400oC. A microestrutura e as fases cristalinas dos materiais sinterizados foram determinadas por microscopia eletrônica de varredura e por difração de raios X, respectivamente. As propriedades mecânicas das amostras relacionadas com rigidez, dureza e tenacidade à fratura foram determinadas por meio dos ensaios de indentação instrumentada e de indentação Vickers. Para o estudo tribológico dos materiais cerâmicos foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento aplicando a técnica estatística de planejamento de experimentos. Foi utilizado o planejamento fatorial de dois níveis para avaliar os efeitos principais e de interação de três fatores – concentração de Nb, carga normal e contracorpo – sobre as respostas atrito e desgaste. As relações empíricas entre as respostas e os fatores de interesse foram obtidas por meio do planejamento fatorial de três níveis. Os ensaios de desgaste por deslizamento foram conduzidos a seco, a temperatura ambiente utilizando a configuração de esfera-sobre-disco, três níveis de carga normal (5 N, 10 N e 15 N), discos cerâmicos com três composições (alumina, alumina-15%Nb e alumina-25%Nb), bem como esferas metálicas (aço AISI 52100) e cerâmicas (Al2O3). O comportamento tribológico dos materiais foi avaliado quanto ao coeficiente de atrito, coeficiente de desgaste e mecanismos de desgaste. Os resultados indicaram que os compósitos apresentaram um aumento de sua resistência mecânica por terem valores de tenacidade à fratura superiores aos da alumina monolítica. Além disso, o índice de fragilidade, que correlaciona a rigidez, dureza e tenacidade à fratura foi menor para o compósito com maior teor de nióbio. Os resultados estatísticos indicaram que os efeitos principais e de interação da concentração de nióbio e do contracorpo foram significativos. O coeficiente de atrito para os compósitos foram ligeiramente menor para o contracorpo de aço. Os compósitos, quando em contato com o contracorpo de aço apresentaram resistência ao desgaste duas ordens de grandeza maior que a da alumina monolítica e valores de coeficiente de desgaste especifico característicos do regime de desgaste moderado. A maior resistência ao desgaste dos compósitos foi relacionada com a formação de um tribofilme nas superfícies desgastadas, devido à transferência de material do contracorpo. A alumina monolítica apresentou maior desgaste em relação aos compósitos, devido à fratura frágil, principalmente quando em contato com o contracorpo de Al2O3 e sob maiores cargas. A boa resistência da interface matriz/reforço contribuiu para aumentar a tenacidade à fratura, bem como para impedir o arrancamento das partículas de nióbio da matriz de alumina e aumentar a resistência ao desgaste por deslizamento dos compósitos alumina – nióbio.

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguesJunior_Roberio_M.pdf: 3328140 bytes, checksum: d0f2014c71eeb448ae530ee5df6b8479 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Com o intuito de avaliar a eficiência de diferentes recobrimentos superficiais aplicados a tuchos de válvulas - um componente utilizado em motores à combustão - foram propostos alguns recobrimentos que foram comparados a um recobrimento já utilizado pela indústria. Para as avaliações foram realizados ensaios de microdureza, ensaios de desgaste micro-abrasivo e avaliações da microestrutura dos recobrimentos. Os recobrimentos estudados foram: nitretação a gás convencional, esta já utilizada pela indústria; implantação iônica por imersão em plasma (IIIP) de nitrogênio; IIIP de nitrogênio sobre a camada já existente de nitretação a gás convencional; e confrontada com uma amostra sem nenhuma camada de recobrimento superficial aplicada. Os ensaios de desgaste micro-abrasivo foram realizados em um equipamento do tipo esfera contra bloco, utilizando solução abrasiva de carboneto de silício (SiC), e variando a carga normal aplicada, sendo elas de 1, 2 e 3N. Os resultados mostram que a nitretação a gás convencional obteve o mais elevado nível de microdureza na superfície e também o mais elevado nível de desgaste por micro-abrasão; este resultado prevaleceu nesta amostra para todas as cargas normais aplicadas. Em geral, a amostra que obteve o melhor nível de desgaste, ou seja, o menor volume desgastado foi a amostra que não tinha nenhum tipo de recobrimento / Abstract: With the intention to evaluate the efficiency of different coatings applied to valve tappets - a component used in combustion engines - was proposed some coatings that was compared to an coating already known by the industry. For the evaluations were performed micro hardness tests, micro abrasive wear tests and studies of the microstructure of the coatings. The coatings studied were: conventional gas nitriding, this one already used by the industry; ionic implantation by plasma immersion (IIPI) of nitrogen; IIPI of nitrogen over the layer already existing of conventional gas nitriding; against a sample that was tested without any layer of coating. The micro abrasive tests were performed in an equipment named ball-on-block, using abrasive solution of silicon carbide (SiC), and varying the normal load from 1, 2 and 3N. The results showed that the conventional gas nitriding performed the highest level of micro hardness on the surface, and also the highest level of micro abrasion wear; this result prevailed in this sample in all the normal load applied. Generally, the sample that obtained the best level of wear, in other words, the lowest worn volume was the sample whithout any coating / Mestrado / Materiais / Mestre em Engenharia Automobilistica