Este trabalho analisa, através da utilização de simulador físico, o perfil de deformação imposto ao material durante a realização de ensaios de compressão planar de um aço AISI 1141. Para este estudo foi utilizada a temperatura de encharque de 1000°C, uma taxa de deformação de 2/s e três valores de deformações de 20%, 30%, 40%. Após a aplicação da deformação nominal desejada os corpos de prova foram temperados para facilitar a visualização do bandeamento microestrutural. Depois de obtidos os resultados das deformações dos corpos de prova ensaiados foi feito o comparativo dos mesmos com o modelamento computacional realizado via elementos finitos, a fim de comparar comportamento real de deformação com comportamento ideal. Os resultados indicaram comportamentos semelhantes, ou seja, ocorre ausência de deformação na superfície de contato com as bigornas do simulador e valores irrelevantes nas regiões subsuperficiais até máximos valores no centro dos corpos de prova. Esses máximos valores de deformação no centro, chegando a valores mais altos que os programados inicialmente no simulador ocorrem para compensar a ausência de deformação na superfície, ocasionando um equilíbrio ao longo das regiões que recebem solicitações do simulador. Por isso foram feitos imagens no software ABAQUS no intuito de desenvolver e um “mapa de deformações”, a fim de localizar os valores de deformação programados via simulador Gleeble nos corpos de prova envolvidos nos ensaios. / This work analyses, through of the utilization of a Gleeble physical simulator, the deformation profile of a planar compression test of an AISI 1141 steel. During the study a soaking temperature of 1000°C, deformation rate on 2/s and three deformations of 20%, 30% and 40% were utilized. Afterwards the application of the nominal deformation desired the samples were quenched to facilitate analysis of the deformation along segregation lines preset in the material. The deformations results from samples were compared with Finite Element modeling techniques in order to compare the real behavior with ideal deformation behavior. The results showed up similar behaviors, in other words, the absence of deformation at contact surface against to anvils of the Gleeble machine and values not relevant on subsurface up to maximum values at samples center. Such maximum values at the center reaching to higher than those programmed occurs to compensate the absence of deformation at surface.

O pré-tratamento de superfícies metálicas é utilizado para aumentar o desempenho contra a corrosão. Muitas peças, de diversos tamanhos, são cromatizadas, resultando em uma grande quantidade de efluentes e resíduos sólidos gerados desde o desengraxe inicial até a lavagem final. O cromo hexavalente é tóxico e cancerígeno. Isso vai contra a grande preocupação mundial da atualidade: sustentabilidade e redução do impacto ambiental. Novos processos sustentáveis têm sido estudados para reduzir os impactos ambientais. Portanto, este trabalho apresenta o desempenho de revestimentos nanocerâmicos à base de zircônio sobre substratos de zinco obtidos por eletrodeposição em meio ácido e meio alcalino. Um revestimento de nanocerâmico e posterior aplicação de revestimento tanino como potencial corante amarelo, foi avaliado, em relação aos revestimentos de cromato (CrIII e CrVI). O revestimento “nano Zr” é obtido através de solução de conversão à base de ácido hexafluorzircônio, formando camadas nanoestruturadas de óxido de zircônio na superfície. A utilização do revestimento à base de Zr melhora a resistência à corrosão do aço zincado. A adição de um tanino possibilita a visualização do revestimento “nano Zr” sobre as peças zincadas, visto que sua camada é, originalmente, transparente. Os ensaios de EIE e polarização demonstraram um desempenho equivalente do revestimento “nano Zr” com posterior aplicação de revestimento tanino ao revestimento de CrIII para as peças zincadas alcalina e ácida. Foi conseguida a cor amarela esperada para estas amostras, com a aplicação dos revestimentos em duas etapas. Os resultados demonstraram que o uso deste tipo de revestimento é promissor na substituição do processo de cromatização. / Pre-treatment of metal surfaces is used to increase the performance against corrosion. Many pieces of different sizes are chromatid, resulting in a large amount of wastewater and solid waste generated from the initial to the final stages of the process. Hexavalent chromium is toxic and carcinogenic. This goes against the great global concern today: sustainability and reducing environmental impact. New sustainable processes have been studied to reduce environmental impacts. Therefore, this paper presents the performance of zirconium nanoceramic based coatings on zinc substrates obtained by electrodeposition in acidic and alkaline baths. A nanoceramic coating and subsequent application of a potential tannin yellow dye was evaluated in relation to the chromate coatings (CrIII and CrVI). The coating "nano Zr" is obtained through conversion based solution hexafluorzirconic acid forming nanostructured layers of zirconium oxide on the surface. The use of Zr based coating improves the corrosion resistance of galvanized steel. The addition of a tannin allows visualization of the coating "nano Zr" on galvanized parts, because its layer is originally transparent. The EIS and polarization tests showed an equivalent coating performance "nano Zr" with further application of the coating tannin CrIII for alkaline and acidic parts galvanized coating. In addition, it was achieved the expected yellow for these samples, with the application of the coatings in two steps. The results showed that the use of this type of coating is promising in the replacement of chromating process.

Tese de mestrado. Construção de Edifícios. 1991. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Campos e Matos

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Prof. Doutor Joaquim Ribeiro Sarmento e Prof. Doutor Manuel de Azeredo

Dissertação para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Arnaldo Humberto Pereira de Sousa Melo

Um dos principais fatores limitantes da vida útil de uma prótese total de articulação de quadril (PTAQ) é sua baixa resistência ao desgaste. O tempo de vida útil de uma prótese atualmente é em média dez anos. Tanto para o desenvolvimento de novas próteses de quadril, como para o registro destas junto à ANVISA, o ensaio de desgaste tem se apresentado extremamente importante. Em função disso, desenvolveu-se uma máquina capaz de realizar o ensaio de desgaste em PTAQ normalizado segundo norma ABNT NBR ISO 14242-1, observando os quatro graus de liberdade (força, movimentos de flexão/extensão, adução/abdução e rotação interna/externa). Em seguida, foram realizados ensaios de desgaste em uma amostra composta de uma cabeça femoral de 28 mm de diâmetro de aço inox ASTM F138 (classe especial do aço AISI 316L para aplicações ortopédicas) e acetábulo de polietileno de ultra-alto peso molecular. Durante o ensaio foram realizadas as avaliações de perda de massa, de volume e de rugosidade, com intervalos predefinidos de 0,75, 1,5, 3 e 5 milhões de ciclos. Durante os intervalos, o equipamento sofreu os ajustes necessários para validação dos graus de liberdade aplicados na amostra. Observou-se no acetábulo redução da rugosidade logo nos primeiros ciclos de ensaio, estabilizando em 0,13μm a partir de 1,5Mc. Situação inversa foi encontrada para a cabeça femoral, que apresentou um aumento da rugosidade durante o ensaio, finalizando em 0,05 μm. A taxa de desgaste encontrada foi de 33,34mg/Mc na leitura gravimétrica foi de 27,37mm3 /Mc na digitalização 3D. O fator de desgaste foi de 0,9x10-6 mm3 /Nm e o desgaste linear foi de 0,12mm/Mc. O equipamento construído apresenta reprodutibilidade dos ensaios e concordância com os resultados de diferentes fontes de referência. Com baixo custo relativo, o equipamento ainda mostrou-se estável quanto aos graus de liberdade durante todo o ensaio, garantindo a sua reprodutibilidade. / One of the major limiting factors for the endurance of a total hip prosthesis (THP) is its low wearing strength. The endurance of such prosthesis is about ten years. Both for the development of new hip prostheses and for their registration by the Brazilian National Board ANVISA, the wearing tests are of extreme relevance. The developed equipment is able to perform wearing tests in THP standardized by the ABNT NBR ISO 14242-1, observing the four degrees of freedom (strength, flexion-extension, adduction-abduction movements and internal-external rotation). After development, wearing tests were carried out in a sample consisting of a femoral head (28mm diameter) made of stainless steel ASTM F138 (special class of AISI 316L steel for orthopedic applications) and an ultra-high molecular weight polyethylene acetabulum. Assessments of mass loss, volume and roughness were performed during testsfor the intervals of 0.75, 1.5, 3 and 5 million of cycles. Some adjustments were necessary to fit specifications during the procedure. It was observed a reduction in roughness in the acetabulum during the first cycles of tests, stabilizing at 1.5Mc in 0.13 μm. Inverse relation was found for femoral head, which presented a roughness increase during tests, stabilizing in 0.05 μm. The wearing rate was 33.34mg/Mc for gravimetric reading and 27.37 mm3 /Mc for 3D digitalization. Wearing factor was 0.9x10-6 mm3 /Nm and the linear wearing was 0.12mm/Mc. The designed equipment has a relative low cost, and was stable regarding the degrees of freedom during tests, allowing reproducibility.

O presente estudo propõe uma metodologia para caracterizar o comportamento eletroforético e reológico de argilas em meio aquoso para visando ao processamento eletroforético de barbotinas. Para tanto, foram utilizadas seis argilas com características cauliníticas, caulinítica-esmectítica e esmectíticas de diferentes procedências. Foram desenvolvidos três dispositivos que permitiram analisar suspensões aquosas dessas argilas, obtendo-se informações que dizem respeito à corrente elétrica, viscosidade relativa e mobilidade eletroforética de barbotinas em fluxo, além de dispositivos de conformação eletroforética de amostras de argilas. As suspensões de argilas, com e sem adição de silicato de sódio, foram feitas em água deionizada. Foram determinados ainda o potencial zeta, a viscosidade aparente e o índice de azul de metileno dessas suspensões. O principal resultado em destaque, no presente trabalho, foi o comportamento singular da variação da corrente elétrica quando da adição de silicato de sódio às suspensões aquosas de argila. A quantidade relativa de silicato de sódio e argila determinada por essa singularidade levou à realização de experimentos associados à viscosidade e mobilidade eletroforética. Os resultados obtidos para a corrente elétrica, viscosidade relativa e mobilidade eletroforética a partir de experimentos com suspensões aquosas de argila sem e com silicato de sódio foram analisados e correlacionados sob o enfoque do fenômeno eletroforético. A metodologia desenvolvida apresenta as correlações das três propriedades eletroforéticas citadas, além do potencial zeta e índice de azul de metileno (que é uma medida da capacidade de troca catiônica da argila), com as análises das propriedades físicas, como área superficial e distribuição do tamanho de partícula. O método mostrou-se eficaz na interpretação dessas correlações, determinando com precisão o ponto em que a suspensão aquosa de argila atinge sua melhor estabilidade pela adição de silicato de sódio. O conhecimento exato desta estabilidade é de suma importância nos processos de conformação eletroforética de barbotinas. / The present study shows experiments with aqueous suspensions of clays. It was studied six kaolinitics clays from different sources, but mainly a kaolinite-smectite and smectite clay. Three devices have been developed that allowed the analysis of aqueous suspensions of these clays, obtaining information concerning the electrical conductance, viscosity and electrophoretic mobility of the slips in flow. It was also built a device for electrophoretic conformation of pieces. Aqueous suspensions and solution of sodium silicate were made with deionized water. Laboratory tests were also performed of zeta potential, viscosity and methylene blue index. The main result highlighted in this study, was the singular behavior of the variation of the electric current when the addition of sodium silicate to an aqueous suspensions of clay. The relative amounts of sodium silicate and clay determined by of the uniqueness of the performed experiments were associated with viscosity and electrophoretic mobility. The results for the electrical conductance, relative viscosity and electrophoretic mobility from these tests, i.e., experiments with clay aqueous suspensions with and without sodium silicate, were correlated and analyzed under the approach of electrophoretic phenomena. The developed method showed the correlation of these three properties, electrophoresis, zeta potential and methylene blue index, with the physical properties of the clays such as surface area and particle size distribution. Thus, the method was effective in interpreting these correlations, and determining the precise point where the aqueous clay suspension reaches its improved stability by the addition of sodium silicate. Accurate knowledge of this stability is of paramount importance in electrophoretic process and slip casting.

Este trabalho analisa, através da utilização de simulador físico, o perfil de deformação imposto ao material durante a realização de ensaios de compressão planar de um aço AISI 1141. Para este estudo foi utilizada a temperatura de encharque de 1000°C, uma taxa de deformação de 2/s e três valores de deformações de 20%, 30%, 40%. Após a aplicação da deformação nominal desejada os corpos de prova foram temperados para facilitar a visualização do bandeamento microestrutural. Depois de obtidos os resultados das deformações dos corpos de prova ensaiados foi feito o comparativo dos mesmos com o modelamento computacional realizado via elementos finitos, a fim de comparar comportamento real de deformação com comportamento ideal. Os resultados indicaram comportamentos semelhantes, ou seja, ocorre ausência de deformação na superfície de contato com as bigornas do simulador e valores irrelevantes nas regiões subsuperficiais até máximos valores no centro dos corpos de prova. Esses máximos valores de deformação no centro, chegando a valores mais altos que os programados inicialmente no simulador ocorrem para compensar a ausência de deformação na superfície, ocasionando um equilíbrio ao longo das regiões que recebem solicitações do simulador. Por isso foram feitos imagens no software ABAQUS no intuito de desenvolver e um “mapa de deformações”, a fim de localizar os valores de deformação programados via simulador Gleeble nos corpos de prova envolvidos nos ensaios. / This work analyses, through of the utilization of a Gleeble physical simulator, the deformation profile of a planar compression test of an AISI 1141 steel. During the study a soaking temperature of 1000°C, deformation rate on 2/s and three deformations of 20%, 30% and 40% were utilized. Afterwards the application of the nominal deformation desired the samples were quenched to facilitate analysis of the deformation along segregation lines preset in the material. The deformations results from samples were compared with Finite Element modeling techniques in order to compare the real behavior with ideal deformation behavior. The results showed up similar behaviors, in other words, the absence of deformation at contact surface against to anvils of the Gleeble machine and values not relevant on subsurface up to maximum values at samples center. Such maximum values at the center reaching to higher than those programmed occurs to compensate the absence of deformation at surface.

Este trabalho analisa, através da utilização de simulador físico, o perfil de deformação imposto ao material durante a realização de ensaios de compressão planar de um aço AISI 1141. Para este estudo foi utilizada a temperatura de encharque de 1000°C, uma taxa de deformação de 2/s e três valores de deformações de 20%, 30%, 40%. Após a aplicação da deformação nominal desejada os corpos de prova foram temperados para facilitar a visualização do bandeamento microestrutural. Depois de obtidos os resultados das deformações dos corpos de prova ensaiados foi feito o comparativo dos mesmos com o modelamento computacional realizado via elementos finitos, a fim de comparar comportamento real de deformação com comportamento ideal. Os resultados indicaram comportamentos semelhantes, ou seja, ocorre ausência de deformação na superfície de contato com as bigornas do simulador e valores irrelevantes nas regiões subsuperficiais até máximos valores no centro dos corpos de prova. Esses máximos valores de deformação no centro, chegando a valores mais altos que os programados inicialmente no simulador ocorrem para compensar a ausência de deformação na superfície, ocasionando um equilíbrio ao longo das regiões que recebem solicitações do simulador. Por isso foram feitos imagens no software ABAQUS no intuito de desenvolver e um “mapa de deformações”, a fim de localizar os valores de deformação programados via simulador Gleeble nos corpos de prova envolvidos nos ensaios. / This work analyses, through of the utilization of a Gleeble physical simulator, the deformation profile of a planar compression test of an AISI 1141 steel. During the study a soaking temperature of 1000°C, deformation rate on 2/s and three deformations of 20%, 30% and 40% were utilized. Afterwards the application of the nominal deformation desired the samples were quenched to facilitate analysis of the deformation along segregation lines preset in the material. The deformations results from samples were compared with Finite Element modeling techniques in order to compare the real behavior with ideal deformation behavior. The results showed up similar behaviors, in other words, the absence of deformation at contact surface against to anvils of the Gleeble machine and values not relevant on subsurface up to maximum values at samples center. Such maximum values at the center reaching to higher than those programmed occurs to compensate the absence of deformation at surface.