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A presente Dissertação de Mestrado, foi desenvolvida em parceria com a empresa Tüv Austria Iberia, tendo como objetivo avaliar quatro Juntas de Overlay de aço inoxidável sobre um substrato de aço ao carbono, produzidos pela empresa ONIRAM. O trabalho teve início na ONIRAM com o acompanhamento da produção das juntas de Overlay em aço inoxidável SAE 316LSi e SAE 309LSi sobre um substrato de aço S355J2+N. De seguida foram realizados ensaios não destrutivos com vista a validar a integridade das juntas soldadas, tendo os mesmos sido aprovados. Foi realizada uma análise metalográfica das diferentes juntas de Overlay com o intuito de as comparar com a previsão obtida pelo diagrama de Schaeffler, tendo sido obtidos valores satisfatórios. Foram realizados perfis de dureza, que permitiram caracterizar as diferentes zonas da ZTA, onde foram obtidos valores inferiores a 350HV. No entanto, na interface de todas as juntas de Overlay conseguimos identificar a formação de uma camada de martensite, com uma dureza média de 446 ± 22HV e uma espessura de 36 μm. Ao longo do estudo efetuado, através da análise química, foi possível verificar que a percentagem de enxofre presente no aço ao carbono foi bastante superior à especificada no certificado do material, sendo que nas análises SEM e EDS foram identificados vários precipitados de sulfureto de manganês ao longo do metal de base. / The present Master Dissertation was developed in partnership with the company Tüv Austria Iberia, to evaluate four stainless steel Overlay joints on a carbon steel substrate, produced by the company ONIRAM. The work started in ONIRAM with the follow-up of the production of the Overlay joints in stainless steel SAE 316LSi and SAE 309LSi on a steel substrate S355J2+N. Afterwards non-destructive tests were carried out to validate the integrity of the welded joints, which were all approved. A metallographic analysis of the different coatings was carried out to compare them with the prediction obtained by the Schaeffler diagram, and satisfactory values were obtained. Hardness profiles were performed, which allowed characterising the different zones of the HAZ, with values below 350HV. However, at the interface of all Overlays joints the formation of a martensite layer was witnessed with an average hardness of 446 ± 22HV and a thickness of 36 μm. Throughout the study through the chemical analysis, it was possible to verify that the percentage of sulphur present in the carbon steel was much higher than that specified in the material's certificate, and in the SEM and EDS analyses several manganese sulphide precipitates were identified along with the base metal.

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A fundição com modelo de cera perdida moldado em carapaça cerâmica (Investment Casting) é um processo milenar de produção de peças, sendo um dos mais versáteis e transversais processos de fundição. Já foi utilizado para produzir desde as mais delicadas peças de joalharia até aos mais complexos componentes para a indústria de armamento ou aeroespacial. Há, no entanto, ainda um vasto campo para investigação neste mundo do Investment Casting, com o intuito de melhorar as potencialidades do processo, tornando-o mais viável, económico e rentável. No corpo desta dissertação, são abordados os principais domínios do processo de Investment Casting, desde as matérias-primas utilizadas, até ao seu processamento e produção de fundidos. São focados os materiais e processos utilizados no fabrico das carapaças cerâmicas, bem como os métodos de regeneração dos refratários a elas associados. Num mundo em que a preocupação ambiental está sempre patente, o conceito de Economia Circular ganha cada vez mais peso, sobretudo a nível industrial. Nesse sentido, pretende-se neste trabalho analisar o impacto da reutilização de areias resultantes do abate das carapaças cerâmicas na produção de novas moldações. Os retornos dessas carapaças apresentam algumas diferenças em termos de granulometria e composição química relativamente à matéria-prima de base utilizada. Existia a possibilidade da sua incorporação promover o aparecimento de algumas deficiências em termos do processo. Foram então analisados os efeitos da adição de fibras cerâmicas, como alternativa para colmatar os défices, principalmente em termos de resistência mecânica. Verificou-se que as carapaças cerâmicas reforçadas com fibras apresentam um aumento significativo da sua resistência mecânica, sem qualquer deterioração de outras propriedades. A incorporação de uma mistura de areia reciclada com matéria-prima revelou ser um sucesso, sem quaisquer efeitos negativos aparentes na qualidade e nas propriedades das carapaças cerâmicas. / Investment Casting is an ancient process to produce castings, being one of the most versatile and transversal processes in foundry. It has been used to produce any casting from the most delicate pieces of jewellery to the most complex components for the military or aerospace industry. There is, however, still a vast field for research and development in this world to improve the capacity of the process, making it more viable, economical, and profitable. This Master thesis addresses the main domains of the Investment Casting process, from the materials used to their processing to obtain the castings. The materials and techniques used in the production of the ceramic shells and the recovery methods of the refractories involved are focused. In a world where the environmental concern is always evident, the concept of Circular Economy is increasingly important, especially at the industrial level. In this sense, this work intends to analyse the effects of the use of sand resulting from the knockout of the ceramic shells recovered. The returns show some differences in particle size and chemical composition concerning the raw material used. There is a possibility of its incorporation promoting some deficiencies in terms of the process. The effects of the addition of ceramic fibres were analysed as an alternative to overcome these deficiencies, mainly in terms of mechanical strength. It was found that fibre-reinforced ceramic shells significantly increase their mechanical strength without any deterioration of other properties. The incorporation of a mixture of recycled sand and raw material turned out to be a success, without any apparent adverse effects on the quality and properties of the ceramic shells.

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