O presente trabalho tem como objetivo avaliar a possibilidade de substituição do óleo mineral por polímero PAG como meio de resfriamento de barras de aço laminadas a quente. Para isto foram selecionadas barras laminadas dos aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 31CrMoV9 tendo suas propriedades avaliadas quanto a dureza, microestrutura e propriedades mecânicas. As amostras retiradas sofreram tratamento térmico de têmpera em laboratório sendo resfriadas em polímero PAG com concentração de 15% e 25% e em óleo mineral e, posteriormente, foram submetidas ao tratamento de revenimento a 600 ± 10 °C. Após o revenimento, as amostras foram seccionadas transversalmente para a medição de dureza na superfície, na metade do raio e no núcleo da amostra. A mesma amostra foi preparada para avaliação da microestrutura. O restante da amostra foi usinada para realização do ensaio de tração e conseqüente obtenção das propriedades mecânicas. Para os aços SAE 4140 e SAE 4340, as diferenças de dureza encontradas foram de no máximo 10% estando esta diferença dentro de uma tolerância aceitável nas especificações de clientes. As propriedades mecânicas dos corpos de prova resfriados em polímero foram, em média, 13% maiores do que as amostras resfriadas em óleo, comprovando a eficiência deste meio de resfriamento para estes dois aços em estudo. As diferenças encontradas nas amostras do aço DIN 31CrMoV9 não foram significativas sendo que a diferença média entre as durezas foi de 3,5%, enquanto que a diferença média entre as propriedades mecânicas foi de 4%, podendo assim concluir que os meios de resfriamento em estudo se equivalem para o tratamento de têmpera do aço DIN 31CrMoV9. Com este trabalho pode-se concluir que o meio de resfriamento polimérico é aplicável para a substituição do óleo como meio de resfriamento no tratamento térmico de têmpera de barras de aço laminadas. As vantagens identificadas na utilização do polímero como meio de resfriamento devem ser confrontadas com a necessidade de maior controle de processo durante a utilização deste meio de resfriamento para a aplicação em escala industrial. / The aim of this work is appraise the possibility of substitution of mineral oil to PAG polymer as quench bath of hot rolled bars of steel. For this were selected rolled bars of steels SAE 4140, SAE 4340 and DIN 31CrMoV9 and their hardness, microstructure and mechanical properties were appraise. The samples were submitted to quench heat treatment at laboratory being quenched on PAG polymer with concentration of 15% and 25% and mineral oil and, subsequent, were submitted to temper with 600 ± 10 °C. After that, the samples were crosscut to hardness measurement on surface, middle of the radius and center of the sample. The same sample was prepared to microstructure evaluation. The rest of the sample was machined to tensile test and consequent obtaining of mechanical properties. To the steels SAE 4140 and SAE 4340, the hardness differences found were a maximum of 10%. These differences are inside the range of tolerance specified by clients. The mechanical properties of the samples quenched on polymer baths were, in average, 13% higher than samples quenched on oil bath. These results prove the efficiency of polymer bath for both steels. The differences found on sample of steel DIN 31CrMoV9 were not significant. The average of harness differences was 3,5% and the average of mechanical properties differences was 4%. With that is possible to prove that the quench baths studied are equivalent for steel DIN 31CrMoV9. With this work is possible to prove that the polymer quench bath is applicable to replace oil as quench bath on quench heat treatment of steel rolled bars. The advantages identified on polymer use as quench bath should be confronted with the needs of higher process control during the use of this quench bath to industrial application.

O presente trabalho tem como objetivo uma avaliação qualitativa das transformações metalúrgicas sofridas pelos aços ferríticos de baixa liga T/P23 e T/P24, quando soldados com diferentes energias de soldagem, temperaturas de preaquecimento e espessuras de metal base. Foi utilizado um modelo baseado em equações de transporte de calor, que aplica a técnica numérica de volumes finitos com implementação computacional em linguagem de programação FORTRAN. Foi enfocada neste estudo a simulação numérica dos efeitos da variação da energia de soldagem, da espessura e da temperatura de preaquecimento do metal base sobre a curva de resfriamento durante a transformação sob resfriamento contínuo dos aços citados. Foi simulada uma condição em que um cordão de solda foi depositado sobre placas dos aços estudados através do processo GMAW (Gas Metal Arc Welding). O modelo de fonte de energia baseado na distribuição duplo-elipsóide de fluxo de calor de Goldak et al. foi utilizado, a fim de se obter uma boa aproximação da penetração e da taxa de resfriamento da solda. Os resultados obtidos confirmaram qualitativamente aqueles apresentados pela literatura. / The aim of this work is to evaluate qualitatively the metallurgical transformations during the welding of the low alloy ferritic steels T/P23 e T/P24 when welded with different welding energy, preheat temperatures and base metal thickness. It was used a model based at heat transfer equation that apply the finite volume numerical method and implemented in a computational code in FORTRAN programming language. It was aimed at this work the numerical simulation of the effects of the energy change, base metal thickness and preheating temperature on the cooling curve during continuous cooling transformation of these steels. It was simulated a situation where a single weld fillet was deposited on plates of the investigated steels by the GMAW process. A heat source model based on Goldak`s double-ellipsoid power density distribution was utilized in order to get a good approximation of the weld penetration and cooling rate. The results obtained had a good qualitative agreement with the literature.

Este trabalho teve como objetivo avaliar e analisar comparativamente, a partir do ensaio de resistência ao calor, a performance das formas construtivas de 1 camada e 3 camadas dos defletores de calor, bem como o desempenho dos diferentes materiais utilizados em sua produção. Neste estudo foram utilizados três diferentes materiais metálicos e dois distintos isolantes térmicos. Os materiais metálicos avaliados nas camadas externas dos sistemas ensaiados foram: i) aço revestido com Al-Si, comercialmente chamado de aço aluminizado; ii) aço revestido com Zn-55Al, comercialmente chamado de Galvalume®; e iii) alumínio liso, chamado comercialmente de alumínio puro. Os isolantes térmicos cerâmicos avaliados na camada intermediária da configuração de 3 camadas foram: o isolante térmico Protec® e o papel Fiberfrax® 970A. Com o ensaio de resistência ao calor avaliou-se a condutividade térmica das diferentes formas construtivas de defletores de calor, considerando-se o modo de condução, o qual é o principal modo de transmissão de calor atuante nos defletores. O fenômeno de convecção não foi considerado. Foi proposto um fator de eficiência que se mostrou um parâmetro eficaz de correlação entre as temperaturas interna e externa desenvolvidas no ensaio de resistência ao calor, permitindo a análise comparativa entre as formas construtivas e os materiais testados. Os resultados obtidos mostraram um desempenho superior da forma construtiva de 3 camadas quando comparada com a forma construtiva de 1 camada, para todos os materiais testados. O revestimento de Al-Si e o a superfície do alumínio não apresentaram alterações morfológicas superficiais após o ensaio de resistência ao calor, não ocorrendo um comprometimento das suas propriedades nas temperaturas estudadas. O revestimento de Zn- 55Al apresentou alteração morfológica superficial após o ensaio de resistência ao calor, indicando um comprometimento das suas propriedades nas temperaturas estudadas. Ambos os isolantes térmicos estudados, Protec® e Fiberfrax®, apresentaram um desempenho térmico similar, sem diferenças significativas em suas performances. / The aim of this study was to analyze and evaluate comparatively, with the heat resistance test, the performance of 1 layer and 3 layers of constructive systems of thermal acoustic protective shields, as well as the performance of different materials applied in their production. In this study both three different metallic materials and two different insulators were used. The metallic materials evaluated in the outer layers of the tested systems were the following: i) steel coated with Al-Si, commercially called aluminized steel ii) steel coated with Zn-55Al, commercially known as Galvalume®, and iii) smooth aluminum, commercially called pure aluminum. The ceramic insulators evaluated in the intermediate layer of 3 layer constructive system were the insulator Protec® and paper insulator Fiberfrax® 970 A. The thermal conductivity of different constructive systems of heat shields was evaluated with the heat resistance test, considering the conduction mode, which is the main mode of heat transfer active in the shields. The phenomenon of convection was not considered in this study. In this work it was proposed an efficiency factor that proved to be an effective correlation parameter between the internal and external temperatures developed in the heat resistance test, allowing a comparative analysis among constructive systems and the tested materials. The results showed a superior performance of the 3 layer constructive system for all tested materials when compared with the 1 layer constructive system. The coating of Al-Si and the aluminum surface didn’t show superficial morphological changes after the heat resistance test, without damaging at evaluated temperatures. The coating of Zn-55Al showed superficial morphological changes after the heat resistance test, showing a modification in their properties at evaluated temperatures. Both insulators studied, Protec® and Fiberfrax®, showed a similar thermal results, without significant differences in their performances.

Os aspectos relacionados com a segurança dos usuários de veículos automotores são primordiais na indústria automobilística. Por isto, os testes de validação dos componentes de um sistema de direção estão sendo alterados para condições mais severas que garantam sua funcionalidade em condições críticas, tais como: colisões e uso inadequado. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é aumentar a capacidade de carga torcional do fusível do sistema de direção que é o pinhão através da otimização de materiais e tratamentos térmicos. As melhorias devem ser confirmadas através do teste “torque de quebra do pinhão”, requisito que é mandatório para liberação do produto no mercado e confirma sua capacidade de suportar condições severas de utilização. Foram experimentados tratamentos térmicos como têmpera por indução, cementação, assim como, diferentes camadas cementadas e temperaturas de revenido, além de aços das famílias SAE 51XX, SAE 43XX e SAE 86XX. Foi verificado que pinhões de aço SAE 4320, cementado com camadas próximas de 0,4mm, apresentaram os melhores resultados. / The aspects related to security for a steering system are priority. Therefore, the validation of these systems and its components are being changed to be stricter to ensure its functionality in critical condition, such as: collisions and inappropriate use. In this context, the goal is to increase the torsional load capacity of the steering system fuse that is the pinion, thru optimizing of materials and heat treatments. Improvements should be confirmed by testing on pinion breaking torque test, which is a mandatory requirement to release the product on the market and confirmed its ability to withstand stricter conditions of use. Different variables such as induction hardening, carburizing, different thickness of case hardened, temper temperature and steels families: SAE 51XX, SAE 43XX and SAE 86XX were tested. It was found that the pinions of steel SAE 4320 with carburized case around 0.4mm had the best performance and reached the test requirement.

O presente trabalho buscou verificar a viabilidade técnica de utilização de aço Z2 para fabricação de brocas DIN 338, com e sem revestimento de TiN produzidos por PVD quando comparado com o desempenho em furação de brocas de AISI M2 revestidas pelo mesmo filme. A caracterização do material foi realizada em conformidade com a norma SEP 1615 e a identificação do tamanho de grão foi realizada pelo método Snyder-Graff. Nos ensaios de furação, foi utilizada um centro de usinagem CNC MAZAK VCS 430A. A aderência dos filmes finos de TiN foi verificada pelo teste de indentação VDI 3198. Para o material Z2, aço alternativo que foi objeto de estudo neste trabalho, foi necessária a realização de um pré-teste para a definição dos parâmetros de tratamento térmico. As variáveis significativas para os ensaios foram o material do substrato (Z2 e AISI M2), o revestimento da ferramenta (com e sem), a velocidade de corte (20 m/min e 30 m/min) e o avanço de corte (0,110 mm/rot e 0,075 mm/rot). As variáveis de resposta analisadas foram o desgaste da ferramenta, o número de furos produzidos, o diâmetro de furação e a rugosidade superficial dos furos. Em algumas situações, o Z2 pode ser considerado como substituto ao AISI M2, como na furação em baixas velocidades de corte, quando o desgaste das ferramentas em Z2 foi menor. Em relação à rugosidade dos furos com as brocas sem o revestimento de TiN, o Z2 pode ser considerado equivalente ao AISI M2. Já quanto ao diâmetro de furação, somente a condição de Z2 com TiN pode ser considerada equivalente ao AISI M2. Porém, na análise geral dos resultados, foi possível constatar que o material Z2 não pode ser recomendado como substituto para o AISI M2 para a fabricação de brocas helicoidais de aço rápido. Isso ocorre porque esse aço normalmente é empregado em uma ampla faixa de parâmetros de usinagem, desde baixas até altas velocidades e avanços de corte, sendo que no conjunto global dos resultados foi constatado o melhor desempenho do AISI M2 quando comparado ao Z2, tanto em baixas quanto em altas velocidades de corte. / The present study sought to verify the technical feasibility of using Z2 steel for the manufacture of drills DIN 338, with and without TiN coating produced by PVD compared with performance in drilling drills AISI M2 coated with the same film. The characterization of the material was carried out in accordance with standard SEP 1615, and identifying the grain size was performed by Snyder-Graff method. In the drilling tests, a machining center CNC MAZAK VCS 430A was used. The adherence of TiN thin films was measured by indentation test VDI 3198. For Z2 material, alternate steel that was the object of the present study, it was necessary to perform a pre-test to define the parameters of heat treatment. The significant variables were the tests for the material of the substrate (Z2 and AISI M2), the coating of the tool (with or without), cutting speed (20 m / min and 30 m / min) and the cutting feed (0.110 mm / rev and 0.075 mm / rev). The response variables analyzed were the tool wear, the number of holes, diameter drilling and the surface roughness of the holes. In some situations, Z2 can be considered as a substitute for AISI M2, in drilling at low cutting speed, when the tool wear was smaller in Z2. Regarding the roughness of the holes with or without TiN coating, Z2 can be considered equivalent to AISI M2. As for the bore diameter, only the condition of Z2 with TiN can be considered equivalent to AISI M2. However, the overall analysis of results, it was found that the Z2 material may not be recommended as a substitute for AISI M2 to manufacture high-speed steel drills. This is because this steel is normally used in a wide range of machining parameters, from low to high cutting speeds and cutting feeds, and in the overall set of results was found the best performance when compared AISI M2 to Z2, with low cutting speeds or high cutting speeds.

O presente trabalho apresenta a avaliação comparativa do comportamento ao desgaste adesivo das ligas metálicas Stellite 6 e Colmonoy 56, aplicadas como revestimento resistente ao desgaste em diferentes combinações nos pares de corpos-de-prova ensaiados em laboratório segundo a norma técnica ASTM G-77. Procurou-se assim simular a condição mais crítica de operação, a qual um mancal dianteiro de deslizamento instalado internamente em uma extrusora monorosca está submetido, ou seja, contato metal-metal sem lubrificação. Uma vez que os resultados obtidos em laboratório indicaram o par com melhor desempenho em resposta às solicitações de desgaste adesivo, foram então, revestidas as superfícies das peças de um mancal de deslizamento e instaladas em uma extrusora monorosca para execução do teste de campo em condições normais de operação. A liga Colmonoy 56 utilizada em conjunto com a liga Stellite 6 mostrou ter uma vida útil maior ao desgaste por deslizamento do que o par de ligas Stellite 6 / Stellite 6. Os resultados indicaram ainda que quando o mecanismo predominante de desgaste por deslizamento é o adesivo, a compatibilidade metalúrgica entre as ligas metálicas que se atritam é um fator que influencia fortemente a resistência ao desgaste das superfícies em contato. Assim sendo, o par Colmonoy 56 / Stellite 6 apresentou uma menor compatibilidade metalúrgica (menor solubilidade mútua) melhorando o deslizamento devido a menor adesão entre as ligas. Outro fator que pôde ser constatado como de influência para a diminuição da taxa de desgaste foi à presença de alta concentração de cristais de boretos de cromo, que possuem dureza semelhante à do diamante, e também a presença de outros constituintes duros como carbonetos de cromo distribuídos na microestrutura do Colmonoy 56. Nos testes de campo, foi confirmado um significativo aumento da durabilidade do mancal em operação substituindo o par tribológico Stellite 6 / Stellite 6 pelo par Colmonoy 56 / Stellite 6. / This work shows a comparative evaluation of the adhesive wear behavior of metallic alloys Stellite 6 and Colmonoy 56 applied as a wear resistant coating in different combinations in pairs of specimens tested in the laboratory according to technical standard ASTM G-77. We attempted to simulate then the most critical operating condition to which a sliding front bearing installed internally in a single screw extruder is subjected, i.e., metal to metal contact without lubrication. Since the results obtained in the laboratory indicated the par with the best performance in terms of response to adhesive wear were then coated surfaces of the parts of a sliding front bearing and after they were installed in a single screw extruder for run the field test in normal operation. The alloy Colmonoy 56 used in conjunction with alloy Stellite 6 proved to have a longer life than the pair of alloy Stellite 6 / Stellite 6 to sliding wear. The results also indicated that when the predominant mechanism of sliding wear is the adhesive, the metallurgical compatibility between the metal alloys that are rubbing each other is a factor that strongly influences the wear resistance of the surfaces in contact. Thus, the pair Colmonoy 56 / Stellite 6 demonstrated a lower metallurgical compatibility (mutual solubility smaller), improving the sliding between the alloys due to the lower adhesion between the alloy. Another factor found to influence to decrease the wear rate was the presence of high concentrations of crystals of borides of chromium, which have similar hardness to diamond and also the presence of other hard constituents, such as chromium carbides distributed in the microstructure of the Colmonoy 56. In field tests, it was confirmed a significant increase in the durability of the bearing under normal operation replacing the tribological pair Stellite 6 / Stellite 6 by tribological pair Colmonoy 56 / Stellite 6.

Esta pesquisa de mestrado trata da influência do confinamento por solo no comportamento de fluência dos geotêxteis. O estudo consiste do desenvolvimento e execução de um experimento de campo em escala real. São ensaiadas duas amostras de geotêxtil não tecido de polipropileno. Para tanto, foi construído um aterro de areia compactada com 3 m de altura e cerca de 16 m de frente. As amostras foram inseridas no aterro em diferentes profundidades e tracionadas por carga constante durante 1000h, através de sistema de carregamento especialmente desenvolvido para a pesquisa. Para aplicação das cargas foram construídas estruturas de aço e roldanas especiais capazes de transmitirem, por cabos de aço, a força produzida por pesos de concreto em gravidade. O aterro e o geotêxtil foram instrumentados para o acompanhamento de deformações e deslocamentos do ge,otêxtil forças aplicadas, tensões e temperaturas dentro da massa de solo. São também realizados ensaios de cisalhamento direto de interface e ensaios tipo tilt-test para avaliação das propriedades mecânicas das interfaces e verificação das transferências de tensões por atrito entre os materiais utilizados. Um modelo de análise para os ensaios de campo é proposto e os resultados obtidos são comparados com resultados de fluência não confinada, do mesmo geotêxtil, obtidos por meio de ensaios de laboratório.

As misturas densas, em geral, apresentaram melhores resultados com o acréscimo de borracha que as misturas semi-densas. A inclusão de borracha de pneus a pré-misturados a frio mostrou-se viável e exeqüível, consumindo grande quantidade de pneus resultando em benefícios ambientais.

A presente dissertação tem como objetivo caracterizar em laboratório o comportamento mecânico de uma mistura asfática com cimento asfáltico convencional (CAP 20) e de uma mistura asfáltica com cimento asfáltico modificado por polímero (3% SBS), verificando as propriedades de deformação plástica, deformação elástica, fadiga, desgaste e permeabilidade das misturas. Foram realizados ensaios em corpos de prova moldados no Laboratório de Normas e Pesquisas do DAER-UNP e em corpos de prova extraídos de pistas experimentais implantadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS - DAER/RS. Foram determinados o módulo de resistência, a resistência à tração, degaste Cantabro, o comportamento à fadiga, a condutiviadade hidráulica e a deformação permanente. Tendo em vista a provável oxidação do ligante no processo de usinagem, ficou comprometida a avaliação comparativa da mistura com asfalto modificado. A partir de então passou a se estudar o comportamento mecânico de misturas asfálticas que provavelmente sofreram processo de oxidação. De um modo geral, as misturas asfálticas estudadas apresentaram praticamente o mesmo desempenho em relação a módulo de resiliência, resistência à tração e às deformações plásticas. Em relação ao desgaste, à permeabilidade e à fadiga, a mistura asfáltica com cimento asfáltico convencional, por apresentar melhor compacidade e menores volumes vazios, apresentou melhores resultados.

O emprego de materiais geossintéticos em obras de Engenharia Civil tem sido freqüente nas últimas décadas. Os projetos e obras exigem uma maior compreensão do comportamento de interação solo-geossintético. Este mecanismo de interação é complexo e depende das propriedades dos materiais envolvidos. Os parâmetros de resistência da interface são determinados em ensaios de campo, menos usuais, e ensaios de laboratório, dos quais destacam-se os ensaios de arrancamento e cisalhamento direto, e, mais recentemente, ensaios de rampa. A escolha do ensaio mais adequado é função do tipo de geossintético e da sua solicitação na massa de solo. Este trabalho teve como finalidade geral desenvolver um equipamento de grande escala, capaz de executar em uma mesma estrutura os principais ensaios de resistência de interfaces solo-geossintético. Especificamente, o objetivo principal consistiu em habilitar o equipamento para a realização de ensaios de rampa. O equipamento de rampa teve seu desempenho avaliado através de ensaios preliminares que permitiram avaliar a acurácia dos resultados e a adequação da metodologia de preparação dos corpos de prova e procedimento de ensaio O programa experimental envolveu ensaios de rampa em quatro tipos distintos de interface: solo-solo, solo-geotêxtil, solo-geogrelha e solo-geomembrana. Os ensaios de interface solo-solo permitiram a avaliação do equipamento, a comparação com ensaios convencionais de cisalhamento direto e a obtenção dos parâmetros de resistência para a determinação das eficiências de interação das interfaces em termos de adesão e ângulo de atrito. Os ensaios de interface sologeossintéticos indicaram um comportamento de resistência semelhante ao reportado na literatura e condicionado pelo tipo de material.