Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245536.pdf: 26815841 bytes, checksum: 7c39ca99ebc646b4fb2c850d987eeb67 (MD5) / Este trabalho de dissertação de mestrado teve como objetivo estudar experimentalmente o efeito de alguns parâmetros do tratamento térmico de envelhecimento em corpos de prova da liga 356.0 produzidos por três processos de fundição. O estudo experimental foi realizado em corpos de prova obtidos em fundição sob pressão, molde permanente por gravidade (coquilha) e areia a verde. O teor de ferro foi mantido entre 0,8 a 1,2 % e o teor de manganês entre 0,30 e 0,80 %. No tratamento térmico de envelhecimento foi estudado o efeito de duas temperaturas, 155 e 180 oC e o tempo de envelhecimento, sendo o primeiro com 2 h, e os demais de duas em duas horas, até 20 h e o tempo de 28 h, nas amostras obtidas em fundição sob pressão. Nas amostras obtidas em molde de areia a verde e coquilha foi utilizada somente uma temperatura de envelhecimento, 180 oC, e os tempos foram de 6, 10, 14, 16, 20 e 28 h. Os corpos de prova produzidos em fundição sob pressão apresentaram bolhas e deformações após o tratamento térmico de solubilização e envelhecimento; tais características favoreceram a obtenção de propriedades mecânicas inferiores. A formação de partículas intermetálicas devido à presença do ferro e ausência do tratamento de modificação também favoreceu a obtenção de baixos resultados de alongamento nas amostras obtidas por moldes de areia e coquilha. Nos corpos de prova produzidos nos três processos de fundição submetidos ao envelhecimento, houve aumento do limite de resistência e dureza e redução no alongamento em relação às amostras no estado bruto de fundição e solubilizadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2007 / Made available in DSpace on 2012-10-23T14:44:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274156.pdf: 3396835 bytes, checksum: 2b73791d736a81c6ead66c64b8be61a1 (MD5) / Esta dissertação tem por objetivo apresentar de forma detalhada as etapas de projeto, construção e homologação de um reator híbrido plasma resistores elétricos para o processamento de componentes mecânicos obtidos a partir da tecnologia de moldagem de pós metálicos por injeção (MIM) em escala industrial. O reator de extração de ligantes e sinterização em ciclo único (PADS) foi desenvolvido segundo o processo de plasma aplicado ao processamento de materiais metálicos, desenvolvido no Laboratório de Materiais (LabMat) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desde 1997. A partir da utilização de uma metodologia de projeto, o equipamento foi projetado em quatro etapas na seguinte seqüência: projeto informacional, projeto conceitual, projeto preliminar e projeto detalhado. Este enfoque proporcionou ao equipamento um caráter multidisciplinar onde, a partir de diversos ramos da engenharia, obteve-se um equipamento em escala industrial para a empresa Steelinject Ltda (uma empresa Lupatech S/A). A necessidade da utilização de processos mais produtivos e modernos, bem como corretos ambientalmente na indústria foram premissas na obtenção do equipamento. Neste trabalho é apresentado o projeto de engenharia, construção do equipamento e homologação do reator, a partir do processamento de duas ligas metálicas: aço ao carbono Fe2Ni0,6C e aço inoxidável AISI 316-L. Os resultados encontrados foram condizentes com o esperado para a tecnologia MIM, em relação ao desempenho físicomecânico como dimensional dos produtos processados, de forma que o equipamento foi aprovado pela empresa Steelinject para operação em escala industrial. As patentes internacionais do processo e do equipamento foram depositadas, identificando o elevado grau de desenvolvimento tecnológico realizado em parceria entre o LabMat (UFSC) e a empresa Steelinject Ltda (uma empresa Lupatech S/A). / This work presents in a detailed view the three steps of the hybrid plasma electric heating PADS reactor: the design, construction and homologation. This reactor has been developed to process mechanical components by metal injection molding (MIM) technique on industrial scale. The debinding and sintering single cycle reactor (PADS) was developed from the plasma materials process technique developed by the Materials Laboratory (LabMat) of Federal University of Santa Catarina (UFSC) since 1997. Following a design methodology the equipment has been designed in four steps: informational design, concept design, preliminary design and detailed design. This way gave to the project a multidisciplinary feeling from different engineering areas. The industrial equipment was obtained to Steelinject Ltd (Lupatech S/A Company). The necessity of using more productive and modern process, as well as environmentally correct on the industry had been premises on the attainment of the equipment. This work presents the mechanical engineering project, construction and homologation of the reactor inside Steelinject Company, as well as routes to process two metallic alloys: carbon steel Fe2Ni0,6C and stainless steel AISI 316-L. The PADS results obtained were approved based on MIM technology references to physic-mechanical properties and dimensional accuracy to the processed products. The equipment was approved by Steelinject Company to the industrial operation. The international process and equipment patents were obtained showing the high level of technological development used between LabMat (UFSC) and Steelinject Ltd (Lupatech S/A Company).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255038.pdf: 5966078 bytes, checksum: 68dd5a5d03d5fbaaef78c1586d253db0 (MD5) / Diferentes métodos de processamento de ligas à base de FeCo através da técnica de moldagem de pós por injeção foram estudados com o intuito de otimizar propriedades finais e reduzir o custo de produção. Os fatores analisados foram o uso de pós metálicos na condição elementar e pré-ligada; a introdução do elemento vanádio na liga de FeCo; a análise de duas rotas distintas de extração e sinterização, e por último foram caracterizadas as propriedades magnéticas, mecânicas e elétricas. Os resultados mostraram que o uso do pó na forma elementar permite atingir valores mais altos de densidade, mais adequados para as propriedades magnéticas moles e representa uma redução de custo de material e de processamento para a liga de FeCo. A liga com o elemento vanádio possui propriedades magnéticas inferiores à liga de FeCo quando aplicada freqüência de 0,05 Hz, porém, com o aumento da freqüência, esse resultado é invertido. Esse comportamento é atribuído à resistividade elétrica das ligas de FeCo2V, que apresentaram valores em torno de uma ordem de grandeza maior que a liga de FeCo. Apesar da liga de FeCo não apresentar problemas no processamento devido a sua fragilidade, a adição do elemento vanádio resulta em um aumento de 100% na resistência mecânica. Em relação a custos, a rota de processamento que apresenta as melhores propriedades indica que com o uso de pós elementares, possivelmente uma etapa do processamento poderá ser eliminada. O custo dos pós elementares de Fe e Co é aproximadamente 50% menor que o dos pós pré-ligados FeCo e FeCo2V, e o uso de pós elementares ainda permite o processamento através da rota de menor custo. Foi possível concluir que todos os fatores analisados possuem influência nas propriedades finais das ligas e que o custo de processamento pode ser adequado a cada caso, de acordo com as propriedades requeridas em uma dada aplicação. Different processing methods for FeCo-based alloys were tested for use in the injection molding manufacturing technique, aiming at optimization of the properties of the final product as well as cost reduction. The following parameters were analyzed: the use of either elemental or pre-alloyed metallic powders as precursors; the insertion of vanadium in the FeCo alloy; and two distinct routes for extraction and sintering of molded test parts. The magnetic, mechanical and electrical properties for each set of parameters were characterized. It is shown that the use of elemental powders yield molded objects with higher densities, more suited for soft magnetic applications. Furthermore, it represented a reduction of material and processing costs for the FeCo alloy. Alloys containing vanadium showed inferior magnetic properties at 0.5 Hz, when compared to the pure FeCo alloy. However, for higher frequencies, this relation is inverted, what can be related to the resistivity of FeCo2V, which is about an order of magnitude higher than in the FeCo alloy. FeCo alloys did not show any problem during processing, although addition of vanadium increased by 100% the mechanical strength of the molded parts. Considering the costs, there is an indication that, by using elemental powders, one step of the fabrication process could be eliminated. In conclusion, the use of elemental powders, besides being 50 % cheaper than the pre-alloyed FeCo or FeCo2V powders, also enable the use of a less costly processing route. It was also shown that all analyzed parameters do have an influence on the final properties of the alloys, and therefore, it is important to adequate the processing route to the properties required in each particular application.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:41:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 230239.pdf: 7577220 bytes, checksum: ed3f62d7493b80b9c5dd030a9121ed90 (MD5) / Com a competitividade inerente ao mercado sem fronteiras, a sustentabilidade de uma empresa envolve ações de garantia da qualidade do produto e do processo de fabricação. Por sua vez, a garantia da qualidade será efetiva se as informações por ela analisadas forem confiáveis e consistentes, papel esse que cabe à Metrologia. No sub-ramo da metrologia dimensional, pode-se dizer que um dos grandes desafios reside na medição de superfícies livres em peças fundidas de médio e grande porte. A metrologia por coordenadas tradicional (MMC) não pode ser considerada uma solução ótima para a medição de tais superfícies, principalmente pela falta de portabilidade. Nesse caso, os braços articulados de medição (BAMs) e os sistemas baseados em fotogrametria surgem como opções bastante convidativas. O corpo do presente trabalho envolve exatamente a avaliação metrológica e operacional desses sistemas de medição. Os BAMs foram avaliados em duas vertentes distintas: caracterização do desempenho metrológico segundo a ASME B89.4.22, e análise do processo de medição através de estudos de repetitividade e reprodutibilidade. A análise de um sistema fotogramétrico baseou-se em comparações com um BAM e com uma MMC. A concordância dos resultados foi bastante satisfatória para os casos estudados. Acredita-se que as análises e recomendações encontradas possam ser sensatamente estendidas e interpretadas para outros casos de similar teor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:10:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308885.pdf: 2283234 bytes, checksum: 35c886d751fd86adb1e10bdc0ecd547e (MD5) / A gestão dos resíduos sólidos industriais se tornou um questão ambiental global. Devido à falta de espaço e as altas taxas cobradas para o aterramento, práticas de reutilização destes resíduos como subprodutos ou matérias primas alternativas se tornam cada vez mais atrativas. A areia descartada de fundição (ADF) é o resíduo excedente do processo de fundição e representa um dos maiores volumes de resíduos sólidos industriais produzidos no mundo. Sua reutilização como substituto parcial das areias virgens contribui para a redução de emissões gasosas, o consumo de material virgem e resulta em ganhos econômicos. Esta dissertação teve o objetivo de analisar a viabilidade técnica e ambiental das possibilidades de reaproveitamento das areias descartadas de fundição existentes. Examinar amostras de ADF com relação a sua segurança ambiental. E comparar os caminhos adotados pelos países mais avançados na reutilização das areias descartadas de fundição com os caminhos tomados no Brasil, para a partir daí, identificar caminhos prioritários para que as pesquisas consigam dar apoio às novas políticas e às já existentes. Sendo assim, foi desenvolvida uma pesquisa exploratória a partir de uma exaustiva revisão bibliográfica dos artigos técnico-científicos desde os anos 80 até o ano de 2012. Para a parte experimental, foram obtidas três amostras de areias verdes. A escolha das amostras se deu por (a) areias verdes serem o tipo de areias utilizadas e mais propícias ao reaproveitamento; (b) utilizam o sistema de machos cold box, o mais frequentemente utilizado. Foram desenvolvidas análises físicas como granulometria, análises químicas dos compostos orgânicos e metais em amostras de areias verdes. Bem como, ensaios de ecotoxicidade com Daphnia magna e Vibrio fischeri. A granulometria das amostras foi bastante semelhante, com a fração de maior volume na faixa de 80 a 500 m. As concentrações de hidrocarbonetos totais, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos fenólicos e elementos traços de maneira geral se encontraram abaixo dos limites máximos permitidos, revelando também um baixo potencial de lixiviação por parte das areias. E apesar de uma das amostras ter apresentado toxicidade para V. fischeri, nenhuma delas apresentou toxicidade para D. magna. Como conclusão, os resultados indicam que as amostras são ambientalmente seguras para serem reutilizadas tanto em aplicações de construção civil como agrícolas. Entretanto, mais estudos precisam ser realizados, como por exemplo, bioensaios de toxicidade crônica. Quanto à pesquisa exploratória, entendeu-se que barreiras como o baixo valor unitário da areia virgem; a falta de acesso às informações por parte da opinião pública; a falta de mercado organizado que conecte as fontes produtoras aos usuários e de políticas públicas eficazes foram diagnosticadas como as principais causas do baixo porcentual de areias reutilizadas e não por questões de viabilidade técnica ou ambiental. Ainda, com relação à legislação brasileira, de maneira geral, entende-se que as agências reguladoras deveriam se focar mais na definição e classificação dos riscos ambientais e para a saúde humana que um resíduo pode oferecer, do que legislar sobre cada possibilidade de aplicação para cada resíduo, pois isto torna o caminho a percorrer para a total reutilização das areias lento e gradual. / The management of industrial solid waste has become a global environmental issue. Due to a lack of land fill space and increasing disposal costs, beneficial use of byproducts or alternative materials is becoming more attractive. Spent foundry sand (SFS) is the excess waste sand from metalcasting processes and represents a major industrial solid waste volume generated in the world. Its beneficial use as a partial substitute for virgin sands reduces greenhouse gas emissions, preserves natural resources by decreasing the demand for virgin materials and results in economic gains. The feasibility of using SFSs in geotechnical and civil engineering applications is imminent, with numerous studies pointing its successful use. This thesis had the objective to analyze the technical and environmental feasibility of the existing beneficial reuse applications to spent foundry sand. Also, examine the environmental security of SFS samples and compare the pathway adopted by the most advanced countries in beneficial reuse of SFS and the options adopted by Brazil, to identifying scientific priorities to make the research useful to support new and existing environmental regulations. Hence, it was developed an exploratory research from an exhaustive biography review of technic-scientific papers since 80th to beginning of 2012. To the experimental part, it was obtained three sample of green sands. The choice of the samples was made because (a) green samples are the type of samples more used and more suitable to the beneficial reuse; (b) use core system cold box, the most frequent system used. Green sand samples were analyzed to determine their particle size and concentration of organic compounds and metals, as well as their ecotoxicity via assays with Daphnia magna and Vibrio fischeri. The particle size of the samples were very similar, with the higher volume fraction ranging from 80 to 500 um. Concentrations of total hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, phenolic compounds and trace elements were generally found below regulated levels and also revealed a low leaching potential. Although one of the samples was toxic to V. fischeri, none of them were toxic to D. magna. In conclusion, the results indicate the samples are environmental safe to be beneficial reuse in civil construction and agricultural applications. However, more studies need to be made before starting beneficial reuse them, as an example, ecotoxicity chronic assays. Related to the exploratory research, it was understood that barriers such as the low unit value of virgin sands, lack of access to information by the public, and lack of organized markets that connect users to the generators and effective public policies were diagnosed as causes of the low percentage of sands being beneficially used and not by technical feasibility or environmental issues. Thus, regarding the Brazilian legislation, overall, it was understood by this work that the regulatory agencies should focus more on the definition and classification of the human health and environmental risks imposed by wastes, than to legislate every potential waste application, since this makes progress towards the total beneficial use of SFSs slow and gradual.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A abertura de mercado para as empresas de fabricação de bens e serviços tem permitido um grande crescimento na área de processamento de materiais, onde produtos fabricados em materiais termoplásticos tomaram o lugar dos fabricados em materiais metálicos, tanto para produtos acabados como também na confecção de ferramentais protótipos. Estas ferramentas confeccionadas em materiais como o Epóxi pelo processo de Estereolitografia SL vem sendo utilizadas para a confecção de produtos pelo processo de moldagem por injeção. Exemplos como Poli (óxido de metileno) - POM, Polipropileno e Poliamida tem sido utilizados em experimentos utilizando esta técnica. Neste trabalho foi estudado o comportamento das amostras de poli (óxido de metileno) POM copolímero injetadas em molde SL utilizando técnica de fabricação rápida, confeccionado em resina HUNTSMAN 5260 pelo processo de estereolitografia, comparado com amostras injetadas em molde confeccionado em material metálico usinado. O comportamento das amostras foi estudado através de ensaios mecânicos, térmicos e de micrografia. Os experimentos mostraram que não houveram alterações no comportamento térmico dos moldes utilizando-se altos níveis de compactação pelo uso da pressão de recalque na moldagem por injeção do POM copolímero, sendo que as amostras obtidas em molde SL obtiveram maior grau de cristalinidade, porém com baixa estabilidade dimensional. As propriedades mecânicas das amostras injetadas em molde SL se mostraram com características de um material rígido e frágil, com níveis superiores aos encontrados nos experimentos com amostras injetadas em molde de aço. Nas amostras injetadas em molde SL verificou-se a existência de grandes cristais formados pelo efeito de resfriamento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-21T23:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve por objetivo a caracterização microestrutural, química e medida de dureza de 10 ligas de distintas composições químicas, todas no estado bruto de fundição, vazadas em molde de areia, sendo cada liga pertencente, respectivamente a cada uma das 10 classes especificadas na Norma ASTM A 532, que trata de ferros fundidos brancos resistentes ao desgaste abrasivo. Foram determinadas, para cada uma das 10 ligas, a fração volumétrica de composto eutético, fração volumétrica de carbonetos, composição química de cada fase, coeficientes de partição de cada elemento, microdureza da matriz metálica e dos carbonetos, dureza e composição de cada liga. De modo geral constatou-se haver significativa diversidade de microestruturas entre as classes, embora todas sejam hipoeutéticas. As variações microestruturais dizem respeito ao carboneto (tipo, morfologia e quantidade) e a matriz presente no estado bruto de fusão (perlita, martensita, austenita, precipitados de carbonetos secundários ou mistura destes). O trabalho permitiu ao autor maior familiarização com a relação entre a composição química das ligas da norma ASTM A532 e as respectivas características microestruturais, assunto que é pouco sistematizado pela literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 187804.pdf: 1599477 bytes, checksum: 9973951b448eb94f32aa6fc796f27300 (MD5) / Este estudo analisa a possibilidade do reaproveitamento do resíduos areia de fundição, nas massas asfálticas tipo CBUQ. O presente trabalho também busca estimular empresários e administradores do setor produtivo da indústria de fundição, quando da impossibilidade do reaproveitamento dos seus resíduos dentro do seu setor produtivo, a possibilidade de reaproveitá-lo em outros setores ou produtos, tornando viável o desenvolvimento sustentável, tentando harmonizar os três componentes, crescimento econômico, equidade social e qualidade ambiental. Foram coletadas amostras de resíduo areia de fundição durante um certo período, em duas linhas de produção de uma empresa de fundição da cidade de Caxias do Sul. Com o material coletado foi dimensionado um traço asfáltico de Concreto Betuminoso Usina a quente, incorporado com o resíduo areia de fundição, de modo que atendesse as faixas granulométricas e as normas de dimensionamento dos pavimentos flexíveis. Entre as conclusões possíveis de se formular com base nos resultados do trabalho, pode-se destacar algumas como mais importante e significativas. A primeira conclusão diz respeito ao alcance pleno do objetivo geral do trabalho - determinar um traço de massa asfáltica em Concreto Betuminoso Usinado a quente, incorporando os resíduos areias de fundição, como alternativa de proteção ao meio ambiente. A pesquisa de dimensionamento de um traço asfáltico tipo CBUQ, mostrou-se adequado ao que foi estabelecido pelo objetivo geral e pelos objetivos específicos, conforme demonstram os resultados e discussões acerca do dimensionamento de pavimentos flexíveis pelo método Marshall. Em razão aos resultados obtidos nos ensaios de lixiviação e solubilização, onde foi comparado os resíduos areia de fundição e após estes incorporados no CBUQ, também conclui-se que o material asfáltico (Cimento asfáltico de Petróleo- CAP 20), envolve os agregados da mistura, impossibilitando de serem liberados a meio ambiente. Devido a isto, este estudo conclui ser uma proposta viável a incorporação dos resíduos areia de fundição nos CBUQs, como uma forma de proteção ao meio ambiente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T10:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197132.pdf: 2306340 bytes, checksum: b414d0d817a7a9b97b8e093e476e5c81 (MD5) / O processo Molde Cheio é um processo de fundição no qual se obtém peças metálicas a partir de um modelo em poliestireno expansível contido em uma caixa de moldar contendo areia solta, sem ligantes. O metal penetra no molde degradando termicamente o modelo e ocupa perfeitamente o seu lugar, sendo que os gases gerados durante a queima escapam através da areia. Esse processo apresenta vantagens em relação aos outros processos de fundição, devido uma maior liberdade na concepção de projetos dos modelos, um menor consumo de energia elétrica e uma menor agressão ao meio ambiente, pois a quantidade de resíduos gerados é menor. As principais variáveis estudadas foram o dimensionamento de canais, duas tintas refratárias comum de fundição e uma avaliação da areia de fundição quanto a sua eficiência no acabamento superficial das peças, através da sua granulometria, visando racionalização no consumo de energia elétrica e menores níveis de agressão ao meio ambiente. Os resultados obtidos mostraram-se promissores, uma vez que as duas tintas empregadas apresentaram boa resistência à erosão e facilidade no escape dos gases. As areias de 50/60 e 70/80 AFS também apresentaram um desempenho adequado aos parâmetros de fundição no que se refere ao acabamento superficial, bem como quanto a sua reutilização. A adaptação dos sistemas convencionais de alimentação em areia a verde para o processo Molde Cheio é viável, mas requer ajustes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T11:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0