Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:46:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:37:58Z : No. of bitstreams: 1 140016.pdf: 16507092 bytes, checksum: 092a085b5beee27212209ed598e800e1 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T13:48:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 183556.pdf: 3291255 bytes, checksum: 9b6a795c9ca57af566a4100e34f538c0 (MD5) / O ferro fundido vermicular, também conhecido como Compacted Graphite Iron - CGI, nos últimos anos tem se destacado na indústria automobilística mundial. Sua importância está relacionada principalmente à fabricação de blocos e cabeçotes de motores diesel, além de outras peças automotivas. Os motores diesel, que trabalham com elevadas taxas de compressão, necessitam de uma estrutura rígida para suportar os esforços. No entanto, seu rendimento e emissão de poluentes poderiam ser melhorados se picos de pressão de explosão ainda maiores pudessem ser alcançados. A resistência mecânica do ferro fundido cinzento, material atualmente utilizado na fabricação dos motores diesel, não permite atingir pressões maiores, no entanto, possui características particulares e indispensáveis, tais como boa condutividade térmica e amortecimento de vibrações. Paralelamente, o ferro fundido vermicular aparece como um bom substituto para tais aplicações, pois além de possuir propriedades de condutividade e de amortecimento semelhantes ao cinzento, tem propriedades mecânicas superiores, permitindo a fabricação de motores de melhor desempenho e menor peso. A utilização do ferro fundido vermicular apresenta como desvantagem a maior dificuldade para usiná-lo, isto é, pior usinabilidade em relação ao ferro fundido cinzento. Diante deste fato, o presente trabalho tem como objetivo pesquisar a influência dos parâmetros de fabricação deste ferro fundido vermicular em sua usinabilidade. Os parâmetros de fabricação em estudo são o teor de elementos formadores de perlita e o tempo de desmoldagem. Os materiais foram estudados através de ensaios de furação de longa duração, utilizando brocas helicoidais de metal-duro revestidas com TiAlN. A dissertação contempla ainda uma comparação com a usinabilidade do ferro fundido cinzento - FC-250, atualmente utilizado pela Tupy Fundições na fabricação de blocos e cabeçotes de motores diesel.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-01T15:08:57Z No. of bitstreams: 1 2017_RolanEmilioRamírezRamírez.pdf: 4025843 bytes, checksum: d5649b59b9c6b7c0d73dd730164ea9f1 (MD5) / Rejected by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br), reason: Boa noite, Por favor, adicione o campo orientador e co-orientador. Atenciosamente, on 2017-11-28T20:58:34Z (GMT) / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-04T20:07:41Z No. of bitstreams: 1 2017_RolanEmilioRamírezRamírez.pdf: 4025843 bytes, checksum: d5649b59b9c6b7c0d73dd730164ea9f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-05T22:18:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RolanEmilioRamírezRamírez.pdf: 4025843 bytes, checksum: d5649b59b9c6b7c0d73dd730164ea9f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-05T22:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RolanEmilioRamírezRamírez.pdf: 4025843 bytes, checksum: d5649b59b9c6b7c0d73dd730164ea9f1 (MD5) Previous issue date: 2018-01-05 / O Ferro Fundido Nodular GGG 40 e o poliestireno (PS) reciclado são materiais muito usados na atualidade em projetos de engenharia. O primeiro é uma liga metálica composta principalmente de ferro com mais de dois por cento de Carbono representado em inclusões de grafita. O PS é um polímero de estireno, que neste trabalho a matéria prima do PS foi obtida do processo de reciclagem do poliestireno expandido (EPS), ou mais comercialmente conhecido como isopor. O objetivo principal deste trabalho consiste em conhecer as principais propriedades do ferro fundido GGG 40 e o PS. O trabalho apresenta uma caraterização mecânica desta liga metálica e do material polimérico através de ensaios mecânicos e da técnica de correlação digital de imagens (CDI). A partir do conhecimento de tais características, como a composição química, comportamento térmico e do comportamento da resistência e deformação perante diferentes tipos de esforços será possível prever o comportamento do material. O comportamento mecânico do material será analisado mediante a observação dos campos de deslocamentos e deformações resultantes apresentados após a deformação nos ensaios de tração. Para realizar tais medições será usada uma técnica de CDI, técnica que é capaz de obter as deformações em tempo real e em toda a superfície do corpo de prova, obtendo dados mais coerentes com a realidade do que um extensômetro convencional. Está técnica ótica é considerada uma tecnologia moderna que contém o hardware e software necessário para avaliar o comportamento de deformação dos corpos de prova. / Nodular Cast Iron GGG 40 and recycled polystyrene (PS) are widely used in engineering projects today. The first is a metallic alloy composed mainly of iron with more than two percent carbon represented in graphite inclusions. PS is a polymeric material which its in pure state is synthesized from styrene polymerization, but in this work the PS raw material was obtained from the recycling process of expanded polystyrene (EPS), or more commercially known as styrofoam. The main objective of this work is to know the main properties of cast iron GGG 40 and PS. The work presents a mechanical characterization of this metal alloy and the polymeric material through mechanical tests and the technique of Digital Image correlation (DIC). From the knowledge of such characteristics, as the chemical composition, thermic behavior and the behavior of the resistance and deformation before different types of efforts will be possible to predict the behavior of the material. The mechanical behavior of the material will be analyzed by observing the resulting displacement and strain fields after the deformation in the tensile tests. To carry out such measurements, a CDI technique will be used, which is capable of obtaining deformations in real time and on the entire surface of the specimen, obtaining data more coherent with reality than a conventional strain gage. This optical technique is considered a modern technology that contains the necessary hardware and software to evaluate the deformation behavior of the specimens.

O ferro fundido vermicular é um material de destaque para aplicações em componentes que estão sujeitos a choques e variações térmicas. O mesmo apresenta boa combinação de propriedades tipo condutividade térmica, resistência e tenacidade. Desta forma, a disponibilidade de informações sobre a influência de diferentes composições químicas sobre o comportamento diante de exigências térmicas, vem contribuir para consolidar o uso deste material em componentes automotivos. No caso do ferro vermicular, a resistência ao surgimento de trincas por solicitações térmicas pode ser melhorada com adições de elementos de liga como: cromo, molibdênio, vanádio e outros. Ferros fundidos vermiculares com diferentes teores de molibdênio e silício são investigados neste trabalho. Corpos de prova na forma de discos finos (4mm) foram submetidos a três diferentes gradientes de temperatura (50 à 450, 500, e 550"C). Investigou-se, ainda, a influência de cantos vivos deixados pela usinagem dos corpos de prova. Para os ensaios de ciclagem térmica foi desenvolvido um ensaio que consiste em aquecer uma das faces do corpo de prova por chama, submetendo a outra face ao resfriamento por jato d'água até a temperatura de 50°C. Resultados mostram que o método desenvolvido para a realização do ensaio foi eficiente para avaliar as variáveis em questão. Pode-se concluir a partir dos resultados que o molibdênio aumenta a resistência à fadiga térmica. A temperatura máxima do ensaio é determinante para a vida em fadiga térmica e materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 450°C resistiram duas vezes mais que materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 550°C, e por fim, corpos de prova com o canto vivo amenizado tiveram um desempenho de 1,5 à 2,6 vezes melhor que os com o canto vivo pronunciado. / The compacted grapite iron is a suitable material for application on components subject to thermal shock and thermal variation. This material shows a good combination o f properties like thermal conductivity, strength and toughness. By this way, the availability o f information about the influence o f chemical composition over performance under thermal conditions, contributes to consolidate the use of this material in automotive components. In case of compacted graphite iron, the resistance to crack initiation due to thermal solicitation can be improved by the addition of alloying elements like: chromium, molybdenum, vanadium and others. Compacted graphite irons with different contents of molybdenum and silicon were investigatted in this work. The specimens in shape of thin disks (4mm) were submitted to three different thermal gradients, from 50 to 450, 500 and 550°C. Also, · the influence of the sharp edges left after machining of specimens was investigated. A procedure was developed for the thermal cyclic tests, consisting in warming one of the faces of the specimen with a heating flame while keeping the other (face) cooled by a water jet to a temperature of 50°C. The results show that the method devoloped for the execution of the test was efficient to evaluate the variables in question. The results indicate that the molybdenum improves thermal fatigue resistance. The maximum temperature of the test is decisive for life in thermal fatigue, and material tested on temperatures up to 450°C resisted twice more than the material tested on temperatures up to 550°C. Finaly, specimens wih smooth edges had a performance 1,5-2,6 times better than specimens with sharp edges.

O ferro fundido vermicular é um material de destaque para aplicações em componentes que estão sujeitos a choques e variações térmicas. O mesmo apresenta boa combinação de propriedades tipo condutividade térmica, resistência e tenacidade. Desta forma, a disponibilidade de informações sobre a influência de diferentes composições químicas sobre o comportamento diante de exigências térmicas, vem contribuir para consolidar o uso deste material em componentes automotivos. No caso do ferro vermicular, a resistência ao surgimento de trincas por solicitações térmicas pode ser melhorada com adições de elementos de liga como: cromo, molibdênio, vanádio e outros. Ferros fundidos vermiculares com diferentes teores de molibdênio e silício são investigados neste trabalho. Corpos de prova na forma de discos finos (4mm) foram submetidos a três diferentes gradientes de temperatura (50 à 450, 500, e 550"C). Investigou-se, ainda, a influência de cantos vivos deixados pela usinagem dos corpos de prova. Para os ensaios de ciclagem térmica foi desenvolvido um ensaio que consiste em aquecer uma das faces do corpo de prova por chama, submetendo a outra face ao resfriamento por jato d'água até a temperatura de 50°C. Resultados mostram que o método desenvolvido para a realização do ensaio foi eficiente para avaliar as variáveis em questão. Pode-se concluir a partir dos resultados que o molibdênio aumenta a resistência à fadiga térmica. A temperatura máxima do ensaio é determinante para a vida em fadiga térmica e materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 450°C resistiram duas vezes mais que materiais ensaiados em ciclos com temperatura até 550°C, e por fim, corpos de prova com o canto vivo amenizado tiveram um desempenho de 1,5 à 2,6 vezes melhor que os com o canto vivo pronunciado. / The compacted grapite iron is a suitable material for application on components subject to thermal shock and thermal variation. This material shows a good combination o f properties like thermal conductivity, strength and toughness. By this way, the availability o f information about the influence o f chemical composition over performance under thermal conditions, contributes to consolidate the use of this material in automotive components. In case of compacted graphite iron, the resistance to crack initiation due to thermal solicitation can be improved by the addition of alloying elements like: chromium, molybdenum, vanadium and others. Compacted graphite irons with different contents of molybdenum and silicon were investigatted in this work. The specimens in shape of thin disks (4mm) were submitted to three different thermal gradients, from 50 to 450, 500 and 550°C. Also, · the influence of the sharp edges left after machining of specimens was investigated. A procedure was developed for the thermal cyclic tests, consisting in warming one of the faces of the specimen with a heating flame while keeping the other (face) cooled by a water jet to a temperature of 50°C. The results show that the method devoloped for the execution of the test was efficient to evaluate the variables in question. The results indicate that the molybdenum improves thermal fatigue resistance. The maximum temperature of the test is decisive for life in thermal fatigue, and material tested on temperatures up to 450°C resisted twice more than the material tested on temperatures up to 550°C. Finaly, specimens wih smooth edges had a performance 1,5-2,6 times better than specimens with sharp edges.

Apresenta-se um estudo sobre a fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos. O trabalho experimental envolveu ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos com diferentes microestruturas (ferrita, perlita esferoidizada, ferrita + perlita, perlita com fases intercelulares), introduzindo-se hidrogênio por decapagem e por carregamento catódico. Os resultados experimentais permitiram verificar que a introdução de hidrogênio favoreceu a ocorrência de modos frágeis de fratura, modos estes que a microestrutura tenha tendência a apresentar (fratura por clivagem em ferrita e perlita e fratura intergranular em materiais ferríticos nos quais proporcionou-se a segregação de fósforo para contorno de grão). As trincas de clivagem bem como as áreas de fratura intergranular tendem a situar-se em tôrno dos nódulos de grafita. As evidências experimentais indicam que a localização preferencial de trincas de clivagem e de fratura intergranular junto aos nódulos de grafita seria devido, principalmente, ao acúmulo de hidrogênio provocado pela concentração de deformação plástica nestas regiões. / A study carried out on hydrogen embrittlement in ductile cast irons and blackheart malleable irons is presented. The experiments were made with ductile cast irons and blackheart malleable irons with different microstructures (ferrite, spheroidized pearlite, ferrite + pearlite, pearlite with intercelullar phases), the hydrogen being introduced by pickling and by cathodic charging. The results obtained have shown that hydrogen promotes the occurrence of brittle modes of fracture, whose modes the microstructures had a tendency to present (fracture by cleavage in ferrite and pearlite, and intergranular fracture in ferritic materials in which the segragation of phosphorus to grain boundaries was promoted). The cleavage cracks as well as the intergranular fracture área were more prone to forma round the graphite nodules. The experimental evidences show that the prefered localization of the cleavage cracks and intergranular fracture around the graphite nodules resulted mainly from the accumulation of hydrogen caused by the concentration of plastic deformation in these areas. Thus, in ductile cast Irons and blackheart malleable Irons, due to the stress concentration effect caused by the graphite nodules, under condititons of previous introduction of hydrogen followed by the mechanical stress, the previous distribution of hydrogen at interfaces or grain boundaries would not be the main factor in hydrogen embrittlement (fracture mode and localization of hydrogen induced cracks). The principal effects would be the concentration of stresses and plastic deformation near the graphite nodules, the contribution of the matrix in redistributing local strains and the tendency of the microstructure to the occurrence of brittle fracture mechanisms. Based on this study some suggestions are indicated for the selection of cast Irons for applications where hydrogen is present.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213498.pdf: 4753951 bytes, checksum: f0fd11f7410e3caf5d68940fc88b6f3d (MD5) / O presente trabalho trata da influência do enxofre sobre as alterações microestruturais, propriedades mecânicas e usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25. Os corpos de prova para esta pesquisa foram produzidos em condições de fabricação comercial pela Tupy Fundições com teores de enxofre variando de 0,065% a 0,18%. Os efeitos da variação do teor de enxofre sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas do ferro fundido cinzento FC 25 foram analisados através de amostras metalográficas com diferentes técnicas de caracterização microestrutural. As influências do enxofre sobre a usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 foram estudadas no torneamento externo longitudinal nas velocidades de 100, 150 e 200 m/min, com ferramenta de metal duro sem cobertura, utilizando como critério de avaliação o desgaste de flanco. O aumento na porcentagem do enxofre no ferro fundido cinzento FC 25, de 0,065% para 0,18%, não produziu alterações significativas nas propriedades mecânicas e na microestrutura do material. Constatou-se que para uma efetiva redução do desgaste por adesão, durante a usinagem, a menor área ocupada por sulfeto de manganês deve ser de (18 ± 6) x 10-3 %. A usinabilidade do ferro fundido cinzento FC 25 com 0,12%, 0,15% e 0,18% de enxofre não difere significativamente quando usinado a 150 e 200 m/min. Em relação ao ferro fundido cinzento com 0,12% de enxofre, o material com 0,065% S apresentou uma redução na vida da ferramenta de aproximadamente 24%, 32% e 38%, para as velocidades de 100, 150 e 200 m/min, respectivamente.

Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Hamilton José de Mello / Banca: Alessandro Roger Rodrigues / Resumo: A aplicação de ferro fundido nodular perlítico na indústria vem se destacando devido a sua elevada resistência mecânica e possibilidade de fácil manufatura, uma vez que sua alta fluidez permite fundir peças com dimensões próximas à final. Entretanto, em componentes que exigem elevada precisão dimensional, como eixos virabrequins, pistões e bielas, por exemplo, é indispensável a utilização do processo de retificação. A indústria desenvolveu diversos tipos de grãos abrasivos de óxido de alumínio para essa aplicação. Todavia, o desenvolvimento de novos grãos abrasivos visa readequar o seguimento, de modo a aplicar no mercado uma nova classe de grãos abrasivos de nitreto de boro cúbico (CBN), suprindo uma lacuna existente no desenvolvimento industrial. Desta forma, foram desenvolvidos diversos tipos de grãos abrasivos de CBN com diferentes níveis de friabilidade, visando assim um melhor desempenho de acordo com determinado processo. Embora a retificação de ferro fundido nodular perlítico seja ampla na indústria, são escassos os estudos pertinentes ao assunto, sendo exíguo sua aplicação quando relacionado a friabilidade de grãos abrasivos. Portanto, vislumbrou-se o estudo do tema a partir da iniciativa da indústria, fabricante de rebolos de CBN, para o entendimento dos fenômenos relacionados ao processo, catalogando o funcionamento dos rebolos e estabelecendo relações em prol do seu desempenho durante o processo de retificação. Deste modo, a rugosidade média aritmética, desvios de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The application of pearlitic ductile cast iron in the industrial sector has been outstanding due to its high mechanical resistance and possibility of easy manufacture, since its high fluidity allows melting pieces with dimensions close to the end. However, for components requiring high dimensional precision, such as crankshafts, pistons and connecting rods, for example, it is essential to use the grinding process. The industry has developed various types of aluminum oxide abrasive grains for this application. Thereby, the development of new abrasive grains aims at re-adjusting the follow-up, so that a new class of cubic boron nitride (CBN) abrasive grains is available on the market, supplying a gap in industrial development. Thus, different types of CBN abrasive grains with different levels of friability were developed, aiming at a better performance according to a certain process. Although the grinding of pearlitic ductile cast iron is ample in the industry, the pertinent studies are rare, and its application is scarce when related to the friability of abrasive grains. Therefore, the study of the theme was glimpsed from the initiative of the industry, manufacturer of CBN grinding wheels, to understand the phenomena related to the process, cataloging the grinding of the grinding wheels and establishing relationships in favor of its performance during the grinding process. In this way, the average surface roughness, roundness deviation, diametrical wear wheel, G-ratio, electri... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Austempered Ductile Iron (ADI) is a ferrous material that was first fabricated in the second half of last century, therefore a relatively new material compared to steel, which has been used for different applications by mankind for some millennia now. ADI';s mechanical properties, such as its strength-to-weight ratio, which has proven to outperform that of forged steel by up to 10%, are very suitable for structural applications, such as connecting rods, crankshafts, and heavy farm machinery among others. The main goal of this work is to perform an analysis of the machinability of two ASTM grades of ADI, namely 2 and 3. The samples used in this work were cast and austempered according to ASTM standards for the production of grade 2 (G2) and grade 3 (G3) ADI. Characterization was accomplished through tensile and hardness tests, metallography and X-ray diffraction. Machinability was evaluated by analyzing tool life, cutting forces, surface finish and chip characteristics in turning operations. A quick-stop test was also performed. Tool life when machining G2 was 33% lower than G3, although the latter is a harder material. Abrasion and adhesion were the wear mechanisms observed through SEM images, whereas in other cast irons mainly abrasion is observed. Cutting forces measurements showed that the value of Kc1,1 decreased 19%, from 1448 to 1175N/mm2, for G2 as the depth of cut increased from 2 to 5mm at a cutting speed of 80m/min and 18%, from 1501 to 1236N/mm2, for G3. Surface roughness measurements proved that a smoother surface is obtained for both alloys at f = 0.10mm/rev when using an insert with nose radius 1.6mm instead of smaller radii. Both alloys presented similar surface quality. All chips observed were segmented.

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.