Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275441.pdf: 4180312 bytes, checksum: 6e35f94dcb6481ba17c19269042dd029 (MD5) / O crescimento das necessidades do mercado consumidor por produtos que apresentem inovações tecnológicastem motivado o setor produtivo na busca por novos produtos e processos. Contudo, inovações tecnológicas exigem, geralmente, um estágio de investigações na busca por soluções que visem uma produção mais econômica e com melhor qualidade. Por este motivo vários pesquisadores têm buscado investigar estes novos processos produtivos, tais como o in mold labeling, insert mold, injeção com baixas pressssões e, em especial, o processo de sobreinjeção. Muitas pesquisas têm sido conduzidas principalmente no que se refere ao entendimento da correlação entre as condições de processamento e as propriedades de adesão das peças sobreinjetadas, mediante seu processamento em ferramentas de produção, o que pode ser observado durante a realização deste trabalho. Foi evidenciada, contudo, uma lacuna a respeito de investigações realizadas sobre o processo de sobreinjeção em moldes fabricados por vazamento de resina epóxi, os quais se conFiguram como uma importante ferramenta no desenvolvimento de processos e produtos ainda na fase de projeto conceitual. Portanto, devido à importância fundamental do tema, verificou-se que era imprescindível a realização de pesquisas que visassem suprir a esta lacuna. Este trabalho teve como objetivo principal, portanto, a realização de investigações do processo de sobreinjeção em moldes produzidos por vazamento de resina epóxi. Para tanto, foram realizados experimentos para a caracterização do efeito das variáveis de processo na força de adesão entre os componentes de corpos de prova produzidos por sobreinjeção, nos quais as condições experimentais seguiram um delineamento estatístico obtido com o software Statgraphics Centurion. Procurou-se também, por meio de simulações em computador no software Moldflow®, avaliar os efeitos das variáveis de processamento nos resultados de análises do processo de sobreinjeção e correlacioná-los com os resultados dos ensaios de caracterização da força de adesão. Por último os resultados são avaliados mediante o uso do software Statgraphics Centurion, onde os efeitos das variáveis são estudados segundo seu significado estatístico. Os resultados obtidos indicaram um aumento da força de adesão com o aumento da temperatura do polímero e do molde sem a ocorrência de alterações significativas com a variação da velocidade de injeção, enquanto a correlação entre os índices térmicos e os dados dos ensaios mecânicos indicou a possibilidade da utilização do software Moldflow® em investigações do processo de adesão ainda na fase do produto, possibilitando a modificação e melhoria da qualidade do mesmo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:00:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221534.pdf: 1024707 bytes, checksum: 50e1555ab680605c839d1d653a7b7fca (MD5) / A areia contaminada com resina fenólica, gerada na etapa de desmoldagem das peças metálicas nas industrias de fundição, é atualmente um grave problema ambiental que o setor enfrenta. Parte desse resíduo vem sendo acumulado na própria empresa ou enviado para aterros industriais, causando sérios danos ao meio-ambiente. Os estudos realizados em relação à regeneração destas areias são motivados por fatores de ordem social, econômica e ambiental. Este trabalho visa estudar o processo de regeneração da areia contaminada com resina fenólica através de um tratamento químico utilizando o processo de oxidação avançado, conhecido como Processo Fenton. Este processo possibilita a reutilização da areia no processo original e avaliação das suas características mediante o processo fenólico alcalino catalisado com éster e processo gaseificado com CO2. Os parâmetros estudados e otimizados foram à concentração de Ferro (II), o tempo de reação e temperatura adequada para o processo de regeneração. A caracterização da areia regenerada foi realizada através das técnicas de análise térmica diferencial, análise termogravimétrica, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e perda ao fogo. A areia contaminada com resina fenólica e regenerada apresentaram a mesma fase cristalina. Através de microscopia eletrônica de varredura observou-se que a condição C500, com temperatura de 40ºC e tempo de reação de 30 minutos, foi à condição mais adequada de regeneração. Os ensaios tecnológicos apresentaram valores de resistência à tração acima do especificado pelo setor produtivo, o que vem a comprovar a viabilidade do reaproveitamento do resíduo no processo industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-21T23:28:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 211620.pdf: 9001197 bytes, checksum: 2d7a895182e44ff0aedd0cf62e003046 (MD5) / A preocupação com o estado do meio ambiente é crescente, principalmente em função da disponibilidade de recursos tais como energia, matérias primas, áreas para aterros e da preservação do meio natural. Diante deste panorama as atividades industriais preocupam-se em aperfeiçoar seus processos de modo a consumir menos materiais na produção, gerar menor quantidade de resíduos, e aperfeiçoar o aproveitamento de seus subprodutos através da valorização de seus resíduos. Além disso, a valorização de resíduos pode auxiliar as empresas a reduzirem seus custos tornando-se cada vez mais competitivas.

Entre tantas variáveis (especificações) relacionadas à microestrutura dos tarugos a camada de refusão e a segregação inversa estão diretamente relacionadas à produtividade na extrusão, ou seja, quanto menores estas variáveis, maior a produção, e consequentemente menor o rejeito. A camada de refusão e a segregação inversa são definidas como a formação de uma área refundida contendo quantidade superior de elementos de liga concentrando-se no perímetro da seção transversal de um tarugo. O objetivo deste trabalho foi apresentar o comportamento destas variáveis quando há um maior controle das variáveis de controle de processos assim como a implementação de mudanças nos moldes usados na fabricação de tarugos sem a necessidade de investimento em novas tecnologias (Air Slip – Wagstaff), quebrando atuais paradigmas. Mudanças implementadas nos moldes mostram significativas reduções nas variáveis indesejadas nos tarugos, garantindo a eles níveis altamente competitivos frente aos produtos de mais nova tecnologia encontradas no mercado. Através dos resultados obtidos com as mudanças de moldes realizadas e apresentadas neste trabalho, verifica-se diminuição concreta da segregação inversa e da camada de refusão no interior dos tarugos, atingindo-se níveis na ordem 50% de redução para a segregação inversa e para a camada de refusão. / Among many variables (specifications) related to billets’ microstructure, the shell zone and the inverse segregation are directly connected to the extrusions’ productivity, which means the lower these variables are, the higher the production is, since there is less discard. The shell zone and the inverse segregation are defined as a remelted area formation that contains superior amount of alloy elements concentrated in the billet’s transverse portion perimeter. This work’s objective was to present the behavior of these variables when there is a better management of process control variables and to show how changes can be implemented to the billets molds with no need for investment in new technologies (Air Slip – Wagstaff), breaking paradigms. Slight changes performed to the molds show significant reduction at the billets’ undesired variables, assuring them high levels of competitiveness against the most technological products available at the marketplace. Through results achieved with the changes performed to the molds it was possible to verify substantial decrease in order to 50% of both the inverse segregation and the shell zone at the billets; the decrease was higher than the initial proposal.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292184.pdf: 8254936 bytes, checksum: acd9bf3e8c6ec41c0e29b20934d35867 (MD5) / O presente trabalho visa o estudo e validação de modelos numéricos que permitam avaliar o escoamento no interior de distribuidores de lingotamento contínuo dado um conjunto de configurações de modificadores de fluxo - inibidores, diques, barreiras e injeção de gás. O objetivo é desenvolver através da simulação numérica, novas metodologias que auxiliem ao projeto e à predição do desempenho dos produtos refratários desenvolvidos na empresa Magnesita. Para o estudo numérico foi empregado o pacote comercial ANSYS CFX®. O CFX é um código de Dinâmica dos Fluidos Computacional, desenvolvido pela empresa ANSYS, Inc., baseado na técnica dos volumes finitos baseados em elementos, que utiliza um solver acoplado. Para a modelagem do escoamento no interior do distribuidor, iniciaram-se as atividades realizando validações entre o modelo numérico desenvolvido e modelos físicos para configurações com barreiras e inibidores de turbulência. Dessa forma, nessa primeira etapa foi considerado um escoamento monofásico de água, tridimensional, permanente e turbulento. A validação é realizada comparando as curvas de Distribuição de Tempos de Residência, calculadas através da injeção e monitoramento da concentração de um traçador no interior do distribuidor, e de volumes e tempos característicos. Na sequência, avaliou-se o escoamento multifásico, considerando assim a injeção de gás no interior do distribuidor. Nessa etapa foram considerados não somente as curvas características, mas também uma validação em relação à remoção de inclusões no distribuidor através da formulação Lagrangeana. O trabalho transfere, em termos de metodologia numérica, importante tecnologia para as indústrias que fabricam distribuidores empregados em lingotamento contínuo. / This work presents a study and numerical models validation that permits evaluate the flow inside a tundish configuration implemented by flow modifiers. The goal is to use the computational simulation to develop new approaches that help to design and increase the performance of the refractory products developed in the company Magnesita. The numerical models have been performed with the help of the commercial CFD code ANSYS CFX®, which employs the Element Based Finite Volume Method to solve the conservation equations in the proper domain. At the first step, it was performed the validation among numerical and experimental results for a tundish composed with dams and turbulence inhibitors, considering a single-phase flow of water, three dimensional, permanent and turbulent model. The model has been validated through a comparison of the Residence Time Distribution, the volumes and times characteristics. In a second step, a multiphase flow computational model of gas injection inside a tundish has been developed and validated with experimental data. The model has been validated through a comparison of Residence Time Distribution and inclusion removal analysis through the Lagrangian formulation with experimental measurements. The work provides an important technology in terms of numerical methodology in the tundish projects.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T09:37:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267692.pdf: 10763719 bytes, checksum: 766569c55236c7c21e9dc6ed6cbf6cbb (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia genérica que possibilite a redução dos custos computacionais envolvidos no estudo de otimização de projetos de equipamentos que utilizam soluções numéricas de escoamento de fluidos, ou seja, mecânica dos fluidos computacional. A aplicação da metodologia é feita para a otimização de distribuidores de aço em lingotamento contínuo. A metodologia apresentada neste trabalho emprega o conceito de análises multi-fidelidade para permitir que o estudo de otimização seja realizado em uma malha suficientemente grosseira que, além de acelerar o processo, possibilita a utilização de recursos computacionais de hardware menos avançados, podendo estender o processo a empresas de pequeno e médio porte. Além disso, metamodelos adaptativos, baseados em aproximações por Funções de Base Radial são utilizados para representar a resposta do sistema, reduzindo o número de análises fluido-dinâmicas necessárias para convergência do problema. Reduções de até 90% do tempo total de processamento são observadas quando a metodologia é aplicada no estudo de otimização de um inibidor de turbulência posicionado no interior do distribuidor.

Tese - (doutorado) Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 211144.pdf: 9598954 bytes, checksum: 39dd1db282d516de3f4efe1d825d19ee (MD5) / O processo denominado Ferramental Rápido (Rapid Tooling - RT) possibilita a produção de protótipos no material especificado no projeto. Os equipamentos de prototipagem rápida de diferentes tecnologias são empregados na fabricação de insertos (moldes) que podem ser usados na moldagem por injeção. No entanto, o processo denominado Modelagem por Fusão e Deposição (FDM), foi praticamente inexplorado para essa aplicação, mesmo tendo um grande número de máquinas instaladas pelo mundo. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o uso de insertos fabricados pelo processo FDM na moldagem por injeção de termoplásticos. Para tanto foram determinadas as propriedades de corpos de prova em ABS para conjuntos distintos de parâmetros construtivos do equipamento de FDM e em seguida foram confeccionados insertos com três geometrias diferentes, para realização de experimentos de moldagem por injeção de termoplásticos. Os experimentos utilizaram insertos com diferentes parâmetros construtivos, refrigeração com água em temperaturas abaixo da ambiente e recobrimentos cerâmico, metálico e polimérico. Além do ABS, foram utilizados insertos em PC e PPSF. Nesse trabalho foram injetadas peças em PP, PE, POM, PA e ABS. Os resultados mostraram que o processo FDM pode ser utilizado na fabricação de insertos para injeção desde que os termoplásticos injetados sejam "compatíveis" com o material do inserto. A escolha do par material do inserto/material a injetar deve considerar principalmente a temperatura de injeção, a resistência mecânica e a afinidade química entre os materiais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317486.pdf: 8148156 bytes, checksum: 5bf979ac930633336e85c61b0de710f7 (MD5) / As indústrias de fundição consomem grandes quantidades de matériasprimas e geram proporcionalmente grande quantidade de resíduos. Os principais resíduos gerados no processo de produção são areias, pós de exaustão, refratários e escórias. Destes, a Areia Descartada de Fundição (ADF) compreende aproximadamente 85% da geração e são constituídas basicamente de uma mistura contendo areia, argila, carvão e material fino. Historicamente, fundições depositaram os seus resíduos diretamente no solo causando riscos ambientais. No entanto, estudos mostraram que, em comparando os lixiviados obtidos por ADF com lixiviados de solo natural, sem contaminação, resultados semelhantes são observados. Em alguns casos, apenas os parâmetros ferro e manganês presentes em ADF têm taxas mais elevadas. Neste contexto, esta tese tem como objetivo estudar a influência de bentonita (matériaprima presente no resíduo) no risco de impacto ambiental das ADF como agente para a impermeabilização e o encapsulamento, quando estas são dispostas no solo. Este estudo avaliou os riscos de poluição de solo e água subterrânea a partir do ciclo de vida da ADF, a caracterização de propriedades que permitem estabelecer uma relação entre a contenção de contaminantes e a percolação da areia sobre a quantidade de bentonita na mistura de ADF e a permeabilidade do resíduo descartado. Os resultados confirmaram que a presença de bentonita nas ADF reduz a permeabilidade e a formação de percolado durante a sua utilização ou disposição o que auxilia a explicar o baixo risco demonstrado em estudos de caso de monitoramento de águas subterrâneas de áreas de disposição e de análises de ADF para reutilização. Assim, este estudo fornece um indicador para as indústrias de fundição para melhoria da análise e investigação ambiental e para o auxílio na tomada de decisão da melhor alternativa para seu armazenamento e/ou reaproveitamento.<br> / The foundry industries consume large quantities of raw materials and generate proportionately large amount of solid waste. The waste generated from the production process are sands, powders exhaust systems, refractories and slags. Of these, the spent foundry sand (SFS) comprises approximately 85% of generation and are constituted basically of a mixture containing sand, clay, coal and fine material. Historically foundries have deposited their waste directly on the ground with environmental risks. However, studies have shown that in comparing the leachates obtained for SFS with leachates of natural soil, without contamination, similar results are observed. In some cases only for iron and manganese parameters of SFS have higher rates. In this context, this thesis aims to study the influence of bentonite (raw material present in the waste) in the risk of environmental impact of SFS as agent for waterproofing and encapsulation when they are laid in the soil. This study analyzed the risks from the life cycle of SFS, properties characterization that allow establishing a relationship between the containment of contaminants and the percolation of the sand on the amount of bentonite in the mixture of sand casting and discarded permeability residue. The results confirmed that the presence of bentonite in the SFS reduces the permeability and the formation of leachate during its use or disposal which that helps to explain the low risk demonstrated in case studies of groundwater monitoring of disposal areas and SFS analysis for reuse. Thus this study provides an indicator to foundry industries for improving analysis and environmental research and to aid in decision making in the best alternative for storage or reuse.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T12:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195364.pdf: 3449793 bytes, checksum: 866bfbaba46fc95d39fcf2d193a11652 (MD5) / Os processos de fabricação rápida de ferramentas (Rapid Tooling) têm auxiliado as equipes multidisciplinares a desenvolver o projeto de peças de plástico injetadas, considerando além das características do produto, os aspectos relacionados com o seu processo de moldagem. Uma das técnicas que tem recebido destaque é a que utiliza a estereolitografia para a fabricação de moldes para injeção, em função de apresentar resultados satisfatórios com custos relativamente baixos. Os moldes de estereolitografia (SL) caracterizam-se por apresentarem uma vida útil limitada. Pesquisas anteriores revelaram que as falhas observadas durante o uso deste tipo de ferramenta, ocorrem principalmente devido às mudanças que ocorrem nas propriedades mecânicas do material dos moldes, quando a sua temperatura é aumentada. Além disso, estes materiais apresentam baixos valores de coeficiente de condutividade térmica, o que torna o processo de injeção em moldes SL diferente daquele que utiliza moldes metálicos. Assim, o planejamento do processo de injeção é essencial para evitar que o molde apresente ruptura após os primeiros ciclos de injeção. Apesar das várias investigações que estão sendo desenvolvidas com o intuito de identificar as causas das falhas dos moldes SL, não há um consenso entre os pesquisadores quanto à melhor estratégia a ser adotada durante o processo de injeção. Técnicas como os métodos numérico-computacionais, têm sido aplicadas de maneira discreta, sem apresentarem resultados significativos. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo propor uma sistemática baseada no emprego de sistemas CAE e utilizada para auxiliar o planejamento do processo de injeção em moldes de estereolitografia, que diminua o risco de falha da ferramenta. Dois moldes foram construídos e utilizados para obter uma pré-série de peças plásticas injetadas e a temperatura dos moldes foram monitoradas durante todo o processo. O procedimento proposto foi avaliado, comparando os resultados determinados numericamente com valores obtidos experimentalmente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T20:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:39:23Z : No. of bitstreams: 1 177017.pdf: 43624169 bytes, checksum: dec6cc968a652d35b17ce413bc4337c1 (MD5) / A forte competição internacional na área tecnológica vem tendo uma influência cada vez maior no desenvolvimento de sistemas mecânicos de baixa incerteza. Hoje em dia, aplicações da tecnologia de precisão são encontradas na fabricação de itens tais como espelhos, lentes especiais, componentes de disco rígido, etc. A tecnologia utilizada para se fabricar peças para tais aplicações exige máquinas-ferramenta de baixa incerteza, especialmente projetadas para esta função, operando sob condições controladas de temperatura, umidade e isolamento do meio ambiente. A qualidade de forma, a precisão dimensional e a rugosidade da peça produzida podem ser influenciadas por diversos fatores relacionados com o projeto da máquina-ferramenta, entre eles, a exatidão de posicionamento e repetitividade. Este trabalho de tese apresenta a tecnologia de acionamento e controle empregadas no desenvolvimento do sistema de posicionamento de um torno, onde é fixado o suporte com a ferramenta e a sua função será de transmitir à ferramenta os movimentos de avanço e posicionamento com incerteza submicrométrica. Também é realizada a análise do comportamento de cada subsistema que compõe a estrutura de acionamento de cada eixo do posicionador, além do interfaceamento destes subsistemas, e por fim, é aplicada a técnica de controle PI-D+FF para se atingir uma melhor exatidão de posicionamento, dentro dos limites que a estrutura eletro-mecânica impõe. O sistema de posicionamento possui dois eixos com estruturas eletro-mecânica diferentes, sendo que, no eixo Z implementa-se o controle direto da posição do carro, ao contrário do eixo X, no qual implementa-se o controle indireto da posição. Os ensaios de posicionamento mostram que o eixo Z alcança a incerteza submicrométrica, já o eixo X sofre a influência de micro folgas, as quais terão que ser minimizadas para que se possa atingir a incerteza submicrométrica.