Orientador : Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T20:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosario_JoseJaetis_M.pdf: 10582277 bytes, checksum: b15feae8449d52d9959cf8fbe14ff85d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de um projeto funcional e a implantação através de uma plataforma em escala reduzida de um Sistema Automatizado para Inspeção de Motores de Foguetes utilizando Tomografia Computadorizada. A plataforma foi implementada com uma arquitetura de supervisão e controle num sistema didático e além de ter as mesmas características funcionais do sistema real, contém todos os elementos que possibilitem uma visão completa do sistema em estudo. Para que tal objetivo seja atingido, neste trabalho são apresentados de forma didática e estruturada, as ferramentas e elementos de automação utilizados, sendo ainda apresentado um exemplo de aplicação, utilizando-se a integração desses elementos. Esta metodologia está validada no Laboratório Integrado de Automação e Robótica, da UNICAMP, através da implementação de uma plataforma didática com diferentes elementos automatizados: Maquete em escala do Sistema de Inspeção, PLC' s, atuadores e sensores. Nesta plataforma diferentes modelos de aprendizado e validação são efetuados, e a mesma representa com boa margem de precisão os movimentos simulados de deslocamento do tomógrafo que deverão ser feitos na situação real para inspeção do corpo do foguete / Abstract: This work has as main objective the development of a functional project and the implantation through a platform in reduced scale of an Automated System for Inspection of Rocket Engine using Computerized Tomography. The implemented platform has the Same functional characteristics of the real system, it was implemented with a supervision architecture and control in a didactic system and it contains all the elements that make easy a complete vision of the system in analyses. In order to be reached such objective, in this work is presented in didactic and structured way, the tools and used automation elements, and an application example is presented using the integration of those elements. This methodology is validated in the Integrated Laboratory of Automation and Robotics, of UNICAMP, through the implementation of a didactic platform with different automated elements: Model in a reduced scale of the Inspection System, PLC's, actuators and sensors. Different learning models and validation are made in this platform, and it represents with good precision the movements that should be done in the real situation for inspection of the rocket engine / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

[pt] A presente pesquisa tem como objetivo avaliar o comportamento de misturas asfálticas do tipo CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) adicionadas com garrafas PET (Polietileno Tereftalato) trituradas em diferentes granulometrias e teores. O filer convencional (pó de pedra) utilizado em misturas asfálticas foi substituído pelo pó proveniente da moagem das garrafas PET, já que o seu elevado ponto de fusão permite a utilização como agregado na mistura. Portanto, foi utilizado o material triturado nos diâmetros 10 mm e 2 mm, nos teores de 0,5 porcento e 1,0 porcento adicionadas ao CBUQ e, também, a substituição de 2,5 porcento do pó de pedra por pó de PET, juntamente com a adição de 0,5 porcento de PET triturado no diâmetro de 10 mm. A partir dos ensaios de caracterização dos agregados (granulometria, durabilidade, densidade, massa específica e abrasão Los Angeles) e do ligante asfáltico CAP 30/45 (densidade específica, penetração, ponto de amolecimento, ductilidade, solubilidade em tricloroetileno e envelhecimento em estufa de filme rotativo), foram feitas as dosagens das misturas asfálticas, pelo método Marshall, e a confecção de corpos de prova, o que possibilitou a realização dos ensaios mecânicos de estabilidade e fluência Marshall, resistência à tração, módulo de resiliência e de vida de fadiga. A inserção de PET triturado às misturas de CBUQ foi satisfatória, sendo os resultados dependentes dos teores e das granulometrias das partículas de PET utilizados. Observa-se que o incremento nos parâmetros de resistência e na vida útil das misturas estudadas foi mais efetivo para o CBUQ com 0,5 porcento de PET triturado em 10 mm e com a substituição de 2,5 porcento do filer por pó de PET, na sua composição granulométrica. Portanto, o uso de resíduos de garrafas PET para o melhoramento de misturas asfálticas pode minimizar os problemas atuais disposição do resíduo, contribuir com a redução do consumo de recursos naturais e dar um uso nobre para este material. / [en] This research aims to evaluate the behavior of HMA mixtures (hot mix asphalt concrete) added with PET (Polyethylene Terephthalate) bottles pounded into different particle sizes and concentrations in the mixture. The usual filler (stone dust) was replaced by the powder from the milling of PET bottles, since its high melting point allows the use as an aggregate in the mix. Thus, it was used the material in diameters of 10 mm and 2 mm, in concentrations of 0.5 percent and 1.0 percent added in the HMA and, also, the replacement of 2.5 percent of the stone powder for the PET powder with addition of 0.5 percent triturated with diameter of 10 mm. From the characterization tests of aggregates (particle sizes, durability, density, Los Angeles abrasion) and asphalt (specific density, penetration, softening point, ductility, solubility in trichloroethylene, RTFOT – rolling thin film oven test), it was made the calculations of the dosage by the Marshall method, production of specimens, which enabled the realization of mechanical tests of Marshall Stability and Flow, Tensile Strength, Resilient Modulus and Fatigue. The insertion of triturated PET was satisfactory, being dependent on the results of the percentages and particle sizes of the PET used. It was observed that the increase in the strength parameters and the useful life of the mixtures studied is more effective for the HMA with 0.5 percent PET of 10 mm diameter and the substitution of 2.5 percent of the filler for PET powder in its granulometric compositions. Therefore, the use of PET bottle waste to the improvement of asphalt mixtures can minimize the current problems of waste disposal, contribute to reduce the consumption of natural resources and make a noble use for this material.

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.

O aço SAE 1552 modificado é um desenvolvimento recente da família do aço carbono manganês ligado ao silício, sendo utilizado para confecção de grampo U que tem como finalidade prender o feixe de molas no eixo do veículo. A somatória das fases de produção dessa matéria prima introduz os limites de resistência mecânica final necessária para atender a classe de resistência normativa. A peça produzida com esse aço tem alcançado crescimento de utilização na indústria automotiva devido à mesma apresentar propriedades mecânicas que atendem a requisitos normativos de classe de resistência e com vantagem de evitar tratamento térmico na fase de confecção do grampo e sendo esse processo realizado a frio em todas as suas fases. O objetivo desse trabalho foi estudar falha de grampo na etapa do processo de dobramento em forma de U e aplicar ensaios como: programa de simulação de tratamento térmico Stecal 3.0, ultrassom, fadiga, teste de cela e análise de fratura para solucionar essas falhas. Também foi realizado ensaios para prever fraturas catastróficas como: elementos finitos através de programa de computador Abaqus, ensaio de extensometria, tenacidade a fratura e medições de tensões residuais através de técnica de difração de raios-x. Foi concluído através dos resultados dos estudos de microestrutura resultante de tratamento térmico da matéria prima que o processo com resfriamento controlado em esteira é mais adequado para a produção do aço para confecção de grampo. O ensaio de ultrassom antes e após ensaio de fadiga possibilitou dimensionar o crescimento da profundidade da trinca em cotovelo de grampo e através de elementos finitos e extensometria associado com mecânica da fratura foi possível conhecer as tensões em ponto de estudo e entender o motivo de não ocorrer falha catastrófica. O ensaio de difração de raios-x permitiu o entendimento das tensões residuais introduzidas na peça de estudo. / SAE 1552 steel modified is a recent development of manganese carbon steel group linked to silicon, which is used to manufacture u-bolt that aims to fix leaf spring at vehicle axle in the back part. The sum of production stages of this raw material introduces the final mechanical resistance limits to meet class rules resistance. The piece produced with this steel has achieved growth of use in the automotive industry due to the mechanical properties it presents, which meet regulatory requirements for strength class and the advantage of avoiding heat treatment during manufacturing of the u-bolt and all the phases of this process are carried out in cold. This work aims to study the u-bolt failure during the folding process in the form of U and apply tests such as heat treatment simulation -Stecal 3.0, ultrasonic test, fatigue test, cell testing and analysis of crack. Other tests have been carried out to predict catastrophic fractures such as: finite element through computer program called Abaqus, extensometry testing, toughness testing for fracture and residual stress measurement by X ray diffraction technique. Results of heat treatment studies, by microstructure analysis, allowed choosing appropriate process for steel production. Ultrasonic testing before and after fatigue testing enabled to measure growth of crack depth on u-bolt elbow, and through finite element and extensometry testing associated with Mechanical of Fracture it was possible to know the stress concentrated at a point and to understand why catastrophic failure did not occur. Residual stress understanding has provided overall vision of u-bolt studied and contributed to have precision in measurement at inner and outer part of the u-bolt elbow.

O aço SAE 1552 modificado é um desenvolvimento recente da família do aço carbono manganês ligado ao silício, sendo utilizado para confecção de grampo U que tem como finalidade prender o feixe de molas no eixo do veículo. A somatória das fases de produção dessa matéria prima introduz os limites de resistência mecânica final necessária para atender a classe de resistência normativa. A peça produzida com esse aço tem alcançado crescimento de utilização na indústria automotiva devido à mesma apresentar propriedades mecânicas que atendem a requisitos normativos de classe de resistência e com vantagem de evitar tratamento térmico na fase de confecção do grampo e sendo esse processo realizado a frio em todas as suas fases. O objetivo desse trabalho foi estudar falha de grampo na etapa do processo de dobramento em forma de U e aplicar ensaios como: programa de simulação de tratamento térmico Stecal 3.0, ultrassom, fadiga, teste de cela e análise de fratura para solucionar essas falhas. Também foi realizado ensaios para prever fraturas catastróficas como: elementos finitos através de programa de computador Abaqus, ensaio de extensometria, tenacidade a fratura e medições de tensões residuais através de técnica de difração de raios-x. Foi concluído através dos resultados dos estudos de microestrutura resultante de tratamento térmico da matéria prima que o processo com resfriamento controlado em esteira é mais adequado para a produção do aço para confecção de grampo. O ensaio de ultrassom antes e após ensaio de fadiga possibilitou dimensionar o crescimento da profundidade da trinca em cotovelo de grampo e através de elementos finitos e extensometria associado com mecânica da fratura foi possível conhecer as tensões em ponto de estudo e entender o motivo de não ocorrer falha catastrófica. O ensaio de difração de raios-x permitiu o entendimento das tensões residuais introduzidas na peça de estudo. / SAE 1552 steel modified is a recent development of manganese carbon steel group linked to silicon, which is used to manufacture u-bolt that aims to fix leaf spring at vehicle axle in the back part. The sum of production stages of this raw material introduces the final mechanical resistance limits to meet class rules resistance. The piece produced with this steel has achieved growth of use in the automotive industry due to the mechanical properties it presents, which meet regulatory requirements for strength class and the advantage of avoiding heat treatment during manufacturing of the u-bolt and all the phases of this process are carried out in cold. This work aims to study the u-bolt failure during the folding process in the form of U and apply tests such as heat treatment simulation -Stecal 3.0, ultrasonic test, fatigue test, cell testing and analysis of crack. Other tests have been carried out to predict catastrophic fractures such as: finite element through computer program called Abaqus, extensometry testing, toughness testing for fracture and residual stress measurement by X ray diffraction technique. Results of heat treatment studies, by microstructure analysis, allowed choosing appropriate process for steel production. Ultrasonic testing before and after fatigue testing enabled to measure growth of crack depth on u-bolt elbow, and through finite element and extensometry testing associated with Mechanical of Fracture it was possible to know the stress concentrated at a point and to understand why catastrophic failure did not occur. Residual stress understanding has provided overall vision of u-bolt studied and contributed to have precision in measurement at inner and outer part of the u-bolt elbow.