Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07158.pdf: 11508502 bytes, checksum: 98450a4e95ed9ee46e9cd94023b1502e (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um requisito do processo de manufatura é a necessidade de se obter peças processadas, caracterizadas pela boa qualidade de acabamento superficial, baixa rugosidade e a conservação de suas propriedades metalúrgicas. Essas condições motivaram o desenvolvimento deste estudo, no qual selecionou-se o processamento de materiais a laser para o corte do titânio, unindo uma tecnologia a um metal de recente aplicação. Além disso, a versatilidade e as vantagens, como também a tendência global do setor industrial, tornaram-se fatores preponderantes na utilização do laser como ferramenta de usinagem. Neste presente trabalho foram investigados os efeitos da usinagem por laser pulsado de Nd:YAG sobre a qualidade, como também a formação de fases na superfície de corte e analisados pela aplicação do planejamento experimental. Para isso, chapas de titânio comercialmente puro (grau 2) e da liga Ti-6Al-4V (grau 5), com espessuras de 0,5 e 1,0 milímetros, foram empregadas na realização dos ensaios sob ação do laser. As amostras obtidas foram analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica por varredura (MEV), ensaios de microdureza e inspeção superficial da rugosidade. Capturaram-se digitalmente as imagens do material ressolidificado, aderido na superfície de corte para determinação da formação de rebarbas. Com base nestes dados construíram-se arranjos fatoriais, por meio da metodologia de planejamento experimental (DOE), a fim de avaliar o grau de influência dos parâmetros e suas possíveis interações e assim averiguar sua significância estatística. Verificou-se um endurecimento superficial na região do corte a laser com nitrogênio, em virtude da formação de nitretos (TiN) sob uma fina camada da zona de ressolidificação. Apesar da complexidade das interações entre os diversos parâmetros envolvidos no processamento a laser, os resultados corroboram que a otimização do processo de corte a laser do titânio pode ser factível. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07158.pdf: 11508502 bytes, checksum: 98450a4e95ed9ee46e9cd94023b1502e (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

In the nanoscale metrology industry, there is a need for low-cost instruments, which have the ability to probe the structrure and elemental composition of thin films. This dissertation, describes the research performed to design and simulate a miniature Cylindrical Mirror Analyzer, (CMA), and Auger Electron Spectrometer, (AES). The CMA includes an integrated coaxial thermionic electron source. Electron optics simulations were performed using the Finite Element Method, (FEM), software COMSOL. To address the large Secondary Electron, (SE), noise, inherent in AES spectra, this research also included experiments to create structures in materials, which were intended to suppress SE backgound noise in the CMA. Laser Beam Machining, (LBM), of copper substrates was used to create copper pillars with very high surface areas, which were designed to supress SE’s. The LBM was performed with a Lumera SUPER RAPID‐HE model Neodymium Vanadate laser. The laser has a peak output power of 30 megawatts, has a 5x lens and a spot size of 16 μm. The laser wavelength is in the infrared at 1064 nm, a pulse width of 15 picoseconds, and pulse repetition rate up to 100 kHz. The spectrometer used in this research is intended for use when performing chemical analysis of the surface of bulk materials and thin films. It is applicable for metrology of thin films, as low as 0.4 nm in thickness, without the need to perform destructive sample thinning, which is required in Scanning Tranmission Electron Microscopy, (STEM). The spectrometer design is based on the well known and widely used coaxial cylinder capacitor design known as the Cylindrical Mirror Analyzer, (CMA). The coaxial tube arrangement of the CMA allows for placing an electron source,which is mounted in the center of the inner cylinder of the spectrometer. Simulation of the electron source with an Einzel Lens was also performed. In addtion, experiments with thin film coatings and Laser Beam Machining to supress Secondary Electron emission noise within the Auger electron spectrum were completed. Design geometry for the miniature CMA were modeled using Computer Aided Design, (CAD). Fixed Boundary Conditions, (BC), were applied and the geometry was then meshed for FEM. The electrostatic potential was then solved using the Poisson equation at each point. Having found the solution to the electrostatic potentials, electron flight simulations were performed and compared with the analytical solution. From several commercially available FEM modeling packages, COMSOL Multiphysics was chosen as the research platform for modeling of the spectrometer design. The CMA in this design was reduced in size by a factor of 4 to 5. This enabled mounting the CMA on a 2 ¾ in flange compared to the commercial PHI model 660 CMA which mounts onto a 10 in flange. Results from the Scanning Electron Microscopy measurements of the Secondary Electron emission characteristics of the LBM electron suppressor will also be presented.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dentre as principais propriedades que devem ter os implantes ortopédicos, tem-se a resistência à corrosão. Os implantes passam por um processo de marcação antes de serem esterilizados, cuja função é prover a identificação e rastreabilidade do produto. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito de duas técnicas de marcação, mecânica e a laser, na resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-1, um dos mais utilizados no Brasil na fabricação de próteses. Os ensaios eletroquímicos realizados constaram de monitoramento do potencial de corrosão em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, determinação das propriedades eletrônicas do filme passivo via abordagem de Mott-Schottky, medidas de polarização potenciodinâmica cíclica e a técnica eletroquímica de varredura com eletrodo vibrante (SVET), à temperatura de 37°C. O eletrólito utilizado foi uma solução salina de fosfato tamponada de pH 7,4. Foram realizadas análises por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, SEM-FEG e, microscopia eletrônica de transmissão. Constatou-se que a marcação a laser diminui a resistência à corrosão por pite ao alterar significativamente as características do filme passivo, quando comparada à marcação mecânica e ao material sem marcações. Foram observadas inclusões de óxidos que foram colocadas em relevo pela dupla incidência do feixe de laser. O ataque da matriz de aço no entorno das inclusões de óxidos promove a formação de micro-frestas entre esta e as inclusões favorecendo o crescimento e a propagação do pite. Este foi o mecanismo proposto para explicar a maior susceptibilidade à corrosão localizada nas áreas afetadas pela marcação a laser. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

This thesis presents a design technology of forming a shaped lid focused on cutting, bending, drawing, as well as trimming and making the required holes. There is described several basic variants of sheet metal forming based on the literature. Production of holes of specified cover, for an annual production of 100 pieces of shaped lid, is solved by unconventional technologies. From subsequent economic evaluation of selected technologies is chosen an appropriate technology to minimize production costs.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T17:33:21Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T17:33:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O desenvolvimento de sistemas laser com pulsos ultracurtos trouxe a possibilidade de usinagem de estruturas muito pequenas em praticamente qualquer tipo de material. Neste trabalho foi dada continuidade a estudos já iniciados no Centro de Lasers e Aplicações (CLA) com os materiais dielétricos, introduzindo a largura temporal dos pulsos laser como mais uma variável e utilizando os conhecimentos adquiridos para a determinação de limiares de ablação e parâmetros de incubação em alguns metais como: aço AISI 1045, aço inoxidável VI138, cobre eletrolítico e molibdênio. A ausência de calor no processo de ablação dos metais torna-se muito difícil, pois a criação de uma camada de íons é muito prejudicada pela mobilidade eletrônica ao seu redor. Assim a ablação de metais com pulsos ultracurtos, tem como principal mecanismo a explosão de fase associada a outros processos que também contribuem na ablação, porém em menor escala, como a explosão coulombiana e a fusão ultrarrápida. Além disso, propriedades como a constante de acoplamento elétron-fônon e a condutividade térmica assumem um papel importante e devem ser levadas em conta na investigação do processo de ablação dos metais. Este trabalho possibilitou a obtenção de parâmetros de operação nos quais o calor transferido para a rede é minimizado, possibilitando a microusinagem de precisão e alterações controladas na morfologia da superfície de diversos metais. Os resultados propiciaram assim condições para novos desenvolvimentos e aplicações práticas de usinagem com pulsos ultracurtos. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-10-09T19:31:24Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-10-09T19:31:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A marcação por feixe laser em superfícies é utilizada para assegurar a identificação e a rastreabilidade em biomateriais. A texturização via feixe laser confere maior aderência às superfícies dos dispositivos médicos implantáveis. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o comportamento da superfície do aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-1 submetido à marcação e texturização com feixe laser de fibra óptica, alterando-se a frequência dos pulsos; frente ao seu comportamento biomecânico, por meio de: ensaios de resistência à tração, fadiga e desgaste; verificar a susceptibilidade à corrosão localizada, por ensaios eletroquímicos em solução que simula os fluidos corpóreos; e caracterizar a sua microestrutura. Os tratamentos alteraram a rugosidade e a dureza dos biomateriais em função do aumento da frequência dos pulsos. A microestrutura e composição química das superfícies sofreram mudanças que afetaram diretamente a camada passiva dos aços inoxidáveis. Este efeito foi comprovado com o uso de SVET, XPS e caracterização de propriedades eletrônicas do filme passivo. Os dois tipos de tratamentos implicaram em aumento de susceptibilidade magnética das superfícies. Os parâmetros utilizados para as marcações e texturizações não causaram diminuição na viabilidade celular, de modo que não apresentou citotoxicidade mesmo após incubação prolongada. Este biomaterial mostrou-se adequado perante os ensaios biomecânicos, uma vez que os tratamentos a laser, nas condições utilizadas, não induziram a formação de tensões superficiais de magnitude capaz de levar à fratura por fadiga, indicando vida em fadiga infinita; tampouco se pôde relacionar a região de fratura por tração com as marcações a laser. O volume de desgaste diminuiu em função do aumento da dureza produzido pela elevação da frequência do pulso nas texturizações. O caráter visual das marcações e texturizações por feixe laser foi assegurado após a maioria dos ensaios realizados. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP