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Uma contribuição ao estudo do fresamento frontal em blocos de motores de ferro fundido cinzento / A contribution to the study of front milling on a gray cast iron crankcase

Costa, Alberto Simas da 12 November 2009 (has links)
Orientador: Amauri Hassui / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação e Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AlbertoSimasda_M.pdf: 2473981 bytes, checksum: 5b3a5dc0af1efdd1489bdaf64e048673 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O mercado busca produtos com uma boa relação custo benefício que é percebido pelo consumidor, frente às suas necessidades. As estratégias de marketing têm como uma de suas funções estimular e mesmo criar essa percepção. Portanto, é fundamental que as empresas reduzam seus custos de fabricação, dentre eles o de usinagem. No presente trabalho, foi feito um estudo do processo de fresamento frontal com o objetivo de monitorar a potência de corte e de avanço de uma máquina para indicar o momento ideal para troca de ferramenta. A operação em análise foi realizada no desbaste das faces do carter e do cabeçote de blocos de motores automotivos em ferro fundido cinzento em superfícies que apresentam características severas de corte pela sua descontinuidade. No seguimento dos testes, a avaliação do sobremetal presente, também foi objeto de estudo e indicou a possibilidade de se reduzir o mesmo. A metodologia empregada na aquisição do sinal de potência mostrou-se como um bom indicador do fim de vida da ferramenta, mesmo com as baixas taxas de amostragem possíveis e grandes interrupção do corte. O sinal também foi capaz de detectar variações nas condições de corte e permitiu também visualizar-se o rendimento do motor da máquina nessas diferentes condições. Caso seja necessário ou interessante diminuir-se o consumo de potência, isso pode ser feito de forma mais embasada. Por fim, foi feito um estudo dos mecanismos e tipos de desgaste presentes nas ferramentas. Nessa operação pode ser visualizada a presença de trincas térmicas bem como pontos de adesão na ferramenta / Abstract: The market is looking for products with a cost benefit which is perceived by consumers, compared to their needs. Marketing strategies have as one of its functions to stimulate and even create that perception. Therefore, it is essential that companies reduce their manufacturing costs, among them the machining. In this work, it was done a study of the face milling process in order to monitor the cutting power and progress from one machine to indicate the ideal time for tool change. The operation in question was held in the thinning of the faces of the crankcase and the head of automotive engine blocks, cast iron gray areas which show characteristics of hard-face cut by its discontinuity. Following the tests, the evaluation of an allowance this has also been studied and indicated the possibility of reducing the same. The methodology used in the signal acquisition power proved to be a good indicator of the end of tool life, even with low sampling rates and large possible interruption of the cut. The signal was also able to detect variations in cutting conditions and also allowed to view the engine performance of the machine in these different conditions. If it is interesting or necessary to decrease the power consumption, this can be done in more scientific based way. Finally, a study was made of the mechanisms and types of wear on these tools. In these operations it was visualized the presence of thermal cracks and adhesion points were identified on cutting tools / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Automobilistica
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Estudo da influência do teor de cromo na microestrutura, dureza e oxidação de um ferro fundido branco multicomponente (FFBM) / Study of the influence of chromium content in the microstructure, hardness and oxidation of a multicomponent white cast iron

Glauco Dias Paulo 23 September 2016 (has links)
Foi estudado o efeito da variação do teor de cromo, em 3%, 6% e 9% em massa, na microestrutura, dureza e oxidação de um ferro fundido branco multicomponente. O Thermo-Calc versão 5 foi a ferramenta utilizada para cálculos termodinâmicos que resultaram na previsão das fases formadas para cada liga. Experimentalmente, foram realizados os seguintes estudos: i) caracterização microestrutural das ligas fundidas com os diferentes teores de cromo na condição bruta de fundição; ii) ensaio de dureza na matriz duplamente revenida em cinco diferentes temperaturas entre 400 °C e 600 °C; e iii) ensaio de termogravimetria em atmosfera controlada de 71,2 % N2 + 17,8 % O2 + 11% H2O, com temperatura constante em 650 °C e por um tempo de 240 minutos. O resultado da caracterização microestrutural permitiu identificar que, com o aumento do teor de cromo, houve aumento da fração volumétrica de carbonetos eutéticos e redução do espaçamento dendrítico secundário. Com as medidas de dureza da matriz após tratamento térmico verificou-se que, independentemente do teor de cromo, o pico de máxima dureza ocorre na temperatura de duplo revenimento de 550°C e, nessa temperatura, a amostra com 9% de cromo exibiu o maior valor de dureza. O ganho de massa das amostras submetidas ao ensaio de termogravimetria foi inversamente proporcional ao aumento de teor de cromo e todas as ligas apresentaram cinética de oxidação parabólica. A caracterização da seção transversal das amostras oxidadas, realizada por meio de um FIB, permitiu identificar, na amostra com 9% de cromo, uma nano camada de óxido de cromo, estrutura decisiva para a menor taxa de oxidação. Os resultados desse estudo permitem concluir que a variação do teor de cromo afeta de maneira significativa a resistência à oxidação, a dureza da matriz e a fração volumétrica de carbonetos eutéticos. / The effect of chromium variation, 3%, 6% and 9% Cr in mass in the microstructure, hardness and oxidation of a Multicomponent White Cast Iron was studied. The Thermo-Calc software version 5 was the tool used for thermodynamic calculations to predict the phases formed for each alloy. Experimentally, the following studies were carried out: i) microstructure characterization of the as cast alloys with the different chromium contents, ii) hardness test in the double tempered matrix at five different temperature between 400°C and 600° and iii) themogravimetric test with steam atmosphere composed of 71,2 % N2 + 17,8 % O2 + 11% H2O at constant temperature of 650° for 240 minutes. The result of the microstructure characterization allowed to observe that with increasing chromium content, there was an increase in the volume fraction of eutectic carbides and a reduction of the secondary dendritic spacing. Independently of the chromium content, a maximum hardness was observed always for double tempered at 550°C and the alloy with 9% of chromium exhibited the highest hardness average value. The final weight gain was inversely proportional to the increase in chromium content and all alloys showed parabolic oxidation kinetics. The alloy with 9% Cr showed the lowest final mass gain and the surface characterization of the sample after oxidation was carried out and the cross section of the sample was performed by FIB and was observed the formation of a nano-oxide layer on the alloy surface with 9% Cr. The results of this study leads to the conclusion that the chromium content variation significantly affects the oxidation resistance, the final hardness of the matrix and the volume fraction of eutectic carbides.
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Estudo de materiais alternativos para fabricação de estruturas de maquinas-ferramenta

Lintz, Rosa Cristina Cecche, 1971- 03 August 2018 (has links)
Orientadores: Vitor Antonio Ducatti, Cecilia Amelia C. Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lintz_RosaCristinaCecche_D.pdf: 2353552 bytes, checksum: 59ccb5cb2ada7167387c579ede87b988 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado
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Influencia da adição de cobre nos ferros fundidos nodulares hipereuteticos sobre a usinabilidade e propriedades mecanicas

Cunha, Lamartine Bezerra da 23 January 1985 (has links)
Orientador: Nivaldo Lemos Cupini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T10:02:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_LamartineBezerrada_D.pdf: 5169807 bytes, checksum: cb9422a0cac75aca0c91ea165c18aa98 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: Neste trabalho é estudada a usinabilidade e propriedades mecânicas dos ferros fundidos nodulares hipereutéticos em vários estados de tratamento térmico em função da influência de adições de teores crescentes de cobre desde zero até 1,04%. Verificou-se os efeitos destas adições na microestrutura de materiais provenientes de diversas corridas e nos estados brutos de fusão, recozidos e normalizados. Dentro de um rigoroso controle estatístico foram realizados ensaios mecânicos e determinadas as propriedades: dureza Brinell, limite de resistência à tração e alongamento. Com o mesmo controle foram realizados ensaios de usinabilidade envolvendo operações de torneamento cilíndrico e de faceamento segundo vários critérios onde. alguns ensaios foram executados segundo a norma francesa "AFNOR A03-654", realizou-se uma determinação indireta segundo a fórmula proposta por DATSKO e também,o ensaio segundo a medida da temperatura de usinagem cuja metodologia de ensaio e índice de usinabilidade são aqui propostos. Calculados os índices de usinabilidade estes foram correlacionados com as propriedades ci tadas e entre si, observando-se boas correlações em todos os casos e uma tendência geral de redução da usinabilidade com os teores crescentes de cobre dentro de um nível de confiança de 95% de probabilidade. / Abstract: A study of the influence of copper additions up to 1.04 per cent on the hypereutectic ductile iron machinability and mechanical properties is presented for ductile irons in as-cast, annea1ed and norma1ized conditions, coming of different mould pourings. Through the statistical accurate control the following properties were determinated: Brinell hardness, ultimate tensi1e strenght and elongation. The machinability tests were canducted with the same accuracy, in cylindrical and facing turning in accordance with several criterias where, some tests were executed in accordance with: the french norm "AFNOR A03-654" and the DATSKO equation af machinability, and also was made a test with me'asure of machining temperature, whose methodology and manner to compute the index are proposed in this work all machinability indexes where computed and correlationed with properties mentioned above and with themselves, giving very good correlations. On the other hand, the increase of copper addtions decreases the machinability with the reliance leveI of 95 per cent of probability. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica
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Desenvolvimento de pastilhas cerâmicas à bases de Si3N4 para aplicações tribológicas

Souza, José Vitor Cândido de [UNESP] January 2005 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005Bitstream added on 2014-06-13T19:04:58Z : No. of bitstreams: 1 souza_jvc_dr_guara.pdf: 3439864 bytes, checksum: 8f665815b08c108458b7f10749c5f6bb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Nesse trabalho foram desenvolvidas três composições à base de Si3N4 com quantidades e tipos de aditivos diferentes, com objetivos de desenvolver cerâmicas densas de altas resistências, para posteriores testes como ferramentas de corte na usinagem de torneamento do ferro fundido cinzento, ferro fundido vermicular e a liga Ti-6Al-4V. As composições utilizaram aditivos Y2O3/Al2O3 (10%) e AlN/Y2O3 (15 e 20%), e foram sinterizadas pelo processo de sinterização normal. Em seguida foram caracterizadas quanto as propriedades físicas e mecânicas, apresentando bons resultados. Posteriormente a composição de melhores propriedades (SNYA20), foi transformada em inserto para usinagem de corte de acordo com a norma ISO 1832. Os testes de torneamento foram realizados no ferro fundido cinzento com variações de parâmentros, onde para Vc=300m/min, f=0,32mm/rot e ap=1,00mm, alcançou um comprimento de corte de 6533m, superior aos encontrados em literatura, com diminuição dos desgastes, para maiores Vc e ap. O torneamento da liga Ti-6Al-4V em alta velocidade (Vc=180m/min, f=0,10mm/rot e ap=0,50mm), alcançou comprimento de corte de Lc=466m, para um desgaste VBmax=2,20mm. No torneamento do ferro fundido vermicular, com variações de parâmetros, alcançou resultados superiores aos encontrados na literatura com ferramentas cerâmicas comercial, utilizando Vc=200mm/min, f=0,20mm/rot e ap= 0,50mm, obteve-se comprimento de corte Lc=1658m. Os resultados de usinagem obtidos nesse trabalho estão relacionados com as propriedades e fases obtidas. Entretanto alem dos resultados obtidos essas ferramentas apresentam custo em torno de 50% das comerciais e redução de 17- 20% de custo no processo, devido ao uso de fluido refrigerante e proteção ao meio ambiente. / In this work three compositions to base Si3N4 with amounts and types of different additives had been developed, with objective to develop dense ceramics of high strength to possible test as cutting tools in turning of gray cast iron, compacted graphite iron and titanium alloy (Ti-6Al-4V). The compositions had used additives Y2O3/Al2O3 (10%) and AlN/Y2O3 (15 and 20%), and were sinterized by process normal sintering. After sintering the physical and mechanical properties had been characterized, showing interesting results. Posterior the composition the best properties (SNYA20), was transformed into cutting tools to machining in the stand norm ISO 1832. The turning tests had been carried in gray cast iron with different parameters, where to Vc=300m/min, f=0,32mm/rev and ap=1,00mm, obtained a cut length of 6533m, achieving value superior at found in literature, with important reduction to larger cutting speed and cut depth. The turning of the Ti-6Al-4V alloy in high cutting speed (Vc=180m/min, f=0,10mm/rev and ap=0,50mm), obtained cutting length of Lc=466m, to VBmax=2,20mm. In turning compacted graphite iron, with different parameters, obtained value superior at found in literature, when utilize cutting tools ceramics of commercial materials, using for this Vc=200mm/min, f=0,20mm/rev and ap = 0,50mm. These condition obtained cut length of Lc=1658m. The results achieved in this work have been associated with the important physical and mechanical proprieties and phase of cutting tools. However the results obtained with these cutting tools present lower cost (50%) when compared with commercial cutting tools of similar material e reduction of cost in around 17-20%, because the do not use coolant, beside of protection at environment.
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Compósitos ferro-grafita para componentes de motores com propriedades tribológicas melhoradas. / Composite graphite iron components for engines with improved properties tribological.

Ogata, Paulo Henrique 27 November 2014 (has links)
A constante busca por motores com maior eficiência energética, requer a introdução de novos materiais ou inovações nas rotas de fabricação dos materiais existentes. O presente trabalho busca, a partir de rotas de tratamento térmico, soluções para minimizar o desgaste originado no contato entre corpos metálicos em componentes submetidos a altas pressões de contato em regime lubrificado. A modificação microestrutural a partir de tratamentos térmicos originou matriz martensítica relativamente dura com uma dispersão refinada de nódulos esféricos de grafita, que atuariam como lubrificantes sólidos. O estudo baseou-se em dois ferros fundidos (cinzento e branco) submetidos a tratamentos de austenitização seguidos de tempera em óleo e revenimento em diferentes tempos. Ensaios de dilatometria foram efetuados nos dois materiais para estudar a cinética de grafitização secundaria sob diferentes condições de tratamento térmico. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de dureza Vickers das amostras tratadas termicamente. Amostras de ferro fundido cinzento e de branco modificado por tratamentos térmicos foram ensaiadas em teste de desgaste por deslizamento, com intuito de avaliar a influência de modificações na superfície no coeficiente de atrito. / The constant search for engines with higher energy efficiency requires the development of new materials or manufacturing innovations on the routes of existing materials. In the present work, heat treatment routs were investigated to minimize wear originated at the contact between metallic bodies into components subjected to high contact pressures in lubricated regime. Microstructural modification from heat treatments yielded relatively hard martensitic matrix with a fine dispersion of spherical graphite nodules, which act as solid lubricants. The study was based on two cast iron (gray and white) undergoing treatments of soaking (austenitizing) followed by quenching in oil and tempering at different times. Dilatometry tests were performed on both materials to study the kinetics of secondary graphitization under different heat treatment conditions. Mechanical properties were evaluated from Vickers hardness of the thermally treated samples. Samples of gray cast iron and white modified by heat treatments were tested in sliding wear test, in order to assess the influence of changes in the surface friction coefficient.
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Análise da vida em fadiga termomecânica de ferros fundidos cinzento e vermicular / Thermomechanical fatigue life of grey and compact cast irons

Ferreira, Márcio Henrique 11 May 2017 (has links)
Motores de combustão interna são submetidos a carregamentos térmicos e mecânicos que podem resultar em trincas devido ao fenômeno de fadiga termomecânica, FTM. Ferros fundidos tem sido uma escolha comum para a fabricação de blocos e cabeçotes de motores a diesel. Para melhorar o desempenho dos motores é importante ter uma compreensão clara do comportamento em FTM destes materiais, permitindo a previsão de vida, melhorando as propriedades de novas ligas, bem como aumentar a confiabilidade desses componentes. Assim, este projeto teve como objetivo avaliar a vida em FTM de dois tipos de ferro fundido usado na fabricação de motores de combustão interna. Os testes foram realizados em um sistema de teste mecânico MTS 810, em controle de deformação com 100% de restrição (Δε = 0), utilizando um forno de indução de alta frequência para aquecimento e um dispositivo de resfriamento (condução e convecção), registrando as tensões e número de ciclos. Os ciclos térmicos aplicados simulam as condições de trabalho, em modo acelerado, de um motor de combustão interna, aplicando um ciclo térmico em forma de uma onda trapezoidal, com temperaturas mínimas e máximas de 50 e 420°C, respectivamente e um tempo de permanência de 180 s na temperatura máxima, e tempo de ciclo total de 300 s. Os resultados mostram que o ferro fundido vermicular apresenta uma vida em FTM maior que o ferro fundido cinzento porque a morfologia dos veios de grafita que atuam como concentradores de tensão no ferro fundido cinzento reduz acentuadamente a sua rigidez durante a tensão trativa, causando a formação de micro trincas em um número menor de ciclos. / Internal combustion engines are subjected to thermal and mechanical loads that may result in cracks due to thermomechanical fatigue phenomenon, TMF. Cast irons have been a common choice for the manufacture of blocks and cylinder heads of diesel engines. To improve the engines performance it is important to have a clear understanding of the FTM behavior of these materials, enabling life prediction, improving the properties of new alloys, as well as increase the reliability of these components. Thus, this project aims to evaluate the TMF life of two types of cast iron used in the manufacture of internal combustion engines. The tests were performed on a MTS 810 mechanical testing system, in displacement control and 100% restriction (Δε = 0), using a highfrequency induction furnace for heating and a cooling device (conduction and convection), recording the stresses, strains and number of cycles. The thermal cycles applied have heating and cooling cycles that simulate the work conditions, in accelerated mode, of an internal combustion engine, applying an trapezoidal wave shape, with minimum and maximum temperatures of 50 and 420°C respectively, and a 180 s dwell time at maximum temperature, and total cycle time of 300 s. The results showed that compact cast iron presents TMF life larger than the gray cast iron because the morphology of graphite flakes in the gray cast iron reduces markedly their rigidity during the traction portion of the tensile part of the cycle, causing the defects formation at smaller number of cycles. The thermomechanical behavior of these two types of cast irons are discussed in detail.
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Produção de camadas de carbonetos por tratamentos termorreativos em ferros fundidos nodulares e vermicular e suas caracterizações / Production of carbide layers by thermo-diffusion treatment in nodular and vermicular cast irons and their characterizations

Mariani, Fábio Edson 22 February 2019 (has links)
Foram produzidas camadas de carbonetos por meio do tratamento termorreativo de difusão (TRD) em quatro ferros fundidos nodulares: um sem elemento de liga e outros três ligados com Cu, Cu-Ni e Cu-Ni-Mo, respectivamente; e um ferro fundido vermicular. O banho era composto por borato de sódio, alumínio, ferro-nióbio e/ou ferro-vanádio, a 1000 °C com tempo de permanência de tratamento de 2 horas. Realizou-se austêmpera, a partir dessa temperatura, em banho de sal fundido a 300 °C. As amostras foram caracterizadas por meio de microscopias óptica e MEV, EDS, DRX, ensaios de durezas Brinell e Vickers, Daimler-Benz Rockwell-C, ensaios de desgaste microadesivo, do tipo esfera fixa, e de corrosão por meio de ensaios de polarização potenciodinâmica. Os tratamentos TRD foram altamente eficientes para a produção de camadas de carbonetos uniformes e com boas aderências aos substratos, em todos os ferros fundidos em estudo. O ferro fundido nodular não ligado apresentou os menores valores de espessuras para as camadas produzidas de carbonetos simples de nióbio e de vanádio, tendo ocorrido um aumento dessas espessuras com a adição dos elementos de liga Cu e Cu-Ni, com exceção do Mo. As camadas apresentaram durezas acima de 2300, 2500 e 3050 HV para os casos dos carbonetos de Nb, V e Nb-V, respectivamente. As resistências ao desgaste das amostras foram aumentadas de 5 a 35x em relação aos substratos austemperados. As camadas apresentaram resistências a corrosão muito superiores as dos substratos, indicando a grande eficácia do tratamento TRD para todos os materiais estudados. Os compostos produzidos, constituídos por um substrato otimizado e de camadas de elevados desempenhos tribológicos, tornam-no altamente indicado para as condições severas de uso. / Carbide layers were produced by thermo-diffusion treatment (TRD) in four nodular cast irons: one without alloying element and the other three bonded with Cu, Cu-Ni and Cu-Ni-Mo, respectively; and a vermicular cast iron. The bath was composed of sodium borate, aluminum, iron-niobium and/or iron-vanadium, at 1000 °C with treatment time of 2 hours. The austempering treatment was carried out at 300 °C for 4 hours in a molten salt bath. The samples were characterized by optical microscopy and SEM, EDX, XRD, Brinell and Vickers hardness tests, Daimler-Benz Rockwell-C, microadhesive wear test (fixed ball type) and corrosion tests using potentiodynamic polarization. The TRD treatments were highly efficient for the production of uniform carbide layers with good adhesion to the substrates in all cast irons under study. Non-alloyed nodular cast iron presented the lowest thickness values for the layers produced from simple niobium and vanadium carbides, with an increase in these thicknesses with the addition of Cu and Cu-Ni alloys, with the exception of Mo. The layers achieved hardness above 2,300, 2,500 and 3,050 HV for the carbides of Nb, V and Nb-V, respectively. The wear resistance of the samples was increased from 5 to 35x in relation to the austempered substrates. The layers presented corrosion resistance far superior if compared to those of the substrates, indicating the great effectiveness of the TRD treatment for all the studied materials. The compounds, consisting of an optimized substrate and layers of high tribological performances, makes it highly suitable for severe conditions of use.
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Compósitos ferro-grafita para componentes de motores com propriedades tribológicas melhoradas. / Composite graphite iron components for engines with improved properties tribological.

Paulo Henrique Ogata 27 November 2014 (has links)
A constante busca por motores com maior eficiência energética, requer a introdução de novos materiais ou inovações nas rotas de fabricação dos materiais existentes. O presente trabalho busca, a partir de rotas de tratamento térmico, soluções para minimizar o desgaste originado no contato entre corpos metálicos em componentes submetidos a altas pressões de contato em regime lubrificado. A modificação microestrutural a partir de tratamentos térmicos originou matriz martensítica relativamente dura com uma dispersão refinada de nódulos esféricos de grafita, que atuariam como lubrificantes sólidos. O estudo baseou-se em dois ferros fundidos (cinzento e branco) submetidos a tratamentos de austenitização seguidos de tempera em óleo e revenimento em diferentes tempos. Ensaios de dilatometria foram efetuados nos dois materiais para estudar a cinética de grafitização secundaria sob diferentes condições de tratamento térmico. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de dureza Vickers das amostras tratadas termicamente. Amostras de ferro fundido cinzento e de branco modificado por tratamentos térmicos foram ensaiadas em teste de desgaste por deslizamento, com intuito de avaliar a influência de modificações na superfície no coeficiente de atrito. / The constant search for engines with higher energy efficiency requires the development of new materials or manufacturing innovations on the routes of existing materials. In the present work, heat treatment routs were investigated to minimize wear originated at the contact between metallic bodies into components subjected to high contact pressures in lubricated regime. Microstructural modification from heat treatments yielded relatively hard martensitic matrix with a fine dispersion of spherical graphite nodules, which act as solid lubricants. The study was based on two cast iron (gray and white) undergoing treatments of soaking (austenitizing) followed by quenching in oil and tempering at different times. Dilatometry tests were performed on both materials to study the kinetics of secondary graphitization under different heat treatment conditions. Mechanical properties were evaluated from Vickers hardness of the thermally treated samples. Samples of gray cast iron and white modified by heat treatments were tested in sliding wear test, in order to assess the influence of changes in the surface friction coefficient.
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Análise da vida em fadiga termomecânica de ferros fundidos cinzento e vermicular / Thermomechanical fatigue life of grey and compact cast irons

Márcio Henrique Ferreira 11 May 2017 (has links)
Motores de combustão interna são submetidos a carregamentos térmicos e mecânicos que podem resultar em trincas devido ao fenômeno de fadiga termomecânica, FTM. Ferros fundidos tem sido uma escolha comum para a fabricação de blocos e cabeçotes de motores a diesel. Para melhorar o desempenho dos motores é importante ter uma compreensão clara do comportamento em FTM destes materiais, permitindo a previsão de vida, melhorando as propriedades de novas ligas, bem como aumentar a confiabilidade desses componentes. Assim, este projeto teve como objetivo avaliar a vida em FTM de dois tipos de ferro fundido usado na fabricação de motores de combustão interna. Os testes foram realizados em um sistema de teste mecânico MTS 810, em controle de deformação com 100% de restrição (Δε = 0), utilizando um forno de indução de alta frequência para aquecimento e um dispositivo de resfriamento (condução e convecção), registrando as tensões e número de ciclos. Os ciclos térmicos aplicados simulam as condições de trabalho, em modo acelerado, de um motor de combustão interna, aplicando um ciclo térmico em forma de uma onda trapezoidal, com temperaturas mínimas e máximas de 50 e 420°C, respectivamente e um tempo de permanência de 180 s na temperatura máxima, e tempo de ciclo total de 300 s. Os resultados mostram que o ferro fundido vermicular apresenta uma vida em FTM maior que o ferro fundido cinzento porque a morfologia dos veios de grafita que atuam como concentradores de tensão no ferro fundido cinzento reduz acentuadamente a sua rigidez durante a tensão trativa, causando a formação de micro trincas em um número menor de ciclos. / Internal combustion engines are subjected to thermal and mechanical loads that may result in cracks due to thermomechanical fatigue phenomenon, TMF. Cast irons have been a common choice for the manufacture of blocks and cylinder heads of diesel engines. To improve the engines performance it is important to have a clear understanding of the FTM behavior of these materials, enabling life prediction, improving the properties of new alloys, as well as increase the reliability of these components. Thus, this project aims to evaluate the TMF life of two types of cast iron used in the manufacture of internal combustion engines. The tests were performed on a MTS 810 mechanical testing system, in displacement control and 100% restriction (Δε = 0), using a highfrequency induction furnace for heating and a cooling device (conduction and convection), recording the stresses, strains and number of cycles. The thermal cycles applied have heating and cooling cycles that simulate the work conditions, in accelerated mode, of an internal combustion engine, applying an trapezoidal wave shape, with minimum and maximum temperatures of 50 and 420°C respectively, and a 180 s dwell time at maximum temperature, and total cycle time of 300 s. The results showed that compact cast iron presents TMF life larger than the gray cast iron because the morphology of graphite flakes in the gray cast iron reduces markedly their rigidity during the traction portion of the tensile part of the cycle, causing the defects formation at smaller number of cycles. The thermomechanical behavior of these two types of cast irons are discussed in detail.

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