Orientador : Antonio Celso Fonseca de Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_CarlosRezendede_M.pdf: 5934925 bytes, checksum: a9819397abbe01c1c26328bea411d163 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: O trabalho descreve o projeto e construção de um forno de fusão zonal flutuante para purificação e puxamento de barras finas de silício. Nos três primeiros capítulos foram coletadas informações bibliográficas que forneceram o suporte teórico necessário ao desenvolvimento. Para o estudo, o equipamento foi subdividido em: tema Mecânico, de controle e de aquecimento. Nos capítulos IV e V, discutem-se, respectivamente, as escolhas de materiais e componentes utilizados e os resultados obtidos. No capítulo VI, mostra-se a viabilidade da utilização de motores, materiais e elementos de máquinas nacionais. Conclui-se também que a utilização de câmara de atmosfera controlada, com circuito simples de resfriamento, e adequada ao processo de purificação. As perdas de potência no sistema de aquecimento por R.F. podem ser minimizadas com o uso de barras de cobre isoladas, ao invés de cabos. O sistema modular dos cabeçotes de puxamento permite precisão dos movimentos da barra e fácil manutenção. Finalmente, destaca-se a necessidade da utilização de um microprocessador para controle de cilindricidade, deslocamentos da barra e temperatura de resfriamento / Abstract: The work describes the project and construction of a floating zone melting furnace to purification 'and pulling of Silicon slim rods. In the first three chapters bibliographical informations were collected wich made possible the theoretical support, necessary to the development. To be studied, the equipment was subdivided in: mechanical system, of control and of heating. In the 4th and 5 th chapters, its discussed, respectively, the choices of materials and components wich are utilized and the obtained results. In the 6 th chapter, it's showed the viability of the utilization of motors, materials and elements of national machine. The conclusion is that the utilization of controlled atmosphere chamber, with simple circuit of chilling, to the purification process is adequate. The power losses in the heating system by R.F. can be minimized with the using of isolated copper rods, instead of cables. The modular system of the pulling headblocks permits precision of the rod motions and easy maintenance. Finally, the conclusion is, of great importance the utilization of a microprocessor to the control of cylindricity rod displacement and chilling temperatures / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:52:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MariaJoanada_M.pdf: 4866724 bytes, checksum: b0a747462d13d3f655742e51b333a7dc (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O presente trabalho apresenta um equipamento otimizado que foi projetado e construido com a finalidade de purificar materiais pelo processo de fusão zonal. 0 material de partida para o desenvolvimento experimental desse processo foi o estanho em dois níveis de pureza : comercial, o qual foi previamente pré-purificado por destilação à vácuo e o eletrolitico, o qual não sofreu nenhum tratamento antes da fusão zonal. A utilização do estanho teve como objetivo não somente testar a eficiência do equipamento desenvolvido, mas, também de determinar as condições ótimas de purificação desse material e as técnicas e métodos para a sua caracterização. Foi pesquisada a correlação das medidas de dureza e composição química durante a caracterização do estanho purificado por fusão zonal, e por técnicas micrográficas, um critério para a avaliação do grau de pureza de materiais, através da estabilidade da interface sólido-liquido. A comparação das curvas de distribuição do soluto, obtidas experimentalmente, com as curvas teóricas, cujos resultados tiveram origem no programa computacional desenvolvido neste trabalho, baseado num método matemático modificado, revelou boa concordância entre os valores teóricos e experimentais. Finalmente é apresentada neste trabalho a proposta de monitoração em tempo real do processo de fusão zonal com o objetivo de redução de tempo de processamento e custos operacionais. Os parâmetros que deverão ser monitorados via uma interface entre o microprocessador e os variadores de velocidade e potência do equipamento de fusão zonal são: velocidade de avanço da interface sólido-líquido, tamanho da zona líquida e gradiente térmico no líquido / Abstract: This work presents the optimization of a zone melting equipment. Tin was used as the standard material for checking the apparatus performance with two different grades of purity: commercial previously purified by vacuum distillation and electrolytic without any additional treatment. The correlation between microhardness and solute concentration after zone melting, as well as microstructure and solid/liquid interface stability were used as techniques of purity characterization. The experimental results of solute distribution after zone melting were compared with theoretical predictions furnished by a numerical model developed in this work, and a good agreement was observed. Finally, a proposition for minimizing the total time of the zone melting process is presented. It is based on parameters like speed of displacement of solid/liquid interface, length of liquid zone and thermal gradient in liquid, wich are continuously monitored through a correlation of computer calculations and equipment control / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Mauricio Prates de Campos Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T07:24:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_Itamar_M.pdf: 4735192 bytes, checksum: 3d1de01e9c320bb7d2b4f46a5c91807c (MD5) Previous issue date: 1980 / Através de uma análise da importância econômica e estratégica do silêncio, chegou-se ao método de purificação utilizado. Verificou-se, através de um estudo teórico, a influência de algumas variáveis (composição inicial das impurezas, forma e tamanho da zona fundida, etc.) na purificação de materiais p-elo método de zona flutuante. O equipamento é constituído de três sistemas: o de aquecimento para obtenção da zona fundida; o de controle de temperatura, forma e tamanho da zona e o de trabalho que é responsável pela movimentação da barra. Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: An economical and strategically analysis performed to choose the most reliable method for purification of silicon. The influence of some variables (initial impurity concentration, shape and size of the fused zone, etc), in the floating zone purification process, was analyzed theoretically. The apparatus is composed of three main systems: The heating system to create the fused zone; The system to control the temperature, size and shaped of the zone; The qork system which is responsible for the movement of silicon bar. Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T11:56:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bertazzoli_Rodnei_M.pdf: 2970003 bytes, checksum: 195d728df121570c754632c7f4b11ad5 (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: O presente trabalho apresenta um sistema experimental desenvolvido com a finalidade de purificar metais através do processo de fusão zonal. Foram realizadas experiências com Chumbo com o objetivo de testar a eficiência do equipamento desenvolvido e otimizar parâmetros experimentais como tamanho da zona fundida, velocidade de avanço da interface e gradiente térmico no líquido. Em seguida foram purificados Alumínio e Antimônio. As curvas de distribuição de impurezas obtidas experimentalmente foram comparadas com previsões teóricas de um método numérico, revelando boa concordância entre expectativa teórica e resultados experimentais. Finalmente, foi proposto um método que permite a automação e controle do processo de fusão zonal através de um sistema experimental acoplado a um computador, com o objetivo de maximizar a eficiência deste processo / Abstract: This work presents an experimental set-up developed to purify metals by zone melting. Experiments were carried-out initially with lead in order to check equipment efficiency, as well as to optimize the following operation parameters : zone length, rate of displacement of the molten zone and thermal gradient in the liquid. Aluminium and antimony were also refined by zone melting, and the concentration profiles obtained compared with theoretical prediction furnished by a finite technique showing good agreement. Finally a method that permits automation and control of the zone melting process is proposed. It permits to get the maximum efficiency by connecting experimental set up to a computer / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mauricio Prates de Campos Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T05:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinezNazar_AnaMaria_D.pdf: 8190475 bytes, checksum: 142b801a94e839297fa26f6deca169f3 (MD5) Previous issue date: 1980 / Resumo: Este trabalho propõe uma técnica de purificação de materiais através de um processo de fusão zonal que se desenvolve de forma semi-contínua. Basicamente o processo consiste na alimentação controlada do material a ser purificado dentro de um banho, onde é aquecido indutivamente acima da temperatura de fusão. Ao mesmo tempo, uma quantidade equivalente de sólido é retirado do banho por um dispositivo mecânico acionado pelo mesmo sistema de alimentação. O sólido é retirado solidificando através de uma interface plana estável a que é controlada por um sistema de resfriamento localizado. A diferença de solubilidade das impurezas nas fases sólida e líquida, quando o coeficiente de distribuição é menor que a unidade, gera um processo no qual o soluto é rejeitado desde a interface solidificante, purificando assim o sólido removido. O material purificado é alimentado num segundo banho para,continuar o processo de purificação, e assim sucessivamente até atingir o nível de pureza desejado. Um modelo matemático foi desenvolvido para fixar o número de estágios requeridos para atingir uma determinada pureza e a concentração de impurezas do produto que sai de cada estágio. Posteriormente foi projetado e construído um protótipo com dois estágios de purificação, no qual se provou a viabilidade: tecnica do processo, usando alumínio como material a ser purificado. Diversas técnicas de avaliação foram utilizadas para confirmar a reproduzibilidade do método e a consequente qualidade do produto, incluindo trocadores radioativos, espectroscopia de emissão, difração de raios X e propriedades físicas como microdureza e resistividade. Finalmente sugere-se uma técnica para transformar o processo num sistema contínuo. / Abstract: A technique for purification of materials, by means of a semi-continuous zone melting process is developped. Process consists basicaly in the constant supply of material to be purifical to a bath, where the material is heated to melting point by means of a induction field. At the same time, an equivalent amount of solid is removed from liquid bath by meam of a mechanical device actuated by the same feed system. A solidifying of plane interface is controlled through localized cooling. Differences of solubilities of impurities on solid and liquid phases, generates a process by which solute is rejected from solid interface, purifying the material being removed, for metaIs that presents distribution coeficients lower than unity. Output material feed a second bath where a second purification step is achieved. In a similar way, further stages can be determined to achieve required material purity. A mathematical model was developped to predict the number of purification stages that would be required to obtain a desired quality of material and the concentration of impurities at the exist of each stage. A prototype equipment with two purification stages was built where, technical feasibility of processwas proven, using aluminium as material to be purified. Several ecaluation techniques, including radioisotopes tracing, emission spectroscopy, X-rays difraction and physical properties such us microhardness and resistivity, confirmed process reproducibility arid: consequent product quality. Further research work to transform process into a continuous technic is also described. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chaves_RicardoRisso_M.pdf: 6259336 bytes, checksum: 8f28236a72aaf02db8ce4c16083702ab (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O processo de fusão zonal consiste na passagem de uma ou mais zonas líquidas através de uma barra do material a ser purificado. Como variáveis do processo, tem-se: velocidade de solidificação, gradiente térmico junto à interface sólido-líquido, convecção imposta ao líquido e tamanho da zona líquida. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma solução à baixa produtividade dos métodos de purificação baseados na teoria de solidificação. Inicialmente, o método aqui proposto foi analisado através de sua simulação numérica e de experimentos utilizando ligas de SnPb. As amostras processadas foram caracterizadas pela técnica de espectrometria de absorção atômica. Finalmente, o método concebido foi aplicado à purificação de índio e por meio da técnica de espectrometria de emissão atômica, comprovou-se a viabilidade da técnica concebida. Os resultados obtidos indicam que o método aqui descrito tem maior produtividade que os métodos de fusão zonal tradicionais / Abstract: The zone refining process consists of the movement of one or more melted zones along the bar of the material which purification is desired. This purification process presents as variables: solidification rate, thermal gradient in front of the solid/liquid interface, convection imposed to the liquid and relative size of melted zone. The present work aims to introduce a solution to the problem of low production rate of the purification methods based on the solidification theory. Firstly, the proposed method was investigated by using numerical simulation. In addition, in order to evaluate the performance of this new version of the zone melt technique. an experimental apparatus was examined by the processing of a SnPb alloy. Atomic absorption spectroscopy was used to determine the chemical composition of the samples. Finally, this purification method was used to purify indium, which was characterized by using atomic emission spectrometry analysis. The results obtained show that the method described in this work has better performance than regular zone refining methods / Mestrado / Materiais / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T00:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_MarcoAntoniode_M.pdf: 6257043 bytes, checksum: 67fa65ec75efb5c07d163b22b9b530c2 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho objetiva, essencialmente, analisar de formas teórica e experimental os aspectos relativos à purificação do telúrio, utilizando o método da fusão zonal.Processaram-se amostras de telúrio, partindo de matérias primas com pureza de 99,95 % , com 9 (nove) passadas de três zonas líquidas simultâneas, de 70 mm de largura cada uma, a uma velocidade constante de 5mm/h, em uma barra de 200 mm de comprimento. Para a caracterização do material processado foram feitas análises da composição química do material e comparadas com as do material de partida, juntamente com análises macro e micrográfica e medidas de dureza sob carga reduzida, para verificação do grau de pureza do material. Os resultados demonstraram a eficiência do processo e pela presença silmutânea de impurezas de k<1 e de k>1 há a necessidade de utilização de uma dupla fusão zonal para alcançar-se elevadas purezas / Abstract: The present work is a theoretical and practical analysis related to the tellurium purification by zone melting. The starting material was 99,95 % purity Te. The zone melting process was carried out by using three simultaneous liquid zones with 70 mmwide each one and a constant displacement speed of 5mm/h in a 200 mm long rodo Chemical analysis was performed to compare with the starting material.Both macro and micrographic analysisand also hardness testing were conducted to verify the final degree of purity. The obtained results have demonstrated the efficiencyof the processoThe simultaneous presence of k < 1 and k > 1 impurities suggests the need of using a double zone melting system to reach purity levels higher than 99.99 / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica